NAS-Festplatten: So maximieren Sie die Lebensdauer

NAS-Festplatten: So maximieren Sie die Lebensdauer
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NAS-Festplatten: So maximieren Sie die Lebensdauer

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In einem NAS-System stellen die Festplatten das Herzstück dar. Wir zeigen Ihnen, wie Sie Performance und Lebensdauer der stark beanspruchten Massenspeicher verbessern.

Festplatten-Pflege kann wichtig sein

Normalerweise ist ein NAS-Server rund um die Uhr in Betrieb. Dabei verrichtet er seine Arbeit unbeaufsichtigt - und genau das kann ein Problem sein. In der Regel kümmern Sie sich nämlich überhaupt nicht um die Festplatten, sondern Sie erwarten einfach, dass diese über viele Jahre hinweg eine gleichmäßige, hohe Performance liefern. Oft ist das auch der Fall - aber nicht immer. Sie sollten daher ruhig gelegentlich nachschauen und die wichtigen Datenträger auf ihre Fitness überprüfen. Das ist nicht sonderlich kompliziert, meist reichen einige einfache Wartungsaktionen aus. In diesem Ratgeber zeigen wir Ihnen diverse Tipps, die Langlebigkeit und Leistung der NAS-Festplatten zugutekommen.

  1. Tipp 1: Aktualisierung der Firmware

    Eine aktuelle Firmware für den NAS-Server maximiert die Leistung, minimiert Fehler und kann im Extremfall auch die Lebensdauer der Festplatten verbessern. Das wissen auch die Hersteller dieser Geräte, weshalb sie gerne Hinweisfenster anzeigen, sobald Sie die Oberfläche des Geräts etwa in Ihrem Webbrowser aufrufen. Dort sehen Sie dann eine Meldung à la "Update vorhanden - was möchten Sie tun?" Sie können dann sofort aktualisieren oder warten und den Prozess später erneut anstoßen. Für die Dauer des Updates ist der NAS-Server dann natürlich nicht verfügbar.

    Firmware-Updates fügen dabei oft neue Funktionen hinzu, Sicherheitslücken werden geschlossen und der vorhandene Speicherplatz wird bestmöglich verwendet. Auch für Festplatten gibt es gelegentlich neue Funktionen: Bei QNAP sorgt das Update auf QTS 4.3.6 dafür, dass Anwender das Over-Provisioning von SSD-Festplatten individuell definieren können. Im Klartext heißt das, dass Sie einen Bereich der SSD-Festplatte als Flash-Zwischenspeicher verwenden können. Je mehr Zwischenspeicher, desto schneller der Datentransfer bei häufiger Nutzung der Festplatten. Im Dauerbetrieb erzielen Sie dadurch eine höhere Performance.

  2. Tipp 2: Aufräumen des Dateisystems

    NAS-Festplatten sind intern auf den permanenten Dauerbetrieb ausgelegt und verkraften daher den Einsatz rund um die Uhr ohne Probleme - in der Regel. Lesefehler können trotzdem auftreten, und zwar vor allem dann, wenn Sie normale Desktop-Festplatten in dem NAS-Server verwenden. Diese reagieren auf Fehler weniger tolerant, zusätzlich können dann noch Ereignisse wie plötzliche Stromausfälle auftreten: Der NAS-Server kann nicht mehr ordnungsgemäß herunterfahren, Dateiprozesse werden abrupt unterbrochen, Fehler treten auf. Sobald Sie den Server dann wieder in Betrieb nehmen, stoßen Sie oft auf Meldungen, die etwa von einem unbereinigten Dateisystem sprechen.

    In diesen Fällen (und auch generell in regelmäßigen Abständen) sollten Sie daher eine Reinigung des Dateisystems für alle HDDs (nicht SSDs) in Betracht ziehen. Sie erhöhen dadurch die Konsistenz der Daten und die Leistungsfähigkeit der Festplatten. Handelt es sich bei Ihrem System um einen NAS-Server von QNAP, gehen Sie auf System -> Speicher & Snapshots -> Storage/Snapshots. Dort wählen Sie dann die Festplatte aus, die Sie bereinigen möchten. Arbeiten Sie mit RAID-Verbunden, können Sie auch komplette Speicherpools markieren. Danach klicken Sie auf Verwalten und anschließend im nächsten Fenster unter Aktionen auf Dateisystem prüfen.

    Je nach Umfang Ihrer Festplatten kann dieser Prozess sehr viel Zeit in Anspruch nehmen - mehrere Stunden sind das Minimum. Außerdem stoppt der NAS-Server in dieser Zeit alle Dienste, weshalb er nur eingeschränkt oder gar nicht nutzbar ist. Starten Sie diesen Prozess also am besten, wenn Sie den Server nicht unbedingt benötigen - also vielleicht, bevor Sie an einem ganz normalen Wochentag schlafen gehen.

  3. Tipp 3: Regelmäßiger Leistungstest der Festplatten

    Manche (aber nicht alle) Hersteller von NAS-Systemen bieten einige Tools im Betriebssystem an, um die Performance der eingebauten und angeschlossenen Festplatten zu testen. Diese Tests gehen zwar selten weit in die Tiefe, aber sie reichen völlig aus, um sich ein Bild der Lage zu machen. Führen Sie diese Programme ruhig regelmäßig aus, denn dadurch können Sie eventuell eintretende Verschlechterungen der Leistung (die auf einen Fehler in der Hardware hindeuten könnten) analysieren. Zu beachten ist jedoch stets, dass die Festplatten in dieser Zeit möglichst arbeitslos sein sollten. Machen Sie also keinen Performancetest, während gleichzeitig etwa ein vollständiges Backup läuft.

    Bei QNAP-Systemen gehen Sie dafür auf System -> Speicher & Snapshots -> Datenträger / VJBOD. Wählen Sie dort den Leistungstest aus und geben Sie dann die Festplatten an, die Sie untersuchen möchten. Für den Leistungstest haben Sie zwei Optionen, um das Tempo der Festplatte zu analysieren. Sequenzielles Lesen misst die Geschwindigkeit bei der Bearbeitung zusammenhängender Datenblöcke auf der Festplatte. IOPS/Lesen hingegen schaut sich an, wie es um die gleichzeitigen Ein- und Ausgabeoperationen pro Sekunde steht. Diese Tests können Sie durch einen Klick auf "Wöchentlicher Test" auch automatisieren und sich die Ergebnisse dann in Form eines Protokolls anschauen.

  4. Tipp 4: Erfassung von S.M.A.R.T.-Werten

    S.M.A.R.T. steht für Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology und meint eine bereits recht alte Technologie, mit der Festplatten ihre eigene Gesundheit überprüfen können. Zwar gibt es inzwischen Tests, die wesentlich umfangreicher als die S.M.A.R.T.-Werte sind; dennoch bieten sie noch immer einen sehr guten Ausgangspunkt, bevor sie weitere Schritte in die Wege leiten.

    Am Beispiel eines Synology-NAS-Servers mit DSM-Betriebssystem schauen wir uns an, wie das geht: Gehen Sie im Speicher-Manager auf HDD/SSD. Dort finden Sie dann den Reiter S.M.A.R.T., über den Sie einen Testlauf beginnen können. Hier werden Sie vor die Wahl eines Schnelltests und eines intensiven Tests gestellt. Der Schnelltest reicht oft aus und nimmt nicht mehr als einige Minuten in Anspruch, der intensive Test dauert hingegen wesentlich(!) länger. Auch hier haben Sie wieder die Option, diese Tests regelmäßig inklusive Protokollfunktion abhalten zu lassen.

    Ebenfalls im Bereich der S.M.A.R.T.-Prüfungen können Sie definieren, ob Sie sich warnen lassen möchten, wenn beim Selbsttest anormale Werte ausgegeben werden. Wenn eine Festplatte etwa zu heiß ist oder sich zu viele Fehler häufen, werden Sie dann vom NAS-Server informiert. Oft deuten Werte dieser Art darauf hin, dass etwas mit Ihrem System nicht stimmt und dass ein Ausfall bevorsteht. Durch den S.M.A.R.T.-Test können Sie handeln, bevor es zu spät ist.

  5. Tipp 5: Weitere Analyse der Festplatten

    S.M.A.R.T. ist schön und gut, aber für einige Anwender vielleicht nicht umfangreich genug. Viele Hersteller bieten dafür Abhilfe: ASUSTOR etwa hat ein Programm namens Dr. ASUSTOR in die Weboberfläche integriert, mit der Systemstatus, Einstellungen und Konnektivität des gesamten NAS-Servers geprüft werden können. Bei Synology gibt es ein ähnliches Tool, hier heißt es Speicher-Analysator. Sie finden es im Paketzentrum von DSM, also praktisch im App-Store des Betriebssystems. QNAP stellt eine Anwendung namens Diagnostic Tool bereit, das auch im App-Center von QTS abrufbar ist. Sie finden in diesen Programmen zahlreiche nützliche Informationen über Ihre Festplatten und darüber hinaus einige Diagnosedaten, die Sie beim Kontakt mit dem technischen Support Ihres NAS-Servers nutzen können.

    Im Diagnostic Tool von QNAP finden Sie dazu beispielsweise den HDD Stress Test, der alle Festplatten auf der Ebene einzelner Blöcke untersucht und gefundene Fehler aufzeichnet. Auch hier gilt, dass dieser Test viele Stunden in Anspruch nimmt. Nutzen können Sie den Server währenddessen nicht. Ziehen Sie diesen Test am besten dann in Erwägung, wenn Sie konkrete Zweifel an der Integrität Ihrer Daten haben - wenn sich also etwa zahlreiche Fehler häufen, ohne dass Sie deren Ursache erklären können. Diesen Test können Sie außerdem in fünf Stufen auswählen, der etwa die bekannten S.M.A.R.T.-Werte ausgibt, die Leistung prüft oder den Standby-Modus analysiert. Für RAID-Anwender gibt es abschließend ebenfalls einige Informationen.

  6. Tipp 6: Defragmentierung von Festplatten

    SSD-Festplatten brauchen es nicht mehr, klassische HDDs etwa in Windows-Systemen mit FAT32 als Dateisystem kennen es aber noch: die Defragmentierung. Sie dient dazu, logisch zusammenhängende Datenblöcke - also etwa eine Videodatei mit einer Größe von 1 GB - auch auf der Festplatte selbst innerhalb von einem einzigen Datenblock anzuordnen. Normalerweise sind diese Blöcke nämlich kreuz und quer verstreut, was die Performance beeinträchtigen kann. Da auch die meisten NAS-Systeme auf herkömmliche HDDs setzen, könnte man annehmen, dass die Defragmentierung auch hier eine gute Idee ist.

    Schauen wir uns dazu zuerst die Betriebssysteme an: Meistens setzen NAS-Server auf das Dateisystem EXT4 oder BTRFS. Beide Varianten haben ihre eigenen Vor- und Nachteile und sie gehen auch unterschiedlich mit der Fragmentierung der Daten um. In EXT4 ist eine Art Defragmentierung bereits von Haus aus in das Dateisystem eingebaut, denn das System versucht stets, logisch zusammenhängende Daten auch in benachbarten Blöcken abzulegen. Kleine Pufferzonen links und rechts neben den Datenblöcken sollen dafür sorgen, dass die Blöcke ruhig noch wachsen können, ohne dass die neuen Informationen an einem anderen Ort abgelegt werden müssen. Die Fragmentierung von Daten wird also von EXT4 im Voraus unterbunden - zumindest solange, bis die Festplatte wirklich komplett mit Informationen vollgeschrieben ist. Ist das nicht der Fall, können Daten unter EXT4 nicht fragmentieren, was eine Defragmentierung offensichtlich sinnlos macht. Bei Geräten, die auf EXT4 setzen - etwa NAS-Server von QNAP - finden Sie daher auch keine Option für die Defragmentierung. Sie ist schlicht unnötig.

    Die NAS-Server von Synology etwa setzen auf BTRFS, und hier finden Sie auch eine Option für die Defragmentierung im Speicher-Manager unter Volume. Denn: BTRFS setzt auf Copy On Write (COW). Sobald ein Datenblock geändert wird, überschreibt das Dateisystem diesen nicht, sondern legt ihn an einem freien Platz auf der Festplatte ab und verweist in Form von Metadaten auf den eigentlichen Dateiblock, zu dem die neuen Daten gehören. Alle alten Metadaten und die alten Speicherblöcke bleiben dabei erhalten. Das ist schneller als EXT4 und erlaubt jederzeit die Anfertigung von Speicherabbildern, aber dafür können die Daten eben fragmentieren. Sie können daher regelmäßig - vielleicht einmal im Monat - eine Defragmentierung veranlassen, um die Performance wieder auf das maximale Niveau zu heben.

Technik-Check: Was sind Desktop- und NAS-Festplatten?

NAS-Server schlucken normalerweise Festplatten im 3,5-Zoll-Format. Als reines Datengrab sind diese Festplatten schnell genug, außerdem sind sie auch in sehr hohen Kapazitäten noch für Privatanwender erschwinglich. SSD-Festplatten beispielsweise sind zwar sehr viel schneller, aber oft ergeben Sie zu Hause wenig Sinn - denn die Netzwerkschnittstelle, die Daten mit maximal 1 Gbit/s überträgt, ist langsamer als die Festplatte. Die SSD-Festplatte könnte ihre Geschwindigkeit somit gar nicht ausspielen. Alle HDDs sind aber trotzdem nicht für NAS-Server geeignet.

Schauen wir uns zunächst die Desktop-Festplatten an: Sie sollen in einem normalen Computer Platz finden und dort nicht dauerhaft arbeiten. Die Angabe zur maximalen Laufzeit erfolgt in Stunden und sagt aus, wie viel Zeit durchschnittlich vergeht, bis ein Fehler auftauchen kann. Oft fehlen diesen Festplatten bestimmte Features wie etwa ein Vibrationsschutz. Für den dauerhaften Gebrauch in NAS-Servern sind diese Festplatten daher nicht zu empfehlen.

NAS-Festplatten hingegen sind ein wenig teurer, aber dafür halten sie auch wesentlich länger. Sie haben einen Vibrationsschutz, sodass auch die Arbeiten benachbarter Festplatten keine negativen Effekte hervorbringen. Oft verfügt auch die Software über zusätzliche Features - wie etwa die Fähigkeit, einem RAID-Controller Lesefehler mitzuteilen. Diese Festplatten fallen damit seltener aus, sie erleiden weniger häufig einen Datenverlust und sind insgesamt einfach die bessere Wahl.

Typische Modelle gibt es von Seagate in Form der Ironwolf und Ironwolf Pro, von Western Digital in den Serien Red und Red Pro und von Toshiba mit der Modellserie N300. Die Pro-Version brauchen Sie zu Hause normalerweise nicht, hier geht es nämlich um den Einsatz unter höchstem Stress in Enterprise-Umgebungen. Mit den normalen Varianten sind Sie bereits gut bedient. Maximal können Sie derzeit (Stand: September 2019) 16 TB Speicherkapazität pro Stück erwerben, was im häuslichen Umfeld auf jeden Fall genug sein sollte.

Quelle: In Zusammenarbeit mit PC-Welt
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