Dateisystem der Zukunft?

Neun Argumente für ZFS

02.11.2012
Von Heiko Wüst

End-to-End-Prüfsummen statt Datenkorruption

Keines der proprietären Dateisysteme großer Hersteller bietet vollkommenen Schutz gegen den Verlust von Daten. Alle Systeme leiden unter schleichender Datenkorruption (englisch "Silent Data Corruption"). Viele Gründe dafür sind alltäglich: Bootstorms, doppelte Software, Softwarefragmente in der Registry, Überschreiben von Treibern, fehlerhafte Motherboards, Controllerkarten und Firmware können die Ursache sein. Weitere Punkte sind elektromagnetische Spannungsspitzen, Gamma-Strahlung und Phantom-Schreibvorgänge, also Fälle, in denen die Daten nie tatsächlich geschrieben wurden, aber die Festplatte bereits Vollzug meldet. Diese Form der Datenkorruption führt dazu, dass Informationen unwiederbringlich verloren gehen. Traditionelle Dateisysteme bekämpfen Datenkorruption mit Prüfsummen mit einer Größe von 8 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 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, dem sogenannten "Parent Block" ab. 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.