Fehlerbehebung der NAS-Leistung: Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, Schritt für Schritt

Langsame Lese- und Schreibvorgänge auf einem NAS haben viele mögliche Ursachen: Speicher, der Daten beschädigt oder das Gerät aufhängt, eine ausfallende Festplatte, ein schlechtes Kabel oder eine fehlerhafte Backplane, das Protokoll, ein fragmentiertes oder fast volles Volume oder das Netzwerk. Dieser Leitfaden prüft sie in dieser Reihenfolge, von der Hardware aufwärts, mit StorageDiag Workbench & Utilities.

Die Workbench hat zwei Schreibtische. Utilities arbeitet auf dem NAS, auf dem es installiert ist: DriveTime Analyzer, NetScope, MemHound und die Live-Protokolle. Workbench liest ein Diagnose-Bundle: das Kernel-Protokoll und Dr. Trace über die Protokolle dieses Bundles. Sie wechseln zwischen ihnen im Startmenü (die Leiste mit der Aufschrift Workbench | Utilities); die Seite wird neu geladen.

1. SpeicherMemHound, vor allem anderen
2. Logs & SMARTVerbindungsfehler, Festplattenzustand, HCL
3. SMB oder iSCSIein Protokoll oder beide
4. Disk-Scan & MapDriveTime: Geschwindigkeit, Layout, Füllstand
5. NetzwerkNetScope und iperf3

01Phase 1: der Speicher

Schließen Sie zuerst instabile Hardware aus. Ein fehlerhaftes Speichermodul kann die übertragenen Daten beschädigen, Geschwindigkeitseinbrüche verursachen, die durch nichts anderes zu erklären sind, oder das gesamte Gerät aufhängen. Testen Sie den RAM, wie im ersten Artikel beschrieben: So testen Sie RAM auf QNAP-Servern richtig mit MemHound. Benchmark and Quality von MemHound misst auch die Speicherbandbreite im Vergleich zum JEDEC-Wert der installierten Module (Abschnitt 04 dieses Artikels). Was das Besondere an Speicher in einem NAS ist (Mischen von Modulen, Dual Channel, ECC und warum OOM-Fehler auftreten können, während der Speicher frei zu sein scheint), wird in Abschnitt 05 dieses Artikels behandelt: RAM in einem NAS.

02Phase 2, Schritt 1: das Kernel-Protokoll, SMART und die HCL

Das Kernel-Protokoll und Dr. Trace

1. Wechseln Sie auf dem NAS selbst zu Utilities und öffnen Sie Kernel Log · LIVE oder Dr. Trace · LIVE (Startmenü, Live logs). Für das Urteil und die Protokollanalyse gibt das Live-Fenster von Dr. Trace vor, was zu tun ist: Run Audit, then switch to the Workbench desk. Bei Protokollen, die Ihnen ein Kunde geschickt hat, laden Sie dessen Diagnose-ZIP auf dem Workbench-Schreibtisch hoch (Upload Diagnostic ZIP) und öffnen Sie Kernel Log (dmesg) und Dr. Trace (Diagnosis).
2. Schalten Sie im Kernel-Protokoll die Suche auf Regex um (abc / .*) und suchen Sie nach den Zeilen einer fehlschlagenden Verbindung: hard resetting link|10B8B|SError|giving up|link is slow|exception Emask.
3. Lesen Sie, was die Workbench dort markiert. Sie kennzeichnet libata-Link-Resets (hard resetting link, link is slow), einen Port, den der Kernel aufgegeben hat (reset failed, giving up), SATA-PHY- und Signalfehler (10B8B, Dispar, PHYRdyChg), abgeschaltetes NCQ nach einem Timeout und eine SATA-Verbindung, die mit verringerter Geschwindigkeit läuft.
4. Öffnen Sie in Dr. Trace einen Vorfall (Incident). Dr. Trace fasst die Wiederholungen eines Fehlers zu einem Vorfall zusammen, auch bei einem Laufwerk, das die Verbindung verliert und wiederkommt, und verteilt die wahrscheinliche Ursache auf Laufwerk, Kabel, Backplane und Expander.

SMART, die HCL und die Laufwerksklasse

1. Öffnen Sie auf dem NAS selbst DriveTime Analyzer (Utilities). Der Tab Health zeichnet stündlich den SMART/FARM-Verlauf jedes Laufwerks auf und leitet daraus Urteile der Stufen Critical, Warning und Info ab; die Flottenliste auf der linken Seite markiert jedes Laufwerk mit einem Punkt.
2. Wählen Sie ein Laufwerk aus und klicken Sie auf View SMART. Das SMART-Fenster listet jedes Attribut (Current, Worst, Threshold, Raw value) mit einem Urteil für die gesamte Festplatte auf: OK, WARNING oder CRITICAL.
3. Lesen Sie die beiden Chips auf der Karte des Laufwerks. Der HCL-Chip vergleicht das Laufwerk mit der Kompatibilitätsliste von QNAP für dieses NAS-Modell: HCL ✓ bedeutet gelistet, HCL ✗ nicht gelistet für dieses Modell, HCL — für kein NAS auf der Liste. Der Klassen-Chip zeigt Desktop, NAS, Enterprise, Surveillance, Archive oder Blacklist; ein Desktop-Laufwerk wird mit Consumer drive — not recommended for 24/7 NAS use markiert.

Die Klasse ist sowohl für die Geschwindigkeit als auch für die Lebensdauer entscheidend. Consumer-SSDs schreiben oft nur so lange schnell, bis sich ihr Cache füllt, und werden dann unter anhaltender Last stark langsamer. Auf einem NAS zählen kontinuierliche Lese- und Schreibvorgänge mehr als kurze Spitzen.

03Phase 2, Schritt 2: SMB oder iSCSI

Wenn die Hardware ausgeschlossen ist, finden Sie heraus, ob die Verlangsamung an ein Protokoll gebunden ist. Tritt sie nur über SMB, nur über iSCSI oder über beide auf? Wenn ein Client nur iSCSI verwenden kann, ist das kein Grund, die Prüfung zu überspringen: Testen Sie auch von einem anderen Client über SMB, um die Suche einzugrenzen.

1. Nur iSCSI, mit einem Windows Server-Client: Schalten Sie ODX (Offloaded Data Transfer) auf diesem Windows-Host mit den unten stehenden Befehlen aus, starten Sie ihn neu und testen Sie erneut. Das ist die schnellste Prüfung, die es gibt, und sie erfordert keine Analyse. Die Workbench gibt denselben Rat, wenn ein Bundle iSCSI-Target-Command-Abbrüche (aborts) anzeigt.
2. Beide Protokolle: Die Ursache liegt unterhalb der Protokolle. Fahren Sie mit den Festplatten fort.

# PowerShell als Administrator. 0 = ODX an (Standard), 1 = ODX aus
Get-ItemProperty HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem -Name FilterSupportedFeaturesMode

# ODX ausschalten, dann Windows neu starten
Set-ItemProperty HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem -Name FilterSupportedFeaturesMode -Value 1

# Wieder einschalten
Set-ItemProperty HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem -Name FilterSupportedFeaturesMode -Value 0

04Phase 2, Schritt 3: der Disk Health Scan in DriveTime

Messen Sie die Festplatten zuerst direkt auf dem NAS, bevor Sie einen externen Benchmark wie CrystalDiskMark verwenden. Der Disk Health Scan von DriveTime belastet die Festplatten hinter einem Volume und vergleicht jede einzelne mit den anderen.

1. Öffnen Sie DriveTime Analyzer, den Tab Speed, und wählen Sie das Volume in der Titelleiste aus.
2. Wählen Sie den Test. Die Volume-Tests (sequenzielle und zufällige Lese- und Schreibvorgänge, der 50/50-Mix oder FULL REPORT mit allen vier Phasen und SMART) schreiben ihre Testdatei nur in einen temporären Ordner auf diesem Volume und löschen sie danach. Read-only disk scan liest die reinen Festplatten, jede einzeln und dann alle zusammen, und schreibt nichts.
3. Klicken Sie auf ▶ Analyze. Für jede Festplatte meldet der Scan die Latenz (Median, p95, Max), die Auslastung, IOPS und die Warteschlangentiefe (queue depth) und markiert sie mit OK, WATCH oder SUSPECT.
4. Klicken Sie auf Save report (.md). Der Bericht wird in der Freigabe Public als report-ioutils-storagediag-utilities-<date>-<time>.md gespeichert, zusammen mit einer -trace.csv daneben; Disk reports im Startmenü listet sie auf.

Await lesen

Eine hohe Await-Zeit bei einer Festplatte bedeutet nicht automatisch, dass diese Festplatte ausfällt. Await ist die Zeit, die eine Anforderung in der Warteschlange wartet und bearbeitet wird. Eine Festplatte, die mehr I/O des Arrays trägt als die anderen Festplatten, wartet länger, weil sie mehr arbeitet; daher beurteilt der Scan eine solche Festplatte nach ihrer Servicezeit und merkt dies auch an. Im folgenden Bericht erhielt die gesunde Festplatte neben der ausfallenden genau diesen Hinweis in der Random-Read-Phase: carries 62% of the array's I/O (1.6× peer IOPS) — its await and queue are load, not a fault. Das Gegenteil kommt ebenfalls vor: Eine Festplatte mit einer normalen Await-Zeit, aber einer Übertragungsrate weit unter der der anderen, kann die mit einem unauffälligen mechanischen Fehler sein. Deshalb liest der Read-only-Scan jede Festplatte einzeln sowie alle zusammen.

Der Bericht und sein Urteil

Der Bericht beginnt mit einem Urteil, das eine Person sofort lesen kann: OK, wenn keine Festplatte auffällt, oder WARNING / CRITICAL mit dem schwachen Glied und der Phase, in der es am schlechtesten abschnitt. Dann folgen die Tabellen pro Festplatte, die SMART-Werte von vor und nach dem Durchlauf als Beleg, die verwendeten Schwellenwerte (Thresholds) und eine Aufzeichnung pro Sekunde. Die Speichergeschwindigkeit ändert sich mit der Last auf dem NAS. Führen Sie den Scan daher mehrmals aus und überprüfen Sie, ob sich eine Anomalie wiederholt; die Aufzeichnung (Trace) in jedem Bericht ermöglicht es Ihnen, zwei Durchläufe Zeile für Zeile zu vergleichen.

05Phase 2, Schritt 4: Fragmentierung, Füllstand und was eine Festplatte leisten kann

Bei Festplatten werden die Werte aus einem Datenblatt im täglichen Gebrauch selten erreicht.

1. Fragmentierung. Der Tab Disk Map von DriveTime zeigt, wie die Dateien eines Volumes oder einer Freigabe angeordnet sind und wie zerstückelt der freie Speicherplatz darunter ist. Wählen Sie das Volume in der Titelleiste aus und klicken Sie auf Scan: Sample liest für das von Ihnen festgelegte Zeitlimit, Full liest den gesamten Baum. Der Wert für Fragmented files bedeutet: 0–30 kein Fragmentierungsproblem, 31–55 etwas fragmentiert, 56 und darüber stark fragmentiert. Der Scan liest nur; er verschiebt niemals einen Block.
2. Füllstand. Füllen Sie ein Volume zu weniger als 80 %, aktuelle Daten und Snapshots zusammengerechnet. Das Capacity-Fenster warnt, wenn ein Volume 80 % überschreitet. Unter QuTS hero markiert die Disk Map 80 % und 90 % auf dem Pool-Balken: Über etwa 80 % braucht ZFS mehr Aufwand, um für jeden Schreibvorgang Platz zu finden, und das Schreiben wird für jede Freigabe auf dem Pool langsamer.
3. Keine Defragmentierung. Auf einem Volume mit Snapshots belegt jeder Block, den ein Defragmentierungsprogramm verschiebt, im Speicherpool ein zweites Mal Platz, bis die Snapshots mit dem alten Block ablaufen. Die Snapshots wachsen also um das, was verschoben wurde. Auch die Zeit und der Verschleiß der Festplatten sind es nicht wert. Aus diesem Grund hat die Workbench keine Schaltfläche zur Defragmentierung, die Abhilfe ist, das Volume unter 80 % Füllstand zu halten.
4. Was eine Festplatte leisten kann. Die schnellsten aktuellen Festplatten sind für etwa 280 MB/s auf den äußeren Spuren ausgelegt. Auf den inneren Spuren oder auf einem fragmentierten Volume ist ein Drittel davon üblich, und bei gemischten Lese- und Schreibvorgängen sind 100 bis 120 MB/s pro Festplatte ein realistischer Wert für den Alltag. Die Geschwindigkeit eines Volumes hängt vom RAID-Level ab, davon, wie voll und fragmentiert die Festplatten sind, und von den Kopfbewegungen, die dies verursacht.

Disk Map zeigt nur das Layout. Um zu sehen, ob die Festplatten Schritt halten, beobachten Sie den Speed-Tab, während die Last läuft, und überprüfen Sie die Historie jedes Laufwerks auf dem Health-Tab.

06Phase 3: das Netzwerk

Wenn sich die Festplatten als gesund und schnell genug erweisen, kann der Engpass das Netzwerk sein. NetScope misst die Verbindung mit iperf3.

1. Öffnen Sie NetScope (Utilities), den Tab Bandwidth, und klicken Sie auf Server. Wählen Sie die Netzwerkschnittstelle. Der iperf3-Listener startet von selbst (Port 5201) und stoppt, wenn Sie das Fenster schließen.
2. Öffnen Sie auf einem zweiten NAS, auf dem Workbench & Utilities läuft, NetScope, Bandwidth, Client, wählen Sie dieses NAS aus (oder geben Sie seine IP unter Manual ein) und drücken Sie Start Test. Verwenden Sie von einem Windows-PC aus den NetScope-Client für Windows: NetScope-latest.exe, verlinkt in der Titelleiste von NetScope.
3. Wenn der Test eine zu geringe Bandbreite anzeigt, hören Sie auf, den NAS-Speicher zu untersuchen, und sehen Sie sich das Netzwerk an: die Switches, die Kabel, die Netzwerkkarten und das Routing.

AGrundwissen: Festplatten in einem NAS

Nicht jede Festplatte gehört in ein NAS. Ihre Klasse entscheidet darüber, ob sie mit einem RAID-Array funktioniert oder es beschädigt, und ihre SMART-Attribute verraten, wie lange sie noch halten wird.

In einem RAID-Array sind die Attribute 5, 197 und 198 nicht nur das Risiko einer einzigen Festplatte: Ein Rebuild erhöht die Last, eine zweite schwache Festplatte kann ausfallen, und dann schlägt der Rebuild fehl und der gesamte Pool ist verloren. Reagieren Sie frühzeitig. Auf Seagate-Festplatten zeigen die Attribute 1, 7 und 195 Raw-Werte in Millionenhöhe an, was normal ist; achten Sie auf VALUE und WORST gegenüber THRESH, nicht auf RAW.

Faustregel. Wartet irgendein Schreibvorgang in einem Puffer, bevor er die Festplatten erreicht (Write-back, SLOG, ein Festplatten-Cache ohne Power-Loss Protection, PLP), ist eine USV kritisch. Wenn der Cache nur Lesevorgänge bedient, wird eine USV empfohlen. Legen Sie einen Schreib-Cache auf einen geschützten RAID-Typ (RAID 1, 5, 6 oder 10), nie auf Single, JBOD oder RAID 0.

Dem Arbeitsspeicher (Dual Channel, ECC, Mischen von Modulen, Symptome und OOM-Fehler) widmet der RAM-Leitfaden einen eigenen Abschnitt: RAM in einem NAS.