NAS-Cache richtig einrichten: Wie SSDs die Performance deines Systems verdoppeln können

Warum ein SSD-Cache im NAS so viel bringt

Ein klassisches NAS basiert meist auf mechanischen HDDs. Diese bieten ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis bei der Kapazität, sind aber beim Zugriff schlicht zu langsam. Besonders bei vielen kleinen Dateien – etwa bei Datenbanken, virtuellen Maschinen oder bei gleichzeitigen Zugriffen mehrerer Nutzer – stoßen sie schnell an ihre Grenzen. Hier kommt der SSD-Cache ins Spiel. Technisch gesehen handelt es sich um einen schnellen Zwischenspeicher, der häufig genutzte Daten auf einer SSD ablegt. Diese arbeitet deutlich schneller als eine HDD und reduziert die Latenzzeiten massiv. Moderne NVMe-SSDs mit PCIe Gen3x4 erreichen bis zu 3,5 GB/s, Gen4x4 sogar 7–8 GB/s. Dadurch steigt die Anzahl der möglichen Random IOPS um ein Vielfaches. QNAP bietet beispielsweise Funktionen wie SSD Extra-Overprovisioning (bis zu 60 %) zur Leistungssteigerung und Lebensdauerverlängerung. Bei Synology wiederum lässt sich die Cache-Trefferquote im DSM überwachen – ein hervorragendes Werkzeug, um die Effizienz zu prüfen.

Cache-Betriebsarten verstehen: Read, Write und Read/Write

NAS-Systeme unterscheiden meist drei Cache-Modi:

• Read-Only-Cache: Hier werden häufig gelesene Daten zwischengespeichert. Das ist die sicherste Variante – fällt die SSD aus, bleibt das System intakt, weil die Originaldaten auf der HDD liegen.
• Write-Only-Cache: Weniger verbreitet, da riskanter. Neue Daten landen zunächst im Cache und werden dann auf die HDD geschrieben. Ohne RAID oder USV besteht hier Datenverlustgefahr bei Stromausfall.
• Read/Write-Cache: Die Kombination aus beiden Modi – maximale Beschleunigung, aber auch das höchste Risiko, wenn keine Absicherung vorhanden ist.

QNAP etwa unterscheidet zwischen „Nur-Lese“, „Nur-Schreib“ und „Lesen/Schreiben“ und erlaubt die Einrichtung sogar im laufenden Betrieb. Im Write-Back-Verfahren meldet das NAS dem Client den Schreibvorgang als abgeschlossen, während es die Daten im Hintergrund auf die HDD synchronisiert. Fällt der Strom aus, kann das kritisch sein – daher immer mit RAID1 oder besser RAID10 arbeiten und eine USV einsetzen.

SSD-Cache Schritt für Schritt einrichten

Die Einrichtung eines SSD-Caches ist je nach Hersteller leicht unterschiedlich, folgt aber im Prinzip immer denselben Schritten.

Schritt 1 – SSD einbauen

NAS ausschalten, Gehäuse öffnen und die NVMe-SSD in den freien M.2-Slot stecken. Manche Modelle unterstützen auch 2,5“-SSDs über SATA oder Adapterkarten. Achte auf die korrekte Position und sichere sie mit der Schraube.

Schritt 2 – Initialisierung

Nach dem Einschalten erscheint die SSD im Speichermanager (DSM oder QTS). Sie wird dort als „unzugewiesen“ angezeigt. Initialisiere sie und formatiere gegebenenfalls im passenden Dateisystem (EXT4 oder Btrfs).

Schritt 3 – Cache-Volume erstellen

In der Storage-Manager-App wählst du „SSD-Cache erstellen“. Synology: Speichermanager → SSD-Cache → Erstellen. QNAP: Speicher & Snapshots → Cache-Beschleunigung → SSD-Cache erstellen. Im Assistenten bestimmst du Cache-Typ und RAID-Modus. Für Write-Cache unbedingt RAID1 oder RAID10 verwenden.

Schritt 4 – Konfigurieren

Optional kannst du Overprovisioning aktivieren (z. B. 10–60 %) und TRIM einschalten. Damit bleibt die SSD über lange Zeit performant. Bei Synology lohnt es sich, das Caching von Btrfs-Metadaten zu aktivieren. SMART-Checks helfen, den Verschleiß im Auge zu behalten.

Schritt 5 – Cache zuweisen

Lege fest, welche Volumes oder LUNs den Cache nutzen sollen. In DSM wird der Cache einem Volume zugeordnet, in QTS einem Speicherpool.

Schritt 6 – Testen & Optimieren

Teste mit Kopiervorgängen großer und kleiner Dateien und beobachte die Cache-Trefferquote. Bei QNAP liefert der Cache-Manager gute Statistiken. Je nach Nutzung kannst du Cache-Typ oder Blockgröße anpassen.

Praxisbeispiele: Medienserver und virtuelle Maschinen

Beispiel 1: Medienserver optimieren (Synology)

Ein typisches Szenario: Ein 4-Bay-Synology-NAS dient als Medienserver für große Videodateien. Durch den Einsatz eines NVMe-SSD-Caches (z. B. WD Red SN700 mit 1 TB) im Read/Write-Modus lassen sich die Startzeiten von Streams deutlich verkürzen. Zwei SSDs im RAID1 schützen dabei vor Ausfallrisiken. Aktiviert man zusätzlich das Caching der Btrfs-Metadaten, profitieren auch Navigations- und Suchvorgänge.

Beispiel 2: VM-Storage beschleunigen (QNAP)

In einem QNAP-NAS, das virtuelle Maschinen hostet, sorgt der SSD-Cache für drastisch verkürzte Bootzeiten und flüssigere I/O-Operationen. Zwei Seagate IronWolf 510 (500 GB) im RAID1 genügen meist. Nach der Einrichtung über den Cache-Assistenten werden die VM-Volumes dem Cache zugewiesen – das Ergebnis: spürbar schnellere Starts und geringere Latenzen bei intensiven Disk-Zugriffen.

Vor- und Nachteile des SSD-Caches

Vorteile:

• Deutlich höhere I/O-Leistung, vor allem bei Random-Reads und -Writes
• Reduzierte Latenzen – laut Tests bis zu 93 % weniger Wartezeit
• Weniger Last auf HDDs, somit leiserer und energieeffizienterer Betrieb
• Ideal für VMs, Datenbanken, Medienserver oder viele gleichzeitige Zugriffe

Nachteile:

• Mehrkosten für SSDs und ggf. RAID-Paar
• Erhöhtes Risiko bei Write-Cache ohne USV
• Begrenzte Schreiblebensdauer der SSDs – TBW/DWPD beachten
• Bei rein sequenziellen Zugriffen (z. B. große Videoarchive) nur geringer Nutzen

Risiken:

• Herstellerbeschränkungen bei SSD-Kompatibilität
• Firmwarefehler können Cache-Funktionen beeinträchtigen
• NVMe-SSDs werden warm – auf Kühlung achten

Kosten und Budgetplanung

Ein SSD-Cache muss kein Vermögen kosten. NVMe-Modelle liegen derzeit bei etwa 0,1–0,15 € pro GB. Eine 1-TB-NVMe-SSD kostet also rund 50–100 €. Spezialisierte NAS-Modelle wie die Seagate IronWolf 510 oder Synology SNV5420 liegen bei 100–150 €. Für den Cache reichen meist 250–500 GB pro SSD – das ist ein guter Kompromiss aus Leistung und Kosten. Für mehr Datensicherheit empfiehlt sich ein RAID1, was die SSD-Kosten verdoppelt, aber den Ausfallschutz deutlich erhöht. Ein realistisches Budget für ein 4-Bay-NAS liegt also bei 200–300 € für zwei 1-TB-NVMe-SSDs.

Aktuelle Entwicklungen und Trends

Der SSD-Cache ist längst kein Nischenfeature mehr. Ab 2024/25 integrieren viele NAS-Hersteller mehrere NVMe-Slots direkt ins Gehäuse. TerraMaster etwa bietet Modelle mit bis zu drei M.2-Slots für 24 TB Cache. Auch auf der Softwareseite passiert viel: QNAPs Qtier 2.0 sorgt künftig für automatisches Tiering zwischen SSD und HDD, während Synology die Cache-Analyse im DSM weiter ausbaut. Enterprise-SSDs wie die Synology SNV5420 halten ihre Leistung auch unter 24/7-Last stabil, während Consumer-Modelle nach Erschöpfung des SLC-Caches bis zu 90 % IOPS verlieren können. Langfristig werden All-Flash-NAS-Systeme günstiger werden, aber bis dahin bleibt der SSD-Cache die pragmatischste Lösung, um bestehende Systeme auf ein neues Performance-Level zu bringen.

Troubleshooting und Support-Tipps

Auch wenn die Einrichtung meist problemlos läuft, können einige Stolpersteine auftreten:

• Cache nicht erkannt: Prüfe, ob deine SSD auf der Kompatibilitätsliste des NAS steht. Firmware-Updates beheben oft Erkennungsprobleme.
• Performance bleibt aus: Kontrolliere den Cache-Modus. Ein Read-Only-Cache bringt beim Schreiben keine Vorteile. Auch das Netzwerk kann limitieren – bei 1 Gbit/s ist schnell Schluss.
• Datensicherheit: Bei Write-Cache unbedingt eine USV einsetzen und regelmäßige Backups durchführen. Vor dem Ausbau der SSD immer den Cache im System deaktivieren.
• Temperatur: NVMe-SSDs werden heiß. Wenn das NAS keinen eigenen Kühler hat, nutze Modelle mit geringem Energieverbrauch oder klebe kleine Kühlkörper auf die SSDs.