Viele Anwender sorgen sich wenig um Backups. Wie gut, dass NAS-Speicher wie Synologys DiskStation DS216+ mit Btrfs als Dateisystem Schutz gegen unbemerkten Datenschwund bieten.

Vor nicht allzu langer Zeit stand in einem Haushalt üblicherweise nicht mehr als ein Computer. Heute dagegen besitzen nicht nur Nerds mehrere Rechner, Smartphones und Tablets: Das Leben als digitaler Nomade ist inzwischen eher die Regel als die Ausnahme. Damit einher geht aber auch das Bedürfnis, Daten nicht nur lokal auf dem Gerät zu sichern, sondern zentral im Netz. Viele Anwender greifen daher zu Cloud-Speicherdiensten wie Dropbox oder Google Drive und pflegen ihre Kontakte bei Gmail, sodass sich die Daten auf allen Geräten synchronisieren lassen.

Möchten Sie jedoch nicht all Ihre privaten Details aus der Hand geben, dann müssen Sie selbst einen zentralen Dateispeicher einrichten. Übernimmt dieser gleichzeitig die Aufgabe, Backups zu erstellen, dann schaffen Sie nicht nur ein Plus an Privatsphäre, sondern kümmern sich zudem um die Sicherheit Ihrer Daten. Wer sich nicht selbst einen Server aufbauen möchte, greift für diese Aufgabe auf ein NAS-Gerät zurück.

Mit der DiskStation DS216+ [1] stellt Synology nun ein neues Einstiegsmodell für Familien und kleine Büros vor. Das neue Zwei-Platten-NAS verbraucht nicht nur wenig Energie, sondern glänzt als günstigstes Synology-NAS [2] mit Btrfs [3], einem modernden Dateisystem, das mithilfe von Snapshots das Wiederherstellen von geänderten oder gelöschten Daten erlaubt (siehe Kasten “Btrfs”).

DiskStation DS216+

Synology setzt mit dem neuen Zwei-Festplatten-Modell auf einen Intel-Prozessor, genauer gesagt den Intel Celeron N3050 mit zwei Kernen, Gleitkommaeinheit und 1,6 GHz Taktrate (im Turbo-Modus kurzzeitig bis zu 2,16 GHz). Als Arbeitsspeicher verbaut Synology 1 GByte DDR3-RAM, der sich den Informationen des Synology-Wikis nach auf bis zu 8 GByte erweitern lässt [4] – vermutlich jedoch nur unter Verlust aller Garantien. An Schnittstellen bringt das Gerät einen USB-3.0-Port auf der Vorderseite, zwei langsamere USB-2.0-Schnittstellen auf der Rückseite sowie einen eSATA-Port mit (siehe Kasten “Technische Daten”).

Die Installation erfolgt wie bei allen Synology-Geräten über den auch für Linux erhältlichen Synology Assistant [5]. Das Programm erkennt das eingeschaltete NAS im Netzwerk, lädt die passende Firmware herunter und spielt sie automatisch auf die von den Daten abgetrennte Systempartition ein. Für den Test wählten wir die zum Testzeitpunkt aktuelle Beta des Diskstation-Systems DSM 6.0 [6]. Steigen Sie von einem älteren Synology-System um, müssen Sie lediglich die Festplatten aus dem alten Gerät entnehmen und in das neue einsetzen. Ein Assistent führt Sie dann durch die Installation der neuen Software – Daten gehen in diesem Fall keine verloren.

Umstieg auf Btrfs

Anders sieht es aus, wenn Sie eine der wichtigsten Neuerungen von DSM 6.0 nutzen möchten, das Dateisystem Btrfs. Bei einigen älteren DiskStation-Modellen rüstet Synology es beim Update auf die neue Version der Firmware nach, bei der DS216+ ist es von Haus aus an Bord – allerdings nur, sofern Sie das System direkt mit der noch jungen Software installieren. Für den Umstieg auf Btrfs müssen Sie jedoch bestehende Ext4-Volumes löschen und wieder neu mit Btrfs als Dateisystem anlegen. Es gilt daher, sämtliche Daten von den betroffenen Volumens zu sichern und auf die frisch formatierten Laufwerke zurückzuspielen.

Beim Erstellen der Datenpartition über den Speicher-Manager steht nun mit Btrfs eine zusätzliche Option zur Wahl. Nutzen Sie diese, dann sollten Sie nach dem Formatieren des Mediums erwägen, in der Systemsteuerung beim Anlegen eines Ordners unter Gemeinsame Ordner den Punkt Erweiterten Datenintegritätsschutz aktivieren aus dem Reiter Erweitert zu aktivieren (Abbildung 1). Das bewirkt, dass das System “gekippte” Bits in Dateien (vielmehr Speicherblöcken) erkennt und – zumindest in der Theorie – automatisch reparieren kann (Kasten “Silent Data Corruption”).

Abbildung 1: Für die Bitrot-Erkennung müssen Sie den erweiterten Datenintegritätsschutz des Systems aktivieren.

Snapshot-Funktion

Für die Snapshot-Funktion müssen Sie aus dem Paket-Zentrum die von Synology bereitgestellte Erweiterung Schnappschuss**&**Replikation installieren. Anschließend erscheint das Addon unter demselben Namen als zusätzlicher Eintrag im Anwendungsmenü der Diskstation. In der Standardkonfiguration erstellt das NAS noch keine Sicherung: Die müssen Sie im Abschnitt Schnappschüsse für jeden gemeinsamen Ordner getrennt einrichten. Über die Einstellungen geben Sie einen Zeitplan für die Sicherungen vor und bestimmen, wie viele Snapshots das System archivieren soll (Abbildung 2).

Abbildung 2: Für jeden gemeinsamen Ordner des Systems lässt sich ein Schnappschuss-Intervall einrichten.

In der Praxis erstellt das System nun im Hintergrund zu den definierten Zeiten die gewünschten Sicherungen. Da diese nur bei Änderungen zusätzlichen Platz auf den Datenträgern benötigen und auch nur die geänderten Speicherblöcke umfassen, hält sich der durch die Snapshots zusätzlich in Anspruch genommene Speicher in Grenzen. Der in der Diskstation enthaltene Dateimanager führt die Snapshots im Wurzelverzeichnis eines jeden Speicherbereichs als gesondert markierten Ordner #snapshot auf. Darin finden Sie alle bis zur automatischen Säuberung durch das System gesicherten Snapshot wiederum als Unterordner GMT-Datum-Zeit sortiert vor (Abbildung 3).

Abbildung 3: Die Snapshots bindet Synology bei DSM 6.0 transparent in das Wurzelverzeichnis ein.

In der Regel werden Anwender die Daten des NAS-Speichers über das Netzwerk mittels der üblichen Dateiprotokolle (Samba, NFS, WebDAV, etc.) mounten und transparent mit einem Dateimanager auf die Daten zugreifen. In diesem Fall erfolgt der Zugriff auf die Snapshots analog zur Weboberfläche. In allen zur Sicherung ausgewählten Ordnern finden Sie wieder unter #snapshot/GMT-Datum-Zeit die jeweiligen Sicherungen (Abbildung 4). Unterläuft Ihnen einmal beim Bearbeiten eines Dokuments ein Fehler oder löschen Sie versehentlich Daten, dann kopieren Sie einfach die Sicherungen aus dem letzten intakten Snapshot ins Quellverzeichnis.

Abbildung 4: Auf alte Datenstände haben Sie auch ohne Browser oder zusätzliche Tools jederzeit Zugriff.

Schwächen

Richten Sie das Synology-NAS mit einem RAID 1 ein, spiegelt das System sämtliche Schreibvorgänge auf beide Datenträger. So wappnen Sie sich gegen den Komplettausfall einer der beiden Platten. Im Fall der Fälle müssen Sie lediglich den betroffenen Datenträger austauschen und den RAID-Verbund über den Speicher-Manager wieder neu initialisieren. Anders sieht es bei der bereits angesprochenen Silent Data Corruption aus, bei sich Fehler Bit für Bit in Daten einschleichen: Hier meldet der RAID-Controller eine Diskrepanz zwischen den von beiden Festplatten ausgelieferten Daten – doch welcher Datensatz ist nun richtig und welcher falsch?

Bei einem klassischen Software-RAID (Mdadm-RAID) übernimmt das System die Daten von der Platte, die als Erstes antwortet. Btrfs wählt hingegen die Quelle aus, bei der auch die Prüfsumme der ausgelieferten Daten stimmt. Von Bitrot beschädigte Daten fallen dann sofort auf, das System ersetzt sie mit jenen aus dem intakten Datenbereich. Synology legt nun aber unter das Btrfs-RAID ein LVM (siehe Listing 1), wodurch diese Korrektur nicht mehr möglich ist. Das System erkennt zwar eine Datei mit defekten Bits, kann den Schaden aber nicht mehr automatisch reparieren [7].

$ sudo pvs
  PV         VG     Fmt  Attr PSize PFree
  /dev/md2   vg1000 lvm2 a--  2.72t    0
$ cat /etc/fstab
none /proc proc defaults 0 0
/dev/root / ext4 defaults 1 1
/dev/vg1000/lv /volume1 btrfs space_cache,synoacl 0 0

Fazit

RAIDs schützen in NAS-Systemen schon lange gegen Datenverluste durch defekte Datenträger. Gegen unbeabsichtigtes Löschen von Daten oder das Einbringen von Fehlern in Dateien helfen jedoch nur über längere Zeit archivierte Backups. Das Erstellen von Komplett-Backups benötigt allerdings Zeit und Ressourcen in Form zusätzlicher Festplatten oder weiterer externer Speicher, sodass viele NAS-Nutzer es bei einem RAID-Verbund ohne Backups belassen.

Der Umstieg auf Btrfs ersetzt nun noch kein “richtiges” Backup [8]. Allerdings hilft das neue Dateisystem in vielen Fällen, verloren gegangene oder beschädigte Dateien zu retten, ohne dass Sie große Einschränkungen beim verfügbaren Festplattenplatz hinnehmen oder beim Komfort Abstriche machen müssten. Richtig konfiguriert, sichert das mit Btrfs formatierte NAS im Hintergrund die Daten; die Wiederherstellung klappt dann bei Bedarf direkt aus dem Dateimanager heraus.