Wolfram Gieseke - Die ultimative Synology NAS Bibel

Zu den wichtigsten Entscheidungen beim Einrichten eines NAS gehört die optimale Wahl des Speichermodus. Dieser spielt aber auch schon bei der Kaufentscheidung eine wichtige 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.

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.

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 ist eine Technologie zur Erhöhung der Datensicherheit und/oder Performance von Festplatten, indem mehrere Festplatten zu logischen Einheiten zusammengeschaltet werden. RAID kann je nach Variante (auch als RAID-Level bezeichnet) die Verfügbarkeit und Sicherheit von gespeicherten 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.

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 z. B. 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 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.

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. Dabei werden 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 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 z. B. 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.