Das neueste TS-h765eU-Modell von QNAP unterstützt In-Band ECC. Was genau ist In-Band ECC? Es klingt vertraut, nicht wahr? Vielleicht haben Sie diesen Begriff schon einmal gehört. Was ist es also? Warum ist es erwähnenswert? Und was bedeutet es für ein NAS, In-Band ECC zu unterstützen?

Hier ist die schnelle Antwort: In-Band ECC sorgt für hohe Zuverlässigkeit sowohl für Ihre Daten- als auch NAS-Operationen und hält gleichzeitig die Kosten unter Kontrolle. In Anwendungsszenarien, die nicht auf extreme Leistung ausgerichtet sind, wird es von großem Wert sein.

Was ist ECC?

Das Konzept von ECC (Error Correction Code) entstand in den frühen Tagen der Computertechnik als Mechanismus zur Fehlererkennung und -prüfung, um digitale Daten-Verarbeitungsfehler zu verhindern. Es ist eine lange Geschichte, aber nicht der Schwerpunkt unserer heutigen Diskussion.

Stellen Sie sich vor: Sie haben keinen Computer, aber Sie müssen einen wichtigen Brief schreiben – vielleicht einen Bericht für Ihren Chef oder eine Geburtstagskarte für die Tochter Ihres Vermieters. (Ja, die Wahl ist wichtiger als nur hart zu arbeiten). Sobald er geschrieben ist, bringen Sie ihn in eine Druckerei, um ihn schön drucken zu lassen.

Nach dem Schreiben sind Sie besonders besorgt über Fehler auf dem Papier, denn wenn Sie ein Zeichen übersehen, falsch schreiben oder den Text mit schwitzigen Händen verschmieren, könnte sich die Bedeutung völlig ändern? Also machen Sie sich einige Notizen am Rand, wie „Diese Seite sollte 50 Wörter enthalten, mit dem Wort ‚glücklich‘ in der dritten Zeile.“ Auf diese Weise kann jemand, selbst wenn die Seite schmutzig wird, Fehler erkennen oder sie sogar mit diesen Hinweisen beheben. Diese Notizen zu machen, ist das Kernkonzept von ECC.

Klingt ein bisschen albern, oder? Nimmt das nicht viel Zeit in Anspruch? Ja, in einem handgeschriebenen Brief, selbst wenn ein Wort fehlt, mag das etwas unangemessen sein, aber es wird nicht unbedingt verhindern, dass die Nachricht verstanden wird. Aber in der digitalen Welt sieht das ganz anders aus.

Ihr Brief würde zuerst in verschiedene Textcodierungen gespeichert und in binäre Daten umgewandelt. In jedem Fall ist das, was letztendlich in den Speicher gelangt, nichts anderes als 0en und 1en. Wenn eine einzelne 0 oder 1 fehlt oder wenn eine 1 zu einer 0 wird oder umgekehrt, können die Folgen mehr sein als nur ein fehlendes Wort. Im mildesten Fall könnte ein ganzer Absatz des Briefes verloren gehen; im schlimmsten Fall könnte der gesamte Brief unlesbar werden. Noch ernster könnte es sogar das System abstürzen lassen.

ECC steht für Error Correction Code. Es ist im Wesentlichen ein Schutzmechanismus, der in Computer eingebaut ist, speziell entwickelt, um Daten-Fehler im Speicher oder in Speicher-Geräten zu handhaben. Der ECC-Ansatz ist ziemlich einfach: Er fügt zusätzliche „Prüfcodes“ neben den normalen Daten hinzu. Diese Prüfcodes funktionieren wie die zuvor erwähnten Notizen und helfen, aufzuzeichnen, wie die Daten aussehen sollte. Wenn ein Computer Daten liest oder schreibt, verwendet er diese Prüfcodes, um zu vergleichen und zu überprüfen, ob sich die Daten geändert hat. Wenn es einen kleinen Fehler gibt, wie das Umkippen eines einzelnen Bits, kann ECC direkt herausfinden, was falsch ist, und es sofort korrigieren. Wenn es zu viele Fehler gibt, um sie zu beheben, kann ECC Sie zumindest warnen, dass „es ein Problem mit dieser Daten gibt.“

Zum Beispiel, sagen wir, Ihr NAS speichert ein Foto. Die Daten dieses Fotos ist nur eine Reihe von 0en und 1en. Ohne ECC könnte ein einzelner Bitfehler das Foto in ein Durcheinander aus zufälligen Farbblöcken verwandeln. Aber mit ECC wird beim Speichern des Fotos ein zusätzlicher Satz von Prüfcodes hinzugefügt.
Wenn beim Lesen und Schreiben versehentlich eine 0 zu einer 1 wird, greift ECC sofort ein und sagt: „Moment mal, das stimmt nicht. Lass mich das beheben!“ Und Ihr Foto? Immer noch intakt. Und wenn der Fehler nicht behoben werden kann? ECC wird Sie zumindest warnen, anstatt das Problem stillschweigend zu ignorieren.

Es gibt noch viel mehr über ECC zu sagen, aber wir halten es kurz. Verstehen Sie einfach, dass Computer keine perfekt präzisen Maschinen sind. Ihre Betriebsstabilität hängt von der Qualität der Software und Hardware sowie von der Vollständigkeit und Genauigkeit der Fehlerkorrektur ab. Genau dafür ist ECC ausgelegt.

Ist In-Band ECC selten?

Sprechen wir über In-Band ECC. Da ECC so wichtig ist, warum ist es nicht ein „Standardmerkmal“ auf jedem Computer oder NAS?

Wie ein erfahrener Veteran der IT-Branche einmal sagte: „Die Entwicklung jeder Technologie wird unvermeidlich durch den dreifachen Wettbewerb zwischen Politik, Wirtschaft und Technik geprägt.“ Einfach ausgedrückt, ECC erhöht die Betriebskosten, daher hängt es von der Anwendung ab, ob es die Investition wert ist.

Wie bereits erwähnt, erfordert das Schreiben von Fehlerprüfnotizen auf Papier mehr Tinte, Papier und mentale Anstrengung. ECC im Computer ist ähnlich. Da es zusätzliche Daten und Rechenleistung erfordert, um die Fehlerkorrektur zu verarbeiten, müssen diese Informationen letztendlich im Speicher gespeichert werden.

Server-Grade-Computer haben in der Regel kritischere Aufgaben und bearbeiten Angelegenheiten für mehrere Personen. Bei Personalcomputern können Speicherfehler in der Regel einfach durch einen Neustart behoben werden. Deshalb wird ECC seit Jahrzehnten hauptsächlich in Servern oder High-End-Workstations eingesetzt, um Anwendungen mit hohem Geschäftswert oder missionskritischen Betrieb zu handhaben, einschließlich Militär, Aktienhandel, Meteorologie und Weltraumforschung.

Heute sind Fehlerkorrekturmechanismen in Personalcomputern hochentwickelt, und die meisten Mainstream-DDR5-Speichermodule enthalten jetzt On-die-ECC-Funktionalität. Infolgedessen erkennen die meisten Benutzer möglicherweise nicht, wie wichtig die Fehlerkorrektur ist, da der Computer diese Aufgabe bereits für sie erledigt hat.

Was ist also On-die ECC? Gute Frage. Ja, ECC gibt es tatsächlich in mehreren Formen. Aber wir müssen hier nicht auf alle Details eingehen – wir müssen nur wissen, dass ECC entweder innerhalb des Speichers selbst durchgeführt oder vom Speichercontroller in der CPU verwaltet werden kann. Diese beiden Ansätze haben unterschiedliche Architekturen und dienen leicht unterschiedlichen Zwecken.

Wie im Diagramm gezeigt, zeigt die linke Seite die In-Band-ECC-Architektur, bei der der Speichercontroller innerhalb der CPU für die Kommunikation und Fehlerkorrektur mit den Speichermodulen verantwortlich ist. Wie das Sprichwort sagt: ‚Wenn du das Pferd zum Laufen bringen willst, musst du es mit Heu füttern‘ – dieser Ansatz verbraucht zusätzliche Rechenleistung, Zeit und Bandbreite. Das auf der rechten Seite gezeigte On-die ECC hat dedizierte Komponenten auf dem Speichermodul, die es ihm ermöglichen, die Fehlerkorrektur selbst zu handhaben. Dieses Design spart Bandbreite und Systemressourcen. Allerdings, wie das Sprichwort sagt: ‚Man bekommt, wofür man bezahlt‘ – die Hardwarekosten des Speichers werden höher sein.

Stellen Sie sich nun vor, Ihr NAS ist mit den neuesten DDR5-Speichermodulen mit On-die ECC ausgestattet. Denken Sie an diesen Speichertyp als einen intelligenten Torwächter, der im Speicherchip lebt. Dieser Torwächter hat seinen eigenen kleinen Raum, in dem Fehlerkorrekturcodes gespeichert sind, sodass er völlig unabhängig arbeiten kann. Während Daten ein- und ausgeht, überprüft er automatisch jedes Stück Daten und führt Fehlerkorrekturen durch. All dies geschieht innerhalb des winzigen Universums des Speicherchips, und die CPU oder der Speichercontroller des NAS muss nicht einmal wissen, was vor sich geht. Der Vorteil dieses Torwächters ist, dass er sehr schnell handelt und die Hauptkanäle überhaupt nicht verstopft, sodass das NAS-System sich auf andere Aufgaben konzentrieren kann, wie das schnelle Übertragen von Dateien zwischen mehreren Geräten.

Was ist mit In-Band ECC? Wenn der Speicher selbst keine ECC-Funktionalität hat, aber der NAS-Prozessor einen sehr ausgeklügelten Speichercontroller enthält, hat dieser Torwächter keinen eigenen Raum. Stattdessen muss er die Fehlerkorrekturcodes direkt in den Speicher-Daten-Bereich stopfen und sie mit Ihren Fotos und Dokumenten vermischen. Jedes Mal, wenn Daten gelesen oder geschrieben wird, muss der Torwächter persönlich nach Fehlern suchen und, wenn etwas falsch ist, es sofort beheben. Da die ECC-Codes mit der tatsächlichen Daten vermischt sind, wird ein kleiner Teil der Speicherkapazität beansprucht. Dies bedeutet jedoch auch, dass keine zusätzliche Hardware für die Fehlerkorrektur erforderlich ist, was die Kosten natürlich senkt.

Was ist also der Unterschied zwischen diesen beiden Torwächtern? Einfach ausgedrückt, On-die ECC ist wie ein selbstoperierender, unsichtbarer Held, der im Speicherchip lebt und Ihre Daten stillschweigend schützt, ohne Ihr NAS-System zu belasten. In-Band ECC hingegen ist wie ein fleißiger Hausmeister, der im Prozessor lebt, eng mit dem Speicher arbeitet, aber Kompromisse bei Platz und Geschwindigkeit eingehen muss, um die Arbeit zu erledigen.

Wählen Sie Ihr NAS basierend auf seiner Anwendung und wählen Sie entsprechend Ihren Speichertyp

Angenommen, Ihr NAS muss täglich hochbandbreitige Daten-Übertragungen bewältigen, ein Dateisystem wie ZFS ausführen, das hohe Daten-Integrität erfordert, oder intensive Berechnungen durchführen, die Echtzeit-Feedback erfordern. In diesen Fällen ermöglicht Speicher mit integriertem ECC dem System, eine reibungslose Leistung aufrechtzuerhalten, mit einem Einfluss auf Bandbreite oder Latenz, der nahezu vernachlässigbar ist. Dieses Maß an Stabilität ist besonders wertvoll in kommerziellen Umgebungen; natürlich kommt es mit relativ höheren Kosten.

Wenn Sie jedoch bereit sind, „Zeit“ gegen „Leistung“ und „Kosten“ einzutauschen, bietet In-Band ECC ebenfalls erhebliche Vorteile. Wenn Sie beispielsweise nur Stabilität suchen, ohne absolute Geschwindigkeit zu verlangen, und das NAS nicht einmal Frontline-Hot-Speicher oder Hot-Computing bewältigen muss, dann gibt es tatsächlich keinen Grund, unnötige Kosten zu verursachen.

Tatsächlich können Sie sich unabhängig davon, ob Sie sich für On-die oder In-Band ECC entscheiden, darauf verlassen, dass die NAS-Systeme von QNAP so konzipiert sind, dass sie kritische Fehler in beiden Fällen verhindern.
Letztendlich kommt es bei der endgültigen Überlegung einfach darauf an, Leistung und Kosten in Einklang zu bringen.

Also… welchen sollten Sie wählen? QNAP bietet eine Vielzahl von Spezifikationen über seine NAS-Modelle hinweg, sodass es wirklich keinen Grund gibt, sich über die Entscheidung zu stressen.

Wir möchten nur, dass Sie wissen, dass der neueste TS-h765eU auch In-Band ECC unterstützt, was Ihnen noch mehr Optionen bietet. Maschinen, die In-Band ECC unterstützen, können immer noch Speicher mit integriertem ECC verwenden, sodass es nicht zu spät ist, sofort zu implementieren, wenn Sie sich noch nicht entschieden haben.

Speicherfehlerkorrekturtyp	In-Band ECC	On-die ECC
Leistungsauswirkung	Etwas höher	Keine
System- & Daten-Stabilität	Hoch	Hoch
Gesamtkosten	Niedrig	Etwas höher