Moderne Dateisysteme für zukünftige Speicheranforderungen Teil 1 Filesysteme brauchen mehr Funktionen

Autor / Redakteur: Bernd Schöne / Nico Litzel

Noch ärgern sich Millionen IT-Nutzer über die Schwächen der Dateisysteme UFS (Unix File System) und NTFS (New Technology File System). Das könnte sich schon bald ändern: Mit dem „Zettabyte File System“ (ZFS) und dem „Storage and Archive Manager File System“ (SAM/FS) hat Sun gleich zwei innovative File-Systeme im Programm. Eines davon hat das Potenzial, Standard auf Millionen PCs zu werden.

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Sun hat das Dateisystem ZFS mit einem umfassenden Schutz vor Datenkorruption ausgestattet.
Sun hat das Dateisystem ZFS mit einem umfassenden Schutz vor Datenkorruption ausgestattet.
( Archiv: Vogel Business Media )

Niemand würde heute freiwillig auf einem Rechner mit einer 20 Jahre alten CPU arbeiten. Bei File-Systemen sieht das ganz anders aus. Praktisch alle im großen Umfang installierten Dateisysteme sind in den 70er- und 80er-Jahren programmiert worden. Damals war Rechnerkapazität extrem knapp, und die Welt der Festplatten endete bei ein paar Megabytes.

Mit vielen Tricks und dem Zukauf externer Lösungen lässt es sich mit den antiquierten File-Systemen leben – es ginge aber auch ganz anders. Das zeigt Sun, das mit SAM/FS und ZFS gleich zwei moderne Dateisysteme im Programm hat.

Die Funktionen von ZFS können sich sehen lassen: Gepoolter Storage ersetzt Partitionen und Laufwerke, Inhalte bleiben stets konsistent, und es entsteht keine Schreiblücke zwischen dem Schreiben von Daten und dem Parity-Schreiben. Darüber hinaus hat Sun das Dateisystem mit permanentem Data Scrubbing und einem Schutz vor Datenkorruption ausgestattet. Sofortige Snapshots und Clones, schnelle native Backups und Restores, eine eingebaute Kompression sowie eine vereinfachte Administration runden das hoch skalierbare Dateisystem ab.

Um diesen erweiterten Funktionsumfang zu erzielen, war nicht unbedingt viel nötig. Sun hat den Pointerraum deutlich vergrößert und eine blockbasierende Datenüberprüfung integriert. Umsetzen muss man es eben und dann unter die Leute bringen. Genau das tut Sun, indem es ZFS als Open Source Software unter CDDL (Common Development and Distribution License) für den Mitbewerb öffnet. Dadurch steht der Source Code auch Entwicklern anderer Firmen zur Verfügung.

Das Sun Microsystems Solaris ZFS sollte übrigens nicht mit dem fast gleichlautenden Mainframe-Produkt von IBM, dem zFS (zSeries File System) für z/OS UNIX verwechselt werden, einer Erweiterung des HFS (Hierarchical File System).

WinFS lässt auf sich warten

Die seit Langem angekündigte Alternative von Microsoft, WinFS, die ursprünglich sogar mit Vista ausgeliefert werden sollte, kommt auf absehbare Zeit nicht. Das gab die Firma im Februar auf der Sharepoint-Konferenz offiziell bekannt.

Das ist doppelt dumm für Microsoft, denn ZFS hat das Zeug, zum Standard in der UNIX- beziehungsweise Linux-Welt zu werden. Zudem hat Apple Interesse bekundet, ZFS in die neuen Mac-OS-X-Versionen einzubauen. 10.5 Leopard kann ZFS immerhin schon lesen. Noch gibt es ZFS allerdings nur für Open-Solaris und es ist nicht einmal bootfähig. Diese Features sollen aber gegen Mitte des Jahres zur Verfügung stehen. Aktuell wird es auf FreeBSD portiert, und in weiterer Zukunft folgt eine FUSE-Umsetzung (Filesystem in Userspace) für die UNIX-/Linux-Welt.

ZFS ist also ein Schatz, der sich noch im Werden befindet. „Wir haben alles neu überdacht und anschließend redesigned“, sagt Jeff Bonwick, Chefentwickler ZFS. Ganz anders als SAM-FS, das noch stärker aus alten Quellen schöpft, sich in bestimmten Nischen dafür schon längst etabliert hat, sie dafür aber wohl kaum verlassen kann. Denn SAM-FS spielt seine Stärken vor allem bei großen Archiven aus und ist zudem auch nur für Solaris erhältlich, was sich auch nicht ändern dürfte. Wenn es um Langzeitarchivierung geht, hat sich SAM-FS allerdings etabliert.

SAM-FS bietet aus dem Filesystem heraus Datenklassifizierung, Richtlinien konforme Datenspeicherung, Datenschutz, Datenmigration und unmittelbare Wiederherstellung von Backups. Der Administrator hat somit die Möglichkeit, verschiedene Dateitypen nach vorher festgelegten Regeln analog zu den Bedarfszyklen des Betriebes auf die verschiedenen Speichermedien, also Festplatten, Bänder, optische Disks oder andere Server, zu verteilen. Gesichert werden die Daten aus Datenbanken, Fileservern und Mailsystemen. SAM-FS verfügt über einen Data-Manager für alle Applikationen.

2005 griff einer der größten Deutschen Rentenversicherer, die Düsseldorfer LVA Rheinprovinz, beim Aufbau eines neuen Archivsystems und der Digitalisierung von über 1,3 Millionen Altakten auf Solaris mit SAM-FS zurück.

Die Features von SAM-FS im Überblick

  • Transparenter Zugriff für die Benutzer und die meisten Anwendungen,
  • kein Backup mehr nötig,
  • drastische Senkung der Recovery-Zeiten,
  • sofortiger und automatischer Daten-Schutz innerhalb von Minuten,
  • automatische und flexible Migrations- und Speicherungskriterien,
  • skalierbare Implementation mit größtmöglichen Kapazitäten,
  • maximale Nutzung der Transferraten bei jedem Medium,
  • einfache und schnelle Datenrückgewinnung sowie
  • Revisionssicherheit.

Außerdem stellt es eine dynamisch erzeugte Tabelle zur Verfügung, die dem Dateisystem ständig darüber Auskunft gibt, wo sich jeder File befindet. Eine Gewähr, dass diese Files auch tatsächlich einen vollständigen, unbeschädigten Datensatz beinhalten, kann SAM-FS allein durch das File-System nicht bieten. Auch stört noch der eingeschränkte Zeigerraum. Diese Überlegungen waren der Anfang von ZFS, das auch mit diesen Mängeln aufräumt.

Fazit

SAM-FS ist ein HSM-File-System (Hierarchisches Speichermanagement-System) und damit ideal geeignet für sehr große Datenmengen, die aus Kostengründen auf Tiered Storage (Disk, Tape) gespeichert werden sollen.

ZFS hingegen ist als General Purpose Filesystem entwickelt worden. Es wird die alten Dateisysteme wie etwa USF mittelfristig ersetzen. ZFS ist dabei nicht eine Weiterentwicklung, wie man bei Sun betont, sondern ein von Grund auf neu entwickeltes und programmiertes Dateisystem.

Morgen im zweiten Teil: Das ZFS verfügt über Zeiger mit 128 Bit Länge. Das dürfte für die Datenflut der nächsten zwei Jahrzehnte reichen.

(ID:2011904)