Garantierte Fehlerfreiheit für Flash-Speicher
Informatiker entwickeln neues Dateisystem, das Stromausfälle übersteht. Am Lehrstuhl für Softwaretechnik von Prof. Dr. Wolfgang Reif wird an einem neuen Datensystem geforscht, das bisherige Probleme beheben soll.
Auf diesem Kleinstrechner testen die Augsburger Informatiker ihr neues Dateisystem für Flash-Speicher, das garantiert fehlerfrei funktionieren. Foto: Universität Augsburg
Flash-Datenträger haben herkömmliche Festplatten in vielen Bereichen abgelöst. So sind sie in USB-Sticks und Solid- State-Drives (SSD), aber auch in Systemen der Luft- und Raumfahrttechnik zu finden. Herausforderungen ergeben sich daraus, dass Software für Flash-Speicher viel schwieriger zu entwickeln ist als für herkömmliche Festplatten. Komplexere Algorithmen sind notwendig, um den sichereren Betrieb zu gewährleisten. Am Lehrstuhl für Softwaretechnik von Prof. Dr. Wolfgang Reif wird an einem neuen Datensystem geforscht, das bisherige Probleme beheben soll. Der Lehrstuhlmitarbeiter Gidon Ernst erklärt, wie.
Ihr neues Dateisystem soll ausfallsicher sein und damit insbesondere zur Optimierung von sicherheitskritischen Systemen beitragen. Dass bisherige Maßnahmen Ausfälle nicht ausschließen können, haben Softwarefehler bei der NASA gezeigt. Diese hat daraufhin eine Challenge ausgerufen, bei der sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dieses Problems annehmen konnten.
Gidon Ernst: Wir haben diese Ausschreibung als Motivation, Rahmen, Anwendung und Fallstudie aufgegriffen, da sie einige schwierige und neue theoretische Fragen aufwarf. Als ein Teilergebnis unseres eigenen Forschungsprojekts haben wir die Ziele die NASA-Anforderungen erfüllt. Das erhöht natürlich die Sichtbarkeit unserer Forschung, was uns sehr freut.
Welche Probleme gibt es denn bei den Flash-Speichern?
Ernst: Grundsätzlich kann es bei einem Stromausfall zu Datenverlust kommen. Im schlimmsten Fall reagiert die Hardware nicht mehr, dies ist beispielsweise bei flashbasierten Solid-State-Drives schon öfter vorgekommen. Allgemein können auch bei sicherheitskritischen Systemen immer wieder schwerwiegende Fehler auftreten. Wir arbeiten an einem Dateisystem für Flash-Speicher, das robust gegenüber Stromausfällen ist.
Wie gehen Sie dabei vor?
Ernst: Wir setzen auf sogenannte „Formale Methoden“, was bedeutet: Durch eine computergestützte, mathematische Analyse wird nachgewiesen, dass die Software vollständig frei von bestimmten Fehlern ist. Mit der Erweiterung dieser Technik auf Robustheit gegenüber Stromausfällen haben wir Neuland betreten.
Wie weit sind Sie mit dem neuen Dateisystem?
Ernst: Wir haben einen lauffähigen Prototypen. Dieser wird nun evaluiert, das heißt, es werden Kennzahlen wie etwa Geschwindigkeit gemessen. Für den praktischen Einsatz ist noch weitere Entwicklungsarbeit erforderlich. Aber unsere Ergebnisse werden auf verschiedenen Wegen in flashbasierte Produkte einfließen können. Zum Beispiel kann das Dateisystem auf Kleinstrechnern in Steuerungen installiert werden. Auf USBSticks und SSD Festplatten lässt sich das Dateisystem zwar nicht direkt integrieren, da ein Teil des Dateisystems bereits in die Hardware eingebaut ist. Aber hier kommt ein Transfer des gesammelten Know-hows infrage. (mh)
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