pentacast 48: Dateisysteme
haku, _john, Daniel, klObs @
Daten werden immer mehr, Festplatten immer größer. Irgendwie müssen die Daten auf die Festplatten kommen, um am besten auch gleich wieder richtig davon runter. Genau darum kümmern sich Dateisysteme.
Mit den drei General-Purpose-Nerds Haku, _john und Daniel jagen wir im Pentacast 48 einmal von der magnetisierten Spindel über den Prozessor bis zum Dateisystem und erklären wer von denen welche Aufgaben übernimmt.
Der Hauptteil der Sendung liegt dann auf Dateisystemen, insbesondere ZFS und dessen freie Variante BTRFS.
Is wieder bissi länger geworden, diesmal. Wenn Ihr ein bestimmtes Thema hören wollt, guckt Euch unten die Timeline an, wo ihr hinscrollen müsst. Wir wünschen euch dreieinhalb spannende Stunden!
Shownotes:
00:00:00 Vorstellungsrunde
- Daniel, _john(1) und Haku sind im Studio. Heute geht es um Dateisysteme im Allgemeinen und BTRFS im Speziellen. Und natürlich ZFS, von dem BTRFS alles abgeguckt hat...
- Wir stellen fest, dass wir eigentlich keinen Experten zum Thema im Studio haben, nur ein Haufen General Purpose Nerds.
00:04:20 "Es fing an mit EVA... Begriffsklärungen
- Festplatten übernehmen das E und das A bei der Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe (EVA). Sie lassen sich auch als Kommunikationskanal betrachten.
- Festplatten haben seit über 20 Jahren rotierende, magnetisierbare Scheiben. Vergleiche zum Plattenspieler werden hergestellt. Haku erklärt die Begriffe Spuren, Sektoren, Zylinder (Die Scheiben einer Spindel werden als eine Einheit betrachtet. Jede Scheibe hat Spuren, wovon wiederum jede Spur in Sektoren unterteilt ist. Die Spuren auf alle Scheiben verteilt nennt man Zylinder.)
- Daten werden in der Regel sektorenweise geschrieben.
- Blöcke sind in einer Abstraktionsebene über dem Gerät, die letzten Endes zum gezielten ansteuern von Daten auf der Festplatte genutzt werden.
- Haku erzählt über weitere Features von Festplatten. Beispielsweise Fehlererkennung, Verschlüsselung. Festplatten sind auch vom Mooreschen Gesetz betroffen.
- Aktuelle Festplatten sind SSDs. Transistoren anstatt Scheiben. Nix magnetisierbar (Hallo, Todesmagnet).
- Löschen von SSD-Speicherzellen ist aufwändig. Hier kommt das eigentliche Flashen vor, vergleichbar mit dem Blitzdingsen aus Men in Black. Will Smith ist in Eurer SSD.
- Blitzdingsen tut aber weh und deswegen sind SSDs seltener beschreibbar als Festplatten. Mit Wear-Leveling probiert man dagegen anzugehen. Plaste-Router können sich aber keinen Wear-Leveling-Controller leisten. Da muss das Betriebssystem diese Aufgaben mit bestimmten Dateisystemen koordinieren.
- S.M.A.R.T. als Orakel über den Zustand von Festplatten und SSDs (Self Monitoring and Reporting). Defekte Sektoren und so...
- Der TRIM-Befehl wird genutzt um Zellen von SSDs zeiteffizient zu löschen.
- Benchmarks von SSDs und Festplatten im Vergleich.
- Die Idee der Hybridfestplatte wird besprochen.
00:41:05 Schnittstellen zwischen Rechnern und Speichermedien
- Meistens sind Festplatten über Busse angeschlossen. Parallel SCSI ist ein altes Gegenbeispiel, was heute keiner mehr benutzen möchte.
- Die Entwicklung ging von IDE über SATA. SAS findet man in Rechenzentren. SATA nutzt symmetrische Datenübertragung.
- SAS ist seriell angebundenes SCSI. SCSI ist cool und kann 'ne ganze Menge. Z.B. kann man auch Arbeitsspeicher darüber anbinden und es gibt Auto-Discovery Funktion. SCSI ist Mutti von USB.
- iSCSI ist SCSI über's Netzwerk. Höhere Latenzen, aber man kann die gleichen Schnittstellen wie bei Festplatten benutzen.
- ATA ist das Billigprotokoll, welches neben SCSI existiert.
- Lücken im Wissen um die Rechnerarchitektur werden aufgedeckt.
- Redundant Array of Inexpensive Disks. Mit RAID{0,1,2,3,4,5} als eigenes Universum. ZFS hat RAID-Controller überflüssig gemacht.
00:58:30 Partitionstabellen
- Partitionstabellen werden zur Einteilung von Festplatten genutzt, um mehrere sie mit mehreren Dateisystemen nutzen zu können. ("Unterfestplatte")
- Dos-Partitionen mit Einschränkungen und festem Format und GPT.
- Guid-Partition-Table hat keine Platzprobleme mehr und sie ist redundant über die Platte verteilt.
- Wie ist der MBR, der Master Boot Record mit dem ganzen Partitionen verwurstet? _john erklärt's.
01:09:40 Aufgaben von Dateisystemen
- Dateisysteme bieten Möglichkeiten geordnet auf Daten zuzugreifen, beispielsweise über Verzeichnise.
- Vom Nutzerkommando bis zur Festplatteninstruktion um an Daten zu kommen.
- Managen von Zeichensätzen.
- Verwaltung von Metadaten wie Rechten, Besitzern und Änderungsdaten. Auch die Größe ist interessant.
- Es wird Magic betrieben, um herauszufinden, welches Format eine Datei hat. _john empfiehlt den OMG WTF PDF Vortrag.
- Es werden verschiedene Methoden der Größenberechnung einer Information besprochen. Blockgrößen waren üblicherweise 512 Byte. Festplatten fordern oft 4 kByte Blöcke.
- Philosophie über große Festplatten. Meine hat 256 GB. Haku hat 10 TB.
- IO-Scheduling. Planen von schreibwilligen Prozessen und planen von Lese-/Schreib-Operationen auf der Platte. Und wann schreibt man die Metainformationen der Dateien?
- Magnetische Flussdichte
01:34:40 1000+1 Layer
- ... kann mir jemand den Rest der Shownotes abnehmen?