Kommentar von Heiko Wüst, Nexenta Systems

Neun Gründe, die für das OpenStorage-Dateisystem ZFS sprechen

| Autor / Redakteur: Heiko Wüst / Nico Litzel

Der Autor: Heiko Wüst ist Sales Engineer bei Nexenta Systems
Der Autor: Heiko Wüst ist Sales Engineer bei Nexenta Systems (Bild: Nexenta Systems)

Gibt es gute Gründe, sich für eine neues Dateisystem zu entscheiden? Ja, erklärt Heiko Wüst, Sales Engineer bei Nexenta Systems. Im nachfolgenden Text erklärt der Experte für UNIX, Linux und Open Source, was ZFS von anderen Dateisystemen abhebt.

Seit Langem reden Storage-Experten vom Open-Source-Dateisystem ZFS, doch nach über zehn Jahren Entwicklungszeit herrscht bei vielen Anwendern noch viel Unklarheit über dessen Vorteile. Das fängt mit der Abkürzung an, die zeitweise für „Zettabyte File System“ stand, aber mittlerweile nur noch ein Pseudo-Akronym ist.

Was ist ZFS? ZFS ist eine Kombination aus Dateisystem und einem logischen Volume-Manager. Es bietet eine praktisch unlimitierte Speicherkapazität, den prüfsummenbasierten Schutz vor Übertragungsfehlern, die Integration von Snapshots, ein kontinuierliche Überprüfung der Datenintegrität und eine automatische Reparatur von korrupten Daten. Die neun Punkte im Überblick:

1. 128 statt 64 Bit

Im Gegensatz zu anderen Dateisystemen, die gewöhnlich 64 Bit aufweisen, ist ZFS ein 128-Bit-Dateisystem. In vielen Unternehmen verdoppelt sich die Datenmenge mittlerweile jährlich und so kommen 64-Bit-Dateisysteme in vielen größeren Speicherumgebungen an ihre Grenze. In ein 128-Bit-Dateisystem kann man schlichtweg viel mehr Daten speichern – so viele, dass die reale Grenze eher darin besteht, die nötige Energie für den Strom aufzubringen.

Jeff Bonwick, einer der Erfinder von ZFS, wird mit den Worten zitiert, man könne einen 128-Bit-Speicher-Pool nicht füllen, „ohne die Ozeane zu verdampfen.“ Es gibt in der Praxis kein Limit für Dateigröße oder die Anzahl an Dateien. Daher sind hoch skalierbare, auf ZFS basierende Systeme oft die erste Wahl für Cloud-Storage- oder Hostinganbieter sowie in virtuellen Umgebungen. Wenn Installationen in den Petabyte-Bereich gehen, wird es fast alternativlos, ein 128-Bit-Dateisystem zu wählen.

2. Selbstheilung statt Datenkorruption

Keines der proprietären Dateisysteme großer Hersteller bietet einen vollkommenen Schutz gegen den Verlust von Daten. Alle Systeme leiden unter schleichender Datenkorruption (englisch „Silent Data Corruption“). Das bedeutet, dass Datenblöcke aufgrund ihres Alters nicht mehr lesbar sind beziehungsweise, dass ionisierende Strahlung oder Magnetfelder sie verändert haben.

Weitere Ursachen sind verirrte Schreiboperationen, fehlerhafte Motherboards, Controllerkarten, Firmware oder aber Phantom-Schreibvorgänge. Bei letzteren wurden die Daten nie tatsächlich geschrieben, aber die Festplatte hat bereits Vollzug gemeldet. Die Informationen sind dann unwiederbringlich verloren.

Traditionelle Dateisysteme bekämpfen Datenkorruption mit Prüfsummen mit einer Größe von acht Bit, speichern diese jedoch im entsprechenden Datenblock. Damit können diese zwar Bit-Fäule (Bit Rot) erkennen, nicht jedoch Phantom-Schreibvorgänge, falsch adressierte Schreibvorgänge, DMA Paritätsfehler, Treiberbugs oder zufälliges Überschreiben.

ZFS bietet dagegen verteilte End-to-End-Prüfsummen, die dafür sorgen, dass jedes einzelne Bit im gesamten Dateisystem stimmt oder andernfalls wieder automatisiert wiederhergestellt wird. ZFS bildet Prüfsummen über Metadaten und Nutzdaten ab und speichert diese Informationen im Gegensatz zu traditionellen Systemen in einem extra Block ab, dem sogenannten „Parent Block“. Die Prüfsummen werden hierarchisch in einem Merkle-Baum erstellt – bis hin zum letzten Block, dem sogenannten „Überblock“. Auf diese Weise wird die Datenintegrität konsistent über alle Informationen sichergestellt. Das System heilt Datenfehler ohne manuelle Eingriffe selbst.

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