Aus unserem Fragenpool von 150 IHK-Prüfungsfragen nach offiziellem ZPA/AkA-Wortlaut. Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem Erwartungshorizont:
RAID 5 vs RAID 6 Nutzkapazität und URE
10 Punkte
Ein Storage-Server wird mit 8 Enterprise-Festplatten zu je 10 TB Bruttokapazität bestückt.
Berechnen Sie die nutzbare Speicherkapazität für RAID 5 und RAID 6 und begründen Sie die Empfehlung von RAID 6 bei großen Festplatten anhand des URE-Risikos (Unrecoverable Read Error).
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
RAID 5 Nutzkapazität: (N - 1) * Kapazität = (8 - 1) * 10 TB = 70 TB (1 Paritätsplatte). (2 Pkt.)
RAID 6 Nutzkapazität: (N - 2) * Kapazität = (8 - 2) * 10 TB = 60 TB (2 Paritätsplatten). (2 Pkt.)
URE-Risiko: Enterprise-SATA-Platten weisen eine URE-Fehlerrate von ca. 1 Bit pro 10^14 bis 10^15 gelesenen Bits auf. Beim tagelangen Rebuild eines RAID 5 nach Plattenausfall müssen zig Terabyte Daten lückenlos fehlerfrei gelesen werden. Tritt dabei ein einzelner Lesefehler auf, bricht der Rebuild ab -> Totalverlust des gesamten Arrays. RAID 6 toleriert durch zweifache Parität den gleichzeitigen Ausfall von zwei Platten und übersteht Lesefehler beim Rebuild unbeschadet. (6 Pkt.)
RAID 10 Aufbau und Fehlertoleranz
8 Punkte
Ein Datenbankadministrator benötigt maximale I/O-Performance und hohe Ausfallsicherheit und wählt ein RAID 10 aus 8 Festplatten zu je 4 TB.
Beschreiben Sie den Aufbau eines RAID 10 (Stripe of Mirrors) und berechnen Sie die Nutzkapazität sowie die maximale und minimale Anzahl an Festplattenausfällen, die das Array überlebt.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Aufbau: Kombination aus RAID 1 (Spiegelung) und RAID 0 (Striping). Zunächst werden jeweils 2 Festplatten zu einem RAID-1-Spiegelpaar zusammengefasst (4 Paare). Über diese 4 Spiegelpaare wird anschließend ein RAID 0 gestriped. (3 Pkt.)
Nutzbare Kapazität: (N / 2) * Kapazität = (8 / 2) * 4 TB = 16 TB. (2 Pkt.)
Fehlertoleranz:
Minimaler Ausfall: 2 Platten (wenn zufällig beide Platten DENSELBEN RAID-1-Spiegelpaars ausfallen -> Datenverlust). (1,5 Pkt.)
Maximaler Ausfall: Bis zu 4 Platten (sofern aus jedem der vier Spiegelpaare genau eine Platte ausfällt). (1,5 Pkt.)
Speicherarchitekturen DAS vs NAS vs SAN
9 Punkte
Für die Unternehmens-IT werden verschiedene Storage-Lösungen verglichen.
Vergleichen Sie DAS, NAS und SAN bezüglich Zugriffsebene (Block vs File), Übertragungsmedien/Protokolle und typischem Einsatzzweck.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
DAS (Direct Attached Storage): Direkt am Server angeschlossener lokaler Speicher (SATA/SAS/NVMe). Block-Level-Zugriff. Nicht teilbar, nur für Einzelserver. (3 Pkt.)
NAS (Network Attached Storage): Eigenständiges Dateisystem im Standard-LAN. File-Level-Zugriff (Datei-Ebene) über SMB/CIFS oder NFS. Ideal für zentrale Dateiablagen und Fileserver. (3 Pkt.)
SAN (Storage Area Network): Dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk. Block-Level-Zugriff (RAW-LUNs erscheinen dem Host wie lokale Datenträger). Übertragung via Fibre Channel (FC) oder iSCSI. Ideal für Virtualisierungs-Cluster und Datenbanken. (3 Pkt.)
SAN Protokolle Fibre Channel vs iSCSI
8 Punkte
Zur Anbindung eines VMware-vSphere-Clusters steht die Wahl zwischen Fibre Channel (FC) und iSCSI an.
Vergleichen Sie FC und iSCSI hinsichtlich Hardware-Komponenten, Übertragungsmedium, MTU/Jumbo Frames und Kosten.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Fibre Channel (FC): Benötigt dedizierte FC-Host-Bus-Adapter (HBAs), optische Transceiver und spezialisierte Fibre-Channel-Switche. Verlustfreies Protokoll mit extrem geringen Latenzen und festem Framing; sehr hohe Anschaffungskosten. (4 Pkt.)
iSCSI: Kapselt SCSI-Befehle in Standard-TCP/IP-Pakete über normales Ethernet (10/25 GbE). Kostengünstiger, da Standard-Netzwerkkomponenten genutzt werden können. Erfordert zur Minimierung des Overheads zwingend Jumbo Frames (MTU 9000) und dedizierte/isolierte VLANs. (4 Pkt.)
High-Availability Cluster Active-Passive vs Active-Active
8 Punkte
Ein Web- und Datenbanksystem soll hochverfügbar ausgelegt werden.
Unterscheiden Sie ein Active/Passive-Cluster von einem Active/Active-Cluster und erklären Sie das Phänomen des Split-Brain-Syndroms.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Active/Passive (Failover): Node 1 bedient alle Anfragen aktiv. Node 2 befindet sich im Standby und übernimmt die Dienste erst, wenn Node 1 ausfällt. Keine Lastverteilung, aber einfaches Datenmodell. (2 Pkt.)
Active/Active (Load Balancing): Beide Nodes verarbeiten gleichzeitig produktive Anfragen parallel und synchronisieren Daten laufend. Optimale Ressourcenauslastung, erfordert komplexe Cluster-Dateisysteme / verteilte Locks. (2 Pkt.)
Split-Brain-Syndrom: Wenn das interne Kommunikationsnetzwerk (Heartbeat-Netzwerk) zwischen den Clusterknoten abreißt, können die Knoten einander nicht mehr sehen. Jeder Knoten nimmt fälschlicherweise an, der andere sei tot, und übernimmt alle Ressourcen exklusiv. Beide schreiben gleichzeitig auf denselben Shared Storage -> Datenkorruption und Datenverlust. (4 Pkt.)
Quorum und Fencing (STONITH)
6 Punkte
Um Split-Brain in einem 2-Node-Cluster sicher zu verhindern, wird ein Quorum-Mechanismus und STONITH eingerichtet.
Erläutern Sie die Funktionsweise von Quorum (Mehrheitsentscheid) und beschreiben Sie das Prinzip von STONITH (Shoot The Other Node In The Head).
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Quorum: Regel, wonach ein Cluster-Teilbereich nur dann Entscheidungen treffen und Dienste weiterführen darf, wenn er über mehr als 50 % aller Cluster-Stimmen verfügt (z. B. 3 Knoten oder 2 Knoten + Witness/Quorum-Server). Bei Netztrennung verliert der isolierte Knoten das Quorum und schaltet sich passiv. (3 Pkt.)
STONITH: Fencing-Methode. Ein gesunder Knoten schaltet einen nicht mehr reagierenden oder unklaren Knoten über eine IPMI/iLO-Schnittstelle oder eine schaltbare Steckdosenleiste (PDU) hardwareseitig hart ab (Strom aus), um unkontrollierte Schreibzugriffe auf den Shared Storage sicher auszuschließen. (3 Pkt.)
ZFS Dateisystem Copy-on-Write & Prüfsummen
8 Punkte
Ein Enterprise-Speicherserver wird unter TrueNAS mit dem Dateisystem ZFS aufgesetzt.
Erläutern Sie die Funktionsweise von Copy-on-Write (CoW) in ZFS und beschreiben Sie, wie ZFS "Silent Data Corruption" (Bit-Rot) mithilfe von Prüfsummen und Scrubbing erkennt und repariert.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Copy-on-Write (CoW): ZFS überschreibt geänderte Datenblöcke niemals an derselben Stelle. Stattdessen werden veränderte Daten in neue, freie Blöcke geschrieben. Erst nach erfolgreichem Schreiben wird der Metadatenzeiger im Merkle-Tree atomar auf den neuen Block umgebogen. Verhindert Dateisystem-Inkonsistenzen bei Stromausfall komplett (kein fsck nötig). (4 Pkt.)
Bit-Rot Schutz: ZFS speichert für jeden Datenblock eine kryptografische 256-Bit-Prüfsumme in dessen übergeordnetem Metadaten-Zeiger. Bei jedem Lesevorgang wird die Prüfsumme neu berechnet. Stimmt sie nicht überein, liest ZFS automatisch die korrekten Daten aus der RAID-Z-Parität oder dem Spiegel und repariert den defekten Block auf der Festplatte (Self-Healing). Ein regelmäßiger "Scrub" prüft alle Daten im Hintergrund präventiv. (4 Pkt.)
LTO-Bandtechnologie und WORM-Speicher
6 Punkte
Zur Erfüllung gesetzlicher Revisionsanforderungen (GoBD) müssen Buchhaltungsunterlagen unveränderbar auf LTO-Tape archiviert werden.
Definieren Sie das WORM-Prinzip (Write Once, Read Many) und nennen Sie zwei technische Vorteile von Magnetbändern gegenüber Festplatten zur Langzeitarchivierung.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
WORM-Prinzip: Daten können genau einmal auf das Bandlaufwerk geschrieben werden; jegliches nachträgliches Überschreiben, Verändern oder Löschen der Daten auf dem Band ist hardware- oder firmwareseitig dauerhaft gesperrt. (2 Pkt.)
Zwei Vorteile von LTO-Tapes:
1. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: Lagerfähigkeit von bis zu 30 Jahren unter Standardbedingungen ohne Stromzufuhr. (2 Pkt.)
2. Perfekter Air-Gap und Kosteneffizienz: Kassetten können aus der Library entnommen und im Safe gelagert werden (100% Ransomware-Schutz) bei unschlagbar geringen Terabyte-Preisen für kalte Daten. (2 Pkt.)
Synchrone vs Asynchrone Storage-Replikation
8 Punkte
Zwei Brandabschnitte eines Rechenzentrums im Abstand von 15 Kilometern sollen gespiegelt werden.
Vergleichen Sie synchrone und asynchrone Speicherreplikation hinsichtlich Bestätigung an das Betriebssystem, Latenzabhängigkeit und RPO.
💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
Synchrone Replikation: Ein Schreibbefehl wird der Anwendung erst dann als erfolgreich quittiert (Write Acknowledged), wenn die Daten sowohl auf dem lokalen als auch auf dem entfernten Storage-System fehlerfrei im Cache/Platte geschrieben wurden. RPO = 0 (garantiert kein Datenverlust). Erfordert extrem geringe Roundtrip-Latenzen (< 5 ms) und teure Dark-Fiber-LWL-Verbindungen; begrenzte Distanz (typisch max. 20-40 km). (4 Pkt.)
Asynchrone Replikation: Der Schreibbefehl wird der Anwendung sofort nach dem Schreiben auf das lokale System quittiert. Die Übertragung an den Remotestandort erfolgt zeitverzögert im Hintergrund. Keine Latenzbeeinträchtigung der Anwendung, unbegrenzte Distanzen möglich. RPO > 0 (Daten der letzten Minuten oder Sekunden können bei Totalausfall verloren gehen). (4 Pkt.)