Haswell NAS für bis zu 6 HDDs im Raid 5 mit FreeNAS

In meiner Anleitung NAS für 12-16 HDDS im Raid 5/6 habe ich beschrieben, wie man ein profesionelles NAS mit externem Raid-Controller zusammenbaut. Einigen Besuchern war dies zu teuer, diese fragten nach einer Lösung per Software Raid.

Mit den neuen Haswell Prozessoren lässt sich wirklich ein gutes und günstiges NAS auf Software Raid Basis zusammenstellen. Übrigens ist der Ruf von Software-Raids zu unrecht (bzw. waren die vor etlichen Jahren wirklich nicht so prickelnd) schlecht. Heutige Software-Raids (ich spreche z.B. vom onBoard-Intel Raid Controller) müssen sich definitiv nicht vor externen Raid-Controllern verstecken.

Gerade im privaten Bereich ist der Software-Raid eine wirklich gute Alternative. Einziger Nachteil: Nur die Modi Raid 0, Raid 1 und Raid 5 sind möglich. Raid 6 ist leider aktuell nicht möglich, bei maximal 6 Festplatten ist dies aber auch nicht wirklich notwendig, hier reicht Raid 5 völlig aus.

Meine NAS Zusammenstellung für bis zu 6 Festplatten im Raid 5


Gehäuse: Xigmatek Asgard Midi-Tower für 37 Euro
Prozessor: Intel Celeron G1840 (Details) 2x 2,8GHz, 2MB Cache, 53W TDP, 22nm Haswell Refresh) für 37 Euro
Mainboard: Asrock H87M PRO4, Sockel 1150, HDMI, DVI, VGA, USB 3, 4xSATA3, 2xSATA2 für 70 Euro
Arbeitsspeicher: 8GB Crucial Ballistix Sport Arbeitsspeicher DDR3-1600 für 64 Euro
System-USB-Stick: Transcend JetFlash 700 16GB USB 3.0 Stick 80MB/s lesen für 12 Euro
Betriebssystem: FreeNAS 64 Bit, kostenlos auf FreeNAS.org
Netzteil: Be quiet! BN140 System Power 7 300W für 35 Euro
Adapter: DELOCK Adapter Power SATA HDD2x zu 4Pin-St 10cm für ingesamt 2 Euro

Summe: 256 Euro[/u]

ECC-Fähige Hardware
Wenn ihr ECC-Ram benutzen möchtet (Erklärung hierzu weiter unten), müsst ihr ein Server-Mainboard kaufen. Dies kostet rund 100 Euro mehr als ein normales Board bei ansonsten gleichen Funktionsumfang.

Mainboard: ASUS P9D-I, Sockel 1150, ECC-Ram, DVI, USB 3, 2xSATA3, 2xSATA2 für 167 Euro
Arbeitsspeicher (ECC): 8GB Kingston PC3-10600 Arbeitsspeicher 2×4 GB (1333 MHz) DDR3 ECC Ram für 87 Euro

Datenfestplatte: Seagate Barracuda ST2000DM001 2TB für 81 Euro / Stk. oder
Datenfestplatte: Seagate Barracuda ST3000DM001 3TB für 104 Euro / Stk. oder
Datenfestplatte: Western Digital Red (WD20EFRX) 2TB für 89 Euro / Stk. oder
Datenfestplatte: Western Digital Red (WD30EFRX) 3TB für 114 Euro / Stk. oder
Datenfestplatte: Western Digital Red (WD40EFRX) 4TB für 166 Euro / Stk.

Die Western Digital Red Festplatten sind für kleinere Home-NAS Systeme auch im 24/7 Betrieb zertifiziert. Ich selber benutze in meinem NAS 8 Stück der Seagate Barracuda ST3000DM001 seit 1,5 Jahren und hatte noch keine Probleme.

Für einen Raid5 Verbund benötigt ihr mindestens 3 gleich große Festplatten, wovon immer 1 nicht nutzbar ist. Kauft ihr euch 6 Festplatten sind davon also 5 nutzbar. Daher macht ein Raid5 bei mehreren Festplatten mehr Sinn, da immer nur 1 Festplatte nicht nutzbar ist. Die Paritätsdaten werden dabei aber nicht nur auf einer Festplatte abgelegt, sondern über alle Festplatten verteilt. Es darf in einem Raid5 immer nur eine Festplatte gleichzeitig ausfallen, ansonsten gehen Daten verloren.

Warum gerade diese Komponenten ?


Der Xigmatek Asgard Midi-Tower bietet Platz für 7 3,5″ HDDs und verfügt über weitere 4 5,25″ Schächte, die für weitere 4 3,5″ HDDS oder weitere 24!! 2,5″ HDDs mittels dem 6x 2,5 SATA HDD RAID Backplane System ECO benutzt werden können. Damit bietet dieses Gehäuse die idealen Bedingungen für ein Home-NAS. Das Gehäuse hat vorne zudem einen USB 3.0 Port, der direkt mit dem Mainboard verbunden wird.

Der Intel Pentium G3220 Dual Core hat mit seinen 2x 3,0GHz genügend Power um einen Raid5 Verbund nicht auszubremsen, das Streamen von Full-HD Inhalten (Quad-HD sollte genauso kein Problem darstellen) belastet diese CPU maximal im einstelligen Prozentbereich.

Das ASRock B85M Pro4 bietet neben 4 SATA3 Anschlüßen weitere 2 SATA2 Anschlüsse. Wir können also ingesamt 6 Festplatten anschließen. Alle neueren Schnittstellen wie HDMI, DVI, USB 3 usw. sind vorhanden. Es stehen zwei PCI-E 16x Slots zur Verfügung (je 1x PCI-E 16x 2.0 und PCI-E 16x 3.0). DDR3-Ram wird nativ bis zu DDR3-1600 unterstützt, welches wir auch ausreizen. Der Ram wird im Dual-Channel Modus (also 2x2GB anstatt nur 1x4GB benutzt, dieses ist nochmal einen Tick schneller).

Da FreeNAS gerade bei ZFS als gewählten Dateisystemden Arbeitsspeicher zum Cachen der Daten benutzt, sind 4-8GB oder mehr empfehlenswert. Die FreeNAS Dokumentation spricht von „je mehr Arbeitsspeicher desto besser“, für einen Raid5 empfiehlt der Hersteller 8GB oder mehr.

In Firmenumgebungen rechnet man mit 1GB Arbeitsspeicher je 1TB Festplattenspeicherplatz. Bei einem Raid 6 (RAIDZ2) ZFS Raid aus 8 Festplattem a 3TB (24TB insgesamt, davon 18TB nutzbar - 6TB werden für Paritätsdaten gebraucht) würden nach dieser Rechnung satte 18GB Arbeitsspeicher fällig werden. Dies ist in einem Heim-NAS mit wenigen Clients natürlich zu viel. Ich empfehle je nach Raidgröße zwischen 4GB und 8GB Arbeitsspeicher.

Ihr solltet auch einen guten und schnellen USB-Stick benutzen. Einen sehr übersichtlichen Vergleich aller aktuellen USB-Sticks findet man bei USB-Stick Tests.

Ist ECC Ram für ein ZFS Dateisystem zwingend notwendig ?


ECC (Error Checking & Correction - zu Deutsch Fehlerprüfung und Behebung) Ram wird meist in Servern (mittlerweile auch nicht mehr in allen) eingesetzt, wo es darauf ankommt Rechenfehler schnell zu finden bevor diese größeren Schaden anrichten können. Da ZFS ein sehr speicherintensives Dateisystem ist, kann ECC-Ram hier dazu beitragen, dass eventuelle Speicherfehler früh entdeckt oder sogar automatisch korrigiert werden, wobei ECC Ram allerdings nur Single-Bit Fehler beheben kann.

Auf Systemen ohne ECC-Ram könnte ein Fehler unentdeckt bleiben und so eventuell den Datenbestand korrumpieren. Es gibt mehrere Studien und die Parteien sind sich gerade bei ZFS-Systemen nicht einig welche Art von Speicher man nun einsetzen sollte. Viele pochen auf ECC-Ram, andere halten es für sinnlos, weil auch normaler Arbeitsspeicher keine Fehler (sog. Bit-Dreher) produziert, es sei denn er ist übertaktet oder defekt.

Ein ECC-Fähiges NAS kostet in ähnlicher Ausstattung aufgrund des teureren Rams und des sehr teuren Serverboards ca. 115 Euro mehr. Dafür bietet es aber nur 4 SATA Ports anstatt 6 SATA Ports des Non-ECC Mainboards. Ich halte den Kauf von ECC fähiger Hardware in Heimgeräten aktuell für nicht sinnvoll - aber dies sollte jeder anhand der Art der gespeicherten Daten entscheiden. Für Videos, Bilder oder Musik ist ECC-Ram nicht notwendig.

Das Be quiet! BN140 System Power 7 300W ist nicht nur günstig sondern auch gut. Da es von Haus aus nur 4 SATA Anschlüsse mitbringt, müssen wir diese mit einem DELOCK Adapter Power SATA HDD2x zu 4Pin-St 10cm auf 6 Anschlüsse erweitern. Be quiet! typisch ist das Netzteil mit seinem 120mm Lüfter kaum zu hören. Das Netzteil ist 80PLUS Bronze zertifiziert (Wirkungsgrad 84% bei 20% Last, 87% ab 50% Last). Die Hersteller-Garantie beträgt 3 Jahre.

Der Zusammenbau


Beim zusammen bauen der Komponenten ist eigentlich auf nichts besonderes zu achten, der korrekte Sitz des Intel Boxed Lüfters auf dem Mainboard sollte kontrolliert werden, da die Clips dazu neigen nicht beim ersten Mal korrekt einzurasten.

Installation von FreeNAS


Als Betriebssystem kommt in meinem Beispiel das kostenlose FreeNAS zum Einsatz, welches auf FreeBSD (Unix) basiert. Es ist klein und performant. Nachdem ihr FreeNAS hier heruntergeladen habt (wir benutzen die 64bit Version), wird dieses auf dem USB 3.0 Stick installiert. Nach dem Download solltet ihr eine ISO-Datei vorfinden.

Macht einen USB-Stick bootfähig (Anleitung - USB-Stick bootfähig machen) und kopiert anschließend die Daten in der ISO Datei (also nicht einfach nur die Datei an sich) auf dem Stick. Eine ISO-Datei könnt ihr zum Beispiel mit WinRAR öffnen.

Alternativ könnt Ihr auch den Linux Live USB Creator benutzen.

Wenn ihr fertig seid, sollte der Stick so aussehen:

Nun könnt ihr mit dem USB-Stick booten und FreeNAS installieren:

Nach der Installation könnt ihr euch über das Webinterface mit dem NAS verbinden. Ein Login und ein Password wird nicht benötigt. Daher werden wir zuerst ein neues Admin-Passwort vergeben. Sicher ist sicher.

Anschließend stellen wir die Oberfläche noch auf die Deutsche Sprache um.

FreeNAS unterstützt nativ den Intel Raid Controller, kann aber zusätzlich auch einen Software-Raid erstellen. Ich benutze den Intel Raid Controller, so sind wir nicht auf FreeNAS angewiesen und können auch über die Intel Tools den Raid später erweitern oder bearbeiten.

Ich kann euch davon leider keinen Screenshot bieten da ich in meiner Virtuellen Umgebung keinen Raid Controller eingebunden habe. Die Bedienung ist aber selbsterklärend. Solltet ihr dies nicht hinbekommen, könnt ihr die Intel Raid Controller Management Software benutzen, die bei jedem Boot erscheint. Beachtet das ihr hierfür im BIOS die Festplatten auf den Modus Raid umschalten müsst!

Es werden viele Dienste von FreeNAS unterstützt, z.B. FTP, NFS, SSH usw. Es lässt sich auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung anschließen. Dies ist aber im privaten Bereich eher unüblich und kostet auch nur wieder zusätzlichen Strom. Es lassen sich auch sogenannte „Cron Jobs“ also zeitlich gesteuerte Befehle anlegen. Dies funktioniert genauso wie die Aufgabenplanung in Windows 7/8.

Über die Plugins lassen sich zudem Funktionen nachinstallieren, z.B. ein DLNA / UPnP Server oder ein BitTorrent Client.

Wenn Ihr FreeNAS auf einem USB-Stick installiert, empfiehlt es sich regelmässig ein Backup des USB-Sticks zu erstellen, und zwar eine wirkliche 1:1 Kopie inkl. aller Partitionen. Wie dies geht, könnt ihr unserer Anleitung: 1:1 Kopie eines USB-Sticks erstellen, nachlesen.

Ich hoffe ich konnte aufzeigen wie einfach es ist ein NAS selber zusammenzubauen. Dieses NAS ist von der Leistung her den meisten Fertig-NAS haushoch überlegen, wo bekommt ihr für 275 Euro denn schon ein NAS mit brandneuer Haswell CPU Technik sowie 8GB Arbeitsspeicher? Für den Preis sind maximal Intel Atom Prozessoren oder (noch langsamer) Marvell Prozessoren verbaut.

Der wirkliche Nachteil ist nur das größere Gehäuse - habt ihr dafür Platz sehe ich keinen Grund ein Fertig-NAS zu kaufen, von der Bedienung und Einrichtung her steht FreeNAS den Fertiglösungen von QNAP oder Synology in nichts nach, ist dafür aber sehr flexibel.

Eine ausführliche Einrichtungsanleitung für FreeNAS findet ihr in unserem neuen Bay-Trail NAS Artikel mit FreeNAS.