Crash-Toleranz: MIT arbeitet an mathematisch bewiesenem Dateisystem

Das MIT arbeitet an einem mathematisch verifizierten Dateisystem für Speichermedien. (Bild: Andreas Sebayang/Golem.de)

Die Forscher des MIT haben ein Dateisystem entwickelt, das besonders robust sein soll. Ein Absturz soll, mathematisch bewiesen, in keinem Fall zu einem Datenverlust führen können. Für den Einsatz in performanten Systemen eignet es sich allerdings noch nicht.

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) will in Kürze ein Crash-tolerantes Dateisystem vorstellen, das einen besonderen Fokus auf die Datensicherheit hat. Die Forscher gehen sogar so weit, dass der Nutzer niemals Daten verlieren wird. Das bezieht sich aber auf normale Operationen und nicht etwa auf Festplattencrashes.

Damit ein Datenträger keine Daten verliert, mussten die Entwickler unterschiedliche Zeitpunkte eines Absturzes absichern. Laut den MIT-Entwicklern ist die Aufgabe so schwierig, dass selbst jahrelang getestete Dateisysteme immer noch in bestimmten, seltenen Situationen Fehler zeigen, die einen Datenverlust zur Folge haben. Es ist eine Frage des Timings, ob just in dem Moment ein Bit verloren geht.

Beweisführung und Implementierung in Coq

Das MIT will mit einem anderen Ansatz die Entwicklung eines Dateisystems vereinfachen. Die Mathematik soll helfen. Laut dem MIT ist das neue Dateisystem und dessen Crash-Toleranz mathematisch bewiesen. Das würde die aufwendige Fehlersuche und das Erzeugen etlicher Crash-Situationen ersparen. Das MIT spricht von vorher definierten akzeptablen Betriebsgrenzen, in denen der normale Betrieb stattfindet und in dem die Operationen formal verifiziert werden. Helfen soll zudem, dass das Dateisystem in derselben Sprache implementiert wird, in der auch die Beweisführung stattfindet: Coq.

Die Forschungsarbeit soll im Oktober 2015 im Detail vorgestellt werden. Für den Einsatz ist das System nicht geeignet, da es nach heutigen Standards langsam arbeitet, wie die Forscher zugeben. Der Beschreibung nach bietet es aber die Ansätze, um in Zukunft die formale Korrektheit eines Dateisystems schneller zu beweisen und gleichzeitig die Grenzen des Systems zu definieren. Das MIT hofft also, die Grundlagenarbeit für zukünftige Dateisysteme geschaffen zu haben.

Dateisysteme gehören zu den sehr kritischen Teilen der Softwareinfrastruktur eines Computersystems. Hierin liegt auch der Grund, warum viele Jahre für die Entwicklung gebraucht werden, bis ein Dateisystem als stabil eingestuft wird. Wegen der Komplexität entscheiden sich viele Betriebssystemhersteller oder auch Hersteller von Speicherlösungen gegen den Wechsel eines Dateisystems.