ZFS und die Zukunft der Dateisysteme

Dateisysteme gibt es wie Sand am Meer. Jedes Betriebssystem kommt meist mit seinem eigenen daher und zusätzlich existieren noch mehrere Dutzend eigenständige Entwicklungen und Erweiterungen. Den meisten Benutzern dürften FAT, NTFS, HFS, UFS und ext ein Begriff sein und damit sind die wichtigsten Vertreter auch schon genannt. Viele ähneln sich in den meisten technischen Spezifikationen, können sich aber in entscheidenden Punkten unterscheiden. Doch die Verwaltung der immer größer werdenden Datenberge ist nicht nur für Data-Center ein Problem, zukünftig werden sich die Software-Entwickler etwas einfallen lassen müssen, um die Datenmenge und die dazugehörige Sicherung sowie Zugriffssicherheit zu gewährleisten. Am Beispiel von ZFS wollen wir uns ein mögliches Dateisystem der nahen Zukunft und dessen Features einmal genauer anschauen.

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ZFS ist ein von Sun Microsystems entwickeltes Meta-Dateisystem. Inzwischen wurde Sun von Oracle aufgekauft, daher findet sich der Hinweis auf ZFS auf der Oracle-Homepage unter folgendem Link. Es hält gegenüber den üblichen Vertretern zahlreiche Erweiterungen bereit, die nicht nur in Servern und Rechenzentren Verwendung finden, sondern auch für den Heimgebrauch nützlich sein können. Dazu gehören eine integrierte RAID-Funktionalität, ein Volume-Management, ein integriertes Backup-System sowie ein prüfsummenbasierter Schutz der Daten auf Dateisystem-Ebene.

Der Name ZFS stammt ursprünglich von Zettabyte-File-System, inzwischen aber wird dieser Name nicht mehr benutzt. Um der Abkürzung ZFS, die sich inzwischen etabliert hat, aber treu zu bleiben, wird der letzte Buchstabe des Alphabets in diesem Sinne als letztes Wort in Sachen File-System interpretiert. ZFS wird unter einer Sun-Lizenz als Open-Source CDDL geführt und kann daher von jedem versierten Anwender auf ein beliebiges Betriebssystem portiert und verwendet werden. Ursprünglich entwickelt wurde es für Solaris um es dort in Data-Centern einzusetzen.

Bevor wir jetzt auf die Details von ZFS näher eingehen, wollen wir uns die technischen Daten einmal genauer anschauen:

Maximale Wortlänge: 128 Bit - dies bieten auch einige andere Dateisysteme und ist in der Praxis zu vernachlässigen
Höchstzahl von Dateien: 2⁴⁸ - Damit soll auch das zukünftige Datenvolumen noch verwaltet werden können. Zum Vergleich NTFS kann nur 2³² Dateien verwalten.
Maximale Größe des Dateisystems: 16x 2⁶⁰ Byte - damit lassen sich mehr Byte in einem ZFS verwalten, als es Atome im bekannten Universum gibt. Zum Vergleich: NTFS kann maximal "nur" 2⁶⁰ Byte verarbeiten.
Maximale Größe einer Datei: 16x 2⁶⁰ Byte - auch hier wieder eine kaum vorstellbare Zahl, an die NTFS mit maximalen 16 TB nicht heran kommt.

Obige Angaben sollen nur unterstreichen, wozu ZFS entwickelt wurde: es soll den Bedarf der Datenverwaltung in der Zukunft sichern. Jeff Bonwick, der Chefentwickler von ZFS, sprach davon, dass diese technischen Voraussetzungen für immer ausreichen sollten. In der Informatik sollte man mit diesen Begriffen aber vorsichtig umgehen. Auch wenn man sich oben genannte Dimensionen momentan noch nicht vorstellen kann, so könnte dies in 20 Jahren schon ganz anders aussehen.