Nichts Als Speicher

Network Attached Storage

Wissen | Hintergrund

Längst sind Platten, die per Netzwerkschnittstelle gleich mehreren PCs dienen, kein Profi-Thema mehr. Sie nähern sich preislich allmählich externen Festplatten an, bieten aber darüber hinaus viele Extrafunktionen.

Aufmacher

Heute stolpert man bereits in den Prospekten der Lebensmitteldiscounter über externe USB-Festplatten zum Gigabyte-Preis von nur 50 Cent. Diese Festplatten erfreuen sich etwa als Archiv großer Beliebtheit, sind aber längst nicht für jeden Zweck gut zu gebrauchen: Gemeinhin gehen sie recht laut zu Werke, lassen sich aber aufgrund der Anschlusstechnik nicht beliebig weit weg von einem PC aufstellen, denn über mehr als ein paar Meter kann man USB nicht einfach verlängern.

Will man eine externe (USB-)Platte verwenden, um die Daten mehrerer PCs darauf zu sichern, so muss man die Platte hin und her schleppen. Kommen womöglich mehrere Betriebssysteme ins Spiel, heißt es beim Dateisystem Kompromisse machen, etwa FAT32 einzusetzen und somit die Chance zu verspielen, Dateien größer als 4 GByte im Stück zu sichern.

Die Antworten auf all die aufgeworfenen Probleme sind, Sie ahnen es bereits, externe Festplatten, die sich statt an den Port eines Rechners ans Netzwerk anschließen lassen, „Network Attached Storage“ (NAS). Hierfür muss man derzeit mindestens etwas über einen Euro pro GByte Speicherkapazität einplanen. Ein solches Gerät kann aber mit einem einfachen UTP Cat5-Kabel rund 100 Meter vom zugreifenden PC entfernt aufgestellt werden.

Mehrere PCs im Netz können gleichzeitig darauf zugreifen, sogar auf dieselben Dateien - Software vorausgesetzt, die gemeinsame Zugriffe über Dateisperren (Locks) koordiniert. Dateisystemfragen treten in den Hintergrund, man muss hier also nicht zwangsläufig faule Kompromisse hinsichtlich der Dateigrößen eingehen. Anders als externe USB-Platten sind NAS-Geräte für den Betrieb rund um die Uhr gedacht.

Treibt man den Vergleich weiter, so können natürlich auch die externen USB-Platten (oder auch FireWire-Geräte) punkten: Sie arbeiten nun mal schneller als das derzeit verbreitete Fast-Ethernet (480 versus 100 MBit/s). Auf einer externen Platte lässt sich das native Dateisystem des jeweiligen Betriebssystems einsetzen, das zum Beispiel Dateien komprimieren und verschlüsseln kann (im Fall von NTFS an einem Windows-PC). Man könnte einwenden, dass sich natürlich eine USB-Platte im Netz freigeben lässt und so der Funktion eines NAS-Geräts nahe kommt. Praktisch aber ist das nicht, weil dazu stets ein PC im Netzwerk betriebsbereit sein muss. Für den Dauerbetrieb sind die einfachen externen Platten eher nicht ausgelegt.

Für Small und Home Office (SOHO) ist NAS noch nicht lange ein Thema. Ursprünglich wurde es in Rechenzentren eingesetzt, um Server von der Aufgabe des Speicherns zu entlasten, und stand auf einer Ebene mit Konzepten wie „Storage Area Networks“ (SAN), also speziellen Netzen, die ausschließlich für den Zugriff auf Speicher geknüpft werden. Wie manche andere Technik, die einst im Rechenzentrum entstanden ist, schwappt nun auch NAS ins heimische Netzwerk.

Ein SAN nutzt statt dateibasierter Zugriffsprotokolle blockorientierte. Heute ist iSCSI dafür das Protokoll der Wahl, ein Standard, der SCSI-Zugriffe über IP-Netze bis in Detail regelt, so unter anderem auch Fragen der Authentifizierung. Es gibt aber auch schlichte Alternativen, etwa ATA over Ethernet (AoE), das deutlich weniger Protokoll-Overhead erfordert. Es findet sich als Client in modernen Linux-Kerneln, und ist als freie, allerdings unoptimierte Implementierung für Linux zu haben und wird in Form spezieller Blade-Systeme von der Firma Coraid vertrieben, die auch eine aktive Rolle bei der Protokollentwicklung gespielt hat.

Manches im SOHO-Bereich beworbene vermeintliche NAS-System, benutzt ebenfalls blockorientierte Protokolle. Oft greifen die Hersteller dabei nicht einmal zu offenen Standards wie iSCSI oder AoE, sondern erfinden eigene Schnittstellen. So ist der Käufer darauf angewiesen, dass er vom Hersteller passende Client-Software für sein Leib- und Magenbetriebssystem bekommt.

Klassischerweise stellt ein NAS-System nur Speicher zur Verfügung. Benutzer-, Gruppendaten und auch Passwörter holt es sich bei einem anderen Server. Seine SOHO-Inkarnation verwaltet solche Daten selbst, braucht also keinen Server an seiner Seite. Nach außen spricht das NAS-Gerät ein oder mehrere im Netz gängige Protokolle für den gemeinsamen Dateizugriff. Prominent ist da heute das „Server Message Block“-Protokoll (SMB), das auch als CIFS in der Windows-Welt gebräuchlich ist, aber auch AFP oder NFS.

Es gibt diverse verschiedene Ansätze, die zu einem brauchbaren NAS-System führen. Der folgende Prüfstand widmet sich fertig aufgebauten, direkt nutzbaren Geräten, und der daran anschließende Artikel zeigt, wie Sie Ihr persönliches NAS mit Linux auf die Beine stellen. Wer ein bisschen weniger schrauben möchte, findet auch „Bausätze“ auf dem Markt, also nackte NAS-Geräte, die noch mit einer Festplatte zu bestücken sind. Eine weitere Geräteklasse dient als Schnittstelle zwischen USB-Port und Netzwerk - das heißt, die Platte wird extern an ein pattenloses NAS-Gerät angeschlossen, in der Regel an einen USB-Port.

Wer handelsübliche PC-Hardware umwidmen oder auch neu als NAS-System aufbauen möchte, findet spezialisierte Software. Es gibt sie als Modul von open-e, das statt einer Festplatte an den IDE-Port eines Mainboards angeschlossen wird. Server Element bietet etwas Ähnliches als bootfähige CD beziehungsweise USB-Stick an. Die Lösung von open-e, die in der Home-Office-Version inklusive Flash-Modul über 200 Euro kostet, beherbergt wie nahezu alle Produkte eine komfortable Web-Oberfläche. Die Lösung von Server Elements kommt bescheidener mit einer reinen Textoberfläche aus, kostet dafür aber nur 25 Euro in der USB-Lite-Version.

Im SOHO-Bereich halten zwischenzeitlich weitere Funktionen in der Standardausstattung Einzug, etwa damit das Gerät per Medien-Server-Dienst auch UPnP-fähige Streaming-Clients mit Audio- und Videodateien versorgen kann. Praktisch und ebenfalls bereits in einzelnen Geräten anzutreffen sind Funktionen zum Bedienen eines Druckers übers Netz. Viele Geräte mit externen USB-Ports bieten solche. Mancher Hersteller legt auch noch Sicherungsfunktionen oben drauf, die Daten per Befehl von einer internen auf eine externe Platte sichern.

Inzwischen kommen auch Geräte auf den Markt, die gleich mehrere Aufgaben erfüllen, etwa DSL-Router und NAS-Grundbaustein in einem Gehäuse - ledigliche eine externe USB-Festplatte ist zusätzlich nötig.

Was hinter den Kulissen einer NAS-Lösung steckt, variiert: Gebräuchlich sind spezielle abgespeckte Linux-Versionen, insbesondere gilt das für die günstigen Geräte. Die teureren Geräte bringen gern mal eine besondere Form des Windows Server 2003 mit, den Microsoft speziell für Storage-Appliances anbietet. Auch wenn sich dahinter ein fast vollwertiger Server verbirgt, wollen die Hersteller das System als Blackbox verstanden wissen, lehnen also jeden Support ab, wenn man selbst auf dem Server Software installiert. Ohnehin steht nicht jede Funktion in der Storage Server Variante zur Verfügung, die ein „echter“ Windows-Server anbietet; schließlich möchte Microsoft auch diese Variante weiterhin verkaufen.

Die Windows-NAS-Varianten verbuchen einige Pluspunkte für sich: Sie beherrschen natürlich viele Gimmicks, die Windows-Clients auszeichnen, etwa Dateien verschlüsseln und komprimieren. Auch an weiteren Stellen zahlt sich aus, dass Client und Server aus einem Stall stammen: Dank regelmäßig angefertigter Schnappschüsse von Datenträgern (Volume Shadow Copy) können Windows-Clients Dateien selbst wiederherstellen, auch wenn sie gelöscht worden sind. Anders als bei Windows-Servern üblich brauchen die Clients eines Windows-Storage-Servers keine kostenpflichten Client Access Lizenzen (CALs).

Dass man sich sein NAS-System mit freier Software auch selbst zusammenstellen kann, schmälert die Leistung der Firmen keineswegs, die ihre Produkte ebenfalls darauf aufbauen. Dadurch, dass sie in der Regel eine eigene Web-Oberfläche entwickeln, die den Umgang mit der etwas rauen freien Software vereinfacht, erleichtern sie dem Benutzer den Umgang erheblich. Längst nicht jeder mag sich in die Detailkonfiguration von Samba und anderer komplexer freier Software einfuchsen. Und auch die übrige Integrationsarbeit, etwa ein sehr schnell startendes System, das man ausgehend von einer Linux-Standardinstallation von Hand nur mühsam hinbekommt, hat seine Vorzüge.

Wer dazu allerdings bereit ist, kann mehr herausholen, als die meisten SOHO-Geräte heute versprechen. Überwachungsfunktionen der Platten per SMART, eine automatisierte Prüfung auf Viren im Dateibestand sowie die Option, auf lange Sicht Updates zu bekommen, ohne dafür auf einen Hersteller angewiesen zu sein, kann kein kommerzielles Gerät derzeit bieten, sondern nur der Selbstbau. Wer aber nur auf bestimmte Details versessen ist, die kein Fertiggerät heute bietet, sollte sich bei den Linux-basierten Lösungen konkreter umsehen. Oft wachsen auf Basis der Quelltextveröffentlichung der Hersteller freie Projekte heran, die eine solche Geräteklasse mit Extrasoftware versorgen. Einzelne Hersteller beginnen sogar, ihre Geräte bewusst offen zu konzipieren, um derlei Treiben zu unterstützen.

Über die Frage, ob in einem SOHO-Netz, ein NAS statt eines Servers genügt oder eine sinnvolle Ergänzung für einen Server darstellt, kann man vortrefflich streiten. Für welche NAS-Geräteklasse man sich entscheidet, etwa mit oder ohne RAID, hängt zum einen davon ab, wie lebenswichtig die Daten sind und wie schnell ein Ausfall überbrückt werden muss. RAID ist zweifelsohne eine ideale Vorbeugung gegen den Ausfall einzelner Platten.

Es sollte indes jedem klar sein, dass ein NAS-Gerät zwar eine gute Möglichkeit ist, Dateien der Clients in Kopie aufzubewahren, falls es eine Client-Festplatte erwischt. Es ersetzt jedoch keinesfalls ein Backup, das auch ein Archiv ergibt, etwa mit der Korrespondenz oder den Messdaten der letzten Jahre.

Wer regelmäßige Backups und eine Archivierung von Daten braucht, die möglichst automatisch angefertigt werden, sollte sich eher um einen Server kümmern. Nur ein explizit mit solchen Aufgaben betrautes Gerät dürfte wohl dauerhaft unangetastet und betriebsbereit bleiben. Der Illusion, dass irgendein Client im Netz das Archivieren mit übernehmen kann, sollte man sich nicht hingeben: Früher oder später klaffen durch Virenbefall, Hardwareschaden oder andere Unpässlichkeiten Lücken im Archiv.

Wer freilich das NAS-Gerät nutzt, um darauf wiederbringliche Daten abzulegen oder nur Aufzeichnungen seines digitalen Videorecorders archiviert, deren Verlust zu verschmerzen ist, für den ist weniger mehr. Ein einfaches NAS-Gerät ist schnell konfiguriert und einsatzbereit. Große Anstrengungen für ein Backup wird man nicht unternehmen, allenfalls gelegentlich vielleicht eine externe Platte zur Sicherung hernehmen, die ansonsten im Schrank steht und dort auch vor aktuellem Virenbefall geschützt ist. (ps)

[1] iSCSI-RFCs: www.ietf.org/rfc/rfc3720.txt und www.ietf.org/rfc/rfc3783.txt

[2] Spezifikation ATA over Ethernet

[3] Linux-Tools für AoE

[4] Coraid Home-Page

[5] open-e NAS auf Flash-Modulen: www.open-e.com

[6] NAS-CD- oder USB-Betriebssystem NASLite+

[7] Ulf Troppens, Speicher im Netz, Professionelle Speicherverwaltung mit SAN und NAS, c't 8/03, S. 174

[8] Microsofts Windows Storage Server 2003

"Platten am Netz"
Weitere Artikel finden Sie in der c't 1/2006:
16 Geräte im Test S. 122
NAS mit Linux selbst bauen S. 134

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Kapitel
  1. Netz-Speicher
  2. NAS-Formen
  3. Windows-NAS
  4. Server oder NAS?
  5. Literatur
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