Tutorial

03 - Dateisystem unRAID erklärt!

unRAID ist eine flexible und leistungsstarke Lösung für die Verwaltung von Speichern und Servern, die sich vor allem an Heimanwender, Technikbegeisterte und kleine Unternehmen richtet, die ein benutzerfreundliches und erweiterbares System suchen.

unRAID ist ein auf Linux basierendes Betriebssystem, das speziell für NAS- und Home-Server-Lösungen entwickelt wurde. Seine Architektur ist darauf ausgelegt, Flexibilität, einfache Verwaltung und Anpassung zu bieten. Im Kern verwendet unRAID den Linux-Kernel und kombiniert dies mit einer speziell entwickelten Schicht für Storage-Management, die sich deutlich von klassischen RAID-Lösungen unterscheidet.

Storage-Struktur

unRAID arbeitet mit einer Array-Struktur, die aus einer beliebigen Anzahl von Festplatten besteht. Im Grunde entsteht dadurch ein JBOD (Just A Bunch of Disks) und jede Festplatte im Array wird unabhängig voneinander betrieben, ohne Datenstripes, wie sie bei traditionellen RAID-Systemen üblich sind.

Definition JBOD (Just a Bunch of Disks) JBOD fasst mehrere Festplatten zusammen, ohne Redundanz oder spezielle Optimierung. Jede Platte bleibt als separate Einheit verfügbar oder wird zu einer großen logischen Einheit kombiniert (linear).
Es gibt einen oder mehrere Parity-Disks, die für den Schutz vor Datenverlust zuständig sind. Dies ermöglicht den Wiederaufbau von Daten im Falle eines Ausfalls einer oder mehrerer Festplatten (je nach Anzahl der Parity-Disks).
Zusätzlich kann ein Cache-Pool mit SSDs integriert werden, der für schnelle Schreib- und Lesevorgänge sorgt, bevor Daten ins Array übertragen werden. Dateisystemoptionen

unRAID unterstützt mehrere Dateisysteme, darunter XFS, Btrfs und ReiserFS.

XFS: Robust und weit verbreitet, besonders für große Dateien und Stabilität geeignet.
Btrfs: Unterstützt Snapshots, Subvolumes und erweiterte Datenintegritätsprüfungen, besonders nützlich für den Cache-Pool.
ReiserFS: Veraltet, aber weiterhin verfügbar; weniger empfohlen für neue Installationen.
seit Version 6.12 - ZFS (Zettabyte File System): ZFS bietet verschiedene RAID-Z-Modi, die ähnlich wie RAID 5 und RAID 6, Zustand des Dateisystems zu einem bestimmten Zeitpunkt festzuhalten (Snapshot), Erstellen eine vollständig funktionsfähige Kopie eines Snapshots (Clones)

Unterschiede zu herkömmlichen NAS-Systemen

Herkömmliche NAS-Systeme, wie sie von Herstellern wie Synology oder QNAP angeboten werden, nutzen meist traditionelle RAID-Level (RAID 1, 5, 6, etc.) oder proprietäre Varianten (z. B. Synologys SHR).

Definition RAID (Redundant Array of Independent Disks): RAID ist eine Technologie, die mehrere Festplatten zu einer logischen Einheit zusammenfasst. Es gibt verschiedene RAID-Level, die entweder auf Leistung (z. B. RAID 0), Datensicherheit (z. B. RAID 1, RAID 5) oder beides (z. B. RAID 10) abzielen.

Was ist Parität?

Das obige Schaubild zeigt ein Beispiel für die Verwendung einer Paritätsdisk in einem RAID-5-System.

Datenblöcke (A1, A2, A3) werden auf verschiedenen Laufwerken gespeichert. Paritätsblock (P1) wird berechnet mit der Formel P1 = A1 XOR A2 XOR A3. Diese Paritätsinformationen ermöglichen die Rekonstruktion von Daten, falls ein Laufwerk ausfällt.

Beispiel eines Homeservers:

Szenario 1: RAID 5 für einen Medienserver

Setup: 3 Festplatten à 4 TB in RAID 5.
Nutzen: RAID 5 verteilt Daten und Paritätsinformationen über alle Platten. Wenn eine Platte ausfällt, können die Daten aus den Paritätsinformationen rekonstruiert werden. Die nutzbare Kapazität beträgt 8 TB (Summe der Platten minus 1 Platte).
Bei einem Datenverlust: Fällt eine Festplatte aus, bleibt der Server online, und Daten können wiederhergestellt werden, sobald die defekte Festplatte ersetzt wird. Bei Ausfall von zwei Festplatten gleichzeitig sind alle Daten verloren.

Szenario 2: JBOD für einen Backup-Server

Setup: 3 Festplatten à 4 TB in JBOD.
Nutzen: Der Server kombiniert alle Festplatten zu einem 12-TB-Speicher. Daten werden linear gespeichert.
Bei einem Datenverlust: Fällt eine Festplatte aus, sind nur die Daten auf dieser Platte verloren. Daten auf den anderen Festplatten bleiben intakt. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, Daten von der defekten Platte wiederherzustellen.
Sonderfall: Die Datenplatten werden durch eine Paritätsplatte gestützt. Fällt eine Festplatte aus, bleibt der Server online, und Daten werden via mathematischen Verfahren durch die Parität wiederhergestellt, sobald die defekte Festplatte ersetzt wird. Bei Ausfall von zwei Festplatten gleichzeitig sind alle Daten verloren.