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NAS Expert 2.0 - Kaby Lake mit ECC-Ram, 6x SATA und M.2 Slot

NAS Expert 2.0 - Kaby Lake mit ECC-Ram, 6x SATA und M.2 Slot

Mit der Unterstützung von bis zu 32GB DDR4-2133/2400 ECC-Arbeitsspeicher und bis zu 6x SATA richtet sich dieses NAS an fortgeschrittene Benutzer mit hohen Anforderungen an Sicherheit und Datenverfügbarkeit. Zwei Intel Gigabit-Netzwerkschnittstellen sowie eine Management-Schnittstelle sorgen für eine sehr gute Einbindung auch in größere Netzwerke.

Die Basis bildet der Intel Pentium G4560, der ca. 30% Mehrleistung im Vergleich zum älteren Intel Pentium G4400 (Sandy Bridge) mitbringt. Wir setzen in dieser Anleitung nicht auf einen der normalen Consumer-Chipsätze, sondern greifen zum kleinsten Intel Serverchipsatz (C232). Nur den Serverchipsätzen erlaubt Intel nämlich die Verwendung von ECC-Arbeitsspeicher. Die ECC-Prüfung kann 1-Bit (und teilweise 2-Bit) Fehler im Arbeitsspeicher automatisch erkennen und korrigieren, was gerade in NAS/Servern Sinn machen kann um die Integrität der gespeicherten Daten sicherzustellen.



CPU, Mainboard und Arbeitsspeicher

Das ASRock Rack E3C232D2I mit dem Intel Serverchipsatz C232 bietet 6 SATA-Ports der neusten Generation sowie einen M.2 Slot im kleinen Mini-ITX Formfaktor. Der M.2 Slot des Mainboards kann im SATA sowie im PCIe-Modus (PCIe 3.0 x4) betrieben werden. Im SATA-Modus wird der SATA0-Port beim Einsatz eines M.2 Geräts deaktiviert, da Intel maximal 6 SATA-Geräte auf dieser Plattform zulässt.

Das Mainboard fasst bis zu 2 ECC-Arbeitsspeichermodule, die in unserem Fall mit einer maximalen Geschwindigkeit von DDR4-2133 operieren. Beim Einsatz einer neuen Intel Xeon E3 v6 CPU kann der Arbeitsspeicher auch mit DDR4-2400 umgehen.

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Wir haben einen Kingston 8GB großen DDR4-2133 1.2V ECC Riegel von Kingston verbaut (KVR21E15D8/8)

Das Servermainboard benutzt nicht die intere Prozessorgrafik (die z.B. in den Xeon Prozessoren fehlt), sondern setzt auf einen dedizierten ASPEED AST2400 Chipsatz der über eigene 256MB Arbeitsspeicher verfügt. Dieser zeichnet sich neben der Grafikausgabe auf dem VGA-Port auch für die Verwaltung der Managementschnittstelle (BMC) verantwortlich.

Der im C232-Chipsatz des ASRock Rack E3C232D2I integrierte Fake-RAID (Intel Rapid Storage) unterstützt die RAID Modi 0,1,5 und 10. Es lassen sich maximal 6 Festplatten im RAID-Verbund betreiben, die benötigten sechs SATA-Kabel werden von ASRock Rack mitgeliefert.


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6x SATA 6G - max. 550MB/s pro Port
1x M.2 inkl. PCIe 3.0 x4 Support für SATA und PCIe SSDs
AES-Ni - Beschleunigung von Ver- und Entschlüsselung
Vt-x, Vt-d - Virtualisierungsfeatures
4x USB 3.0 + 1x Front-USB 3.0
2x USB 2.0 + 1x USB 2.0 onBoard + 2x Front-USB 2.0
2x Gigabit LAN (intel i210 + i219, Wake-On-Lan, Wake-On-Wan, 802.3az EEE, PXE)
1x VGA über AST2400
1x PCIe 3.0 x16

Der Intel Pentium G4560 (Kaby-Lake) unterstützt die AES-Ni, also die Ver- und Entschlüsselung von Daten via AES in Hardware. Dadurch können nahezu ohne Leistungsverlust auf Wunsch die Daten auf dem NAS verschlüsselt werden. Die Prozessorauslastung beträgt bei einem 115 MB/s Datentransfer über eine der beiden Intel Netzwerkkarten dann geringe 12-15%.

Wem die 6 SATA Ports nicht ausreichen, der kann den PCI-E 3.0 x16 Slot (max. 15.754 MB/s Bandbreite) nutzen um einen zusätzlichen Controller - auch ein Hardware-Raid ist denkbar - zu verbauen.

Die KVM / IPMI Management Schnittstelle wird über eine dedizierte RTL8211E realisiert. Über diese Schnittstelle kann das System dann auch via Fernwartung konfiguriert und gestartet werden.

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Systemfestplatte - SSD über SATA / M.2 oder USB 3

Der M.2 Slot des ASRock Rack E3C232D2I kann eigentlich nur Festplatten mit einer Länge von 42mm aufnehmen. Ist euer Gehäuse groß genug, habt ihr aber noch Platz unterhalb des Mini-ITX Mainboards. Das bedeutet, dass ihr theoretisch auch längere M.2 Festplatten verbauen könnt. Dies ist interessant, da die Auswahl an SSDs dadurch deutlich zunimmt. Einziger Wehrmutstropfen ist, dass sich die Festplatten dann nicht korrekt festschrauben lassen. Da man die M.2 Festplatte aber direkt unter der PCIe Befestigung des Slots montiert, hat die Festplatte nach Oben kein Spiel und sitzt dadurch ziemlich gut im M.2 Slot.

Eine Preis-Leistungs-Empfehlung ist hier die Samsung 960 EVO M.2, die in Kapazitäten von 250GB, 500GB sowie 1TB gibt. Da das ASRock Rack E3C232D2I einen PCIe 3.0 x4 M.2 Slot besitzt, sind hier Datenraten von bis zu 3200 MB/s Lesend sowie 1900 MB/s Schreibend möglich. Durch das NVMe Protokoll ist die Festplatte auch bei nicht-sequenziellen Zugriffen sehr schnell.

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Natürlich könnt ihr aber auch eine kürzere M.2 Festplatte mit 42mm Länge verbauen. Diese besitzen allerdings meist ein langsameres SATA-Interface. Hier kommt z.B. die Transcend MTS400 SSD mit 128, 256 oder 512 GB in Frage. Diese SSD benutzt ein SATA-Interface, so dass der SATA-0 Port des Mainboards dann nicht mehr nutzbar ist.

Wer sich alle 6 SATA-Ports für Datenfestplatten freihalten möchte, kann das Betriebssystem auf einem M.2 USB 3.0 Adapter (siehe Anleitung) installieren. In den Adapter, der z.B. in den internen USB 2.0 Port des Mainboard gesteckt werden kann, könnt ihr dann z.B. eine 32GB Transcend MTS400 SSD (oder größer) benutzen. Günstiger ist aber eine normale SATA-SSD, die ihr einfach an einen SATA-Port anschließt, z.B. die Transcend TS32GSSD340K (32GB).

Während für Linux (z.B. OpenMediaVault) 32GB locker ausreichen, empfehlen wir für Windows bzw. Windows Server zwischen 128 und 256GB.

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Das richtige Gehäuse

Mit dem ASRock Rack E3C232D2I haben wir uns für ein kleines Mini-ITX Mainboard entschieden, d.h. es sind auch kompakte Gehäuse möglich. Ein gutes NAS verfügt immer über eine ausgezeichnete Festplattenkühlung. Da diese meist nur in größeren Gehäusen einfach umzusetzen ist, könnte man auch bei dem kleinen Board auf das recht große Fractal Design Define R5 ausweichen, wie wir es auch für unser NAS Advanced 3.0 mit Micro-ITX Board empfehlen.


Fractal Design Define R5
Mein Favorit ist immer noch das Fractal Design Define R5 für rund 110 Euro. Mich hat das Gehäuse durch seine Möglichkeit überzeugt 8 Festplatten (3,5 Zoll) unterzubringen, die von 2 140mm Lüftern optimal gekühlt werden. Zudem habe ich bisher schon dutzende dieser Gehäuse verbaut welche alle eine absolut super Verarbeitung hatten.

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Das Fractal Design Define R5 verfügt über eine eingebaute Lüftersteuerung (5/7/12V) an die maximal 3 Lüfter angeschlossen werden können. Die beiden beiliegenden 140mm Lüfter sind angenehm leise.


Xigmatek Asgard
Wem das Fractal Design Define R5 zu teuer ist, dem empfehle ich den Xigmatek Asgard Midi-Tower als günstigere Lösung. Dieser kann sieben 3,5 Zoll Festplatten aufnehmen die von einem 120mm Lüfter gekühlt werden. Zumindest 4 Festplatten können so ausreichend gekühlt werden, ggf. muss dann noch ein zweiter Lüfter zugekauft werden.

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Netzteil

Als Netzteil empfehlen wir entweder das be quiet! BN240 System Power 8 80+ 400W oder das etwas schwächere aber qualitativ geringfügig hochwertigere be quiet! Pure Power 10 - 350W.

Die Effizienz der beiden Netzteile wird mit guten 87% angegeben, alle gängigen Schutzschaltungen wie Überhitzungsschutz, Überstromschutz, Überspannungsschutz, Unterspannungsschutz sowie ein Kurzschlussschutz sind vorhanden.

Beide Netzteile unterstützen die Intel C6/C7 Energiesparzustände und besitzen 5x SATA-Power. Für 6 Festplatten ist also noch ein Wentronic Internes Stromadapterkabel (SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker) für 2,59 Euro erforderlich.

Die Verwendung einer Pico-PSU mit externem Netzteil erachten wir bei einem NAS mit bis zu 6 Datenfestplatten als nicht mehr sinnvoll, denn die Pico-PSUs sind nur bei kleineren Systemen richtig sparsam. Systeme die deutlich mehr Energie benötigen lassen sich in der Regel mit internen ATX-Netzteilen effizienter und damit kostengünstiger betreiben.



Festplatten

Seit langem verwenden und empfehlen wir die Red-Serie von Western Digital. Diese haben sich als sehr robust und unkompliziert erwiesen. Neben der 24/7 Freigabe ist ein weiteres Merkmal die Unterstützung des RAID-Features TLER (Time-Limited-Error-Recovery). Diese Funktion sorgt durch eine Kommunikation mit dem Raid-Controller für eine höhere Stabilität. Alternativ kann man Festplatten der Seagate NAS Serie nutzen, die über ein vergleichbares Featureset verfügen.

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Western Digital gibt 3 Jahre Garantie auf die NAS-Serie. Der Preis liegt aktuell bei rund 41 Euro pro TB Kapazität. Generell macht es immer Sinn weniger Festplatten mit hoher Kapazität zu kaufen als viele Festplatten mit geringer Kapazität, denn die Ausfallwahrscheinlichkeit nimmt mit der Anzahl der Festplatten überproportional zu. In unserem Testsystem verwenden wir 8TB Festplatten, wenn möglich (und wenn mehr Kapazität benötigt wird) empfehlen wir aber die neuen 10TB Festplatten, da diese neben 2TB mehr Speicherkapazität auch einen etwas gesenkten Energiebedarf haben.



Zusammenbau

Der Zusammenbau ist simpel und auch von weniger versierten Personen innerhalb einer Stunde erledigt. Der Prozessor wird in den Sockel des Mainboards gesetzt, der beiliegende CPU-Lüfter muss danach nur aufgesteckt werden und rastet in den 4 Löchern des Mainboards ein. Wärmeleitpaste muss nicht installiert werden, da der Intel CPU-Lüfter bereits ein Wärmeleitpad besitzt.

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Achtet beim Anschluss des CPU-Kühlers darauf, dass ihr diesen an den korrekten CPU-FAN-Header des Mainboards anschließt (die Beschriftung auf dem kleinen Mini-ITX Mainboard ist teilweise schwer lesbar):

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Möchtet ihr die Betriebssystemfestplatte über USB anschließen, könnt ihr dafür entweder den internen USB 2.0 Mainboard-Anschluss benutzen oder mittels eines Adapters direkt den Front-USB3 Header verwenden. Je nach Betriebssystem ist dadurch das System (vor allem beim Booten) schneller als über den USB 2.0 Anschluss.

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Als interner USB 3.0 Adapter bietet sich z.B. der SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin an, der eine Verlängerung der USB Typ A Buchsen besitzt und so einen flexibleren Einbau des USB 3 M.2 Adapters zulässt.



Vergleich der NAS-Betriebssysteme

Ihr könnt auf diesem NAS ein Betriebssystem euer Wahl installieren. Neben OpenMediaVault (Linux) bzw. FreeNAS (FreeBSD) ist es natürlich auch möglich Windows 10 oder Windows Server 2008/2012/2016 zu installieren. Da das Mainboard einen dedizierten RAID-Controller (Intel Rapid Storage) besitzt, ist man nicht unbedingt auf eine gute Software-RAID Lösung angewiesen.

OpenMediaVaultFreeNAS
Basis OSDebian 8FreeBSD 9.3
Raid-LevelJBOD, 0, 1, 5, 6, 100, 1, Raid-Z (5), Raid-Z2 (6), Z3
DateisystemeExt3, Ext4, XFS, JFSZFS, UFS
Arbeitsspeichermin. 4GBmin. 8GB
BedienungWeboberfläche, KonsoleWeboberfläche, Konsole
SchwierigkeitEinfachFortgeschritten
AnleitungJa, vollständigJa, vollständig


Wir verwenden in diesem NAS - Expert Vorschlag das Betriebssystem OpenMediaVault welches auf einen Debian Linux Unterbau setzt. Wie haben die aktuellste Version von OpenMediaVault (3.0.80) benutzt, welche einwandfrei funktioniert und gewohnt stabil läuft. Durch die üppige Ausstattung des Mainboards liegt der Stromverbrauch 6-7 Watt über einem vergleichbar ausgestatteten NAS mit Intel Consumer-Chipsatz (also z.B. B250). Dies ist vor allem den BMC-Controller zuzuschreiben und ist absolut normal.

Eine vollständige Schritt-für-Schritt Anleitung zur Installation von OpenMediaVault findet ihr auch bei uns.



Stromverbrauch und Wake-On-Lan

Ein wichtiger Punkt bei einem NAS oder Home-Server ist der Stromverbrauch. Daher sind alle von uns ausgewählten Komponenten sehr sparsam. Als Betriebssystem haben wir OpenMediaVault in der Version 3.0.80 (Kernel 4.9 BPO3) genutzt.

SituationVerbrauchBemerkung
Ausgeschaltet, kein Betriebssystem2,8W
Ausgeschaltet, aus OMV2,7W
Standby, WakeOnLan aktiv3,0W(Suspend-to-Ram)
Im Betrieb (ohne Festplatte, Idle)24W
Im Betrieb (mit 2 ruhenden WD Red 8TB Festplatten)34W
Im Betrieb (mit 2 aktiven WD Red 8TB Festplatten)39W

Dieses NAS legen wir für einen 24/7 Betrieb aus, ohne das ständig zwischen Standby und Normalzustand hin- und hergeschaltet wird, wie wir es in unseren NAS Basic und NAS Advanced 3.0 Anleitungen beschreiben. Durch den BMC-Controller dauert das Aufwachen aus dem Standby mit bis zu 50 Sekunden auch extrem lange, hier sind normale Mainboard deutlich schneller.



Lautstärke

Sowohl das Netzteil als auch der Intel Lüfter sind im Normalbetrieb sehr leise, der Lüfter kann bei Volllast ziemlich laut werden, das kommt aber im NAS Betrieb praktisch nie vor. In einem geschlossenen Gehäuse sind beide Komponenten dann ab 2 Meter Entfernung nicht mehr zu hören. Allerdings können sich die Datenfestplatten (je nach Anzahl) zu einem recht lauten Geräusch zusammenaddieren.

Zusätzlich empfehlen wir unbedingt eine gute Belüftung bzw. Kühlung der Datenfestplatten, die sich dafür bei euch mit einer langen Laufzeit bedanken werden. Ein 120mm Lüfter pro 3 Datenfestplatten ist unsere Empfehlung. Achtet auf eine gute Luftströmung, dann sind auch keine hohen Drehzahlen erforderlich und der Geräuschpegel wird kaum negativ von den zusätzlichen Lüftern beeinflusst.



Häufige Fragen rund um OpenMediaVault

Da wir eigentlich alles wichtige bereits in unserer Installationsanleitung von OpenMediaVault beantwortet haben, listen wir hier wie gewohnt nur die wichtigsten und am häufigsten nachgefragten Punkte auf:

Frage: Ist der Raid später erweiterbar ?
Antwort: Ja (Raid 0,5,6)

Frage: Kann man den Raid bei einem Festplattenausfall wiederherstellen ?
Antwort: Ja, defekte Festplatte austauschen und die Wiederherstellungsfunktion in OMV benutzen.

Frage: Kann man den Systemdatenträger austauschen ohne Daten auf dem Raid zu verlieren ?
Antwort: Ja, der Raid ist unabhängig vom Systemdatenträger.

Frage: Kann man die Hardware (CPU, Mainboard, Arbeitsspeicher) austauschen, ohne Daten auf dem Raid zu verlieren ?
Antwort: Ja, der Raid ist unabhängig von der verwendeten Hardware.

Frage: Ich habe Probleme mit der Installation von OMV (Grub-Bootloader)!
Antwort: Der OMV Systemdatenträger muss als erstes Laufwerk angeschlossen sein (/sda). Alle Datenfestplatten sollten während der Installation abgeklemmt werden.



Zusammenstellung

Hier haben wir alle Komponenten noch einmal aufgelistet.

KomponenteNamePreis
ProzessorIntel Pentium G4560 (2x 3,5GHz + HT)71 Euro
MainboardASRock Rack E3C232D2I211 Euro

ArbeitsspeicherKingston KVR21E15D8/8 8GB DDR4-2133 ECC 1.2V90 Euro

System-Stick GehäuseUSB 3.0 M.2 Stick20 Euro
System-Stick SSD32GB Transcend MTS40035 Euro
System-SSD (alternativ, PCIe) Samsung 960 EVO M.2 (256GB)140 Euro
System-SSD (alternativ, SATA)Transcend TS32GSSD340K (32GB)39 Euro

Netzteilbe quiet! BN240 System Power 8 80+ 400W40 Euro
Netzteil (alternativ)be quiet! Pure Power 10 - 350W49 Euro
Netzteil (alternativ)be quiet! Pure Power 10 CM - 400W61 Euro

GehäuseFractal Design Define R5100 Euro
Gehäuse (alternativ)Xigmatek Asgard Midi-Tower43 Euro
Gehäuse (alternativ)Cooler Master Elite 31037 Euro

Zubehör (optional)SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin4 Euro
Zubehör (ab 6 Festplatten)SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker3 Euro

DatenfestplattenWestern Digital Red, Preis je TB Kapazität41 Euro
Datenfestplatten (alternativ)Seagate NAS, Preis je TB Kapazität41-44 Euro

SummeGünstigste Zusammenstellung ohne Datenfestplattenca. 450 Euro



Fazit

Neben der ECC-Arbeitsspeicherunterstützung stellt der Intel C232 Server-Chipsatz auch einen Intel RAID für bis zu 6 Datenfestplatten zur Verfügung. Dadurch ist man nicht von einem guten Software-RAID abhängig und kann flexibel ein Betriebssystem auswählen. Die beiden Intel Netzerkschnittstellen i210 und i219 lassen sich übrigens auch im Verbund (2 GBit/s) betreiben, dabei ist allerdings zu beachten, dass dies auch der angeschlossene Switch unterstützen muss und das die Geschwindigkeit nicht für einen Client zur Verfügung steht, sondern auf mindestens 2 Clients aufgeteilt wird.

Wem das NAS Expert durch das Server Mainboard zu teuer ist und auf ECC-Ram, die Teaming-Funktion der Netzwerkschnittstellen sowie auf den BMC Management Controller verzichten kann, der kann sich gerne auch unser NAS Basic 3.0 oder NAS Advanced 3.0 als Alternative anschauen.



11 Kommentare

Von Guru4GPU am 16.08.2017
Besucher

Im Artikel steht: "... im Vergleich zum älteren Intel Pentium G4400 (Sandy Bridge) mitbringt."

Ich denke mal da sollte "(Skylake)" stehen

Von Kai am 04.08.2017
Besucher

Hallo,

Erstmal danke für den tollen Artikel, er hilft mir bei vielen Entscheidungen zu meinem neues NAS auf Basis von G4560 richtig weiter.

Habt ihr zufällig auch Erfahrungen zum Fujitsu D3417 Motherboard gemacht. Ein größer (µATX) aber günstiger aber sonst sehr ähnlich. Wurde von der CT bei einem ähnlichen Vorschlag eingesetzt:
https://www.heise.de/preisvergleich/fujitsu-d3417-b2-s26361-f5110-v140-a1602806.html

Von Jo am 03.08.2017
Besucher

Würde die Verwendung eines AS Rock Rack E3C236D2I (also die C236 Chipsatz Familie) zusammen mit der beschriebenen Restkonfiguration weitere spürbare Vorteile bringen?

Von Bronius am 03.08.2017
Besucher

Könnt ihr mal testen wieviele Transcodes mit Quicksync drin sind und in wie fern das nen unterschied zu nem Transcode auf der CPU macht? Ich suche nach dem perfekten System und leider geht kein Test auf das Thema ein. Will auf dem Nas Emby laufen lassen und suche was Effizientes. Mein System encoded zwar mit 4.X facher Geschwindigkeit nen 1080P Stream aber schluckt dann auch 130W ...

Von Markus am 29.07.2017
Besucher

Welches Board würdest du nehmen hinsichtlich 64/128GB RAM mit ECC?

Die Empfehlung für Freenas ist ja 1GB je 1TB Raid.

Denke bald geht es wohl richtung 40 oder 60TB..

Hinzu kommt deduplication giert auch nach RAM


Grüsse

Von DFFVB am 24.07.2017
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Wie immer guter Artikel.

Vor dem Hintergrund, dass es hier um ein Experten-NAS geht, hätte ich es gut gefunden, wenn man FreeNAS mit ZFS genutzt hätte und auch ein paar Tipps und Tricks zu ZFS, soll ja nicht so ganz trivial sein. Bzw. vlt. noch ein bisschen was zu dem Fernzugriff über den Consolen-Port...

Ansonsten alles top :-)

Von Robert am 24.07.2017
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-> Vergleich der NAS-Betriebssysteme
Aktuell ist FreeNAS 11.0 das auf FreeBSD 11.0 basiert.

@Sebastian: 300w ist bei bis zu 6 HDDs bei gleichzeitigem Dauerbetrieb wohl zu wenig Reserve. Und mit 350w ist man da eher auf der sicheren Seite.

Von Tingel am 24.07.2017
Besucher

Guten Tag,

wäre das Mainbaord nicht auch eine alternative Empfehlung wert ?

MSI C236M WORKSTATION, Mainboard 144€

Ist günstiger und bietet die selben Schnittstellen und eine DVI Grafikschnittstelle.

Von Chris am 23.07.2017
Besucher

@Sebastian

Das kleine 300W Netzteil, hat nicht "genügend" SATA-Stecker. Das hat nur 4 Stück. Daher nur bedingt zu empfehlen

Von Christian am 23.07.2017
Besucher

Moin Stefan,

kleine Korrektur:

"Die beiden Intel Netzerkschnittstellen i210 und i219 lassen sich übrigens auch im Verbund (2 GBit/s) betreiben, dabei ist allerdings zu beachten, dass dies auch der angeschlossene Switch unterstützen muss und das die Geschwindigkeit nicht für einen Client zur Verfügung steht, sondern auf mindestens 2 Clients aufgeteilt wird."

In den neuen Samba Versionen wird SMB Multichannel unterstützt. Dies ermöglicht eine einzelne Dateiübertragung über mehrere Schnittstellen. Dafür ist kein spezieller Switch notwendig.

Von Sebastian am 22.07.2017
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Gibt es einen bestimmten Grund, weshalb nicht das be quiet! Pure Power 10 300W Netzteil empfohlen wird?
Vielen Dank für eure Artikel!

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Über den Autor
Stefan ist 33 Jahre alt, wohnt bei Hamburg und arbeitet als IT-Administrator in einer japanischen Firma. Stefan ist eines der drei Gründungsmitglieder von Technikaffe und schreibt seit April 2013 rund um die Themen Server, Netzwerk und Programmierung.