Dual-NAS-Cluster als wirtschaftliche Alternative zu Enterprise-Storage Hochverfügbarkeit für QNAP-NAS in KMU – günstiger Storage-Cluster

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Der Einsatz eines einzelnen NAS als zentrale Plattform für Datei-Services, iSCSI-Storage, Backup-Ziele und virtuelle Workloads erhöht in KMU das Ausfallrisiko erheblich. QNAP adressiert dieses Szenario mit einer Dual-NAS-Hochverfügbarkeitsarchitektur, die ohne zusätzliche Lizenzen auskommt, technisch klar strukturiert ist und sich mit überschaubarem Aufwand betreiben lässt.

Kleine und mittlere Unternehmen konsolidieren zentrale IT-Dienste seit Jahren auf wenige Systeme. Dateidienste, iSCSI-Targets für Virtualisierung, Backup-Ziele, Datenbanken, Container-Workloads und branchenspezifische Anwendungen laufen häufig auf einem einzelnen Server oder NAS. Diese Verdichtung reduziert Hardware- und Betriebskosten, erzeugt jedoch einen strukturellen Ausfallpunkt. Fällt das NAS durch Hardwaredefekt, Netzproblem, Firmwarefehler oder geplante Wartung aus, stehen sämtliche abhängigen Dienste still. In KMU fehlen häufig personelle Redundanzen oder separate Ersatzsysteme, um solche Situationen kurzfristig abzufangen.

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Auch KMU brauchen Cluster

Ausfälle ergeben sich bei KMU dabei nicht nur durch Totalschäden. Netzteile, NICs, Switch-Ports, fehlerhafte Updates oder ungeplante Neustarts reichen aus, um produktive Dienste zu unterbrechen. Ein klassisches Backup schützt Daten, nicht den laufenden Betrieb. Hochverfügbarkeit richtet sich genau auf diesen Punkt und verschiebt den Fokus von Wiederherstellung hin zu durchgängiger Dienstbereitstellung.

QNAP positioniert mit QuTS hero und dem High Availability Manager eine Hochverfügbarkeitsarchitektur, die sich explizit an Umgebungen richtet, in denen klassische SAN-Cluster oder Aktiv-Aktiv-Controller wirtschaftlich und organisatorisch nicht tragfähig sind. Zwei identische NAS-Systeme bilden einen Active-Stand-by-Cluster ohne zusätzliche Lizenzkosten. Die technische Einstiegshürde bleibt niedrig, der Funktionsumfang deckt typische KMU-Anforderungen ab.

Warum Hochverfügbarkeit im KMU-Umfeld kein Luxus ist

In vielen KMU dient das NAS nicht mehr ausschließlich als Fileserver. iSCSI-LUNs versorgen Hyper-V- oder Virtualisierungs-Hosts. Applikationsserver greifen direkt auf SMB-Shares zu. Backup-Software schreibt ihre Repositorys auf das NAS. In Produktions- oder Medienumgebungen hängen aktive Workflows unmittelbar an der Speicherverfügbarkeit. Ein Ausfall führt nicht nur zu Datenzugriffsproblemen, sondern zum Stillstand ganzer Prozesse.

Typische Szenarien aus der Praxis sind defekte Netzteile außerhalb der Garantiezeit, Switch-Neustarts ohne Redundanz, Firmware-Updates ohne Wartungsfenster oder schlicht fehlerhafte Netzwerkkonfigurationen. Ohne Cluster bedeutet jeder dieser Fälle einen vollständigen Serviceabbruch. Ein Dual-NAS-Cluster eliminiert diesen Single Point of Failure, ohne die Komplexität klassischer Enterprise-Lösungen einzuführen.

Technische Grundlagen des QNAP-HA-Konzepts

Der High Availability Manager realisiert einen Active-Stand-by-Cluster. Ein NAS stellt aktiv alle Dienste bereit. Das zweite NAS verbleibt im Bereitschaftszustand und repliziert kontinuierlich Daten und Konfigurationszustand. Die Replikation erfolgt über SnapSync auf ZFS-Ebene. Der Zustand beider Systeme wird permanent über einen dedizierten Heartbeat überwacht. Dienste werden über eine gemeinsame Cluster-IP angebunden, die unabhängig vom aktiven Knoten bleibt.

QuTS hero bildet die technische Basis. Das ZFS-Dateisystem liefert blockbasierte Checksummen, konsistente Metadaten, Snapshots und Copy-on-Write-Mechanismen. Hochverfügbarkeit ergänzt diese Schutzmechanismen um betriebliche Resilienz. Daten bleiben nicht nur korrekt, sondern auch erreichbar. Ein optionaler Quorum-Server fungiert als dritte Entscheidungsinstanz und reduziert das Risiko inkonsistenter Rollenverteilung bei Netztrennung. Als Quorum-Server eignen sich vorhandene Systeme im Netzwerk, zum Beispiel ein Gateway oder ein separater Server. Zusätzliche Software ist nicht erforderlich.

Voraussetzungen vor der Einrichtung

Vor der Cluster-Erstellung müssen beide NAS exakt übereinstimmen. Erforderlich sind identische Modelle, identischer Arbeitsspeicher, identische QuTS-hero-Version ab h5.3, identische High-Availability-Manager-Version, identischer Lizenzstatus und identische Datenträgerbestückung in identischen Slots mit gleicher Kapazität. Alle Speicherpools müssen fehlerfrei sein. Idealerweise sollte sich QuTS-hero in der aktuellen Version auf dem NAS befinden.

Nicht unterstützte Funktionen müssen vorab entfernt werden. Dazu zählen verschlüsselte LUNs, verschlüsselte Freigabeordner, WORM-Freigaben, aktive SnapSync-Jobs, Snapshot-Import- oder -Export-Aufträge sowie bestimmte Snapshot-Richtlinien. Externe Speichergeräte bleiben unberücksichtigt und stehen im Clusterbetrieb nicht zur Verfügung.

Sicherheit für Unternehmensdaten, Teil 1

Storage-Security: Replikation und Verschlüsselung

Netzwerkkonfiguration für den Clusterbetrieb

Die Netzwerkinfrastruktur trennt produktiven Zugriff und Cluster-Kommunikation. Beide NAS benötigen mindestens zwei physische Netzwerkschnittstellen. Die Cluster-Schnittstelle dient dem Client-Zugriff und erhält eine statische IP-Adresse. Diese Schnittstelle liegt im produktiven Netz. Die Heartbeat-Schnittstelle verbindet beide NAS direkt oder über ein isoliertes Segment und transportiert Heartbeat-Signale sowie SnapSync-Daten. Hier empfiehlt sich eine direkte 10-GbE-Verbindung. Die Konfiguration erfolgt auf beiden Systemen identisch über „Netzwerk und virtueller Switch -> Netzwerk -> Schnittstellen“.

Für die Cluster-Schnittstelle wird unter „IPv4“ der Verbindungstyp „Statische IP“ gewählt. Für die Heartbeat-Schnittstelle wird DHCP oder eine separate statische Adressierung verwendet. Beide Schnittstellen müssen vor Start des Assistenten funktionsfähig sein.

Installation des High Availability Manager

Die Installation erfolgt auf beiden NAS über „App Center“. Dort wird nach „High Availability Manager“ gesucht und die Anwendung installiert. Nach Abschluss erscheint eine Desktop-Verknüpfung. Alle installierten Anwendungen auf beiden NAS müssen auf dem gleichen Versionsstand sein. Abweichungen verhindern die Cluster-Erstellung.

Die Cluster-Erstellung startet ausschließlich auf dem vorgesehenen aktiven Knoten. Der Administrator öffnet den High Availability Manager und wählt „Cluster jetzt erstellen“. Der Assistent prüft zunächst System-, Netzwerk- und Storage-Voraussetzungen. Abweichungen werden mit Statusmeldungen angezeigt und müssen vollständig behoben werden. Im nächsten Schritt werden die Schnittstellen zugewiesen. Unter „Cluster-Verbindung“ wird die produktive Netzwerkschnittstelle gewählt. Unter „Heartbeat-Verbindung“ wird die dedizierte Schnittstelle für die interne Kommunikation festgelegt.

Anschließend fordert der Assistent die Anmeldedaten eines Administratorkontos des passiven Knotens an. Eine aktivierte Zwei-Faktor-Authentifizierung auf dem passiven System muss zuvor deaktiviert werden. Nach erfolgreicher Validierung folgt die Definition von Cluster-Hostname und Cluster-IP. Der Cluster-Hostname ersetzt den ursprünglichen Servernamen im produktiven Zugriff. Die Cluster-IP muss statisch sein und im gleichen Subnetz wie die Cluster-Schnittstellen liegen.

Vor Abschluss erscheint eine zwingende Bestätigung zur vollständigen Löschung aller Daten auf dem passiven Knoten. Nach Bestätigung beginnt der Aufbau des Clusters. Dieser Vorgang kann mehrere Minuten dauern. Währenddessen dürfen beide Systeme nicht neu gestartet oder vom Netz getrennt werden. Nach Abschluss meldet der High Availability Manager einen funktionsfähigen Cluster. Das passive NAS befindet sich im Wartungsmodus und ist nicht direkt konfigurierbar.

Überwachung und täglicher Betrieb

Der Cluster-Status ist jederzeit über „High Availability Manager -> Cluster“ einsehbar. Angezeigt werden Rollenverteilung, Heartbeat-Status, Replikationszustand und Warnmeldungen. Ein Failover erfolgt automatisch bei Ausfall des aktiven Knotens. Clients bleiben über die Cluster-IP verbunden. In der Praxis liegen Umschaltzeiten im Bereich von wenigen zehn Sekunden.

Nach Wiederherstellung kann ein automatisches oder manuelles Failback erfolgen. Geplante Wartungsarbeiten lassen sich über „Cluster -> Verwalten -> Switchover“ kontrolliert durchführen. Firmware-Updates werden bevorzugt zuerst auf dem passiven Knoten eingespielt, anschließend erfolgt der Rollentausch.

Ein Quorum-Server wird über „High Availability Manager -> Einstellungen -> Failover-Richtlinie -> Quorum-Server“ konfiguriert. Dort wird die IP des Quorum-Systems hinterlegt und die zu überwachenden Schnittstellen definiert. Nach erfolgreichem Ping-Test wird der Quorum-Server aktiv.

iSCSI-Targets bleiben im Clusterbetrieb konsistent erreichbar. LUNs werden synchron repliziert und stehen nach einem Failover sofort wieder zur Verfügung. Externe Hypervisoren verlieren lediglich kurzzeitig die Verbindung, ohne Konfigurationsänderungen. Zusätzlich unterstützt die Virtualization Station ab Version 4.1 eine Funktion für hochverfügbare virtuelle Maschinen auf NAS-Basis. Diese Funktion nutzt SnapSync und ZFS-Mechanismen, um VMs bei Knotenausfall automatisch auf dem zweiten NAS fortzuführen.

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Wirtschaftliche Bewertung für KMU

Die Investition beschränkt sich auf ein zweites identisches NAS. Lizenzkosten fallen nicht an. Die bestehende Netzwerkinfrastruktur bleibt nutzbar. Im Vergleich zu Aktiv-Aktiv-Systemen oder externen Storage-Clustern reduziert sich die Einstiegshürde erheblich. Gleichzeitig sinkt das Risiko ungeplanter Ausfälle und langer Wiederanlaufzeiten. Für KMU, die zentrale Dienste auf NAS-Basis betreiben, stellt ein Dual-NAS-Cluster eine technisch belastbare und wirtschaftlich realistische Form der Hochverfügbarkeit dar.

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