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Storage – Grundlagen (RAID, NAS, SAN, ZFS, iSCSI, NFS)

Storage-Systeme bilden die Grundlage moderner IT-Infrastrukturen.
Sie speichern Daten zuverlässig, schnell und sicher – egal ob im Heimnetz, Unternehmen oder Rechenzentrum.

Diese Seite behandelt:

  • RAID (Datensicherheit)
  • Filesysteme (ZFS, ext4, Btrfs, NTFS)
  • NAS vs SAN
  • iSCSI
  • NFS/SMB
  • Snapshot- & Replikationskonzepte

1. RAID – Redundant Array of Independent Disks

RAID kombiniert mehrere Festplatten zu einem logischen Verbund, um:

  • Geschwindigkeit zu erhöhen
  • Ausfallsicherheit zu steigern
  • groĂźe Storage-Pools zu bilden

RAID-Level Ăśbersicht

Level Beschreibung Ausfallsicherheit Geschwindigkeit
RAID 0 Stripe 0 Platten sehr schnell
RAID 1 Mirror 1 Platte schnell beim Lesen
RAID 5 Stripe + Parität 1 Platte gut
RAID 6 doppelte Parität 2 Platten gut
RAID 10 Mirror + Stripe 1 pro Mirror sehr gut

Details

RAID 0

  • keine Redundanz
  • doppelte Geschwindigkeit
  • wenn 1 Platte ausfällt → ALLES weg

RAID 1

  • Spiegelung
  • sehr hohe Sicherheit
  • Geschwindigkeit mittel

RAID 5

  • Paritätsberechnung
  • gut fĂĽr groĂźe Archive
  • Wiederherstellung (Rebuild) kann kritisch sein

RAID 6

  • zwei Paritäten
  • extrem robust
  • ideal fĂĽr professionelle NAS/SAN

RAID 10

  • kombiniert Geschwindigkeit + Sicherheit
  • ideal fĂĽr Datenbanken, VMs, ESXi, Proxmox

2. Filesysteme

Moderne Systeme nutzen leistungsfähige Dateisysteme.

ext4

  • Standard unter Linux
  • stabil und weit verbreitet
  • keine eingebaute PrĂĽfsummen- oder Snapshot-Funktion

ZFS

  • extrem robust
  • Copy-On-Write
  • PrĂĽfsummen
  • Snapshots
  • Replikation
  • ideal fĂĽr Server & NAS
  • selbstheilend
  • benötigt RAM

ASCII:


 ZFS Pool → Dataset → Snapshots → Replication


Btrfs

  • Copy-On-Write
  • Snapshots
  • geeignet fĂĽr Container & Docker
  • ähnlich ZFS, aber weniger stark

NTFS

  • Standard fĂĽr Windows
  • ACLs gut
  • keine Snapshots (auĂźer ĂĽber VSS)

3. NAS vs SAN

Viele verwechseln diese Begriffe – hier die klare Unterscheidung.

NAS – Network Attached Storage

NAS = „Dateiserver über das Netzwerk“


 Client → SMB/NFS → NAS


Eigenschaften:

  • arbeitet auf Dateiebene
  • Protokolle: SMB, NFS
  • einfach anzubinden
  • ideal fĂĽr Home & Firmen-Dateifreigaben

Beispiele:

  • Synology
  • TrueNAS
  • QNAP

SAN – Storage Area Network

SAN = „Block Storage über das Netzwerk“


 Client → iSCSI/FibreChannel → LUN → OS


Eigenschaften:

  • arbeitet auf Blockebene
  • Protokolle: iSCSI, Fibre Channel
  • erscheint wie eine lokale Festplatte
  • sehr hohe Performance
  • ideal fĂĽr Hypervisor & Datenbanken

Beispiele:

  • iSCSI Targets
  • Dell EMC SAN Systeme
  • HP 3PAR

Vergleich

Merkmal NAS SAN
Zugriffsebene Datei Block
Protokolle SMB/NFS iSCSI/FC
Einsatz Freigaben Hypervisor, DBs
Komplexität gering hoch

4. iSCSI – Blockspeicher über IP

iSCSI ermöglicht es, Blockgeräte über das Netzwerk bereitzustellen.

Beispiel:


 Proxmox → iSCSI LUN → ZFS/VM-Storage


Komponenten:

  • iSCSI Target → stellt LUNs bereit
  • iSCSI Initiator → verbindet sich (Client)

Vorteile:

  • schnelle, flexible Storage-Lösungen
  • ideal fĂĽr Virtualisierung
  • gĂĽnstig, da IP-Netzwerk

5. NFS & SMB

NFS – Network File System

  • Standard im Linux-Serverbereich
  • sehr effizient
  • Filesystem-level-Zugriff
  • ideal fĂĽr Docker/Proxmox/ZFS-Backups

Ports:

  • 2049/tcp

SMB – Server Message Block

  • Windows-Freigaben
  • ACLs
  • ideal fĂĽr Benutzerfreigaben
  • Samba unter Linux

6. Storage in Virtualisierung

Virtualisierungsplattformen nutzen Storage intensiv:

Proxmox VE

  • ZFS
  • Ceph
  • NFS
  • iSCSI
  • LVM-Thin

VMware ESXi

  • VMFS
  • NFS
  • iSCSI
  • vSAN

Hyper-V

  • SMB3
  • iSCSI
  • Cluster Shared Volumes

7. Snapshots & Replikation

Snapshots

  • sehr schnelle Sicherungen
  • Bestandteil von ZFS/Btrfs
  • ideal fĂĽr Rollbacks, Updates

Replikation

  • ZFS send/receive
    • Live-Replikation
      * asynchron / synchron

    Perfekt fĂĽr:

  • Backup-Offsite
    • HA-Systeme
      * Desaster-Recovery

    —

8. Storage-Sicherheit

  • RAID schĂĽtzt nicht vor Löschen → Backup Pflicht
    • Zugriff per ACLs absichern
      * Verschlüsselung (z. B. LUKS)
      * separate Storage-VLANs
      * Monitoring von I/O, SMART-Werten, Temperatur

    —

Zusammenfassung

  • RAID schĂĽtzt Hardwareausfälle, aber ersetzt kein Backup
    • ZFS ist eines der sichersten Dateisysteme
      * NAS = Dateiebene (SMB/NFS)
      * SAN = Blockebene (iSCSI/FC)
      * iSCSI ideal fĂĽr Hypervisoren
      * Snapshots/Replication = schneller Schutz
      * Storage ist die Basis fĂĽr Virtualisierung & Serverbetrieb
it-themen/grundlagen/netzwerkdienste/storage.1764850024.txt.gz · Zuletzt geändert: von lars