NAS Advanced 2.0 mit Skylake Pentium Prozessor und 6x SATA

NAS Advanced 2.0 mit Skylake Pentium Prozessor und 6x SATA 1
Achtung: für diesen Artikel ist eine aktualisierte Anleitung vorhanden: NAS Advanced 3.0 mit Kaby-Lake 4-Thread Pentium, 6x SATA und M.2

Die neuen Intel Pentium Prozessoren auf Skylake Basis sind nun endlich verfügbar. Gefertigt werden die neuen Prozessoren im 14nm Verfahren welches die Energieaufnahme nochmals reduziert. Konkret benutzen wir in unserer Anleitung einen Intel Pentium G4400 mit 2x 3,3 GHz.

Im Vergleich zum Vorgänger auf Haswell Basis (Intel Pentium G3440, 2x 3,3 GHz) konnte Intel die TDP von vormals 54 auf nun 47W leicht reduzieren, was aber keinen direkten Einfluss auf den wirklichen Energieverbrauch haben muss.

Dafür unterstützt der neue Intel Pentium G4400 nun AES-Ni zur Beschleunigung von Verschlüsselung sowie die Virtualisierungsfunktion Vt-d womit PCIe-Hardware dediziert an ein Gastsystem durchgereicht werden kann. Beide Features hatte der Intel Pentium G3440 noch nicht, Vt-d wurde bisher erst ab Core i5 / Xeon E3 unterstützt.

Zudem wird nun neben DDR3(L)-1600 auch neuer DDR4 Arbeitsspeicher (DDR4-2133) unterstützt. Es darf auch wieder ECC-Arbeitsspeicher mit 1bit Fehlerkorrektur verbaut werden, dafür wird allerdings ein Intel Server Chipsatz benötigt. Aus Kostengründen und weil DDR4-Arbeitsspeicher nur sehr geringe Vorteile bietet, setzen wir hier nach wie vor auf DDR3 Arbeitsspeicher.

Auch bei der integrierten Grafik hat sich einiges getan, so besitzt diese nun 12 Ausführungseinheiten, der neue h.265 (HEVC) Videocodec wird via Hardware (8bit De- und Encode, 10bit GPU Decode) ebenfalls stark beschleunigt.

CPU, Mainboard und Arbeitsspeicher


Beim Mainboard haben wir wieder ein möglichst energiesparendes und günstiges Mainboard gesucht und haben uns für das ASUS B150M-K D3 im Micro-ATX Layout entschieden.

Grundlegend darf man einen Nachteil der neuen Skylake Architektur nicht unerwähnt lassen: Intel hat die Spannungswandler aus der CPU verbannt, diese müssen nun wieder auf dem Mainboard selbst verbaut werden - was im Leerlauf meist zu einem geringfügig höheren Verbrauch führt.

Außerdem werden so wieder die Unterschiede zwischen den Mainboards größer weil es eben darauf ankommt welche Wandler verbaut werden. Da die Mainboards auch Intel Core i7 Prozessoren aufnehmen können, sind zudem deutlich mehr bzw. größere Wandler verbaut als wir für unseren Pentium Prozessor benötigen.

Im direkten Vergleich verbraucht das neue NAS Advanced 2.0 mit Skylake Pentium ca. 3W mehr im Idle als der Vorgänger mit Haswell Prozessor. Unter Last kehrt sich dies allerdings um, hier ist dann die neue Skylake Architektur deutlich (bis zu 30%) effizienter.

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6x SATA 6G - max. 550MB/s pro Port
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 Front-USB 2.0
1x Gigabit LAN (Realtek RTL8111H, Wake-On-Lan, Wake-On-Wan, 802.3az EEE, PXE)
1x DVI + 1x VGA Display
1x PCIe 3.0 x16, 2x PCIe 3.0 x1

Der Intel Pentium G4400 eignet sich durch sein umfangreiches Featureset und eine hohe Leistung ideal für ein 6-Bay NAS. Während eines Dateitransfers über die LAN-Schnittstelle mit 115MB/s ist der Prozessor nur zu etwa 20% ausgelastet.

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.

Dem Mainboard liegen zwei SATA-Kabel bei. Wer mehr Festplatten anschließen möchte, benötigt weitere SATA Kabel wie z.B. 3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m für aktuell {3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m}.

Systemfestplatte - SSD oder SLC-Stick empfehlenswert


Um möglichst keinen der 6 SATA-Ports mit einer System-SSD zu belegen, greife ich auf einen USB-Stick mit SLC-Speicherzellen (wichtig!) wie den WINKOM-USB 3.0 Memory-Stick 16 GB oder den Mach Xtreme MX-ES series MXUB3SES als Systemdatenträger zurück. Dazu bietet sich der SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin (knapp 4 Euro) an, damit man den USB-Stick in das Gehäuse verfrachten kann.

Leider sind USB-Sticks mit SLC-Speicherzellen recht selten und teuer. 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 ?.

Als Alternative - wenn ihr z.B. nicht alle 6 SATA-Ports für Datenfestplatten benötigt - empfehle ich eine kleine SSD wie die Kingston SS200S3/30G (30GB) welche aktuell auch die günstigste Lösung ist.

Das richtige Gehäuse


Hier kommt quasi jedes Micro-ATX kompatible Gehäuse mit einer guten Festplattenkühlung in Frage. Da wir unsere NAS Anleitungen nun seit mehreren Jahren anbieten, haben wir hier ziemlich viel Erfahrung sammeln können.

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 5 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


Bei einem NAS für 6 oder mehr Festplatten empfehle ich ein richtiges ATX-Netzteil und keine Pico-PSU, wie wir sie in unserem NAS - Basic Vorschlag empfehlen. Der Grund ist, dass normale ATX-Netzteile erst ab einem bestimmten Leistungsbereich (meistens größer 35W) wirklich effizient arbeiten. Bei der Verwendung von 6 Festplatten wird unser System knapp 50W mit aktiven Festplatten verbrauchen.

Wir benutzen seit längerem Netzteile von Be quiet. Für dieses NAS empfehle ich das be quiet! BN256 300W. Das kleine 300W-Netzteil ist vollkommend ausreichend. Die Effizienz wird mit guten 87% angegeben, alle gängigen Schutzschaltungen wie Überhitzungsschutz, Überstromschutz, Überspannungsschutz, Unterspannungsschutz sowie ein Kurzschlussschutz sind vorhanden. 36 Euro kostet das be quiet! BN256 300W aktuell.

Das Netzteil besitzt 4x SATA-Power, für 6 Festplatten sind also 2x Wentronic Internes Stromadapterkabel (SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker) für je 2,59 Euro erforderlich.

Festplatten


Das wichtigste in einem NAS sind natürlich die Festplatten. Bei mir kommen 6 Festplatten vom Typ Western Digital Red mit je 6TB zum Einsatz, diese Festplatten eignen sich durch eine auf NAS-Systeme optimierte Firmware besonders gut für unser System. So unterstützen die WD Red Festplatten z.B. TLER (Time-Limited-Error-Recovery). Diese Funktion sorgt durch eine Kommunikation mit dem Raid-Controller für eine höhere Stabilität.

Western Digital gibt 3 Jahre Garantie auf die NAS-Serie. Der Preis liegt aktuell bei rund 42 Euro pro TB Kapazität. Generell macht es immer Sinn lieber weniger Festplatten mit hoher Kapazität zu kaufen als viele Festplatten mit geringer Kapazität.

Zusammenbau


Egal für welches Gehäuse ihr euch entscheidet - der Zusammenbau ist denkbar einfach. 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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Selbst wenig versierte Anwender sollten die Komponenten in unter einer Stunde zusammenbauen können. Besondere Bios-Einstellungen müssen nicht vorgenommen werden, das System ist nach dem Zusammenbau direkt einsatzbereit.

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Bios


Das Bios des ASUS B150M-K D3 ist modern und einfach mit Maus und Tastatur zu bedienen. Es lässt sich mittlerweile auch direkt aus dem Bios aktualisieren was sehr komfortabel ist.
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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.









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

Wir verwenden in diesem NAS - Advanced Vorschlag das Betriebssystem OpenMediaVault welches auf einen Debian Linux Unterbau setzt. Dadurch ist es fast unbegrenzt erweiterbar und die Bedienung ist über eine Weboberfläche sehr einfach.

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:












SituationVerbrauchBemerkung
Ausgeschaltet, kein Betriebssystem1,2W
Ausgeschaltet, aus OMV0,6W
Standby, WakeOnLan aktiv1,1W(Suspend-to-Ram)
Im Betrieb (ohne Festplatte, Idle)18,4W
Im Betrieb (mit 6 ruhenden WD Red 6TB Festplatten)41W
Im Betrieb (mit 6 aktiven WD Red 6TB Festplatten)57W

Ausgeschaltet, aus Windows 100,5W
Standby, WakeOnLan aktiv (Windows 10)1,0W(Suspend-to-Ram)
Im Betrieb (Windows 10, 1 SSD für OS, Idle)21W

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Wir benutzen in diesem Vorschlag das Wake-On-Lan Feature des Mainboards. OpenMediaVault verfügt über ein Plugin mit dem Namen „AutoShutDown“. Dieses Script prüft anhand von speziellen Kriterien ob das NAS automatisch in den Standby-Modus wechseln soll. Ihr könnt z.B. euer Netzwerk alle 5 Minuten nach Clients wie PCs, Notebooks oder Mediaplayer scannen lassen. Ist kein Client mehr aktiv, so wechselt das NAS in den Standby.

Windows, Linux oder Mac Clients oder Mediaplayer z.B. mit Kodi (XBMC) können das NAS dann bei Gebrauch selbst aus dem Standy aufwecken. Dies passiert alles vollautomatisch! Ihr werdet gar nicht merken, dass euer NAS im Standby war. Mit dieser Methode lässt sich eine große Menge an Energie einsparen.

Die vollständige Konfiguration zu Wake-On-Lan und AutoShutDown findet ihr auch in der Installationsanleitung von OpenMediaVault.

Achtung: Aktuell funktioniert unter OpenMediaVault (Debian) der Standby Modus noch nicht zuverlässig mit den neuen Skylake Prozessoren. Hier warten wir auf ein neues Update welches das Problem behebt. Ist dies für euch absolut zwingend, greift ihr am Besten zur Vorgängerarchitektur mit Haswell Prozessor (siehe NAS Advanced 1.0 Anleitung), dort funktioniert alles wie oben beschrieben.

Lautstärke


Sowohl das be quiet! BN256 300W als auch der Intel Lüfter sind im Normalbetrieb sehr leise, der Lüfter kann bei Volllast ziemlich laut werden, das kommt aber im NAS Betrieb 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.

Truecrypt


Wer sich für FreeNAS entscheidet, kann auf dessen gute Verschlüsselung zurückgreifen. Zwar lässt sich ZFS auch unter Linux bzw. OpenMediaVault installieren, empfohlen wird dies jedoch nicht. Wer sein NAS mit Linux / OpenMediaVault betrieben möchte, kann aber z.B. einfach einen TrueCrypt Container auf dem Netzwerkshare ablegen (dann übernimmt allerdings der Client die Entschlüsselung). Der Intel Pentium G4400 schafft beachtliche 1,5 GB/s AES-Speed im Truecrypt Benchmark.

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Häufige Fragen rund um OpenMediaVault


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Da wir eigentlich alles wichtige bereits in unserer Installationsanleitung von OpenMediaVault beantwortet haben, fasse ich mich hier kurz.

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 zusammen aufgelistet.


















KomponenteNamePreis
ProzessorIntel Pentium G4400 (2x 3,3GHz){Intel Pentium G4400}
MainboardASUS B150M-K D3{ASUS B150M-K D3}
ArbeitsspeicherKingston KVR16LN11/4 4GB DDR3-1600 CL11 1.5V{KVR16LN11/4}
System-StickMach Xtreme MX-ES series MXUB3SES44 Euro
System-SSD (alternativ)Kingston SS200S3/30G (30GB){Kingston SS200S3/30G}
Netzteilbe quiet! BN256 300W{be quiet! BN256 300W}
GehäuseFractal Design Define R5{Fractal Design Define R5}
Gehäuse (alternativ)Xigmatek Asgard Midi-Tower{Xigmatek Asgard Midi-Tower}

Zubehör3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m{3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m}
Zubehör (optional)SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin{SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin}
Zubehör (ab 5 Festplatten)SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker{SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker}

DatenfestplattenWestern Digital Red, Preis je TB Kapazität42 Euro

SummeGünstigste Zusammenstellung ohne Datenfestplatten271 Euro

Fazit


Unser NAS - Advanced 2.0 bekommt man ohne Datenfestplatten bereits ab 271 Euro. Gegenüber der vorherigen Bauanleitung mit Haswell-Prozessor sind dies 21 Euro mehr. Dieser Aufschlag ist der Tatsache geschuldet, dass wir nun einen Intel Pentium anstatt einem Intel Celeron Prozessor benutzen. Ein neuer Intel Celeron Prozessor auf Skylake Basis würde allerdings vollkommen ausreichen, ist aktuell aber einfach noch nicht verfügbar.

Das System ist durch die freie Betriebssystemwahl sehr flexibel und kann später einfach aufgerüstet werden. Wem unser NAS Basic 2.0 Bauvorschlag für 4 Festplatten nicht ausreicht oder nicht Zukunftssicher genug ist, für den könnte unser NAS Advanced 2.0 genau richtig sein.

Achtung: für diesen Artikel ist eine aktualisierte Anleitung vorhanden: NAS Advanced 3.0 mit Kaby-Lake 4-Thread Pentium, 6x SATA und M.2