NAS Basic 3.0 mit passiv gekühltem Apollo Lake 4-Kern Prozessor

Für das NAS - Basic 3.0 nutzen wir wieder ein Mainboard von ASRock. Konkret handelt es sich um das ASRock J3455-ITX, welches mit einem neuen Intel Apollo Lake Vierkern Prozessor ausgestattet ist. Im direkten Vergleich zur Vorgängerarchitektur auf Braswell Basis ist der Intel Celeron J3455 ca. 20-25% schneller. Der Geschwindigkeitsgewinn resultiert aus einer deutlich besseren IPC, den Takt konnte Intel zum Vorgänger sogar noch leicht reduzieren. Dies macht sich positiv im Energieverbrauch bemerkbar.

Die neue Intel HD Graphics 500 basiert auf Intels 9. GPU-Generation die bereits in den Skylake Prozessoren verbaut wurde. Wichtiger Unterschied: h.265 (HEVC) wird nun auch in 10bit voll via Hardware berechnet, ebenso Googles freier VP-9 Codec. Dazu hat ASRock einen HDMI 2.0 Port verbaut, der 4k @ 60 Hz ermöglicht.

CPU, Mainboard und Arbeitsspeicher


Das ASRock J3455-ITX besitzt 4 SATA-Ports der neusten Generation sowie einen kleinen M.2 Slot, welcher für die Aufnahme einer W-LAN Karte gedacht ist. Die 2 Arbeitsspeicherbänke können mit DDR3L-1600/1866 bestückt werden. Maximal sind 16GB Arbeitsspeicher möglich.

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4x SATA 6G - max. 550MB/s pro Port
1x M.2 für W-LAN
AES-Ni - Beschleunigung von Ver- und Entschlüsselung
Vt-x, Vt-x EPT, VT-d - Virtualisierungsfeatures
2x USB 3.0 + 1x Front-USB 3.0
2x USB 2.0 + 2x Front-USB 2.0
1x Gigabit LAN (Realtek RTL8111GR, Wake-On-Lan, Wake-On-Wan, 802.3az EEE, PXE)
1x HDMI 2.0, 1x DVI + 1x VGA Display
1x PCIe 2.0 x1

Der Intel Celeron J3455 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.

Theoretisch lassen sich die 4 SATA Ports durch den vorhandenen PCIe 2.0 x1 Slot um weitere 2-4 Ports erweitern, indem man zu einem PCIe-SATA-Controller wie der Syba PCI-Express-Controller-Karte greift. Aus unseren Erfahrungen in der Praxis ist davon aber abzuraten, die kleinen Boards kommen teilweise nicht mit der internen Adresszuweisung an zu viele SATA-Endgeräte klar und verursachen unter Umständen kritische Lese- oder Schreibfehler. Wir raten daher aktuell vom Einsatz von mehr als 4 SATA-Festplatten auf den Apollo Lake Mainboards ab.

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


Wir hatten in der Vergangenheit häufig spezielle USB-Sticks mit haltbaren SLC-Speicherzellen empfohlen, da sich normale USB-Sticks mit MLC-Zellen nicht als Datenträger für ein Betriebssystem eignen, denn diese MLC-Zellen nutzen sich sehr schnell ab. Teilweise sind solche Sticks nach 1-2 Wochen Einsatz schon defekt.

Zu den teureren SLC-Sticks möchten wir euch aber nicht mehr raten, da doch einige Erfahrungsberichte in unserem Forum zeigen, dass auch die SLC-Sticks im Dauereinsatz zu schnell kaputt gehen. In meinem Heim-NAS werkelt ein SLC-Stick zwar schon knapp 2 Jahre ohne Probleme, vielleicht habe ich aber bisher einfach nur Glück gehabt.

In einem NAS möchte man sich die wertvollen SATA-Ports für die Datenfestplatten nicht durch eine Systemfestplatte blockieren, also habe ich nach einer Lösung gesucht und diese in einem M.2 USB 3.0 Adapter (siehe Anleitung) gefunden.

Konkret empfehlen wir hier die 32GB Transcend MTS400 SSD mit SATA Controller, die in einem speziellen USB 3.0 M.2 Stick Gehäuse steckt. Leider ist das Gehäuse mit {USB 3.0 M.2 Stick} fast genauso teuer wie die 32GB große SSD, lässt sich aber später auch noch wiederverwenden. Dazu empfiehlt sich noch der SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin Adapter, damit lässt sich die USB-Festplatte dann in das Gehäuse verfrachten und stört nicht.

Möchtet ihr lieber eine gewöhnliche SATA-Festplatte für das Betriebssystem benutzen, empfehlen wir als Alternative eine kleine SATA SSD wie die Transcend TS32GSSD340K (32GB). Für OpenMediaVault reichen auch schon 16 GB völlig aus.

Das richtige Gehäuse


Für ein NAS ist eine gute Kühlung der Datenfestplatten sehr wichtig. Daher empfehlen wir mit dem Cooler Master Elite 120 Advanced oder dem Fractal Design Core 500 zwei Mini-ITX Gehäuse die jeweils mit einem 140mm Lüfter ab Werk ausgerüstet sind. Dies kommt auch der Kühlung des Mainboards zu Gute, denn der Apollo Lake Vierkern Prozessor wird auf dem ASRock J3455-ITX passiv gekühlt.

Cooler Master Elite 120 Advanced
Gut und dabei noch recht günstig ist das Cooler Master Elite 120 Advanced, welches insgesamt 4 3,5 Zoll Festplatten aufnehmen kann (eine davon im 5,25 Zoll Slot mit Adapter). Der 140mm Lüfter sitzt in der Front und kühlt so 3 der Datenfestplatten ideal.

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Fractal Design Core 500
Eine gute Alternative ist das Fractal Design Core 500, in welches auch 4 3,5 Zoll Festplatten verbaut werden können. Wie auch beim Cooler Master Elite 120 Advanced können hier 3 Festplatten direkt und eine vierte Festplatte mittels Adapter im 5,25 Toll Slot verbaut werden.

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Netzteil


Möchte man ein kleines und sparsames NAS bauen ist ein internes ATX-Netzteil meistens nicht sinnvoll. Wir empfehlen bei solch sparsamen PCs dann eine PicoPSU-90 mit einem externem 60 oder 70W Netzteil. Bei geringen Lastzuständen sind nämlich selbst sehr effiziente ATX-Netzteile recht ineffizient. Das hatten wir in der Vergangenheit bereits getestet.

Mit einer PicoPSU-90 mit externem Netzteil wie dem Salcar 72W Trafo Transformator Netzteil lassen sich ca. 5 Watt einsparen im direkten Vergleich mit einem internen Markennetzteil. Netter Nebeneffekt eines externen Netzteiles: es ist absolut geräuschlos, während interne ATX-Netzteile in dieser Preisregion immer aktiv gekühlt werden.

Nicht wundern: die PicoPSU-90 nutzt nur einen ATX-20 Stecker, die 4 zusätzlichen Anschlüsse dienen der redundanten Stromversorgung, welche bei kleineren System nicht benötigt wird.

Festplatten


Das wichtigste in einem NAS sind natürlich die Festplatten. Wir verwenden Festplatten des Typs Western Digital Red mit 8TB, 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. Alternativ kann man Festplatten der Seagate NAS Serie nutzen, die über ein vergleichbares Featureset verfügen.

Western Digital gibt 3 Jahre Garantie auf die NAS-Serie. Der Preis liegt aktuell bei rund 43 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.

Zusammenbau


Egal für welches Gehäuse ihr euch entscheidet - der Zusammenbau ist denkbar einfach. Da der Prozessor bereits auf dem Mainboard verbaut ist, muss nur noch der Arbeitsspeicher sowie die PicoPSU-90 eingesteckt werden.

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.

Beim Arbeitsspeicher greift ihr am Besten zu Kingston DDR3L-1600 1,35V (KVR16LS11/4), denn das Mainboard ist bei der Speicherauswahl sehr kritisch und macht teilweise im Dual-Channel Modus mit anderen Speicherchips Probleme.

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.










OpenMediaVaultFreeNAS
Basis OSDebian 8FreeBSD 9.10 / 10 Beta 2
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 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. Das System ist kompatibel mit OpenMediaVault 2.x (Final) und mit OpenMediaVault 3.x (Beta). Die Startzeit des NAS dauert mit einer SSD nur ungefähr 30 Sekunden, aus dem Standby erwacht das NAS binnen 1-2 Sekunden.

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

Achtung: Die Installation dauert auf diesem System extrem lange (ca. 1 Stunde). Das liegt daran, dass der während der Installation genutzte Kernel die neuen Apollo Lake Prozessoren noch nicht richtig unterstützt. Nach der Installation steht dann direkt ein aktueller Kernel 4.9 zur Verfügung. Dann läuft das System fehlerfrei.

Eine gute Alternative ohne Startschwierigkeiten ist Ubuntu Server 16.10, der die neuen Apollo Lake Prozessoren bereits von Haus aus unterstützt. Eine umfangreiche Anleitung für die NAS-Installation von Ubuntu Server 16.10 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 3.0.59 (Kernel 4.8) genutzt.







SituationVerbrauchBemerkung
Ausgeschaltet, kein Betriebssystem2,9W
Ausgeschaltet, aus OMV2,4W
Standby, WakeOnLan aktiv2,6W(Suspend-to-Ram)
Im Betrieb (ohne Festplatte, Idle)9W

Wir benutzen in diesem Vorschlag das Wake-On-Lan Feature des Mainboards. OpenMediaVault verfügt über ein Plugin mit dem Namen “AutomatischHerunterfahren”. 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.

Wir haben das Automatische Herunterfahren des NAS mehrfach getestet und es funktioniert mit der hier verwendeten Hardware einwandfrei. Die WOL-Funktionalität ist immer aktiv und muss daher im Bios nicht aktiviert werden.

Wichtig ist, dass im “AutomatischHerunterfahren” Plugin in den erweiterten Optionen folgende Zeile eingegeben wird:

TEMPPROCNAMES="-"

Vergisst man diese Konfiguration, wechselt das NAS nicht in den Standby und bleibt dauerhaft aktiv. Das Verhalten des Plugins lässt sich jederzeit über die Systemprotokolle nachvollziehen und ggf. anpassen.

Lautstärke


Durch die passive CPU-Kühlung und das passive, externe Netzteil ist das NAS System angenehm leise. Den Gehäuselüfter kann man auf Wunsch im Bios des Mainboards einstellen. Damit wird das System im Leerlauf nahezu unhörbar. Allerdings können sich die Datenfestplatten (je nach Anzahl) zu einem recht lauten Geräusch zusammenaddieren.

Häufige Fragen rund um OpenMediaVault

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 aufgelistet.




























KomponenteNamePreis
Mainboard inkl. CPUASRock J3455-ITX, 4x 1.5 GHz, 2.3 GHz Turbo{ASRock J3455-ITX}
Mainboard inkl. CPU (alternativ)ASRock J4205-ITX, 4x 1.5 GHz, 2.6 GHz Turbo{ASRock J4205-ITX}

Arbeitsspeicher2x 4GB Kingston DDR3L-1600 1,35V (KVR16LS11/4){KVR16LS11/4}

System-Stick GehäuseUSB 3.0 M.2 Stick{USB 3.0 M.2 Stick}
System-Stick SSD32GB Transcend MTS400{32GB Transcend MTS400}
System-SSD (alternativ)Transcend TS32GSSD340K (32GB){Transcend TS32GSSD340K}

DC-WandlerPicoPSU-90{PicoPSU-90}
NetzteilSalcar 72W Trafo Transformator Netzteil{Salcar 72W Trafo Transformator Netzteil}

Netzteil (alternativ)be quiet! Pure Power 10 CM - 400W{be quiet! Pure Power 10 CM - 400W}

GehäuseCooler Master Elite 120 Advanced{Cooler Master Elite 120 Advanced}
Gehäuse (alternativ)Fractal Design Core 500{Fractal Design Core 500}

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 (1x je Datenfestplatte)SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker{SATA Kupplung auf 2x SATA Stecker}

DatenfestplattenWestern Digital Red, Preis je TB Kapazität43 Euro
Datenfestplatten (alternativ)Seagate NAS, Preis je TB Kapazität43-46 Euro

SummeGünstigste Zusammenstellung ohne Datenfestplattenca. 255 Euro

Fazit


Klein, leise und sparsam ist auch die 3. Ausgabe unseres NAS - Basic Vorschlages. Durch den bereits verbauten Prozessor ist der Zusammenbau auch für Anfänger sehr einfach zu bewerkstelligen. Für OpenMediaVault oder auch Ubuntu Server 16.10 reicht ein 4GB Arbeitsspeichermodul bereits aus, wer noch etwas Reserven haben möchte dem empfehlen wir allerdings 2 Module. Dann kann man auch den Dual-Channel Modus nutzen der nochmal eine deutliche Steigerung der Speicherbandbreite bewirkt.

Etwas mehr Leistung lässt sich auch durch ein Upgrade auf das ASRock J4205-ITX erzielen. Der dort verbaute Intel Pentium Prozessor taktet im Turbo ca. 300 MHz höher und ist so im direkten CPU-Vergleich knappe 10 Prozent schneller.

Als Systemdatenträger empfehlen wir die USB 3.0 zu M.2 SATA Kombination die mit Hilfe des SODIAL(R) 8 Zoll USB 3.0 20-Pin Adapters direkt auf das Mainboard gesteckt wird. So bleiben alle 4 SATA Ports für Datenfestplatten erhalten. Wem auch 3 Datenfestplatten ausreichen, der kann mit dem direkten Einbau einer kleinen SSD wie der Transcend TS32GSSD340K (32GB) nochmal etwas Geld sparen.