Btrfs-Snapshots in Synology DSM einrichten und managen

Seit DSM 5.2 bieten einige NAS-Geräte von Synology die Möglichkeit Volumes mit Btrfs als Dateisystem zu formatieren. Dadurch lassen sich zum Beispiel sehr einfach inkrementelle Snapshots von Daten machen, ohne dass diese zusätzlichen Festplattenplatz in Anspruch nehmen. Die Option hat Synology damals allerdings nur in drei Profi-Netzwerkspeicher und mit der Diskstation DS216+ und DS716+ in zwei bezahlbarere Modelle eingebaut. Weitere Modelle mit Btrfs-Support sollen mit der Freigabe von DSM 6.0 folgen, welche oder ob Btrfs vielleicht generell für alle Geräte mit DSM 6.0 kommt, lässt sich aus der Ankündigung jedoch nicht erfahren. Wer umsteigen möchte, muss seine Daten sichern und die Speichermedien neu formatieren. Ist die Arbeit allerdings einmal gemacht, kann man sehr bequem auf die Snapshots zugreifen.

Btrfs gibt es als Dateisystem schon seit mehreren Jahren im Linux-Kernel, openSUSE setzt etwa seit Version 13.2 als Standard auf Btrfs als Dateisystem. Eine Spezialität des jungen Dateisystems liegt darin Copy-On-Write zu unterstützen. So lassen sich Daten kopieren, ohne dass zusätzlicher Speicherplatz benötigt wird. Erst wenn sich eine der beiden Kopien ändert, wird diese auch auf die Festplatte geschrieben — und zwar auch nur der Speicherblock, der die Änderung enthält. Dies eignet sich daher ideal für Snapshots von Datenpartition, da sich zahlreiche Snapshots erstellen lassen, ohne dass man viel Speicher verbrät. Zahlreiche weitere Informationen zu Btrfs und dem Umgang mit dem Dateisystem in einem Linux-System finden sich inzwischen zum Beispiel im Wiki von Ubuntuusers.

Diskstation auf Btrfs-Snapshots umrüsten

Für mich war es daher einer der Kriterien auf eine Diskstation DS216+ umzusteigen — andere NAS-Hersteller wie QNAP etwa unterstützen Btrfs allerdings selbstverständlich auch, ich bin allerdings jedoch schon ein wenig länger mit Synology-Geräten unterwegs, daher bleibe ich in der Syno-Community. Für die Umrüstung einer Diskstation auf Btrfs muss man nun leider die Datenpartition einmal löschen und wieder neu aufsetzen. Dazu gilt es zuallererst ein Backup eurer Daten zu erstellen, dann im Speicher-Manager das gewünschte Volume zu löschen und es anschließend gleich wieder mit Btrfs als Dateisystem wieder neu aufzusetzen.

Beim Anlegen der neuen gemeinsamen Ordner auf dem Volume unter Systemsteuerung | Gemeinsame Ordner achtet ihr am besten gleich zusätzlich darauf, dass im Reiter Erweitert die Option Erweiterten Datenintegritätsschutz aktiviert ist — was bei einem Btrfs-Volumen eigentlich von Haus aus der Fall sein sollte. Die Option sorgt dafür, dass Btrfs Prüfsummen erstellt und ihr im Falle von Bitrot die betroffenen Daten wiederherstellen könnt. Bei Bitrot treten schleichend und bitweise Fehler in den Daten auf, ohne dass das System diese tatsächlich als Fehler interpretiert. Nachträglich lässt sich diese Option, genauso wie die in Btrfs integrierte Dateikomprimierung, nicht mehr de-/aktivieren. Überlegt euch also schon im vorhinein genau, was dieser Ordner können soll.

Btrfs-Snapshots aktivieren und Zeitplan erstellen

Für die Snapshots müsst ihr nun die Erweiterung Schnappschuss & Replikation aus dem Paketzentrum installieren und diese dann anschließend aus dem Anwendungsmenü heraus öffnen. Für jeden gemeinsamen Ordner lässt sich dort dann im Reiter Schnappschüsse in den Eigenschaften ein Zeitplan bestimmen, der regelt wie oft das System einen Snapshot archiviert. Da bei Btrfs-Snapshots nur die zwischenzeitlich angelaufenen Änderungen als zusätzliche Datenmenge entstehen, könnt die Snapshots durchaus recht häufig erstellen lassen, ohne dass die Festplatte vollläuft. Im Reiter Aufbewahrung könnt ihr zudem dann noch festlegen, wie lange das System die einzelnen Snapshots archivieren soll. Danach gilt es abzuwarten, bis die Snapshot-Funktion das erste mal zuschlägt, alternativ könnt ihr mit Einen Schnappschuss machen manuell einen Snapshot auslösen.

Zugriff geht auch über den Dateimanager

Der Vorteil der Btrfs-Snapshots liegt nun darin, dass ihr über einen ganz normalen Dateimanager Zugriff auf die Sicherungen erhaltet. Im Stammordner eines jeden gemeinsamen Ordners des Systems (bei dem ihr die Snapshot-Funktion aktiviert habt) erscheint ein Verzeichnis mit der Bezeichnung #snapshots — unter Windows ist dies mit einem Kamera-Icon hervorgehoben. In diesem findet ihr die bisher angelaufenen Sicherungen; in diesen dann direkt den Stand eurer Daten zum Zeitpunkt der Sicherung. Löscht ihr also nun mal eine Datei oder ein Verzeichnis aus Versehen oder seid ihr mit einer Änderung an einem Dokument unzufrieden und möchtet einen älteren Stand wiederherstellen, dann müsst ihr einfach nur die #Snapshots ansteuern und die verbastelte Datei mit der gewünschten Version überschreiben.

Im Großen und Ganzen deckt man so mit Btrfs und einem RAID 1 schon zahlreiche Szenarien ab. Fällt eine der Platten aus, ist auf der zweiten alles gespielt. Also einfach die defekte Platte ausbauen, eine neue einsetzen und das System das RAID wiederherstellen lassen. Die Snapshots decken jetzt die Fälle ab, bei denen man als User zu dumm war: Also versehentliches Löschen und Änderungen an Daten, die man später bereut. Hängt man nun noch in regelmäßig Abständen eine externe Festplatte an das NAS und lässt eine „richtige“ Sicherung erstellen, ist man auch vor Komplettausfällen des NAS-Geräts abgesichert.

Gegen Bitrot sichern die Btrfs-Snapshots noch nicht

Einzig gegen den vorhin angesprochenen „Bitrot“ oder besser die Silent Data Corruption ist die Synology-Lösung noch nicht das Wahre. Dies liegt nicht an Btrfs selber, sondern an der Art und Weise wie Synology den Speicher organisiert: Bei einem klassischen Software-RAID (Mdadm-RAID) übernimmt das System die Daten von dem Speichermedium, das sich als Erstes meldet. Btrfs wählt hingegen nun aber die Quelle aus, bei der auch die Prüfsumme der ausgelieferten Daten stimmt (deswegen müsst ihr wie oben beschrieben die Option Erweiterten Datenintegritätsschutz aktivieren). Von Bitrot beschädigte Daten fallen dann sofort auf, so dass das System sie theoretisch automatisch mit jenen aus dem intakten Datenbereich ersetzen kann.

Synology legt nun aber unter das Btrfs-RAID ein LVM, wodurch diese automatische Korrektur nicht mehr möglich ist. Das System erkennt nun zwar eine Datei mit defekten Bits, da die Prüfsummen nicht stimmen. Es kann den Schaden aber nicht mehr automatisch reparieren, da es nicht weiß, von welcher Platte die defekten Daten stammen — Ich muss das Szenario noch austesten, aktuell habe ich hier keine Festplatten übrig. Im Forum von Synology gibt es zu diesem Thema eine ausführliche Diskussion, und auch Synology musste schon Marketingmaterial ändern, weil die die Implementation von Btrfs seitens Synology diesen Schutz nicht bietet. Vielleicht ist das auch ein Grund, warum Synology DSM 6.0 bisher noch nicht offiziell an den Start gebracht hat.