Moderne Dateisysteme für zukünftige Speicheranforderungen Teil 3

Zettabytes für die Zukunft und Premiere für RAID-Z

09.01.2009 | Autor / Redakteur: Bernd Schöne / Nico Litzel

RAID-Z lehnt sich an RAID-5 an, vermeidet aber dessen Probleme, wenn es kurz nach dem Schreiben eines Datenblocks zu einem Systemabsturz oder Stromausfall kommt, noch bevor der korrespondierende Eintrag auf dem Laufwerk mit den Parity-Files erfolgen konnte.
RAID-Z lehnt sich an RAID-5 an, vermeidet aber dessen Probleme, wenn es kurz nach dem Schreiben eines Datenblocks zu einem Systemabsturz oder Stromausfall kommt, noch bevor der korrespondierende Eintrag auf dem Laufwerk mit den Parity-Files erfolgen konnte.

Weitere Nachteile etablierter Filesysteme umgeht ZFS durch RAID-Z, einen neuen und mit 599 Programmzeilen kompakt geschriebenen RAID-Level, der hier zum ersten Mal realisiert wurde. RAID-Z lehnt sich an RAID-5 an, vermeidet aber dessen Probleme, wenn es kurz nach dem Schreiben eines Datenblocks zu einem Systemabsturz oder Stromausfall kommt, noch bevor der korrespondierende Eintrag auf dem Laufwerk mit den Parity-Files erfolgen konnte. Die Daten sind in diesem Fall korrupt – und bleiben es auch.

Dass seine Daten korrupt sind, merkt der Anwender erst, wenn ihn das RAID bei einem Laufwerksausfall vor Datenverlusten schützen soll und die Parität zur Rekonstruktion benötigt wird. Durch das Prinzip der Schattenkopien umgeht ZFS dieses Problem. Bei Standardsystemen ist es allerdings unumgänglich, teuren, batteriegepufferten Zwischenspeicher (NVRAM) zu verwenden.

Zudem nutzt RAID-Z im Gegensatz zu RAID-5 Stripes mit variabler Länge. Das bedeutet allerdings auch, dass jeder Stripe eine andere Größe haben kann, die in Metadaten verwaltet wird. Das ist ein Grund, warum dieses Konzept bislang noch von keinem anderen Anbieter umgesetzt wurde. Filesystem und RAID-Array müssen darüber hinaus vom gleichen Hersteller kommen. Nur so werden gleichermaßen die logische Datenschicht und die physikalischen Speicherorte kontrolliert.

Jeder Blockpointer beinhaltet eine 256-Bit-Prüfsumme. Wann immer das Filesystem ihn liest, wird diese überprüft. Stimmt die Prüfsumme der Daten nicht mit der frisch generierten Prüfsumme überein, rekonstruiert ZFS eigenständig aus den Informationen des Paritäts-Laufwerks wieder einen korrekten Datensatz und macht den Administrator auf den Vorgang aufmerksam, damit dieser den Ursachen nachgehen kann. Da ZFS dazu weder spezielle Hard- noch Software noch irgendwelche besonderen Befehle benötigt, spricht Sun von einem „selbstheilenden“ Dateisystem.

Je nachdem, wie die Nutzer mit ihren Daten verfahren, neue hinzufügen und alte löschen, wachsen und schrumpfen die zugehörigen File-Systeme quer über alle angeschlossenen Arrays. Es wird nur stets das verbraucht, was auch verwendet wird. Der Administrator kann allerdings, wenn das notwendig erscheint, Obergrenzen für den maximal zur Verfügung stehenden Speicherplatz für jeden Nutzer festlegen, beziehungsweise für Anwender ein bestimmtes Quantum fix reservieren.

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