Speicher- und Snapshot-Management auf QNAP-NAS-Systemen unter QTS und QuTS hero So funktioniert das Storage-Management auf QNAP-NAS-Systemen

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QNAP-NAS-Systeme bieten weit mehr als einfache Dateispeicherung. Mit „Storage & Snapshots“ lassen sich Speicherpools flexibel verwalten, Volumes optimieren, Snapshots automatisieren und Daten in Echtzeit replizieren. QuTS hero mit ZFS bringt dafür maximale Integrität und erweiterte Schutzfunktionen.

QNAP bündelt die zentrale Verwaltung aller Speicherfunktionen in der Anwendung „Storage & Snapshots“. Dort lassen sich physische Laufwerke einbinden, RAID-Gruppen anlegen, Speicherpools definieren, Volumes und LUNs erstellen sowie Snapshots planen und verwalten. Unter QTS arbeitet das System mit dem Ext4-Dateisystem, das in vielen klassischen NAS-Umgebungen ausreichend ist, aber bei der Datenintegrität auf die RAID-Mechanismen angewiesen bleibt.

QuTS hero setzt hingegen auf ZFS, das jede Schreiboperation transaktional behandelt, Prüfsummen für alle Datenblöcke pflegt, beschädigte Blöcke automatisch aus redundanten Kopien repariert und zusätzliche Funktionen wie Inline-Kompression, Inline-Deduplizierung und Copy-on-Write mitbringt. Damit verschiebt sich die Verantwortung für Konsistenz und Wiederherstellung stärker auf die Dateisystemebene.

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Vorbereitung und Überprüfung der Laufwerke

Bevor der erste Speicherpool entsteht, ist eine Kontrolle der eingesetzten Laufwerke notwendig. QNAP führt eine Kompatibilitätsliste, aus der sich die für das jeweilige Modell freigegebenen Festplatten und SSDs entnehmen lassen. In der grafischen Oberfläche werden die Laufwerke im Bereich „Datenträger/VJBOD“ angezeigt. Hier sind Gesundheitsstatus, Temperatur und Schnittstelle sichtbar. Ein Laufwerk muss den Status „Bereit“ und einen guten Gesundheitswert aufweisen, bevor es Teil einer RAID-Gruppe wird. Auf der Kommandozeile liefert „storage_util --show_disks“ eine detaillierte Liste aller verbauten Geräte. In QuTS hero kann zusätzlich „zpool status“ aufgerufen werden, um die aktuelle Integrität bestehender Pools zu prüfen.

Aufbau eines Speicherpools

Der Speicherpool ist die logische Grundlage aller weiteren Strukturen. In QTS erfolgt der Aufbau über den Speicherpool-Dialog; in QuTS hero kann derselbe Schritt direkt mit ZFS-Befehlen durchgeführt werden. Wer beispielsweise ein RAID-Z2 mit sechs Laufwerken erstellt, gibt auf der Shell „zpool create datenpool raidz2 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf“ ein. In QTS erreicht man dasselbe Ziel mit „storage_util --create -t pool -p 1 -r raid6 -d 1,2,3,4,5,6“.

Nach dem Erstellen des Pools folgt die Anlage eines Volumes. Unter ZFS genügt ein „zfs create datenpool/vol1“, unter QTS wird das Volume über „storage_util --create -t volume -p 1 -s 500G -n "Daten01" -v thin“ erzeugt. Thin-Volumes wachsen mit der Nutzung und sparen Speicherplatz, Thick-Volumes belegen den zugewiesenen Platz sofort und liefern bei hoher Schreiblast konstantere Werte.

Integration von SSD-Caching und ZIL

In produktiven Umgebungen mit hohem Zugriffsraten ist SSD-Caching fast immer sinnvoll. QNAP erlaubt es, Lesecaches (L2ARC) und Schreibcaches (ZIL/SLOG) separat zu konfigurieren. Über die grafische Oberfläche im Abschnitt Cache-Beschleunigung wird festgelegt, welche Volumes oder LUNs beschleunigt werden sollen. In QuTS hero lässt sich der L2ARC mit „zpool add datenpool cache /dev/nvme0n1“ hinzufügen. Das ZIL, das synchrone Schreibvorgänge puffert, sollte auf einer separaten, latenzarmen SSD liegen, eingebunden mit „zpool add datenpool log /dev/nvme1n1“. Eine Trennung beider Caches ist wichtig, um die hohe Schreiblast des ZIL nicht auf den L2ARC wirken zu lassen.

Snapshots in der Praxis

Snapshots bilden den Kern der schnellen Wiederherstellung. Sie speichern den Zustand eines Volumes oder einer LUN zu einem bestimmten Zeitpunkt auf Blockebene. In der GUI genügt es, das gewünschte Volume im Bereich Snapshot auszuwählen und den Button „Snapshot erstellen“ zu betätigen. Auf der Shell in QTS erledigt „qsnapshot create -v Daten01 -n Snap_2025-08-11“ diesen Schritt, in QuTS hero wird mit „zfs snapshot datenpool/vol1@snap_2025-08-11“ gearbeitet.

Snapshots belegen nur den Platz der seit ihrer Erstellung veränderten Datenblöcke. Soll ein gesamtes Volume zurückgesetzt werden, geschieht dies in ZFS mit „zfs rollback“, wobei alle späteren Änderungen verloren gehen. Einzelne Dateien lassen sich dagegen über den @Recently-Snapshot-Ordner in File-Station selektiv zurückholen.

„Speicherhungrig“ – der Storage-Insider-Podcast, Folge 17

Speichergrößen: Sascha Hempe, Datadobi

Automatisierte Snapshot-Strategien

Einzelne Snapshots schützen zwar vor versehentlichem Löschen oder korrumpierten Dateien, doch ihre wahre Stärke entfalten sie in einem geplanten Zeitplan. In den Snapshot-Einstellungen der GUI lässt sich ein Intervall festlegen, etwa stündlich für kritische Datenbanken oder täglich für allgemeine Dateien. In QuTS hero können solche Aufgaben auch über Skripte automatisiert werden, die „zfs snapshot“ in Kombination mit Zeitstempeln aufrufen. So entstehen über Wochen und Monate verteilte Wiederherstellungspunkte, die im Bedarfsfall selektiv verwendet werden können.

Replikation und SnapSync

Für die externe Sicherung der Snapshots bietet QNAP zwei zentrale Mechanismen: Snapshot Replica überträgt Versionen zu einem anderen NAS nach Zeitplan; SnapSync in QuTS hero geht weiter und spiegelt Änderungen in Echtzeit. Hierbei wird jeder Schreibvorgang erst dann als abgeschlossen gemeldet, wenn er sowohl auf dem Primär- als auch auf dem Sekundärsystem geschrieben wurde.

Der Befehl „snapsync create --source datenpool/vol1 --target 192.168.10.50:/backup --mode realtime“ konfiguriert eine solche Spiegelung. Realtime SnapSync erfordert eine Netzwerkverbindung mit einer Latenz unter fünf Millisekunden, weshalb QNAP direkte 25-GbE-Verbindungen empfiehlt. Im Ernstfall genügt es, die SnapSync-Aufgabe zu entfernen und den Zugriff auf das Sekundärsystem umzustellen, um ohne Datenverlust weiterzuarbeiten.

Verwaltung des Snapshot-Speicherplatzes

Snapshots benötigen Platz im freien Bereich des Pools. QuTS hero erlaubt es, einen garantierten Snapshot-Bereich festzulegen, damit neue Snapshots nicht durch Speichermangel blockiert werden. Die intelligente Speicherplatzverwaltung kann so eingestellt werden, dass ältere Snapshots automatisch gelöscht oder eine Mindestanzahl pro Zeitraum beibehalten wird. In der Shell zeigt „zfs get reservation datenpool/vol1“ den aktuell reservierten Platz. Bei Thin-Volumes ist dieser Bereich flexibler, bei Thick-Volumes kann er bis zu 40 Prozent des Volumens ausmachen.

Performance-Optimierung in QuTS hero

Für hohe Schreibleistung empfiehlt sich das Pool-Over-Provisioning. Es reserviert gezielt freien Speicher, um die durch ZFS-Fragmentierung entstehenden Leistungseinbußen zu reduzieren. Zehn bis zwanzig Prozent des Poolvolumens gelten als guter Ausgangswert. Inline-Kompression mit „zfs set compression=lz4 datenpool/vol1“ spart Speicherplatz und steigert die Performance, da weniger Datenblöcke bewegt werden. Die Inline-Deduplizierung mit „zfs set dedup=on datenpool/vol1“ ist vor allem bei hochgradig redundanten Daten sinnvoll, setzt aber große Mengen Arbeitsspeicher voraus. Regelmäßiges Pool-Scrubbing mit „zpool scrub datenpool“ erkennt und korrigiert schleichende Datenfehler, bevor sie kritisch werden.

Überwachung und Ausfallprävention

Der Zustand der Laufwerke wird in der QNAP-Oberfläche über die SMART-Analyse angezeigt. Herstellererweiterungen wie Seagate IHM oder WD DA liefern zusätzliche Diagnosen. Der ULINK DA Drive Analyzer geht noch einen Schritt weiter und nutzt eine Cloud-basierte KI, um Ausfälle vorherzusagen. Über die Shell kann mit „smartctl -a /dev/sda“ jederzeit eine detaillierte Analyse aufgerufen werden. Erkennt das System einen drohenden Ausfall, sollte der Austausch geplant erfolgen, bevor es zu einem Stillstand kommt.

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Durchgehendes Praxisszenario

In einer typischen Einrichtung beginnt man mit der Installation von QuTS hero und dem Einbau zertifizierter Festplatten. Über die Shell wird ein RAID-Z2-Pool angelegt, ergänzt durch einen separaten NVMe-basierten Lesecache und ein eigenes SLOG-Gerät für das ZIL. Anschließend wird ein Dataset für Projektdaten erstellt, auf dem sofort Inline-Kompression aktiviert wird.

Die Snapshot-Planung legt tägliche Sicherungspunkte an, während Realtime SnapSync die Daten synchron zu einem zweiten Standort überträgt. Über einen Cronjob wird ein monatliches Scrubbing gestartet, um die Datenintegrität kontinuierlich zu prüfen. Parallel dazu läuft der ULINK DA Drive Analyzer, der die Laufwerksgesundheit überwacht und bei bevorstehenden Ausfällen Meldung gibt.

Fällt das Primärsystem aus, wird die SnapSync-Verbindung aufgehoben, das Sekundärsystem übernimmt den Betrieb, und der Produktionsablauf geht ohne Unterbrechung weiter.

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