Datenorganisation auf QNAP NAS
QNAP NAS präsentiert Endbenutzern seinen Speicherplatz als Freigabeordner und bietet eine einfache Möglichkeit, Dateien an einem entfernten Ort zu speichern und über das Netzwerk darauf zuzugreifen. Solcher Container ist jedoch nur eine von mehreren Schichten, die die Architektur dieses Geräts umfassen. Die eigentlichen Daten werden typischerweise auf mehrere Laufwerke verteilt, die ihrerseits in einem einzigen System angeordnet sind. Spezielle Strukturen können von QNAP auch verwendet werden, um Datenintegrität, erhöhte Flexibilität und beschleunigte Geschwindigkeit zu erreichen. Lesen Sie weiter, um mehr über die zugrunde liegenden Prinzipien der Datenorganisation auf dem QNAP NAS zu erfahren, deren Verständnis wichtig ist, wenn Sie den Speicher konfigurieren oder verlorene Ordner und Dateien wiederherstellen möchten.
RAID-Konfigurationen von QNAP NAS
In der Regel werden die in der QNAP-NAS-Box enthaltenen Laufwerke zu einer RAID-Gruppe zusammengeschlossen. Im Gegensatz zu Synology oder Drobo hat QNAP keine eigene RAID-Technologie. Die meisten Einheiten unterstützen jedoch herkömmliches softwaregesteuertes RAID. Der Satz verfügbarer RAID-Typen kann je nach Modell unterschiedlich sein. Die möglichen Optionen sind wie folgt:
Konfigurationen mit einem Laufwerk bieten keine Leistungssteigerungen oder Toleranz gegenüber physischen Ausfällen. Sie werden selten verwendet, hauptsächlich in NAS-Boxen der Einstiegsklasse für unkritische Daten oder in Kombination mit einem soliden Backup-Plan.
RAID 0 führt den Speicherplatz von zwei oder mehr Laufwerken mithilfe der Striping-Technik zusammen. Es bietet ebenfalls keinen Ausfallschutz, ermöglicht jedoch höhere Lese-/Schreibgeschwindigkeiten ohne Kapazitätsverlust.
RAID 1 klont dieselben Daten auf zwei separate Laufwerke. Wenn einer von ihnen fehlschlägt, ist es immer noch möglich, die Kopie von dem anderen Laufwerk im Satz zu erhalten. Solches System bietet ein hohes Schutzniveau, ist jedoch hinsichtlich der Kapazität nicht sehr effizient, da die Hälfte davon nicht genutzt werden kann.
RAID 5 verteilt die Daten in Stripes zusammen mit Paritätsblöcken auf drei oder mehr Laufwerke. Falls eines von ihnen ausfällt, können die darin enthaltenen Daten mithilfe der Parität wiederhergestellt werden. Dieses Level ermöglicht das Erreichen optimales Gleichgewichts zwischen Fehlertoleranz, Leistung und Kapazität, angesichts der Tatsache, dass die Parität Speicherplatz verbraucht, der einem Mitgliedslaufwerk entspricht.
RAID 6 verteilt die Daten und die doppelte Parität auf vier oder mehr Laufwerke. Selbst wenn zwei Laufwerke gleichzeitig ausfallen, ist es daher immer noch möglich, die Konfiguration mit den verbleibenden Laufwerken wiederherzustellen. Dieser RAID-Typ bietet sehr hohes Maß an Datenschutz und schnelle Leistung, jedoch macht die Kapazität, die zwei Laufwerken entspricht, unzugänglich.
JBOD kann auf zwei oder mehr Laufwerken erstellt werden. Die Daten werden auf das erste Laufwerk geschrieben, bis es voll wird. Danach fährt das Schreiben mit dem nächsten Laufwerk in der Sequenz fort. Solches Setup wird im Allgemeinen aufgrund fehlender Fehlertoleranz oder Leistungssteigerungen nicht empfohlen. Der einzige Vorteil ist die Möglichkeit, die gesamte Kapazität des Arrays zu nutzen.
RAID 10 erfordert eine beliebige gerade Anzahl von Laufwerken, beginnend mit 4. Eine Kopie der Daten wird auf jedem Laufwerkspaar gespeichert, das wie bei RAID 0 zusammengefügt wird. Das Array kann wiederhergestellt werden, solange mindestens ein Laufwerk im Paar funktionsfähig bleibt. Solches Layout beschleunigt die Leistung und gewährleistet einen soliden Datenschutz, jedoch sind nur 50 % seiner Kapazität nutzbar.
RAID 50 wird aus 6 oder mehr Laufwerken erstellt. Jeweils drei Laufwerke werden zu einem RAID 5-Satz zusammengefasst und die Daten werden wie bei RAID 0 zusammengefügt. Die Informationen können abgerufen werden, solange mindestens zwei Laufwerke in jeder RAID 5-Konfiguration funktionieren. Dieses Schema bietet eine bessere Datenintegrität und Leistung als RAID 5, während bis zu 30 % der Kapazität verschwendet werden, was im Vergleich zu RAID 10 weniger ist.
RAID 60 ist RAID 50 sehr ähnlich, erfordert jedoch mindestens 8 Laufwerke und fügt jede Gruppe von vier zu RAID 6 zusammen. Solche Konfiguration gewährleistet eine noch bessere Zuverlässigkeit, da sie dem Ausfall von bis zu zwei Laufwerken in jedem RAID 6-Satz standhalten kann. Die Nutzung des Speicherplatzes ist jedoch weniger effizient, da bis zu 50 % der Kapazität verloren gehen können.
RAID-TP ist ein Triple-Parität-Array, das nur für QNAP-Appliances mit ZFS-basiertem QuTS Hero verfügbar ist. Solche Konfiguration bietet verbesserte Redundanz, die ausreicht, um den Speicher vor drei gleichzeitigen Laufwerksausfällen zu schützen.
RAID-TM ist ein Triple-Mirror-Setup, das auch nur auf ZFS-basierten QNAP NAS angewendet werden kann. In solchem Array duplizieren sich drei Laufwerke gegenseitig, was noch mehr Möglichkeiten zur Wiederherstellung der Daten bietet. Der Nachteil ist natürlich, dass nur ein Drittel der Gesamtkapazität verfügbar bleibt.
Bild 1. RAID-Konfigurationen auf QNAP NAS.
Logische Volumen auf QNAP NAS
Logische Volumen auf QNAP NAS können direkt auf einem einzelnen Laufwerk/einer einzelnen RAID-Gruppe oder mithilfe von Linux LVM erstellt werden. Im ersten Szenario weist ein statisches Volumen mit fester Größe wie eine herkömmliche Partition sofort die verfügbare Speicherkapazität zu. Im zweiten Szenario fungiert ein Speicherpool als zusätzliche Abstraktionsebene zwischen dem physischen Speicher und den darauf befindlichen Volumen. Solcher Pool aggregiert die Kapazität aller ausgewählten Laufwerke oder RAID-Gruppen und bietet die Möglichkeit, flexible Volumen darin einzurichten. Flexible Volumen können in der Größe angepasst werden und unterstützen verschiedene erweiterte Funktionen wie Snapshots oder Qtier.
Bild 2. Statisches Volumen auf QNAP NAS.
Es gibt zwei verschiedene Arten von flexiblen Volumen. Ein Thick-Volumen ist die Standardauswahl für Geräte, die Speicherpools unterstützen. Die Größe des Volumens wird vom Benutzer bei der Erstellung festgelegt, und die gleiche Menge an Speicherplatz wird sofort im Speicherpool reserviert. Dieser Teil des Speicherplatzes steht ihm immer zur Verfügung, auch wenn der Rest des Pools von anderen Volumen belegt ist.
Bild 3. Thick-Volumen auf QNAP NAS.
Ein Thin-Volumen reserviert keinen Speicherplatz im Voraus, sondern erst, wenn tatsächliche Daten darauf geschrieben werden. Die verfügbare Kapazität des Pools wird von allen Thin-Volumen geteilt, die den Thin Provisioning-Mechanismus von LVM verwenden. Wenn die Daten gelöscht werden, wird der freigegebene Speicherplatz an den Pool zurückgegeben und kann nach Bedarf von anderen Volumen verwendet werden.
Bild 4. Thin-Volumen auf QNAP NAS.
Jedes logische Volumen kann mehrere Freigabeordner enthalten, die zum Platzieren von Dateien verwendet werden. Das NAS-Gerät selbst erstellt auch einige Serviceordner für den eigenen Bedarf. Obwohl sie über das Netzwerk nicht sichtbar sind, existieren sie innerhalb des Volumens und belegen eine gewisse Menge an Speicherplatz.
Bild 5. Freigabeordner auf QNAP NAS.
Zusätzliche von QNAP implementierte Speichertechnologien
Bestimmte QNAP-Modelle ermöglichen es ihren Volumen, den Flash-Speicher zusätzlich zu nutzen. Ein spezieller SSD-Cache kann auf jedem in der Box montierten Solid-State-Laufwerk eingerichtet und als temporärer Lese- und/oder Schreibpuffer verwendet werden, um dem ausgewählten Volumen eine beschleunigte Leistung zu verleihen. Die Caching-Funktion kann als LRU konfiguriert werden, und dann werden die am wenigsten verwendeten Elemente aus dem Cache entfernt, wenn er voll ist, oder als FIFO, und dann werden die ältesten Elemente eliminiert.
Bild 6. SSD-Cache auf QNAP NAS.
Einige Modelle mit QTS unterstützen auch die Qtier-Technologie, die die Daten basierend auf der Zugriffshäufigkeit automatisch zwischen schnelleren SSDs und langsameren mechanischen Laufwerken im Speicherpool überträgt. Der Umzug wird mithilfe der Funktionalität von Thin Provisioning durchgeführt.
Bild 7. Qtier auf QNAP NAS.
Volumen auf meisten QNAP-Modellen können mithilfe des 256-Bit-AES-Algorithmus verschlüsselt werden. Die Technologie basiert auf dem Linux-LUKS-Standard. QNAP verwendet jedoch seine proprietären Techniken, um das vom Benutzer angegebene Entschlüsselungskennwort umzuwandeln und das Volumen zu entschlüsseln. Außerdem kann ein auf diesem Passwort basierender Verschlüsselungsschlüssel manuell generiert und exportiert werden, wenn die Verschlüsselung eingerichtet wird oder später. Dieser Schlüssel wird als 256-Byte-Datei im *.key-Format gespeichert, die als alternative Methode zur Speicherentschlüsselung hochgeladen werden kann. Einige Appliances bieten auch ordnerbasierte Verschlüsselung, die über eCryptFS implementiert wird.
Bild 8. Verschlüsselung von Volumen auf QNAP NAS.
Es gibt auch QNAP-Modelle, die selbstverschlüsselnde Laufwerke (SED) unterstützen. In diesem Fall wird die Verschlüsselung auf Hardwareebene durchgeführt: Die Daten werden automatisch verschlüsselt, während sie auf das Laufwerk geschrieben werden. Der Datenverschlüsselungsschlüssel (DEK) wird auf dem Laufwerk gespeichert und von seinem integrierten Controller zum Verschlüsseln und Entschlüsseln der Daten verwendet. DEK selbst kann auch mithilfe eines vom Benutzer definierten Authentifizierungs-Verschlüsselungsschlüssel (AEK) verschlüsselt werden. Zum Lesen von DEK und damit zum Entsperren des Laufwerks muss ein gültiger Authentifizierungsschlüssel angegeben werden. QNAP erlaubt es, solche Laufwerke einzeln zu verwenden und auf ihrer Basis auch einen vollständig verschlüsselten Speicherpool zu erstellen.
Weitere Informationen zu allgemeinen Besonderheiten von QNAP NAS-Geräten, Problemen, die häufig zu Datenverlust führen, und dem Prozess der Datenwiederherstellung finden Sie im jeweiligen Artikel.
Letzte Aktualisierung: 28. September 2022