Von Sun Microsystems entwickeltes Dateisystem Was ist ZFS?

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ZFS ist ein von Sun Microsystems für das Betriebssystem Solaris entwickeltes Dateisystem. Es handelt sich um ein transaktionales, 128-Bit-Copy-on-Write-Dateisystem, das für die Verwendung im professionellen Serverumfeld geeignet ist. Auf Basis des Dateisystems entstanden Open-Source-Projekte wie OpenZFS und Portierungen für andere Betriebssysteme wie Windows, Linux oder macOS. Auch einige NAS-Betriebssysteme verwenden das Dateisystem.

Ursprünglich stand das Akronym ZFS für „Zettabyte File System“. Diese Bezeichnung ist aber veraltet und heute nicht mehr gebräuchlich. Es handelt sich um ein von Sun Microsystems für das Betriebssystem Solaris entwickeltes, transaktionales Dateisystem, das 2006 erstmals veröffentlicht wurde. Das 128-Bit-Dateisystem verwendet Copy-on-Write und unterstützt riesige Dateisystem- und Dateigrößen. Es eignet sich für den Einsatz in Rechenzentren und auf professionellen Servern.

ZFS bietet Eigenschaften und Funktionalitäten wie integriertes RAID, Prüfsummenschutz der Daten und vieles mehr. Auf Basis des Quellcodes des Dateisystems entstanden Open-Source-Projekte wie OpenZFS und Portierungen für andere Betriebssysteme wie Windows, Linux, FreeBSD oder macOS und andere. In OpenZFS wurden zahlreiche Erweiterungen und Verbesserungen des Dateisystems eingeführt.

Typische Einsatzbereiche von ZFS sind in Unternehmen, Behörden und wissenschaftlichen Bereichen zu finden. ZFS erlaubt die Verwaltung riesiger Datenmengen und sorgt für die Integrität der Daten. Einige NAS-Systeme verwenden das Dateisystem ebenfalls. Darüber hinaus lässt sich ZFS kombiniert mit parallelen Cluster-Dateisystemen wie Lustre einsetzen.

Grundprinzip des Dateisystems

Sollen herkömmliche Dateisysteme mit mehreren Datenspeichergeräten und physischen Partitionen umgehen können, ist ein Logical-Volume-Manager notwendig. Dieser verwaltet die Volumes, sorgt aber für zusätzliche Komplexität und verhält sich bei Erweiterungen der physischen Speichergeräte unflexibel.

ZFS verabschiedet sich vom Konzept des Volume-Managers. Das Dateisystem fasst die Datenspeichergeräte zu einer Einheit zusammen und abstrahiert sie in einem Speicher-Pool. In diesem Pool lassen sich Dateisysteme flexibel erstellen, ohne zuvor deren Kapazität festlegen zu müssen. Sie sind nicht auf bestimmte Speichergeräte beschränkt und können Erweiterungen des Speicher-Pools beispielsweise durch neue Festplatten direkt nutzen. Der Speicher-Pool ist elastisch und einfach zu verwalten. Neuer Speicherplatz kann auch bei laufenden Systemen geschaffen werden. Das Erzeugen eines Speicher-Pools ist mit wenigen Befehlen bewerkstelligt.

Eine weitere grundlegende Eigenschaft des Dateisystems ist die transaktionale Semantik, die für die Datenkonsistenz und Datenintegrität sorgt. Durch die Verwendung von Copy-on-Write ist sichergestellt, dass beim Schreiben neuer Daten die vorhandenen Daten nicht überschrieben werden. Es werden Kopien der zu ändernden Daten angelegt und erst dann die neuen Daten geschrieben. Systemabstürze oder Stromausfälle können das Dateisystem dank dieses Verfahrens nicht mehr beschädigen. Prüfsummen mit Selbstheilungsfunktion erkennen Datenfehler und erlauben das automatische Reparieren der Daten. ZFS bildet Prüfsummen sowohl über Metadaten als auch über Nutzdaten und legt diese in separaten Bereichen ab.

Merkmale und Funktionen des Dateisystems

Weitere Merkmale und Funktionen des Dateisystems sind:

• maximale Dateigröße: 2 hoch 64 Byte (16 EiB),

• maximale Dateisystemgröße: 2 hoch 128 Byte,

• maximale Anzahl von Dateien in einem Dateisystem/Verzeichnis: 2 hoch 48,

• integriertes RAID,

• Snapshots,

• Klone,

• Inline-Datendeduplizierung,

• Inline-Datenkomprimierung,

• delegierte Berechtigungen und fein abgestufte Zugriffskontrolllisten (ACL).

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