Synology Hybrid RAID: Besonderheiten der Datenorganisation und Wiederherstellung

Die Freigabe kostengünstigerer NAS-Modelle zusammen mit der Einführung von SHR im Jahr 2010 haben zu einer zunehmenden Beliebtheit von Synology bei Heimanwendern und kleinen Unternehmen beigetragen, die eine Möglichkeit kriegten, digitale Inhalte effektiv zu speichern und gemeinsam zu nutzen, ohne dass gründliche Planung und Berechnungen erforderlich sind und ohne sich sehr in komplizierte RAID-Konzepte wie Spiegelung, Striping oder Parität zu vertiefen. Trotz ihrer Robustheit und Bequemlichkeit entwickeln solche NAS-Geräte jedoch auch Probleme, die zu Datenverlust führen, und um die fehlenden Dateien erfolgreich wiederherzustellen, sollte man eine Ahnung von für SHR typischen Datenorganisationseigenschaften, die sich direkt auf den Datenrettungsprozess auf netzgebundenen Speicher, die auf dieser Technologie basieren, haben.

Was ist SHR?

Synology Hybrid RAID oder einfach SHR ist eine alternative herstellerspezifische Redundanzmethode, mit der mehrere Synology NAS-Laufwerke zu einer einzigen logischen Einheit zusammengefasst werden, um das Gerät vor Datenverlust durch Festplattenausfall zu schützen und gleichzeitig die erheblichen Einschränkungen des klassischen RAID wie der völlige Mangel an Flexibilität und ein ziemlich kompliziertes Setup zu überwinden.

SHR wurde im März 2010 zusammen mit DiskStation Manager 2.3 veröffentlicht und wird nun von den meisten Synology NAS-Modellen unterstützt. Basierend auf der Kombination von Linux-Mdadm und LVM bietet dieses Datenzuordnungsschema mehr automatisierte Speicherverwaltung, verbesserte Skalierbarkeit und ermöglicht das Mischen von Laufwerken mit unterschiedlichen Kapazitäten in einer NAS-Box, während praktisch der gesamte verfügbare Speicherplatz effektiv zum Speichern von Daten verwendet werden kann.

Im Gegensatz zu RAID gibt es bei SHR nicht so viele Variationen. Zwei Hauptoptionen stehen zur Verfügung: SHR und SHR 2. SHR schützt das Array vor dem Ausfall eines einzelnen Laufwerks, während SHR 2 gegen zwei gleichzeitige Festplattenfehlern absichert.

Grundsätzlich können wir die folgende Parallele zwischen SHR und herkömmlichen RAID-Levels zeichnen:

• SHR, das aus 2 Laufwerken besteht, entspricht RAID 1;

• SHR, das aus 3 oder mehr Laufwerken besteht ähnelt RAID 5;

• SHR 2 kann mit RAID 6 verglichen werden.

Hinweis: Alle grundlegenden RAID-Konzepte werden in den Besonderheiten der Datenorganisation auf RAID beschrieben.

Es sollte jedoch erwähnt werden, dass eine solche Analogie nur aus Sicht der Speichernutzung gültig ist, während interne Prinzipien der Datenorganisation nicht immer genau gleich sind.

Datenorganisation

Jede physische Festplatte, die SHR bildet, ist in mehrere kleinere Zuordnungseinheiten, die auf der Größe des kleinsten Laufwerks im Array basieren, unterteilt. Anschließend kann ein Software-RAID automatisch in diesen kleineren Abschnitten erstellt werden, anstatt notwendigerweise die gesamten Festplatten zu verwenden.

Insofern, wenn Festplatten mit der gleichen Kapazität verwendet werden, unterscheidet sich das Ergebnis nicht von herkömmlichem RAID (Levels 1, 5 oder 6, abhängig von der Anzahl der Komponentenfestplatten und der gewählten Redundanz). Wenn die Plattengrößen jedoch nicht genau übereinstimmen, wird jeweils eine Art Mischung von RAIDs erstellt, die die Nutzung des verbleibenden Speicherplatzes ermöglicht.

Zum Beispiel hat eine NAS-Einheit mit vier Einschüben vier Laufwerke: zwei sind von 2 TB und die übrigen zwei sind von 6 TB. In einem klassischen RAID 5 werden alle Laufwerke als die von derselben Größe betrachtet, die der Kapazität der kleinsten Festplatte (4 x 2 TB = 8 TB) entspricht, während der verbleibende Speicherplatz (2 x 4 TB = 8 TB) wird einfach verschwendet. Wir müssen auch ein Laufwerk (2 TB) subtrahieren, das zum Speichern der Parität verwendet wird. Daher erhalten wir 6 TB nutzbaren Speicherplatz aus 16 TB.

In SHR wird zunächst RAID 5 eingerichtet, während die verbleibenden "Festplatten-Reste" (2 x 4 TB) in RAID 1 organisiert werden und beide RAIDs dann in einen einzelnen Speicher (JBOD) vereint werden. Insgesamt bietet ein SHR-basierter NAS 10 TB nutzbaren Speicherplatz und ist vor dem Ausfall einer der Festplatten im Array geschützt wird. Es besteht aus RAID 5 und RAID 1, die in einem JBOD zusammengefasst sind.

Vorteile und Mängel

Synology Hybrid RAID verfügt im Vergleich zu klassischem RAID, das auch als Konfigurationsoption für die meisten NAS-Modelle von Synology verfügbar ist, über eine Reihe wichtiger Stärken:

• Festplatten unterschiedlicher Hersteller, Geschwindigkeit und Kapazität können in einem SHR gemischt werden;

• SHR, die aus Laufwerken mit unterschiedlicher Kapazität bestehen, bieten im Vergleich zu RAID eine viel größere Menge an nutzbarem Speicherplatz – nur ein größtes Laufwerk geht zu Redundanzzwecken "verloren";

• trotzdem gewährleistet SHR den Schutz gegen ein ausgefallenes Laufwerk und den nachfolgenden Datenverlust (bei SHR 2 – sogar zwei Festplattenausfälle);

• neue Laufwerke können jederzeit zu SHR hinzugefügt werden – es sind keine vorläufigen Berechnungen erforderlich.

SHR kann jedoch durch eine etwas niedrigere Geschwindigkeit gekennzeichnet werden. Außerdem kann eine recht komplizierte Struktur beim Abrufen kritischer Dateien im Falle eines Datenverlusts zum Hindernis werden.

Wann ist die Datenwiederherstellung erforderlich?

Synology Hybrid RAID basiert hauptsächlich auf der RAID-Technologie und hat ihre verwundbaren Punkte geerbt.

• eine ungenaue Konfiguration kann durch den Verlust der elektrischen Leistung oder durch unsachgemäßen Umbau verursacht werden;

• die Beschädigung des Dateisystems kann auf Software-Abstürze, Malware-Infektionen, Stromausfälle, unsachgemäßes Herunterfahren usw. zurückzuführen sein;

• durch Firmware- oder Betriebssystemfehler können bestimmte Partitionen oder der gesamte Speicher unzugänglich werden;

• Benutzerfehler wie versehentliches Löschen, Formatieren, Neuinstallieren sowie unvorsichtige Konfigurationen können ebenfalls zu verschiedenen Datenverlustproblemen führen;

• ein physischer Ausfall oder eine Beschädigung der NAS-Box oder ihrer Festplatten kann zu einem vollständigen Datenverlust führen, da diese Systeme einen Ausfall von nur bis zu zwei Laufwerken tolerieren können (je nach Konfiguration). Zu den Hauptzeichen zählen die Unfähigkeit des Systems, Festplatten zu erkennen, die Nichtverfügbarkeit der Benutzeroberfläche, Fehlermeldungen, ungewöhnliche Farben von Glühbirnen auf einer NAX-Box, Pieptöne, summende oder tickende Geräusche usw.

Datenwiederherstellungsprozess: Empfehlungen und Vorsichtsmaßnahmen

Was ist zur Durchführung der Aufgabe erforderlich?

Die Datenrettung von einem SHR-basierten NAS ist ein kompliziertes Verfahren, für das fortschrittliche Softwaretools erforderlich sind, die nur in den Professional- und RAID-Editionen von UFS Explorer vorhanden sind. Für diesen Prozess benötigen Sie auch:

• einen PC mit Windows, Linux oder macOS, auf dem die Software installiert und ausgeführt wird;

• genügend freier Speicherplatz auf dem für die Wiederherstellung verwendeten PC oder auf einem externen Speichermedium/Netzwerkspeicher;

• SATA-Kabel und freie Anschlüsse auf dem Motherboard, um NAS-Laufwerke an einen Wiederherstellungs-PC anzuschließen. USB-zu-SATA kann ebenfalls verwendet werden.

Hinweis: Lesen Sie die Anweisungen, um die Festplatten sicher von Ihrem NAS zu entfernen und die Laufwerke zur Datenrettung an den Computer anzuschließen.

Wie soll man das Array zusammenbauen?

Metadaten auf den SHR-Laufwerken werden automatisch von der Software erkannt und das Array wird im virtuellen Modus rekonstruiert.

Der Prozess der Datenwiederherstellung kann jedoch durch den Verlust oder die Beschädigung von SHR-Metadaten behindert werden. In diesem Fall kann die Software die Konfiguration nicht automatisch rekonstruieren, und der Benutzer muss das Array manuell definieren. Bei den meisten Synology NAS nur „Datenpartitionen“ –die größten Partitionen jedes physischen Laufwerks bilden RAID und sollten als Komponenten hinzugefügt werden.

Wenn in SHR Festplatten derselben Größe verwendet werden, können die Daten des Systems wie bei einem herkömmlichen RAID wiederhergestellt werden. Wenn zwei oder mehr Laufwerke eine größere Kapazität haben, müssen ihre "Reste" zu einem anderen RAID zusammengefügt und dann mit dem Haupt-RAID überspannt werden. Tatsächlich werden zwei Arrays separat definiert und als Bestandteile einer JBOD hinzugefügt. Der Hauptstolperstein besteht darin, die richtigen Tail-Komponenten zu finden und sie korrekt mit dem Haupt-RAID zu überspannen.

Welche Sicherheitsmaßnahmen sind zu ergreifen?

1. Versuche, das System nach Datenverlust neu aufzubauen, sollten vermieden werden, da dies die Chancen für eine erfolgreiche Wiederherstellung beeinträchtigen kann.

2. Ein guter Ratschlag ist, die Laufwerke entsprechend ihrer Reihenfolge zu kennzeichnen, bevor Sie sie aus der NAS-Box entnehmen. In einem vertikalen Layout werden Festplatten von oben nach unten und von links nach rechts in der horizontalen Nummerierung nummeriert.

3. Bei einem Ausfall des Festplattenlaufwerks können die ausgefallenen Laufwerke mit Hilfe des Storage Manager-Dienstprogramms von DiskStation Manager ermittelt werden. Wählen Sie in der linken Seitenleiste HDD/SSD, um die Liste der Laufwerke und ihren aktuellen Status anzuzeigen. Während der Datenwiederherstellung müssen die ausgefallenen Platten durch virtuelle Platzhalter ersetzt werden, damit die Software sie mithilfe von Redundanz rekonstruieren kann.

Letzte Aktualisierung: 16. Oktober 2020