NAS-Festplatte

Wer heutzutage eine NAS Festplatte kaufen möchte, hat eine Fülle an technischen Daten und Begriffen zu überblicken – es gibt eine lange Liste von Herstellern und Festplattentypen, etliche Fachtermina, Abkürzungen und Angaben. Eine kleine Hilfe bieten Testberichte, jedoch muss man sich mit der Materie meist schon auskennen, um eine nützliche Entscheidung treffen zu können.

Auf dieser Internetseite erhalten Sie nicht nur Testberichte zu der richtigen Wahl ihrer NAS-Festplatte, Sie werden an die entscheidenden Kriterien zum optimalen Kauf herangeführt, indem die wichtigsten Begriffe geklärt werden. So können Sie als Einsteiger bei der NAS Festplatten Auswahl für sie relevante Punkte aus der Liste der technischen Daten filtern. Begriffe wie Kapazität, Übertragungsrate oder Festplatten-Cache werden ihnen dann geläufig sein.

Festplattenkategorien – Auswahl nach Einsatzgebiet

Im Handel werden Festplatten üblicherweise nach Einsatzgebiet kategorisiert. Dabei werden von den Herstellern sehr viele unterschiedliche Punkte berücksichtigt, die für den Einsatz in der jeweiligen Kategorie relevant sind.

Die Sicherheit der Daten ist bei NAS-Festplatten das Wichtigste, es gibt nichts schlimmeres als einen Datenverlust. Bei der Produktion von Festplatten treten Fertigungstoleranzen auf, diese Toleranzen sind produktionsbedingt und können nicht vermieden werden. Die Hersteller bauen aufwendige Testumgebungen auf, um die Qualität der Festplatten testen zu können und Aussagen über Lebensdauer und Geschwindigkeiten sowie Kapazitäten tätigen zu können.

Bei den Festplattenkategorien gibt es drei Varianten:

  • Desktop-Festplatten
  • NAS-Festplatten
  • Server-Festplatten
Die Festplatten mit der höchsten Qualität werden als Server-Festplatten verkauft. Bei jeder Variante wird ein speziell auf den Bereich zugeschnittenes sogenanntes „Betriebsprofil“ eingesetzt, um dem Einsatzzweck zu entsprechen. So wird im Desktopbereich das Desktop-Profil verwendet. Das Desktopprofil ist darauf ausgelegt, dass Festplatten in Desktop-Systemen üblicherweise mehrere Stunden am Tag in Betrieb sind. Die mechanischen Teile und das interne Betriebssystem (Firmware der Festplatte) sind auf diesen Betrieb getestet worden. Bei dem Desktopprofil versucht die Festplatte beim Verlust von Daten in einem Festplattensektor, diesen Sektor wiederherzustellen. Während des Versuchs, die Daten wiederherzustellen kann die Festplatte auf Signale von außen (Lesen oder Schreiben von anderen Sektoren) nicht reagieren. Erst nach einer festgelegten Zeit wird der Versuch abgebrochen (falls die Daten in diesem Sektor bis dahin nicht wiederhergestellt worden sind) und auf das Signal von außen reagiert.

Was in Desktop-Rechnern kein Problem ist, kann in Servern oder NAS-Systemen bei Einsatz eines RAIDs zu fatalen Folgen führen! Im RAID-Verbund werden mehrere Festplatten zu einem gemeinsamen logischen Laufwerk zusammengefasst und sind für den Anwender als eine „logische Festplatte“ sichtbar. Intern werden die Daten, die vom Anwender auf diesem logischen Volumes gesichert werden, auf mehrere Festplatten verteilt. Falls eine Festplatte in diesem Verbund nicht innerhalb von einer vordefinierten Zeitspanne (7 Sekunden!) reagiert, gilt diese Festplatte als ausgefallen und das RAID-System beginnt mit einer Wiederherstellung der angeblich verlorenen Daten! So kann bei Einsatz der falschen Festplatten schnell das gesamte RAID und somit die dort gespeicherten Daten in Bedrängnis kommen. Bei RAID-Systemen wird die Fehlerkorrektur der Daten vom RAID-Controller übernommen, es sollte nicht mehr von den Festplatten durchgeführt werden.

NAS-Festplatte im Heim- und SOHO-Bereich

Wird eine NAS Festplatte für den Heimbereich benötigt oder ein NAS-Server im Small Office oder Home Office Bereich eingesetzt, dann werden als Festplatten-Variante meist Desktop-Festplatten eingebaut. Auch in PCs findet sich meist eine Desktop HDD. Diese Festplatten sind günstig und für den Heimeinsatz optimiert. Die Desktop-Festplatte wird im Gehäuse einzeln verbaut, mehrere Festplatten in einem Gehäuse sind selten. Für Gehäuse mit mehreren Einschubschächten sind solche Festplatten ungeeignet.

Bei NAS-Systemen sollte deshalb auch eine NAS-Festplatte (oder eine Server-Festplatte) verbaut werden. Server-Festplatten sind aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften und der Qualität für den Einsatz in NAS-Servern für Privatanwender teuer – das haben die Hersteller erkannt und bieten die NAS-Festplatten an, die ein Hybrid aus Desktop-Festplatte und Server-Festplatte sind. Zu den Eigenschaften gehört z.B. das 24 / 7 Profil, mit dem die Festplatte für den Einsatz rund um die Uhr ausgelegt ist. Die Festplatten haben eine höhere Qualität der mechanischen Bauteile als handelsübliche Desktop-Festplatten und sind für eine höhere Temperaturbelastung ausgelegt. In NAS-Gehäusen herrscht aufgrund des kleinen Gehäuses und der langen Laufzeit pro Tag eine hohe Temperaturbelastung auf die NAS-Festplatten. Die Hersteller geben auf die NAS-Festplatten und Server-Festplatten eine längere Garantiezeit als auf Desktop-Festplatten. Die Firmware ist auf höhere Performance getrimmt.

Der Einsatz im Heim- / SOHO-Bereich dient hauptsächlich als zentraler Datenspeicher mit einer einfachen Konfiguration und einem Berechtigungssystem, um Daten im Netzwerk nur bestimmten Benutzergruppen zugänglich machen zu können. Gerade in kleinen Unternehmen muss der Administrationsaufwand klein gehalten werden, um Personalkosten zu sparen. Dort bietet es sich an, ein NAS-System zu verwenden. Ein NAS-System ist ein „Network Attatched Storage“, also eine Festplatte, die an ein Netzwerk angeschlossen wird.

Das NAS-System besteht meist aus einem Gehäuse mit mehreren Einschubschächten für die Festplatten, einem System-on-Chip, einem Lüfter und einem Netzteil. Es gibt NAS-Systeme für 2, 4 oder 8 Einschubschächten. Der System-on-Chip ist ein Chip, auf dem die CPU, RAM sowie weitere Funktionen / Schnittstellen (wie z.B. USB / Ethernet) integriert sind. Anders als beim PC, bei dem für jede Funktion separate Chips verwendet werden, ist der System-on-Chip auf Einsatzgebiete (z.B. Einsatz in einem NAS oder Smartphone) optimiert. Die Integration von mehreren Systemen auf einen Chip und die Ausrichtung auf einen speziellen Einsatzbereich bringt den Vorteil, das der Energieverbrauch gesenkt werden kann. Das NAS-System verwendet ein eigenes Betriebssystem, dieses ist für die Verwaltung von NAS-Funktionen zugeschnitten. Jeder Hersteller hat üblicherweise sein eigenes NAS-Betriebssystem.

=> NFS
=> CIFS

RAID-Umgebung
=> Datenwiederherstellung
=> Datenrekonstruktion > 7 Sekunden führt zu Annahme Festplatte ist ausgefallen und Rekonstruktion vollständiger Festplatte

gängige Betriebssysteme
=> Windows / Mac OS X / Linux

Mobilgeräte über Apps

Dienste
=> Backup
=> Media-Server für Audio / Video / Fotos
=> Dokumente

Technische Merkmale einer NAS Festplatte

Vor Einsatz einer NAS-Festplatte sollte man die benötigten technischen Daten ermitteln, um eine geeignete HDD verbauen zu können. Als wichtigste Kriterien sind für die meisten Anwender die Kapazität der Festplatte, der Formfaktor sowie die richtige Schnittstelle (und somit die Datenübertragungsrate).

Die Kapazität gibt die Größe der NAS-Festplatte an, die Angabe erfolgt üblicherweise in Gigabyte (GB) bzw. Terabyte (TB). Als Formfaktor ist 3,5 Zoll (3,5″ bzw. 1/3 H) gängig, kleinere Festplatten (für Laptops zum Beispiel) kommen in der Größe 2,5 Zoll.

Als Schnittstellen bietet sich SATA (Serial Advanced Technology Attachment) an. Die Serial ATA-600 Schnittstelle besitzt gegenüber dem alten ATA Anschluss bei Festplatten den Vorteil, dass die Datenübertragungsrate (600 MB/s) höher ist, die Daten werden seriell übertragen und Festplatten können durch Hot-Plug im Betrieb gewechselt werden. Der eSATA (externer SATA) Anschluss ist für externe Datenträger vorgesehen, das eSATA Kabel verfügt über eine spezielle Abschirmung, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden. eSATA ist eine Alternative zu bereits bestehenden Anschlussformen wie USB 2.0 bzw. USB 3.0. Die geläufigste Anschlussform für Festplatten ist SATA. Es gibt jedoch externe NAS Festplatten, deren Gehäuse zwar intern einen SATA Anschluss verwendet, nach außen für den Anwender jedoch einen USB-Anschluss (USB 2.0 oder mittlerweile auch USB 3.0 mit höherer Datenübertragungsrate, bis zu 500 MB/s) anbieten.

Als weiterer Anschlusstyp kann Ethernet gezählt werden, dass über einen RJ-45 Stecker an einen Router oder Switch angeschlossen wird und so über das lokale Netzwerk für alle PCs / Laptops sowie mobile Geräte verfügbar gemacht werden kann. Die Datenübertragung bei einem Netzwerkkabel ist bei einem Gigabit-Anschluss (theoretisch) 1000 MBit/s (Megabit pro Sekunde), ein Byte enthält 8 Bit, das entspricht dann 125 MB/s (Megabyte pro Sekunde). In der Praxis kommt man auf etwas über 100 MB/s.

Ein Merkmal, dass bei NAS Festplatten gerne übersehen wird, ist die interne Puffergröße der Festplatte – der Cache oder auch HDD Cache. Aktuelle HDDs haben einen 64 MB Cache, es gibt Festplatten mit geringerer Cache-Größe. Der Cache kommt hauptsächlich zum Tragen, wenn größere Datenmengen auf die Festplatte kopiert werden müssen. Bei der Übertragung werden Teilstücke der Daten zunächst in den Cache geschrieben, da dieser um einige Faktoren schneller beschrieben werden kann als der interne Datenspeicher der HDD. Der Cache reicht die Daten an den internen Datenspeicher weiter, sobald die HDD zum Schreiben bereit ist. Je größer der Cache ist, desto mehr Daten können in einem Rutsch auf die Festplatte geschrieben werden – die Datenübertragung wird spürbar schneller.

Schocktoleranz
=> 65 g @ 2 ms (in Betrieb)
=> 250 g @ 1ms (nicht in Betrieb)
Geräuschentwicklung
=> 23 dBA

=> iSCSI

S.M.A.R.T. => Self Monitoring and Reporting Technology

Zuverlässigkeit
=> Festplattenzuverlässigkeit
=> Fehlerbehebungskontrollen
=> Leistungseinstellungen
=>
=> MTBF (Mean Time Between Failure)
=> Nicht korrigierbare Datenfehler
=> Start- / Stoppzyklen

Kaufkriterien für NAS Festplatten

Das wichtigste Kriterium, das beim Kauf einer NAS-Festplatte berücksichtigt werden sollte, ist der Preis pro Gigabyte. Die Preise schwanken ähnlich wie die RAM Preise teilweise deutlich, so dass man sich eine aktuelle Preisstatistik anschauen und mehrere Modelle miteinander vergleichen sollte. Des weiteren sollte auf die Übertragungsgeschwindigkeit sowie die Anschlussart der Festplatten geachtet werden. Zu beachten beim Einbau in ein NAS-Server Gehäuse ist oft der Festplattentyp, es wird häufig von den NAS Herstellern auf den gleichen HDD-Serie gedrängt, damit die RAID-Konfiguration funktioniert.

Beim Einsatz der NAS-HDD in einem NAS Server muss auf die Temperatur geachtet werden, da die Gehäuseformen meist klein gehalten sind, um platzsparend zu sein. Außerdem arbeiten die internen Lüfter selten, um den Geräuschpegel des NAS Systems gering zu halten. Deshalb erwärmen sich die Festplatten NAS-Server stärker als bei Einbau in einem PC-Gehäuse.

Wichtig ist bei elektrischen Geräten immer auch der Energieverbrauch, d.h. die Festplatten sollten einen geringen Stromverbrauch haben. Wie im vorherigen Absatz bereits beschrieben, verwenden NAS-Festplatten ein anderes Betriebsprofil als Desktop-HDDs. Dies beeinflusst natürlich auch die Lebensdauer der Festplatten, die mechanischen Teile der Festplatte sind Verbrauchsteile, es kommt bei Verbrauchsteilen immer zu Materialermüdungen. Jeder Hersteller führt Belastungstests als Qualitätssicherungs-Maßnahme durch, um die Lebensdauer bestimmen zu können. Solche Tests sind aufwändig und der Hersteller lässt sich diesen Aufwand / die Qualität von den Kunden extra bezahlen. Die Angabe „Power-On-Hours“ oder auch POH bezeichnet die durchschnittliche Anzahl Betriebsstunden / Jahr. Heutige Festplatten kommen im Desktop-Bereich auf etwa 2400 Std/Jahr, im NAS-Server sind derzeit Festplatten mit bis zu 8700 Betriebsstunden pro Jahr möglich.

Im Folgenden werden die wichtigsten Kriterien zur Übersicht noch einmal zusammengefasst:

  • Preis / Gigabyte
  • Übertragungsgeschwindigkeit
  • geringe Temperatur
  • niedriger Stromverbrauch
  • Power-On-Hours (Betriebsstunden / Jahr)