Die ultimative QNAP NAS Bibel - Das Praxisbuch - mit vielen Insider Tipps und Tricks - komplett in Farbe

Namensergänzung EC

Einige Modelle tragen zusätzlich zur Geräteklasse die Ergänzung EC, also beispielsweise TVS-EC. In der Regel bedeutet dies, dass das Gerät die Verwendung von ECC-­Arbeitsspeicher erlaubt. Dieser verfügt über eine integrierte Fehlerkorrektur und verbessert dadurch die Datenintegrität. Allerdings ist er auch erheblich teurer als herkömmlicher Arbeitsspeicher und wird überwiegend im geschäftlichen Umfeld eingesetzt.

Vorsicht bei EC-Modellen

Zwei Dinge muss man beim Namenszusatz EC beachten: Er bedeutet nur, dass das Modell mit ECC-Speicher umgehen kann, nicht notwendigerweise, dass auch ECC-Speicher eingebaut ist.

Außerdem hat QNAP einige Zeit Modelle mit dem Namenszusatz EC angeboten, bei denen das EC für Edge Cloud stand und nichts mit ECC zu tun hatte. Bei gebrauchten Geräten sollten Sie also darauf achten, dass auch tatsächlich ECC drin ist, wo EC draufsteht.

Anzahl der Festplattenanschlüsse

Der erste Teil der Zahl (die erste Ziffer bei einer dreistelligen Zahl oder die ersten beiden Ziffern bei einer vierstelligen) im Namen gibt an, wie viele Festplatten in das Gerät eingebaut werden können. In ein TS-228A lassen sich zwei Platten einbauen, in ein TVS-873e maximal acht Platten und in ein TS-1635AX bis zu 16 Platten.

Modellreihe

Die letzten beiden Ziffern der Zahl in der Modellbezeichnung geben die Modellreihe an, zu der ein Gerät gehört. Dies lässt Rückschlüsse über Alter und Hardwareausstattung zu. Höhere Zahlen gehören zu einer neueren Modellreihe und sind im Allgemeinen mit neuerer, leistungsfähigerer Hardware ausgestattet. Gleichzeitig haben Modelle der gleichen Modellreihe in der Regel in etwa dieselbe Hardwareausstattung, auch wenn sie sich in anderen Eigenschaften wie Anzahl der Laufwerke oder Gehäuseform unterscheiden.

Weitere Eigenschaften

Hinter der Nummer können weitere Kürzel folgen, die Hinweise auf den Einsatzzweck, die Gehäuseform oder bestimmte Eigenschaften geben. QNAP ist dabei recht kreativ und auch nicht immer ganz konsequent, sodass man diese Angaben nur als Orientierung verwenden sollte.

Dass ein bestimmter Buchstabe fehlt, muss nicht immer heißen, dass das Gerät die damit assoziierte Eigenschaft nicht hat.

Folgende Buchstaben und Symbole sind geläufig:

•2, II, A oder + – dabei handelt es sich um den verbesserten Nachfolger eines Gerätes, der üblicherweise besser als das Urmodell ausgestattet ist.

•RP – Redundant Power, besonders ausfallsichere Geräte mit zwei separaten Netzteilen, die im laufenden Betrieb ausgetauscht werden können.

•X – das Gerät ist mit einem – oder mehreren – 10-GbE-Netzwerkanschlüssen ausgestattet.

•N – das Gerät ist mit einem – oder mehreren – 5-GbE-Netzwerkanschlüssen ausgestattet.

•U – das Gehäuse ist als Serverkomponente ausgelegt und kann in ein Rack eingebaut werden.

•T – das Gerät verfügt über einen Thunderbolt-Anschluss.

Die Unterschiede in der Praxis

Um die verschiedenen Modellbezeichnungen, Serien und Eigenschaften und deren Bedeutung noch mal ganz praktisch zu veranschaulichen, möchte ich als Beispiel ­typische Modelle mit zwei Festplatteneinschüben vergleichen. QNAP bietet vier verschiedene Varianten davon an.

Die folgende Tabelle zeigt wesentliche Merkmale und einige beispielhafte Funktionen der Modelle auf und macht die Unterschiede deutlich, die sich in der Bezeichnung widerspiegeln.

1.2 Der perfekte Speichermodus für Ihre Zwecke

Zu den wichtigsten Entscheidungen beim Einrichten eines NAS gehört die optimale Wahl des Speichermodus. Dieser spielt aber auch schon bei der Kaufentscheidung eine große Rolle, denn der gewünschte Modus muss vom Gerät unterstützt werden.

Dabei geht es nicht nur um die Softwarefunktion als solche, sondern auch um die Anzahl der verwendbaren Festplatten. Denn einige der Modi erfordern eine bestimmte Anzahl an separaten Platten.

Solange Sie nur eine einzelne Festplatte in Ihr NAS einbauen, brauchen Sie sich über den Speichermodus keine Gedanken zu machen. In diesem Fall kommt ohnehin nur ein Modus infrage.

Schon bei zwei Festplatten gibt es aber verschiedene Varianten, durch die Sie den Schwerpunkt eher auf Kapazität, Geschwindigkeit oder Sicherheit legen können. Die Verwendung von drei oder mehr Festplatten gibt Ihnen sogar noch weitere Auswahlmöglichkeiten, durch die sich diese Schwerpunkte sogar kombinieren lassen.

Einzelne Festplatte im Standardmodus

Verwendet man nur eine einzelne Festplatte, wird diese im Standardmodus eingesetzt. Das NAS stellt den Speicher der Festplatte einfach zur Verfügung, wobei man die Speicherkapazität durchaus auf mehrere logische Laufwerke aufteilen kann. Das macht aus Sicht des NAS aber keinen Unterschied. Redundanz oder andere Funk­tionen, die ein RAID aus mehreren Platten ermöglichen würde, stehen in diesem Fall nicht zur Verfügung.

JBOD – Just a Bunch of Discs

Auf Deutsch könnte man diesen Modus etwas salopp als »nur ein Haufen Laufwerke« übersetzen. Dieser Modus kommt immer dann zum Einsatz, wenn man mehrere Festplatten ohne besondere RAID-Funktionen verwenden möchte. Er stellt die gesamte Speicherkapazität der Platten zur Verfügung. Dabei kann das NAS alle eingebauten Platten einzeln als Laufwerke anbieten oder alle vorhandenen Speichermedien zu einem einzigen großen logischen Laufwerk zusammenfassen.

In jedem Fall gilt bei JBOD, dass man stets die gesamte Speicherkapazität nutzen kann, dafür aber auch auf Vorteile wie Redundanz oder Geschwindigkeitssteigerungen verzichten muss. Was das genau bedeutet, wird vielleicht deutlicher, wenn man sich mit den im Folgenden beschriebenen RAID-Varianten und deren Vor- und Nachteilen beschäftigt.

RAID – Redundant Array of Independent Discs

RAID ist eine Technologie zur Erhöhung der Datensicherheit und/oder ­Performance von Festplatten, bei der mehrere Festplatten zu logischen Einheiten zusammen­geschaltet werden. RAID kann je nach Variante (auch als RAID-Level bezeichnet) die Verfügbarkeit und Sicherheit gespeicherter Daten dadurch verbessern, dass die Daten redundant auf mehreren Festplatten parallel gespeichert werden. Beim Ausfall einer Platte können alle Daten aus den Informationen der restlichen Platte(n) rekonstruiert werden (und die defekte kann ausgetauscht werden). Bestimmte logische Verschaltungen bzw. RAID-Level ermöglichen als Alternative eine Geschwindigkeitssteigerung (v. a. beim Lesen) oder eine Kombination von Redundanz und Geschwindigkeitssteigerung.

Die kleinste gemeinsame Festplatte

Eine wesentliche Eigenheit von RAID sollten Sie bei der Planung beachten: Die Speicherkapazität Ihres RAID-Verbundes wird im Wesentlichen von der kleinsten Festplatte im Verbund vorgegeben. Egal, ob es um das Spiegeln in RAID 1 oder die Redundanz in RAID 5 geht: Es herrscht immer eine Symmetrie zwischen den beteiligten Platten. Dadurch können selbst größere Festplatten nicht mehr Daten aufnehmen als die kleinste im Verbund. Es ist deshalb nicht sinnvoll, in einem RAID-Verbund Festplatten verschiedener Kapazität zu mischen. Zwar ist es möglich, aber der Extraplatz auf den größeren Speichermedien bleibt dann ungenutzt.

RAID 0: schneller und riskanter

Bei RAID 0 werden die Daten abwechselnd auf alle vorhandenen Festplatten geschrieben. Das führt vor allem beim Lesen der Daten zu einer Steigerung der Geschwindigkeit zwischen 30 und 80 %, da die zeitaufwendigen Plattenzugriffe zeitlich von mehreren Festplatten durchgeführt werden. Die Speicherkapazität leidet darunter nicht, weil sich beispielsweise zwei 1-TByte-Festplatten zu einem logischen 2-TByte-Laufwerk addieren.

Kritisch bei RAID 0 ist allerdings das erhöhte Risiko eines Datenverlusts durch einen Festplattenfehler. Denn fällt eine der beiden Festplatten aus, sind durch die Verzahnung auch die Daten auf der anderen verloren. Man sollte RAID 0 daher niemals ohne zusätzliches Backup der wichtigen Daten verwenden.

RAID 0 empfiehlt sich deshalb nur, wenn es darauf ankommt, die Zugriffsgeschwindigkeit auf die im NAS gespeicherten Daten zu maximieren, und wenn die Sicherheit dieser Daten irrelevant bzw. anderweitig abgesichert ist. In der Praxis wird der Geschwindigkeitsgewinn auch nur in bestimmten datenintensiven Anwendungs­szenarien spürbar sein, wenn etwa wie bei der Videobearbeitung regelmäßig größere Datenmengen transferiert werden müssen.

RAID 1: Sicherheit durch Redundanz

Wem es vor allem um den Schutz seiner Daten vor Festplattendefekten geht, für den ist RAID 1 interessant. Dabei werden üblicherweise zwei Festplatten zu einem redundanten logischen Laufwerk zusammengeschaltet und alle Daten jeweils auf beiden Laufwerken abgelegt, sodass ein Laufwerk eine Kopie des anderen ist. Kommt es bei einem der beiden Laufwerke zu einem Defekt, finden sich die Daten also weiterhin auf dem anderen. Außerdem kann man das defekte Laufwerk jederzeit ausbauen und durch ein neues ersetzen. Das NAS sorgt dafür, dass die vorhandenen Daten wieder auf das neue Laufwerk gespiegelt werden. Nach kurzer Zeit hat man also wieder einen voll redundanten Datenspeicher.

Der Preis für diese Sicherheit ist, dass dabei die Gesamtspeicherkapazität auf die Hälfte reduziert wird. Zwei 1-TByte-Platten ergeben also – anders als bei RAID 0 – nicht 2, sondern nur 1 TByte nutzbaren Gesamtspeicher.

RAID 5: Geschwindigkeit und Redundanz

RAID 5 kombiniert die Vorteile von RAID 0 und RAID 1 auf eine relativ ­kostengünstige Weise. Dabei werden immer mindestens drei Festplatten zusammengeschaltet und die Daten gleichmäßig auf diese verteilt, was in den meisten Situationen schnelle ­Zugriffe ermöglicht. Redundanz wird dadurch erreicht, dass ein Datenblock nicht auf alle physikalischen Platten verteilt wird, sondern auf einer Platte stattdessen Paritätsdaten dieses Datenblocks gespeichert werden. Sollte eine der Festplatten ausfallen, können die so verlorenen Teile von Datenblöcken anhand dieser Paritätsdaten von den anderen Festplatten rekonstruiert werden.

Genau wie bei RAID 1 kann man also eine defekte Festplatte einfach ersetzen, und das NAS sorgt dafür, dass die Integrität der Daten dann automatisch wiederhergestellt wird. Auch hier ist der Preis, dass sich die Speicherkapazität der beteiligten Festplatten nicht addiert. Stattdessen berechnet sich die Gesamtkapazität nach folgender Formel:

(Anzahl aller Festplatten – 1) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

Konkret: Bei drei 1-TByte-Festplatten erhält man mit RAID 5 effektiv 2 TByte nutzbaren Speicherplatz. Das ist aber selbst in der kleinsten Variante mit drei Festplatten noch effektiver als RAID 1, wo ja grundsätzlich nur die Hälfte der physikalischen Kapazität bereitsteht. Je mehr Festplatten man in einem RAID-5-Verbund einsetzt, desto größer wird der nutzbare Speicher in Relation zum Gesamtspeicher: Von fünf 1-TByte-Platten etwa kann man 4 TByte effektiv nutzen.

Plattenwechsel im Fall einer Störung

Wenn es zu einem Defekt einer Festplatte kommt, informiert Sie das NAS darüber beispielsweise per LED-Blinken, E-Mail etc. In einem solchen Fall ersetzen Sie die defekte Festplatte. Es muss sich nicht um ein baugleiches Modell handeln, aber sie sollte dieselbe Kapazität wie die ausgebaute haben, keinesfalls weniger, notfalls geht aber mehr. Abhängig vom NAS-Modell muss dieses für den ­Wechsel ausgeschaltet werden, oder der Tausch kann sogar im laufenden Betrieb erfolgen (HotSwap). Sicherer ist es aber immer, das NAS vorher herunterzufahren. Beim Neustart bemerkt das System, dass eine neue Festplatte eingebaut wurde. Es ­beginnt dann automatisch, die Daten zu rekonstruieren (außer bei RAID 0). Je nach Speicherkapazität kann dieser Vorgang aber einige Stunden dauern. Die Leistungsfähigkeit des NAS ist solange eingeschränkt.

RAID 6: noch mehr Sicherheit

Ab vier Festplatten im Verbund kann man mit RAID 6 zusätzliche Sicherheit ­schaffen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei RAID 5, allerdings werden die Paritätsinforma­tionen für die Wiederherstellung jeweils auf zwei verschiedene Platten geschrieben. Dadurch bleiben die Daten selbst beim gleichzeitigen Ausfall zweier Festplatten erhalten. Das zielt vor allem auf den Wiederherstellungsprozess nach dem Austausch einer defekten Festplatte. Bei großen Datenträgern kann dieser einige Zeit dauern. Währenddessen sind die Daten sehr gefährdet, denn kommt es zu einem weiteren Defekt, bevor dieser Vorgang abgeschlossen ist, wären alle Daten verloren. Ein RAID 6 könnte auch einen solchen doppelten Ausfall verkraften.

Der Preis dafür ist allerdings auch ein geringeres nutzbares Speichervolumen in Bezug zur Gesamtkapazität:

(Anzahl aller Festplatten – 2) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

Konkret: Bei vier 1-TByte-Festplatten erhält man mit RAID 6 effektiv 2 TByte nutzbaren Speicherplatz. Besser wird die Quote, je mehr Festplatten man einsetzt: Bei fünf 1-TByte-Platten etwa kann man 3 TByte effektiv nutzen, bei sechs 1-TByte-Platten 4 TByte etc.

RAID 10

Ein RAID 10 ist ein RAID 0 (also Verteilen der Datenblöcke auf mehrere Laufwerke), bei dem diese Laufwerke jeweils aus einem RAID 1 (also zwei gespiegelten Laufwerken) bestehen. Es kombiniert den schnellen Zugriff eines RAID 0 mit der Redundanz eines RAID 1. Das tun RAID 5 bzw. 6 zwar auch, aber es gibt einen entscheidenden Unterschied: Kommt es bei RAID 5 bzw. 6 zu einer Störung, muss das defekte Laufwerk ersetzt und müssen die fehlenden Daten aus den Informationen der anderen Laufwerke rekonstruiert werden. Das dauert einige Zeit, und solange stehen die Daten nicht bereit. Bei einem RAID 10 hingegen ist selbst im Fall eines Defekts immer mindestens eine Kopie der Daten verfügbar.

Der Preis dafür ist allerdings recht hoch: Man benötigt mindestens vier Festplatten, es muss immer eine gerade Anzahl von Platten vorhanden sein, und die nutzbare Kapazität ist stets nur die Hälfte des gesamten Speichervolumens aller verbauten Festplatten:

(Anzahl aller Festplatten / 2) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

RAID 50

RAID 50, auch als RAID 5+0 bezeichnet, fasst zwei oder mehr RAID-5-Verbunde per RAID 0 zu einem Speicher zusammen. Dafür werden mindestens sechs Platten benötigt (2 x 3). RAID 50 kombiniert die Redundanz und Ausfallsicherheit von RAID 5 mit den beschleunigten Lesezugriffen von RAID 0. Der Ausfall einer Festplatte kann jederzeit ohne Datenverlust kompensiert werden. Es können sogar mehrere Festplatten gleichzeitig ausfallen, solange diese nicht zum selben RAID-5-Verbund gehören. Nach einem Plattentausch kann die volle Datenintegrität schneller wiederhergestellt werden als bei einem reinen RAID 5. RAID 50 wird überwiegend im professionellen Bereich eingesetzt, wenn Datendurchsatz bei gleichzeitiger Ausfallsicherheit wichtig ist, etwa bei Datenbankanwendungen. Gesamtkapazität:

(Anzahl aller Festplatten – Anzahl der RAID-5-Verbunde) × (Kapazität der kleinsten Festplatte)

RAID 60

RAID 60, auch als RAID 6+0 bezeichnet, fasst zwei oder mehr RAID-6-Verbunde per RAID 0 zu einem Speicher zusammen. Dafür werden mindestens acht Platten benötigt (2 × 4). Im Vergleich zu RAID 50 ist RAID 60 ebenfalls schneller als eine reine RAID-6-Lösung. Gleichzeitig bietet es aber eine höhere Ausfallsicherheit, da jederzeit zwei beliebige Festplatten ausfallen können, ohne dass die Datenintegrität leidet. Es können sogar noch mehr Plattenausfälle kompensiert werden, solange maximal zwei Platten pro RAID-6-Verbund betroffen sind. Nach einem Plattentausch kann die volle Datenintegrität schneller wiederhergestellt werden als bei einem reinen RAID 6.

Der Preis für diese Sicherheit sind höhere Kosten, da pro RAID-6-Verbund eine zusätzliche Festplatte benötigt wird.

(Anzahl aller Festplatten – (Anzahl der RAID-6-Verbunde × 2)) × (Kapazität der ­kleinsten Festplatte)

Welche Platte mit welchem Modus? – der RAID-Rechner

Unter http://www.raid-calculator.com finden Sie einen praktischen RAID-Rechner. Hier geben Sie an, wie viele Festplatten welcher Größe Sie zur Verfügung haben bzw. anschaffen möchten. Dann können Sie einen RAID-Typ auswählen und sich anzeigen lassen, wie viel Gesamtkapazität (Capacity) der Speicher hätte, ob sich ­Geschwindigkeitsvorteile (Speed gain) ergeben würden und wie viele Festplatten gleichzeitig ausfallen dürften (Fault tolerance).

Es lohnt sich, mit diesem Rechner ein wenig herumzuspielen, verschiedene RAID-­Typen auszuprobieren und alles auch mal für eine zusätzliche Festplatte durchzurechnen. So können Sie leicht feststellen, ob Sie für die moderate Investition in eine weitere Platte nicht deutliche Vorteile bei Speicherplatz und Geschwindigkeit oder Ausfallsicherheit erzielen können.

Mit dem Online-RAID-Rechner können Sie verschiedene RAID-Konfigurationen vergleichen.

1.3 Die richtigen Festplatten für das NAS

NAS-Geräte werden vom Hersteller prinzipiell ohne Festplatten verkauft. Es gibt zwar auf dem Markt immer auch Kombiangebote, bei denen NAS schon mit Festplatten fertig bestückt angeboten werden. Aber diese stammen immer von Händlern, die die Bestückung selbst vornehmen und sich den Aufwand durch einen Preisaufschlag entlohnen lassen.

SSD im NAS?

Wer auf Geschwindigkeit großen Wert legt, wird vielleicht auf die Idee ­kommen, Solid-State-Drive-Laufwerke in sein NAS einzubauen. Schließlich wird das auch für PCs als ultimativer Beschleuniger empfohlen (nicht zu Unrecht). Technisch ist das ohne Weiteres möglich, aber meist nicht sinnvoll. Bei einem NAS mit 1-GBit-Ethernet-Anschluss liefern selbst klassische NAS-Festplatten die Daten schnell genug, um diesen auszulasten. Von schnelleren SSDs würde man also nur in einem 10-GBit-Netzwerk profitieren. Und selbst da wäre der deutlich höhere Preis nur für spezielle Anwendungen mit vielen nicht-sequenziellen Zugriffen wie etwa Datenbanken gerechtfertigt. Wenn es im professionellen Bereich auf maximale Performance ankommt, werden durchaus schon SSDs in NAS-Systemen ­eingesetzt. Für den typischen Privatanwender oder Kleinunternehmer ist das Kosten-Nutzen-­Verhältnis aber vorläufig deutlich zu schlecht.

Dabei sollten Sie außerdem unbedingt darauf achten, dass hochwertige Laufwerke eingebaut werden und nicht Schnäppchen von der Resterampe. Nicht nur das spricht allerdings gegen solche Fertiglösungen. Denn das Selbsteinbauen von Festplatten in ein NAS ist weder kompliziert noch besonders aufwendig. Dafür gibt es Ihnen die Möglichkeit, genau die für Ihre Zwecke optimalen Platten mit genau der benötigten Anzahl und Speicherkapazität zu verwenden.

Desktop-Festplatten vs. NAS-Festplatten

Prinzipiell haben alle SATA-Festplatten dieselben Anschlüsse und Abmessungen (in zwei Standardgrößen). Technisch kann man also jede SATA-Festplatte in ein NAS einsetzen. Gerade wenn man eine große Speicherkapazität benötigt, ist es deshalb naheliegend, möglichst preisgünstige Modelle zu wählen, wie sie auch in PCs zum Einsatz kommen, sogenannte Desktop-Festplatten. Meine Empfehlung ist allerdings, spezielle NAS-Festplatten zu verwenden, die für diesen Einsatzzweck optimiert sind. Diese sind zwar etwas teurer, haben aber wesentliche Vorteile für diesen Verwendungszweck:

•Desktop-Festplatten sind für eine typische Einsatzzeit von 2.400 Stunden pro Jahr ausgelegt (im Schnitt 300 Arbeitstage zu acht Stunden). In einem NAS laufen die Platten aber typischerweise rund um die Uhr, also bis zu 8.760 Stunden (ohne Energiemanagement). NAS-Festplatten sind speziell für solche Laufzeiten konstruiert.

•Ebenso sind Desktop-Festplatten für eine typische Menge an Lese-/Schreibzugriffen ausgelegt. Der Hersteller Seagate etwa schreibt in seinen Garantiebedingungen maximal 55 TByte pro Jahr vor. Bei den NAS-Modellen erlaubt er hingegen 180 TByte bzw. für spezielle Pro-Modelle sogar 300 TByte.

•Für spezielle NAS-Modelle bieten die meisten Hersteller dementsprechend auch längere Garantiefristen bis zu fünf Jahren an.

•NAS-Festplatten bieten spezielle Funktionen wie etwa Vibrationssensoren, mit ­denen sie typische Störungen durch andere Festplatten in der unmittelbaren Umgebung (was in NAS üblicherweise der Fall ist) selbst erkennen und kompensieren können.

•Ebenso können NAS-Festplatten fehlerhafte Sektoren selbst erkennen und an den RAID-Controller melden, der dann darauf reagieren kann.

Es gibt also gute Gründe, ein NAS mit speziell dafür geeigneten Festplatten zu ver­sehen. Die etwas höheren Ausgaben dürften sich in der Regel durch längere Lebens­dauer und weniger Störungen ausgleichen. Mehrere Anbieter haben spezielle NAS-­Modelle im Angebot, unter anderem:

•Seagate mit den Serien IronWolf NAS und IronWolf NAS Pro

•Western Digital (WD) mit den Serien Red bzw. Red Pro

•Toshiba mit der Serie N300

NAS-Pro-Festplatten

Neben den »normalen« NAS-Modellen bieten Seagate und WD jeweils noch eine Pro-Variante an. Diese bieten eine längere Garantie und für den Fall eines Defekts meist das kostenlose Inanspruchnehmen eines Datenrettungsdienstes. Für den typischen Heimanwender sind die Mehrkosten eher nicht nötig. Allerdings schrumpft der Preisunterschied mit steigender Kapazität der Laufwerke immer weiter zusammen, sodass die zusätzliche Sicherheit den Aufpreis wert sein mag.