ZFS fasst Speicher zu Pools zusammen

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128 statt 64 Bit

Zunächst war ein 64-Bit-Zeiger geplant, doch dieser wäre, wenn Moore’s Law noch 15 Jahre weitergeht, irgendwann in den 2020er-Jahren an seine Grenzen gestoßen. Also spendierte man ZFS einen 128-Bit-Zeiger. Das verbraucht Speicherplatz für den Zeiger, ist aber nach menschlichem Ermessen für sehr lange Zeit zukunftssicher.

„Um ein 128-Bit-Speichersystem mit Daten zu füllen, müsste man die Ozeane zum Kochen bringen“, so Jeff Bonwick, Chefentwickler ZFS, und spielt mit dieser Bemerkung auf die durch die quantenmechanische Unschärferelation limitierte, kleinste Energiemenge an, die nötig ist, ein Bit auf einem Speichermedium zu verankern.

Eine mindestens ebenso eindrucksvolle Rechnung besagt: Wenn eine Milliarde Computer eine Milliarde File-Systeme per Sekunde anlegen, würden sie tausendmal länger als die Lebensdauer des Universums fortfahren können, bevor der Zeigerraum ausgeht.

Kleiner Wermutstropfen bei so viel Euphorie: Die allseits beliebte Standardsprache „C“ kommt nur mit 64-Bit-Datentypen zurecht, weswegen bei den aktuellen Implementierungen die Hälfte der 128 Bit der Zeiger schlicht auf null gesetzt werden.

Selbstheilende Daten

Eine weiterer, wesentlicher Fortschritt betrifft die inhärente Datensicherheit des Filesystems. „Den fsck-Befehl können sie vergessen“, meint dazu Sun. In der Praxis heißt das einfach: Datei-Korruption ist ausgeschlossen, da ZFS jeden Speicherblock über eine 256-Bit lange Prüfsumme (Reed Solomon) schützt. Wird der Inhalt, etwa durch Lesefehler, gekippte Bits auf Band oder Platte, verändert, erkennt das Filesystem das selbstständig und kann diesen Speicherbereich reparieren oder als fehlerhaft markieren.

Vor allem im Falle von korrupten Files spielt ZFS seine Stärken aus. Zwar kann man fehlerhafte Dateien stets aus dem gespiegelten Bestand ersetzen, das bedeutet dann aber, dass der gesamte Bestand ersetzt wird. ZFS „heilt“ fileweise und damit ressourcenschonend, was den Datenverkehr und die Leitungen angeht – und vor allem schnell. Natürlich bezahlt man dazu einen Preis in Form von CPU-Zeit, denn die nicht ganz unaufwendigen mathematischen Kalkulationen für eine eindeutige 64-Bit-Prüfsumme kosten Rechenzeit. Diese spielt aber bei den heute zur Verfügung stehenden, leistungsfähigen Prozessoren keine so entscheidende Rolle mehr. Beim Design von UDF und NTFS in den 70er- und 80er-Jahren sah das noch ganz anders aus.

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