Speicher- und Dateisysteme. Vortragender: Christian Rosenberg
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1 Speicher- und Dateisysteme Thema: Datenintegrität Vortragender: Christian Rosenberg Betreuer: Michael Kuhn 1/21
2 Gliederung Definition Datenintegrität & Methoden Memory Corruption & Disk Corruption ZFS 2/21
3 Definition Keine einheitliche Definition Verhinderung unautorisierter Modifikation Korrektheit von Daten und Systemen Arten von Integrität (nach Prof. Biskup) 3/21
4 Sequenznummern & Quittierungsmeldungen Sequenznummern Vermeidung von Duplikaten Berücksichtigung der Reihenfolge Quittierungsmeldungen Bestätigung von Erhalt oder Verarbeitung einer Datei 4/21
5 Prüfsumme & MAC Prüfsumme Schutz vor unabsichtlicher Änderung & Falscheingabe Message Authentication Code (MAC) S & E S sendet E vereinbaren 5/21 benutzt
6 CRC Zyklische Redundanzprüfung (CRC) Schutz vor Zufallsfehlern 1. Bitfolge als Polynom 2. Generatorpolynom (GP) erstellen 3. Bitfolge / GP Rest an Datenfolge 4. Neue Datenfolge / GP 6/21
7 CRC Beispiel CRC erzeugen : (Datenfolge + n Nullen) (GP) (Rest) (n-stellig) 7/21
8 CRC Beispiel CRC-Prüfung: (Bitfolge + CRC) (GP) /21
9 Hash-Baum & Hash-Funktion Meistens Binärbäume Jeder Zweig kann anhand Wurzel einzeln geprüft werden Bei Signaturen und Veränderung von Daten 9/21
10 Hash-Funktion Beispiel zu Tiger-Funktion: "Franz/Frank jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern" 4df42db66c8d84269d4b7157b92a87be717a a1a5834a3050 9cee0eb7b596ba0f435d42c33ddf8eff7fabb8 6922aa4bc6 10/21
11 Zusammenfassung Datenintegrität = Korrektheit von Daten wichtig bei Datenübertragung und Datenhaltung Schutzmethoden 11/21
12 Memory Corruption Unbeabsichtigte Änderung des Speicherinhalts Folge: unerwartetes Verhalten Ursachen: physikalisch und softwaretechnisch Fehlerbehebung: 1.ECC 2.wiederherstellbare Programmmodelle 3.Tools 12/21
13 Disk Corruption Daten in unerwartetem Zustand Durch physikalische Beschädigung oder Bugs in Systemsoftware Fehlerbehebung durch: 1. Prüfsummen 2. Redundanz 3. RAID-Systeme 13/21
14 CERN-Studie TB Daten an CERN-Institut untersucht Disk Errors: 500 Fehler an 100 Knotenpunkten RAID Errors: 2,4 Petabyte 300 Fehler Fehlerrate: 10^-14 Memory Errors: 3 Fehler (zuviel) 14/21
15 CERN-Studie 8,7 TB Nutzdaten, Daten 22 Fehler 1 von 1500 Daten fehlerhaft Fazit: Fehlerrate insgesamt 3 * 10^-7 Fatal: Fehlerrate in einzelnen Komponenten 1 TB Festplatte 3 fehlerhafte Dateien 15/21
16 Zusammenfassung Memory Corruption Beschädigung der Speichereinheit Disk Corruption: fehlerhafte Daten auf Datenmedien Memory Corruption & Disk Corruption unterschätzte Probleme Ausmaß größer mit steigender Datenmenge 16/21
17 ZFS Zettabyte File System: von Sun Microsystems entwickelt 128 Bit Copy-On Write: Datenblöcke an freien Platz geschrieben Ziel: Vermeidung von Kopiervorgängen 17/21
18 ZFS Software-RAID: Redundanzen physischer Datenträger Vorteil: ZFS unterscheidet freie und belegte Datenblöcke Zeitersparnis - Paritätsgesichtert keine Write Holes 18/21
19 ZFS Prüfsumme: Jeder Datenblock versehen Mehr Fehler erkannt als bei normalen Prüfsummen Dateisystem ständig konsistent 19/21
20 ZFS Deduplizierung: redundante Datenblöcke eliminiert Speicherplatz gespart Technische Details: Max. Größe Datei(system): 16 EiB Max. Anzahl Dateien: 2^48 20/21
21 Zusammenfassung ZFS ist Dateisystem für sehr große Datenmengen Besonderheit: aktive Sicherstellung von Datenintegrität Ehemals für Server konzipiert, mittlerweile auch auf Privatrechnern verwendbar 21/21
22 Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!!!
23 Quellen chalak.pdf
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6.2 Master-File-Table (3) Eintrag für eine längere Datei Virtual Cluster Number (VCN) 0 107 131 LCN VCN 0 1 2 3 5 6 7 LCN 107 108 109 110 131 132 133 13 Daten-Extents Extents werden außerhalb der MFT in