Betriebssysteme: Linux 4.11rc1 erhöht die Datensicherheit

In Version 4.11 des Linux-Kernels sorgen Neuerungen an Dateisystemen für mehr Datensicherheit und ein Mechanismus sortiert Schreibzugriffe auf Datenträgern effizienter. Notebooks mit NVMe-Speicher bekommen mehr Akkulaufzeit.

Artikel veröffentlicht am 6. März 2017, 16:13 Uhr, Jörg Thoma

Die Testphase für Linux 4.11 beginnt. (Bild: Ian Duffy/CC-BY 2.0)

Linus Torvalds hat mit der Freigabe des ersten Release Candidates von Linux 4.11 das Zeitfenster geschlossen, in dem neuer Code für die nächste Kernel-Version eingereicht werden kann. Zu den wesentlichen Neuerungen gehören unter anderem die Systemaufrufe von Statx, die den Abgleich von Daten über Netzwerkdateisysteme verbessern, oder die Vorarbeiten für den effizienteren Scheduler BFQ, der Zugriff auf Datenträger beschleunigen soll.

Torvalds hebt besonders Statx hervor, das neue Systemaufrufe für Dateiinformationen bereitstellt. Von diesen Informationen sollen besonders Netzwerkdateisysteme profitieren wie das Linux-eigene Network File System (NFS) oder das Common Internet File System, das Windows in seinem SMB-Protokoll nutzt. Statx stellt unter anderem Zeitstempel der Dateierstellung oder Versionsnummern zur Verfügung und soll so den Abgleich von Daten zwischen Client und Server verbessern. Eine erste Version von Statx wurde bereits vor sechs Jahren eingereicht. Inzwischen haben die Entwickler dort auch das Jahr-2038-Problem gelöst. Die Anomalie könnte in Zukunft für Probleme sorgen, weil die Kapazität der mit 32-Bit-Ganzzahl beschränkten Unix-Zeit überschritten wird und durch einen Zählerüberlauf auf eine Zeit vor dem 1. Januar 1970 verweist, bei der die Zählung der Unix-Zeit beginnt. Mit der Verwendung von 64-Bit-Zählern wird das Problem gelöst.

Mehr Warteschleifen für eine effizientere Sortierung

Eine lange Entwicklung hat auch der Budget Fair Queuing (BFQ) genannte Scheduler hinter sich. Weil die Kernel-Entwickler aber die Notwendigkeit eines weiteren Schedulers neben CFQ sahen, wurden zunächst CFQ mit Patches aus dem BFQ-Projekt versehen. Die Entwicklung von BFQ wurde aber weiter vorangetrieben. Inzwischen unterscheidet sich der Code so weit, dass eine Rückportierung nicht möglich ist und das modernere BFQ bevorzugt wird. Im aktuellen Kernel wurde jetzt die Unterstützung für mehrfache Warteschlangen mit einem effizienteren Algorithmus für die Ein- und Ausgabe umgesetzt. Damit sind die Voraussetzungen für BFQ geschaffen. BFQ soll laut Hauptentwickler Jens Axboe im nächsten Kernel 4.12 Einzug halten.

Seit einem halben Jahr gibt es den Code für Autonomous Power State Transistions (APST), mit dem NVMe-SSDs in den Schlafmodus geschickt werden können. Er wurde jedoch nicht aktiviert, weil ungelöste Probleme auf einigen Datenträgern zu Abstürzen und somit zum Datenverlust führten. Inzwischen ist nur noch Samsungs SM951 betroffen, daher bleibt APST für diesen speziellen Datenträger deaktiviert. APST kann bis zu 1 Watt Leistung einsparen und damit besonders auf Notebooks für eine längere Akkulaufzeit sorgen, berichten die Entwickler.

Mehr Funktionen für die Datenintegrität

Das speziell für Flash-Geräte entwickelte Dateisystem Flash-Friendly File-system (F2FS) erhielt zahlreiche Neuerungen, darunter Bitmaps auf dem Datenträger, die die Suche nach freien Sektoren beschleunigen sollen. Ein neuer Thread soll zudem Latenzen beim Trimming reduzieren und der anfängliche Schreibbefehl soll künftig auf überflüssige Input-Output verzichten und so beschleunigt werden.

Der für Raid-Systeme verantwortliche Device-Mapper unterstützt Journaling auf Raid-4-, -5- und -6-Systemen. Damit können Daten wieder hergestellt werden, die bislang unter bestimmten Festplatten-Crashes verloren gingen. Zusätzlich erhielt der Code zahlreiche Optimierungen, die für mehr Leistung auf Raid-1- und Raid-5-Konfigurationen sorgen sollen. Die großen Dateisysteme Ext4, XFS und Btrfs erhielten keine nennenswerten Neuerungen, sondern zahlreiche kleine Bugfixes. Lediglich Ext4 erhielt das neue Kommando EXT4_IOC_SHUTDOWN, mit dem signalisiert werden kann, dass das Dateisystem unmittelbar gelöscht wird und keine Daten mehr aus dem Speicher geschrieben werden müssen.