6-Bay NAS mit Windows 10 und Intel RAID

Nachdem wir mit unseren NAS-Basic und NAS-Advanced Anleitungen den Linux / FreeBSD Bereich abdecken, haben wir immer wieder Anfragen bekommen, die eine NAS-Anleitung auf Windows 10 Pro Basis angefragt haben.

Microsofts neustes Betriebssystem bietet dabei nicht nur den Vorteil der besonders einfachen Handhabe, sondern ist auch Technisch gut. Zum Beispiel wird (aktuell exklusiv) die Intel Speed-Shift Technologie unterstützt. Andere Betriebssysteme benutzen die so genannten P-States um die Taktfrequenz des Prozessors festzulegen. Hinweis: Linux unterstützt seit Mai 2016 mit Kernel 4.6 nun auch die Speed-Shift Technologie.

Windows 10 mit Intel Speed-Shift übergibt diese Aufgabe direkt an den Prozessor, der nun selbst über die ideale Taktfrequenz entscheidet. Dies geht deutlich schneller als wenn das Betriebssystem die Taktfrequenz selbst festlegt. Um Intel Speed-Shift unter Windows 10 nutzen zu können, muss ein Intel Skylake Prozessor vorhanden sein.

Mainboard und Prozessor


Als Prozessor dient auch in dieser Anleitung der Intel Pentium G4400 mit 2 Kernen und 3,3 GHz, der immer noch ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis besitzt. Er gehört zur neusten Intel Skylake Architektur und ist Dank 14nm Fertigung sehr effizient. Außerdem unterstützt er die AES-Verschlüsselung per AES-Ni Hardwarebeschleunigung.

Wer mehr Leistung benötigt, kann auf das gleiche Mainboard auch alle Intel Core i3/5/7 Prozessoren der aktuellen Skylake Architektur verbauen. Ideal eignet sich zum Beispiel der Intel Core i3-6100 sowie der kleinste 4-Kerner Intel Core i5-6400.

Beim Mainboard ist unsere Wahl diesmal auf das MSI H170M PRO-VDH gefallen, welches uns 6 SATA Ports zur Verfügung stellt und den Intel RAID unterstützt. SATA Express sowie 3 PCIe Slots (1x x16, 2x x1) bieten uns die Möglichkeit das NAS später zu erweitern.












ChipsatzIntel H170
DDR44 Bänke, max. 64GB, DDR4-2133 Non-ECC
SATA 36
SATA Express1x (16Gb/s). Belegt 2 SATA3 Anschlüsse
LANRealtek RTL8111H (WOL fähig)
USB 3.04 + 2 (Front)
USB 22 + 4 (Front)
PCIe 3.01x x16, 2x x1
AudioHD 7.1, Realtek ALC887

Bios


Das Bios des MSI H170M PRO-VDH ist modern und einfach zu bedienen. Wake-Up Einstellungen für WOL und PCIe-Geräte sind vorhanden, XMP-Profile des Arbeitsspeichers werden unterstützt.

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Gehäuse und Netzteil


Für das Gehäuse haben wir zwei Klassiker herausgesucht. Optimal ist unserer Meinung nach das Fractal Design Define R5 geeignet, welches neben der Schalldämmung auch noch eine eingebaute Lüftersteuerung besitzt. Mitgeliefert werden zwei leise 140mm Lüfter, die ausreichen um 8 Festplatten ideal zu kühlen. Die Kühlung der Festplatten ist in einem NAS besonders wichtig. Mit 5,25 Zoll zu 3,5 Zoll Adaptern lassen sich maximal 10 Festplatten im 3,5 Zoll Format verbauen.

Der schwedische Hersteller hat das Define über mehrer Generationen hinweg optimiert und bietet daher ein wirklich perfektes Gehäuse. Die hohe Verarbeitungsqualität hat allerdings ihren Preis: mit fast 110 Euro ist das Gehäuse nicht gerade billig.

Nicht ganz so gut, dafür aber mit 40 Euro deutlich günstiger ist der Xigmatek Asgard Midi-Tower, der 7 3,5 Zoll Festplatten aufnehmen kann. Mit 5,25 zu 3,5 Zoll Adaptern lässt sich die Anzahl auf 11 Festplatten im 3,5 Zoll Format erhöhen.

Bei der Kühlung ist der Xigmatek Asgard Midi-Tower nicht ganz so gut aufgestellt wie das Fractal Design Define R5 und bietet nur einen 120mm Lüfter. An der Rückseite darf auf Wunsch ein weiterer Lüfter verbaut werden, der allerdings nicht im Lieferumfang enthalten ist.

Für beide Gehäuse empfehlen wir ein Be quiet! BN140 System Power 7 mit 300 Watt. Das Netzteil ist unser Preis-Leistungs-Sieger. Der verbaute 120mm Lüfter ist fast lautlos, zudem besitzt das Netzteil die 80+ Bronze Zertifizierung (87% Wirkungsgrad). Die tiefen Schlafzustände der neuen Intel Prozessoren C6 und C7 werden unterstützt. Das Netzteil besitzt 4 SATA 15-Pin Stromanschlüsse, die aber per Y-Adapter erweitert werden können.
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Unsere Alternative ist das be quiet! 400W Pure Power 9, welches nochmal etwas effizienter und leiser arbeitet. Es besitzt ein Kabelmanagement und kostet mit rund 60 Euro knappe 25 Euro mehr als unsere erste Wahl.

Festplatten


Für ein NAS eignen sich Festplatten, die speziell für dieses Szenario hergestellt wurden. Am beliebtesten sind hier die Western Digital Red sowie Seagate NAS Festplatten. Je größer die Kapazität der Festplatten, desto effizienter (pro TB Speicherplatz) sind die Festplatten. Daher empfehlen wir immer möglichst große Kapazitäten zu kaufen und dafür dann weniger Festplatten (z.b. lieber 2x 8TB als 4x 4TB).

Wir haben uns hier für die Western Digital Red 8TB Festplatten entschieden. Diese verfügen über das RAID-Feature TLER, welches bei einem Festplattenfehler den RAID-Controller benachrichtigen kann und sich so weitere Zeit für eine Fehlerkorrektur erkauft. In der Praxis bedeutet dies für den Benutzer eine erhöhte Stabilität (diese Festplatten werden bei einem Fehler nicht sofort aus dem RAID-Verbund entfernt).

Der Intel RAID unterstützt in diesem System maximal 6 Festplatten. In einem RAID5 Verbund (1 Paritätsfestplatte) stehen so maximal 40 TB (ca. 36 TB netto) zur Verfügung. Das sollte auch für größere Datensammlungen ausreichen.

Zusammenbau der Hardware


Der Zusammenbau der Komponenten ist auch für Anfänger kein Problem. Der Prozessor wird in den Mainboard-Sockel gesteckt, danach wird der CPU-Kühler aufgesteckt. Wärmeleitpaste wird keine benötigt, da der mitgelieferte CPU-Kühler bereits über ein Wärmeleitpad verfügt.

Danach muss nur der Arbeitsspeicher eingesteckt werden sowie die Festplatten und das Netzteil angeschlossen werden. Die Kabel passen immer nur in die korrekten Buchsen, daher kann hier auch kein Kabel falsch angeschlossen werden.

Hinweis: Für diesen Test haben wir die Komponenten nicht in ein Gehäuse eingebaut.

Installation von Windows 10 Professional


Die Installation von Windows war noch nie so einfach wie unter Windows 10: es müssen nämlich keine Treiber manuell nachinstalliert werden, Windows 10 erkennt die Hardware automatisch und installiert die benötigten (und recht aktuellen) Treiber selbstständig.

Noch bis Juli 2016 kann man Windows 10 zudem über einen Trick für einen sehr günstigen Preis von ca. 35 Euro erwerben. Dazu wird eine MAR-Refurbished Lizenz von Windows 7 Professional erworben. Dieser Lizenzschlüssel ist bis Juli 2016 auch für die Installation von Windows 10 Pro geeignet. Weitere Informationen zu den MAR-Lizenzen haben wir hier zusammengefasst.

Nach Juli 2016 kann man Windows 10 Pro via Amazon auch schon für 40-50 Euro erwerben. Dabei sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass der Verkäufer ein Echtheitszertifikat (Certificate of Authenticity, COA) beilegt. Wir empfehlen für ein NAS die Professional Version von Windows 10, die eine erweiterte Netzwerkfreigabe sowie andere nützliche Features im Netzwerk besitzt.

Intel RAID unter Windows 10


Um unter Windows 10 einen Festplatten-Verbund (RAID) zu erstellen, gibt es zwei Möglichkeiten: einmal über Microsofts Windows Speicherplätze und einmal über Intels Rapid-Storage Technologie (Intel RAID).

Während die Windows 10 Speicherplätze komplett unabhängig von der Hardware agieren, setzt die Intel Rapid-Storage Technologie einen Chipsatz mit Intel C, H oder Z-Chipsatz voraus. Daher haben wir uns in dieser Anleitung für das MSI H170M PRO-VDH mit Intel H-Chipsatz entschieden.

Alternativ: Windows Speicherplätze


Alternativ kann man die Windows Speicherplätze benutzen. Schon in Windows 8 hat Microsoft die Storage Spaces, zu Deutsch “Speicherplätze” integriert. Diese stehen nun auch - nahezu unverändert - allen Windows 10 Benutzern zur Verfügung. Vor Windows 8 waren die Speicherplätze nur auf den Server Betriebssystemen von Microsoft enthalten. Mit den Windows Speicherplätzen stellt Microsoft den Benutzern einen eigens entwickelten Software-RAID zur Verfügung.

Durch die Verbreitung von Raid-Systemen und sicherlich auch durch die starke Linux Konkurrenz die mit mdadm (Linux Software-RAID) ein sehr mächtiges Raid-Werkzeug besitzt, war Microsoft nun gezwungen dieses Server Feature auch Endbenutzern zur Verfügung zu stellen.

Neben einer Spiegelung aus zwei Festplatten (Raid 1) wird auch der einfache Zusammenschluss mehrerer Laufwerke (JBOD) zur Kapazitätssteigerung ohne Parität unterstützt. Zusätzlich beherrscht die Software auch einen Verbund von mindestens 3 Laufwerken im Raid 5 oder mindestens 5 Laufwerken im Raid 6 (Drei-Wege-Spiegelung). In einem Raid 6 Verbund können bis zu 2 Festplatten ausfallen ohne das ein Datenverlust auftritt.

Da der Intel RAID unserer Meinung nach klare Vorteile bei Benutzung und Geschwindigkeit gegenüber den Windows Speicherplätzen bietet, benutzen wir in dieser Anleitung den Intel RAID.

Intel RAID - Schritt-für-Schritt Konfiguration


Wichtig ist erstmal, das im Bios des Mainboards die SATA Ports auf den RAID-Modus eingestellt werden. Dies sollte unbedingt noch vor der Installation von Windows 10 erfolgen.

Der Intel RAID unterstützt die RAID-Modi 0, 1, 10 und 5. Interessant für ein NAS sind vor allem RAID 1 und RAID 5. Ein RAID 1 spiegelt dabei eine Festplatte 1:1 auf eine zweite, d.h. das eine der beiden Festplatten ausfallen kann ohne das es zu einem Datenverlust kommt. RAID 5 benötigt 3 bis 6 Festplatten. Die Parität wird über alle Festplatten gebildet und nimmt immer die Größe einer Festplatte ein.

D.h. das ein RAID 5 am effizientesten arbeitet, wenn 6 Festplatten angeschlossen werden. Hier steht dann Netto eine Kapazität von 5 Festplatten zur Verfügung, während bei der Verwendung von 3 Festplatten die Kapazität von 2 Festplatten zur Verfügung steht.

Ein RAID 5 Verbund lässt sich zudem später einfach erweitern, indem eine weitere Festplatte (bis zu einem Maximum von 6 Festplatten) angeschlossen wird. Die neue Festplatte muss dann nur in der Intel RST Software dem Verbund hinzugefügt werden.

Um einen neuen RAID-Verbund zu erstellen, muss die Intel Rapid Storage Software gestartet werden. Ist diese nicht bereits gestartet (Icon in der Taskleiste), lässt sich diese über das Startmenü starten. Über die “Erstellen” Schaltfläche lässt sich die RAID-Einrichtung (siehe Bilderstrecke) starten.

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Je nach Anzahl und Kapazität der Festplatten kann die Erstellung mehr als 24 Stunden dauern. Es sollte hier die Option “Initialisierung” ausgewählt werden. Dabei wird jeder Sektor des RAID Verbundes von der Software überprüft.

Erst wenn die Initialisierung erfolgreich abgeschlossen wurde, sollte eine Partition auf dem RAID-Verbund erstellt werden. Tipp: während der Initialisierung ist es hilfreich den Windows 10 Energiesparmodus in der Systemsteuerung zu deaktivieren. Am einfachsten gelangt man zu den Energieoptionen, indem man im Startmenü einfach “Energieoptionen” eingibt.

In den Einstellungen der Intel Rapid Storage Software sollte der Cache-Modus auf “Write-Back” gestellt werden. Damit gehen im Falle eines Stromausfalls zwar Daten im Zwischenspeicher verloren, allerdings erhöht sich mit dieser Einstellung die Schreibgeschwindigkeit enorm.

RAID-Verbund partitionieren und formatieren


Um nun eine Partition auf dem RAID-Verbund zu erstellen, gibt man im Startmenü “Computerverwaltung” ein. Hier navigiert man nun zum Punkt “Datenträgerverwaltung” und initialisiert den RAID-Verbund mit einer GPT-Partitionstabelle.

Hier lässt sich auch die Größe der Zuordnungseinheit festlegen. Während Einsteiger sehr gut mit den Standardeinstellungen beraten sind, passen Profis die Streifen- und Zuordnungseinheitengröße manuell aneinander an. Dazu haben wir bereits vor einiger Zeit eine Übersicht erstellt.

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Im Anschluss daran lässt sich der neue Datenträger nun per Rechtsklick “Neues einfaches Volume” partitionieren und formatieren. Der Vorgang dauert ca. 1-2 Minuten. Danach steht der RAID-Verbund wie eine normale Festplatte zur Verfügung.

Benachrichtigung bei Festplattenausfall konfigurieren


Läuft ein NAS erstmal, überprüft man den Status der Festplatten meist nicht sehr häufig. Dies macht nichts, denn das kann die Intel Rapid Storage Software auch selbstständig. Dazu muss die Protokollierung in den Einstellungen aktiviert werden.

Leider hat es Intel immer noch nicht geschafft hier eine Möglichkeit zu schaffen, ein Login und Passwort für den SMTP Server zu hinterlegen. Denn nahezu jeder externe SMTP Server verweigert die Verbindung ohne gültige Logindaten. Es gibt hier einen Workarround, den wir euch hier vorstellen.

Dazu setzen wir ein kostenloses Tool mit dem Namen “SMTPAuth” ein. Dieses ist schon etwas älter und noch nicht wirklich kompatibel zu Windows 10. Daher benutzen wir den Windows Kompatibilitätsassistenten um die Software in einem kompatiblen Modus auszuführen.

Zuerst installiert ihr die Software SMTPAuth (Download). Nach der Installation öffnet ihr die Windows Systemsteuerung und wählt den Punkt “Programme” aus. Unter “Programme und Features” klickt ihr auf “Programme ausführen, die für vorherige Versionen von Windows entwickelt wurden”.

Folgt dann dieser Bilderstrecke:

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Nun müssen wir SMTPAuth starten und konfigurieren:

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In der Intel RST Software gebt ihr unter “Voreinstellungen - E-Mail” als SMTP-Host nun “localhost” ein, d.h. das euer NAS als SMTP-Server fungiert. Nun gebt ihr noch eure Absender E-Mail-Adresse und einen Empfänger ein. Testet die Einstellungen unbedingt. Hat alles geklappt, solltet ihr eine E-Mail mit der Nachricht “Ihre E-Mail-Konfiguration zum Empfang von Benachrichtigungen wurde bestätigt.” bekommen haben.

Regelmäßige Überprüfung des RAID konfigurieren


Die Intel RST Software kann den RAID-Verbund in regelmäßigen Abständen automatisch prüfen und ggf. vorhandene Fehler beheben. Dies lässt sich unter “Voreinstellungen - Planer” konfigurieren. Eine monatliche Überprüfung scheint uns für den privaten Gebrauch ausreichend zu sein.

Beachtet, dass die Überprüfung ähnlich lange wie eine Initialisierung dauert, d.h. bei einem größeren Verbund auch mal mehr als 24 Stunden.

Freigaben erstellen


Ist die Konfiguration abgeschlossen, kann man den RAID-Verbund im Netzwerk freigeben. Die Freigaben sollten für einen bestimmten Benutzer gelten, der am besten nur eingeschränkte Rechte für den Computer besitzt. Daher erstellen wir uns erstmal einen neuen Benutzer.

Im Startmenü gibt man dazu “Weitere Benutzer” ein und klickt dann auf “Weitere Benutzer hinzufügen, bearbeiten oder entfernen”. Danach folgt ihr der nachfolgenden Bilderstecke.

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Ist der neue Benutzer erstellt, können wir nun eine Freigabe für diesen Benutzer einrichten. Dazu erstellt ihr auf dem RAID-Verbund einfach einen Ordner euer Wahl den ihr dann freigebt. Ihr könnt natürlich auch mehrere Ordner freigeben oder gleich die ganze Festplatte.

Per Rechtsklick auf den Ordner “Eigenschaften” und dann im Reiter “Freigabe” findet ihr die “Erweiterte Freigabe”. Hier klickt ihr auf “Berechtigungen” und entfernt erstmal die Gruppe “Jeder” aus der Liste. Anschließend fügt ihr dann den zuvor erstellten Benutzer ein. Es können natürlich auch mehrere Benutzer hinzugefügt werden.

Die Freigabe ist nun in eurem Netzwerk unter “ComputernameFreigabenname” erreichbar.

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Einbinden der Freigabe auf einem Windows Client


Wie man die eben erstellte Freigabe nun benutzen kann, zeigen wir an einem zweiten Windows 10 Computer. Die Freigabe kann aber auch auf Windows 7/8, Linux oder MacOS Computern genutzt werden.

Im Explorer / Arbeitsplatz des Computers wählt man nun “Netzlaufwerk verbinden” aus. Je nach Einstellung des NAS ist dieses im Netzwerk für jedermann sichtbar oder auch nicht. Wichtig ist, dass “Verbindung mit anderen Anmeldeinformationen herstellen” angehakt ist.

Es erscheint beim ersten Verbindungsversuch dann ein Anmeldefenster. Hier gibt man den Namen des NAS gefolgt mit dem Benutzernamen sowie das dazu gehörige Passwort ein. Es bietet sich auch an diese Anmeldedaten abzuspeichern da man diese sonst nach einem Neustart des Computers erneut eingeben muss.

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Remote-Zugriff konfigurieren


An einem NAS ist meistens kein Monitor angeschlossen. Der Zugriff erfolgt meist via Remote. Windows 10 bietet dafür die Steuerung per Remotedesktop von einem Windows, Linux oder MacOS Client an. Der Remotezugriff muss zunächst auf dem NAS aktiviert werden. Dazu einfach im Startmenü “Remotezugriff” eingeben und dann auf das Ergebnis “Remotezugriff auf diesem Computer zulassen” klicken.

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Über die Schaltfläche “Benutzer auswählen” lassen sich nun die Benutzer auswählen die sich per Remote auf das System einwählen dürfen. Wir benutzen hier den gleichen Benutzer, den wir für die Freigabe eingerichtet haben.

Hinweis: da es sich bei Windows 10 nicht um ein Serverbetriebssystem handelt, darf immer nur ein Benutzer gleichzeitig auf dem System angemeldet sein. Eine Remotesitzung unterbricht daher einen eventuell lokal angemeldeten Benutzer.

Geschwindigkeit


Die Geschwindigkeit ist stark vom RAID-Modus abhängig. Unserer RAID 1 Verbund aus zwei Western Digital Red 8TB Festplatten erreicht knapp 200 MB/s beim Lesen und 170 MB/s beim Schreiben von großen Dateien.

Im Gigabit Netzwerk wird die volle Geschwindigkeit von 110-115 MB/s erreicht, dabei ist das System in etwa zu 10-20% ausgelastet.





ZugriffGeschwindigkeitAuslastung
Lesen110-115 MB/s10-20%
Schreiben110-115MB/s10-20%

Energieverbrauch


Den Energiebedarf des Systems haben wir mit einem Voltcraft Energy Logger 4000 ermittelt. Das Betriebssystem war dabei auf einer Samsung 850 Pro SSD installiert. Es reicht hier aber auch eine Samsung 850 EVO absolut aus.






SituationVerbrauch
Standby, WOL aktiv3,0 W
Windows 10 Desktop, keine Datenfestplatten18,5 W
Windows 10 Desktop, 2x Western Digital Red 8TB (RAID 1)26,3 W

Liste aller Komponenten


Hier eine Auflistung der von uns benutzten / empfohlenen Komponenten. Bei mehr als 2 Festplatten werden zusätzliche SATA-Kabel (Daten) benötigt. Bei mehr als 4 Festplatten werden zusätzliche SATA-Kabel (Strom) benötigt.



























ProduktPreis
ProzessorIntel Pentium G4400, 2x 3,3 GHz{Intel Pentium G4400}
Prozessor (alternativ)Intel Core i3-6100, 2x 3,7 GHz + Hyperthreading{Intel Core i3-6100}
Prozessor (alternativ)Intel Core i5-6400, 4x 2,7 GHz{Intel Core i5-6400}

MainboardMSI H170M PRO-VDH{MSI H170M PRO-VDH}
ArbeitsspeicherCrucial CT8G4DFD8213 8GB DDR4-2133 1.2V{Crucial CT8G4DFD8213}

System-SSDSanDisk SSD PLUS 120GB{SanDisk SSD PLUS 120GB}
System-SSD (alternativ)Kingston SV300S37A/120GB{Kingston SV300S37A/120GB}
System-SSD (alternativ)120GB Samsung 850 EVO{120GB Samsung 850 EVO}

Daten-FestplattenWestern Digital Redca. 42 Euro pro TB
Daten-Festplatten (alternativ)Seagate NASca. 41 Euro pro TB

GehäuseFractal Design Define R5{Fractal Design Define R5}
Gehäuse (alternativ)Xigmatek Asgard Midi-Tower{Xigmatek Asgard Midi-Tower}

NetzteilBe quiet! BN140 System Power 7, 300W{Be quiet! BN140 System Power 7}
Netzteil (alternativ)Be quiet! 400W Pure Power 9{Be quiet! 400W Pure Power 9}

SATA-Kabel (Strom)InLine SATA Strom-Y-Kabel SATA{InLine SATA Strom-Y-Kabel SATA}
SATA-Kabel (Daten)3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m{3x deleyCON SATA 3 Kabel 0,5m}

Windows 10 Professionalüber Win 7 Pro MAR Lizenz{Win 7 Pro MAR Lizenz}

Fazit und Alternativen


Ein Windows 10 NAS mit Intel RAID ist einfach einzurichten und auch für NAS-Einsteiger geeignet. Da man nahezu alle Windows Anwendungen verwenden kann ist das NAS sehr flexibel oder kann auch als Office-PC eingesetzt werden. Gerade wenn man sich den Umgang mit Linux nicht zutraut kann Windows 10 daher eine gute Wahl sein.

Als Alternativen empfehlen wir unser NAS - Basic für 4 Festplatten bzw. NAS - Adavanced für 6 Festplatten. Hier setzen wir auf eine Webbedienung via OpenMediaVault welches auf Debian Linux basiert.