NAS Eigenbau 2015 für 4 HDDs mit Intels Braswell und AES-Ni

Für diese Anleitung ist eine aktualisierte Version: NAS Basic 3.0 mit passiv gekühltem Apollo Lake Vierkern Prozessor vorhanden!

Unsere neuste Anleitung für einen NAS Eigenbau fasst bis zu 4 Festplatten im 3,5 Zoll Format und eignet sich durch den einfachen Zusammenbau für Anfänger aber auch Fortgeschrittene Benutzer. Bei der Technik setzen wir auf die im Frühjahr 2016 vorgestellte Intel Braswell Refresh Architektur, die noch einmal etwas sparsamer als die Vorgängerarchitektur Bay-Trail ist.

Viele möchten ihre Daten aus Sicherheitsgründen lieber verschlüsseln. Hier sind viele Fertig-NAS Lösungen für den privaten Bereich dann schnell am Ende, denn eine Verschlüsselung ist rechenintensiv. Die neue Braswell Architektur unterstützt die AES-Ni und kann so ohne Leistungsverlust Daten schützen. Einen detaillierten Vergleich zwischen Braswell und Bay-Trail findet ihr auch bei uns.

Als Betriebssystem funktionieren theoretisch Windows 8.1, Windows Home Server, Windows Server und Linux. Wir empfehlen aber wie immer in unseren NAS-Anleitungen entweder OpenMediaVault welches auf einem Debian Linux basiert oder FreeNAS (FreeBSD) welches vor allem für Benutzer mit Verschlüsselungswunsch interessant ist.

CPU - Mainboard Kombination


Das neue ASRock J3160-ITX eignet sich ideal für ein kleines, sparsames NAS. Neben dem bereits mitgelieferten und in 14nm gefertigten Intel Celeron J3160 ist Platz für bis zu 16GB DDR3/DDR3L-1600 So-Dimm Arbeitsspeicher, wahlweise mit 1.35V oder 1.5V. Da das Mainboard ziemlich wählerisch ist was den Arbeitspeicher angeht (vor allem im Dual-Channel Modus), empfehlen wir die Kingston KVR16LS11/4.

Der Prozessor selbst kann durch seine geringe Abwärme ohne Probleme passiv gekühlt werden. Das Mainboard besitzt nun 4 SATA3 Ports und unterstützt auf Wunsch eine mPCIe W-LAN Karte. Außerdem ist ein PCIe 2.0 x1 Slot für eine kleine Erweiterungskarte vorhanden.

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An der rückseitigen I/O Blende befinden sich 4 USB 3.0 und 2 USB 2 Ports sowie die LAN-Schnittstelle und mit HDMI, Display-Port und DVI 3 moderne Grafikausgänge.

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Wer ein Gehäuse mit vorne liegenden USB-Ports verwenden möchte, kann weitere 2 USB 3.0 und 4 USB 2 Ports an das Mainboard anschließen. Ein TPM (Trusted Plattform Module) Header ist auch wieder vorhanden. Wir werden das TPM in dieser Anleitung nicht benutzen, wer sich aber dafür interessiert kann die Funktionsweise des TPM bei uns nachlesen.

Externes, Passives Netzteil mit PicoPSU


Um die Energieeffizienz zu erhöhen, setzen wir auf das beliebte 72W Trafo Transformator Netzteil von Salcar ({72W Trafo Transformator Netzteil}) mit einer PicoPSU-90 ({PicoPSU-90}).

In der Kombination sind die beiden Komponenten zwar etwas teurer als ein internes Markennetzteil, wie z.B. einem be quiet! BN256 300W ({be quiet! BN256 300W}), allerdings lässt sich so der Verbrauch im Idle nochmal um ca. 4W senken (siehe Test: Internes vs. externes Netzteil).

Wer lieber ein internes Netzteil verwenden möchte, dem empfehle ich das oben genannte be quiet! BN256 300W. Wer sich für das externe Netzteil und die PicoPSU-90 entscheidet, dem möchte ich unsere ATX Blende schwarz ans Herz legen, die zwar nicht billig ist, dafür aber das Gehäuse vor Dreck schützt und auch gut aussieht.

Als gutes 4-Bay NAS Gehäuse hat sich das Cooler Master Elite 120 Advanced etabliert, welches über einen gummierten Einlass verfügt, über den dann die Stromversorgung des externen Netzteiles an die PicoPSU-90 angeschlossen werden kann. Handwerkliche Tätigkeiten wie Bohren usw. entfallen damit komplett.

Systemfestplatte - SSD oder SLC-Stick empfehlenswert


Als Festplatte für das Betriebssystem empfiehlt sich eine SSD, da die Lese- und Schreibzugriffe bei Linux schon etwas mehr sind und ein normaler USB-Stick mit MLC-Speicherzellen dann oft nicht lange durchhält. Aktuell eignen sich hierfür die Transcend SSD370 32GB SSD ({Transcend SSD370 32GB SSD}) oder die Kingston SS200S3 30GB SSD ({Kingston SS200S3 30GB SSD}) aufgrund des geringen Preises am Besten.

Das ASRock J3160-ITX besitzt wie bereits erwähnt insgesamt 4 SATA Ports. Solltet ihr keinen freien Festplattenslot im Gehäuse mehr freihaben, kann eine SSD auch mit Klebeband fixiert werden, da diese keine Vibrationen abgibt und auch nicht entkoppelt werden muss.

Da das Mainboard nur über 4 SATA-Ports verfügt, gibt es eine noch bessere Lösung für den Systemdatenträger, die allerdings etwas teurer ist. Dazu benötigt man einen USB-Stick mit SLC-Speicherzellen (wichtig!), hier haben sich die Sticks von MX-Technology bewährt: MXUB3SES-8G ({MXUB3SES-8G}) oder MXUB3SES-16G ({MXUB3SES-16G}). Welchen ihr hier wählt ist euch überlassen, sowohl OpenMediaVault als auch FreeNAS kommen mit 8GB aus, der 16GB Stick ist allerdings deutlich schneller.

Dazu bietet sich der Delock USB 3.0 PinHead auf 2x USB 3.0 Adapter ({Delock USB 3.0 PinHead auf 2x USB 3.0 Adapter}) an, damit man den USB-Stick in das Gehäuse verfrachten kann.

Mit letzterer Lösung kann man alle 4 SATA-Ports für Datenfestplatten nutzen. Leider sind USB-Sticks mit SLC-Speicherzellen deutlich teurer. Warum dies so ist und wo der Unterschied zu einem normalen MLC-USB-Stick ist, könnt ihr hier nachlesen: USB mit SLC-Speicherzellen als Systemfestplatte - Ein SSD Ersatz ?.

Achtung: Die SLC-Sticks funktionieren aktuell NICHT unter FreeBSD (FreeNAS, NAS4Free). Unter OpenMediaVault gibt es hingegen keine Probleme. Für FreeBSD könnt ihr entweder einen normalen USB-Stick oder eine kleine SSD benutzen.

Festplatten


Bei den Datenfestplatten empfehlen wir die Western Digital Red, die mit einer speziellen Firmware ausgestattet sind und mit 3 Jahren Garantie sowie dem Raid-Feature TLER (Time Limited Error Recovery) punkten. TLER (bei Seagate auch ERC genannt) sorgt für eine höhere Stabilität der Festplatten in einem Raid-Verbund und kann dafür sorgen, dass einzelne Festplatten bei einem Lese- oder Schreibfehler nicht sofort aus dem Raid-Verbund entfernt werden. Auch die Seagate NAS Festplatten verfügen über so ein Feature.

Generell würde ich empfehlen lieber größere aber weniger Festplatten zu benutzen - also lieber 3x 6TB als 4x 4TB - der Preis pro TB ist fast identisch und die Energieaufnahme ist bei weniger Festplatten natürlich geringer. Einen Vergleich aktueller Datenfestplatten findet ihr auch bei uns.

Vergleich der NAS-Betriebssysteme


Ihr könnt auf diesem NAS ein Betriebssystem euer Wahl installieren. Auch Windows 8.1 oder Windows 10 sind möglich, da Microsoft ab Windows 8 mit den Windows Storage Spaces einen eigenen Software-Raid ermöglicht. Windows Home Server ist aktuell nur noch schwer oder gebraucht zu bekommen, ist aber auch eine gute Möglichkeit. Für unsere Empfehlung OpenMediaVault oder auch für FreeNAS findet ihr ausführliche Schritt-für-Schritt Anleitungen bei uns.










OpenMediaVaultFreeNAS
Basis OSDebian 7 (Wheezy)FreeBSD 9.3
Raid-LevelJBOD, 0, 1, 5, 6, 100, 1, Raid-Z (5), Raid-Z2 (6), Z3
DateisystemeExt3, Ext4, XFS, JFSZFS, UFS
Arbeitsspeichermin. 2GBmin. 8GB
BedienungWeboberfläche, KonsoleWeboberfläche, Konsole
SchwierigkeitEinfachFortgeschritten
AnleitungJa, vollständigJa, vollständig

Zusammenbau


Dank des bereits montierten Prozessors ist der Zusammenbau sehr einfach und auch von Anfängern schnell zu bewältigen. Nur der Arbeitsspeicher muss in das Mainboard eingesteckt werden. Die PicoPSU-90 wird dann auf den internen Power-Connector gesteckt. Wundert euch nicht, dass die 4 redundanten Stromkontakte nicht benutzt werden: diese werden nicht benötigt.

Die Datenfestplatten können ohne Schrauben mit 2 Schienen in das Cooler Master Elite 120 Advanced ({Cooler Master Elite 120 Advanced}) Gehäuse geschoben werden. Die PicoPSU-90 verfügt nur über einen SATA-Power Stecker, der aber mit einem oder mehreren InLine SATA Strom-Y-Kabel SATA ({InLine SATA Strom-Y-Kabel SATA}) ausgebaut werden kann.

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Stromverbrauch


Wie immer folgt hier eine detaillierte Aufstellung des Energieverbrauches von diesem NAS. Alle Messwerte wurden mit der Konfiguration: Externes Netzteil + PicoPSU erreicht, der Verbrauch mit einem internen Netzteil ist ca. 4W höher. Gemessen haben wir mit einem Voltcraft Energy Logger 4000.




















ZustandBemerkungVerbrauch

Idlekeine Datenfestplatten9,7W
Standbykeine Datenfestplatten3,1W
Standby2 Datenfestplatten Western Digital Red3,3W
Standby4 Datenfestplatten Western Digital Red3,5W

Idle (Spindown *)2 Datenfestplatten Western Digital Red15,5W
Idle (Spindown *)4 Datenfestplatten Western Digital Red21,2W

Idle2 aktive Datenfestplatten Western Digital Red19,1W
Idle4 aktive Datenfestplatten Western Digital Red28,6W

Lesen (1Gbit/s)2 aktive Datenfestplatten Western Digital Red22,7W
Lesen (1Gbit/s)4 aktive Datenfestplatten Western Digital Red35,4W

Schreiben (1Gbit/s)2 aktive Datenfestplatten Western Digital Red25,3W
Schreiben (1Gbit/s)4 aktive Datenfestplatten Western Digital Red41,1W

* Spindown bedeutet, dass sich die Festplatten im StandBy mit geparkten Lese-/Schreibköpfen befinden.

Wie man sieht sind wir mit unserem externen 72W Netzteil fast schon übermotorisiert:Wir konnten maximal einen Verbrauch von 41,1W messen. Der Peak-Wert beim Booten betrug laut Messung maximal etwa 55W für ca. 2-3 Sekunden. Auch nach mehrstündigen Betrieb wird das Netzteil maximal “handwarm” (gemessen: 35°C).

Temperaturen


Hier findet ihr von mir eine Übersicht der gemessenen Temperaturen nach 10 Stunden Betrieb bei einer Raumtemperatur von 21°C.









KomponenteMax. Temperatur
externes Netzteil35°C
PicoPSU37°C
CPU (Kühlkörper)32°C
Arbeitsspeicher30°C
Mainboard44°C
Datenfestplatten31°C

Die Temperaturen habe ich in einem offenen Testaufbau ohne Gehäuse ermittelt. Sorgt bei eurem Gehäuse bitte dafür, dass mindestens 1 Lüfter für Frischluft sorgt, am Besten sollte der Luftstrom über eure Datenfestplatten gehen, da diese am empfindlichsten sind.

Transfergeschwindigkeit


Gemessen habe ich mit großen MKV-Datei von mindestens 1,5GB. Dabei hat das NAS durchschnittlich 106MB/s beim Schreiben auf das NAS und 85MB/s beim Lesezugriff erreicht (Raid1). In einem Raid 5/6 dürfte die Geschwindigkeit noch etwas zunehmen - aber auch in einem Raid1 aus 2 Festplatten ist die Geschwindigkeit gut und beim Schreiben fast am Maximum von 1Gbit LAN.





AktionGeschwindigkeitCPU-Auslastung
Lesen85 MB/s25%
Schreiben106 MB/s35%

Interner Raid-Benchmark


Ich habe einen Raid-5 Verbund aus 4 Festplatten vom Typ Western Digital Red mit je 6TB einem kleinen Linux-Benchmark unterzogen, den ich euch nicht vorenthalten möchte:

OpenMediaVault oder FreeNAS ?


Diese beiden NAS Betriebssysteme unterscheiden sich sehr stark voneinander. Deutlich einfacher in der Bedienung ist OpenMediaVault, welches normale Raid-Level und das verbreitete Ext4 Dateisystem von Linux benutzt. Auch Anfänger kommen sehr schnell mit OpenMediaVault zurecht.

Zudem funktioniert AutoShutDown und WOL perfekt unter OpenMediaVault. Mit diesem Feature versetzt sich das NAS automatisch in den Standby Modus sobald keine aktiven Clients / PCs mehr im Netzwerk sind. Welche PCs auf Aktivität überprüft werden bevor sich das NAS schlafenlegt, kann man sehr einfach festlegen.

Aus diesem Standby Modus (in dem das NAS nur rund 3W verbraucht) lässt sich das NAS mit einem WOL-Paket aufwecken und ist dann in ca. 10 Sekunden wieder voll einsatzbereit. Ein WOL-Paket kann man aus Windows, Linux oder MacOS senden, sogar die MediaPlayer Software Kodi beherrscht dies von Haus aus. Die Konfiguration von AutoShutDown und WOL wird in unserer OpenMediaVault Komplettanleitung detailliert beschrieben.

Damit eignet sich OpenMediaVault ideal um ein immer bereites NAS mit sehr geringen Energiekosten zu betreiben. Der aktuell einzige Nachteil an OpenMediaVault ist, dass sich Daten aktuell noch nicht verschlüsseln lassen.

FreeNAS hingegen beherrscht die Verschlüsselung von Daten wie kein anderes System. Dank des auf Datenintegrität optimierten ZFS-Dateisystems werden alle Daten maximal geschützt. Allerdings ist FreeNAS bzw. das ZFS-Dateisystem sehr Arbeitsspeicher hungrig, das Minimum liegt hier bei 8GB, bei größeren Raids (mehr als 12TB) wird meist sogar zu 16GB Arbeitsspeicher geraten.

Zudem ist FreeNAS eher für Firmen und professionelle Anwender entwickelt worden und beherrscht den Übergang zwischen Standby und Aktiv deutlich schlechter als OpenMediaVault. Um auch unter einem 24/7 FreeNAS System Energie zu sparen, werden die Festplatten nach längerer Inaktivität in einen Ruhemodus versetzt. Mit 4 ruhenden Festplatten ist ein Verbrauch von knapp über 20W realistisch.

Braswell Display Fix für OpenMediaVault


Mit einigen Braswell Mainboards gibt es zur Zeit das Problem, das OpenMediaVault ohne angeschlossenen Monitor nicht startet. Da viele ihr NAS sicherlich ohne Monitor betreiben ist dies natürlich ein Problem. Die ASRock J3160-ITX und ASRock N3700-ITX Mainboards sind davon auch betroffen.

Abhilfe schafft ein kleiner Eingriff in den Linux Bootloader, danach startet dann OpenMediaVault auch ohne angeschlossenen Monitor. Und so gehts:

1. Startet OpenMediaVault (mit Monitor).
2. Meldet euch in der Konsole mit dem Benutzer root und euren, während der OpenMediaVault Installation vergebenen, Passwort an.
3. Gebt nano /etc/default/grub ein
4. Entfernt das # vor dem Eintrag GRUB_TERMINAL=console

5. Speichert die Änderung mit STRG + O und schließt die Datei dann mit STRG + X
6. Die Änderungen müssen nun nochmals mit update-grub gespeichert werden.

Häufige Fragen rund um OpenMediaVault


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.

Frage: Unterstützt OpenMediaVault eine Verschlüsselung der Daten ?
Antwort: Aktuell noch nicht. Zwar unterstützt Linux seit Juli 2015 die Verschlüsselung des Ext4 Dateisystems, es ist aber noch unbekannt wann OpenMediaVault dies auch unterstützt. Wer aktuell nicht auf eine Verschlüsselung der Daten verzichten möchte, dem empfehlen wir FreeNAS.

Häufige Fragen rund um FreeNAS


Frage: Ist ein Raid-Z (5) bzw. Raid-Z2 (6) später erweiterbar ?
Antwort: Nein, dies ist einer der Nachteile am ZFS-Dateisystem.

Frage: Wird unbedingt ein System mit ECC-Arbeitsspeicher benötigt ?
Antwort: ECC wird bei FreeNAS von vielen empfohlen. In der Tat kann ECC-Arbeitsspeicher Single-Bit Flips selbstständig korrigieren und erhöht so die Datenintegrität. Dies gilt für jedes Dateisystem, nicht nur für ZFS. ZFS verfügt über eine eigene Integritätsprüfung mit Checksummen und kann einfache Fehler so selbstständig beheben.

Je wichtiger die auf dem NAS gespeicherten Daten, je sinnvoller wird auch der Einsatz von ECC-Arbeitsspeicher, der allerdings auch ein ECC-fähiges Mainboard (samt CPU) vorraussetzt. Kleinere Systeme können unserer Meinung nach auch ohne ECC-Speicher betrieben werden, eine detailliertere Erklärung findet ihr in unserer FreeNAS Schritt-für-Schritt Anleitung.

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.

Liste aller benötigten Komponenten


Hier haben wir alle Komponenten noch einmal zusammen aufgelistet.
































KomponenteNameBemerkungPreis
CPU+MainboardASRock J3160-ITX{ASRock J3160-ITX}
ArbeitsspeicherKingston KVR16LS11/4 4GB DDR3L-1600{KVR16LS11/4}
System-SSDTranscend SSD370 32GB SSD{Transcend SSD370 32GB SSD}
System-SSD (alternativ)Kingston SS200S3 30GB SSD{Kingston SS200S3 30GB SSD}
System-USB (alternativ)Mach Xtreme MXUB3SES-8G 8GB SLCnur für OpenMediaVault!{MXUB3SES-8G}
System-USB (alternativ)Mach Xtreme MXUB3SES-16G 16GB SLCnur für OpenMediaVault!{MXUB3SES-16G}
GehäuseCooler Master Elite 120 Advancedinkl. 120mm Fan{Cooler Master Elite 120 Advanced}

Externes Netzteil72W Trafo Transformator Netzteil72W, Salcar{72W Trafo Transformator Netzteil}
Spannungswandler ATXPicoPSU-90{PicoPSU-90}
KabelInLine SATA Strom-Y-Kabel SATA1 pro Festplatte{InLine SATA Strom-Y-Kabel SATA}
ZubehörATX Blende schwarz{ATX Blende schwarz}
Zubehör (alternativ)ATX Blende silber{ATX Blende silber}
ZubehörDelock USB 3.0 PinHead auf 2x USB 3.0 Adapter{Delock USB 3.0 PinHead auf 2x USB 3.0 Adapter}

Internes Netzteil (alternativ)be quiet! BN256 300W4x SATA Power, 80+ Bronze{be quiet! BN256 300W}

DatenfestplattenWestern Digital WD20EFRX NAS 2TBTLER{WD20EFRX}
DatenfestplattenWestern Digital WD30EFRX NAS 3TBTLER{WD30EFRX}
DatenfestplattenWestern Digital WD40EFRX NAS 4TBTLER{WD40EFRX}
DatenfestplattenWestern Digital WD50EFRX NAS 5TBTLER{WD50EFRX}
DatenfestplattenWestern Digital WD60EFRX NAS 6TBTLER{WD60EFRX}

DatenfestplattenSeagate ST2000VN000 NAS HDD 2TBERC{Seagate ST2000VN000}
DatenfestplattenSeagate ST3000VN000 NAS HDD 3TBERC{Seagate ST3000VN000}
DatenfestplattenSeagate ST4000VN000 NAS HDD 4TBERC{Seagate ST4000VN000}
ZubehörSharkoon SSD Montagerahmenfür eine 4te Datenfestplatte7 Euro

Summe (ohne Datenfestplatten und 4GB Ram)ab 250 Euro

Fazit


Wer ein schnelles 4-Bay NAS sucht, wird mit unserer NAS Basic 2.0 Lösung sicherlich glücklich. Das System ist vor allem sehr sparsam, ein HP Microserver Gen 8 mit alter Ivy Bridge Architektur verbraucht mehr als das doppelte im Idle. Der Zusammenbau unserer NAS Basic 2.0 Lösung ist sehr einfach und auch von Anfängern ohne Probleme machbar.

Intels neue Braswell Arrchitektur mit AES-Ni ist noch effizienter als die Vorgängerarchitektur Bay-Trail, zudem bietet das neue ASRock Mainboard nun auch 4 vollwertige SATA3 Ports. Wird nur der vordere 120mm Gehäuselüfter benutzt, ist dieses NAS zudem noch angenehm leise.

Weiterführende Links: OpenMediaVault - Komplettanleitung zur Installation.

Weitere NAS Anleitungen findet ihr hier: 4-Bay bis 16-Bay Eigenbau-NAS Vorschläge.

Für diese Anleitung ist eine aktualisierte Version: NAS Basic 3.0 mit passiv gekühltem Apollo Lake Vierkern Prozessor vorhanden!