NAS für 12-16 HDDs im Raid 5/6

Hinweis: Dieser Artikel wird regelmässig aktualisiert.
Letztes Update am 01.12.2013
Geändert: Prozessor von Intel Celeron G1610 (Ivy Bridge) auf Intel Pentium G3220 (Haswell)
Geändert: Mainboard von Asus P8H77-M Pro LGA1155 auf Sockel 1150 Asrock H81M-HDS

Nachdem ich auf verschiedenen Seiten schon zahlreiche Anleitungen zum Bau von NAS-Systemen veröffentlicht habe, folgt hier mein neustes Projekt: Ein Premium NAS, das je nach Controller zwischen 12 und 16 Festplatten aufnehmen kann.

Hierbei wird eine Hardware-Controller-Karte vom Typ AMCC/LSI 3ware 9650SE-12ML bzw. 3ware 9650SE-16ML benutzt, die über einen PCI-E 8x Slot mit dem Mainboard verbunden wird. Dieser Controller ist nicht der neuste seiner Art, er unterstützt beispielsweise nur SATA-2 und nicht SATA-3. Da dies aber nur für SSD-Festplatten interessant ist, ist der Controller vor allem durch den Fakt, dass man ihn teilweise gebraucht sehr günstig bekommt, eine gute Wahl.

Technische Daten

CPU: Intel Pentium G3220 Dual Core (3GHz, 3MB Cache, 54W TDP, 22nm Haswell) für 59 Euro

Ram: Corsair XMS3 PC-1333 Arbeitsspeicher 8GB (CL9) DDR3-RAM Kit (ca. 55 EUR). Es reichen 4GB.

Mainboard: Asrock H81M-HDS, Sockel 1150, HDMI, DVI, VGA, USB 3, 2xSATA3, 2xSATA2 für 49 Euro

Raid-Controller: AMCC/LSI 3ware 9650SE-12ML bzw.3ware 9650SE-16ML, 12/16x SATA2 (gebraucht ca. 200-250 EUR, neu ca. 600 EUR) oder
Raid-Controller (alternativ): HighPoint RocketRAID 2720 8x SATA3 (neu ca. 170 EUR) oder
Raid-Controller (alternativ): LSI Megaraid 9260-8i 8x SATA3 (gebraucht ca. 200 EUR, neu ca. 450 EUR) oder
Raid-Controller (alternativ): Adaptec 6805 8x SATA3 (gebraucht ca. 200 EUR, neu ca. 450 EUR)

Netzteil: Be quiet! Pure Power L7-350W - 350 Watt, 4x SATA, 3x IDE, 1x 6/8 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze (ca. 42 EUR)
Adapter: 3x DELOCK Adapter Power SATA HDD2x zu 4Pin (je 2 EUR) - Damit lassen sich insgesamt 10 SATA-Festplatten versorgen.

Gehäuse: Fractal Design Define R4 Midi Tower für bis zu 10 Festplatten (ca. 95 EUR) oder
Gehäuse (alternativ): nox Hummer Big Tower für bis zu 12 Festplatten (ca. 100 EUR) oder
Gehäuse (alternativ): Lian Li PC-A70FB Big Tower für bis zu 14 Festplatten (ca. 170 EUR) oder
Gehäuse (alternativ): Xigmatek Elysium Big Tower für bis zu 16 Festplatten (ca. 150 EUR)

Festplatten: Seagate Barracuda ST3000DM001 3000GB, 7200rpm, 64MB Cache (je 115 EUR) oder
Festplatten (alternativ): Western Digital Red 3000GB, 5400rpm, 64MB Cache, 24/7 zertifiziert (je 135 EUR) oder
Festplatten (alternativ): Seagate STBD4000400 4000GB, 5900rpm, 64MB Cache (je 170 EUR)

Summe: 300 EUR + Raid-Controller (bei mir 200 EUR) + Festplatten (bei mir 8×115 + 50 für System-HDD = 970 EUR) = 1520 EUR.

Einsatzzweck


Mein NAS benutze ich zum streamen von Medien (Video, Audio, Bilder) sowie als sichere Datenablage. Als Software benutze ich Windows 2011 Home Server mit dem Addon LightsOut (Bei Interesse: Hier findet Ihr meine Anleitung zur Konfiguration von LightsOut). Aktuell betreibe ich an meinem 12-Port Raid Controller 8 Festplatten vom Typ Seagate Barracuda ST3000DM001 mit einer Gesamtkapazität von 24.000 GB (real nutzbar sind durch den Abzug von 2 Festplatten als Parität 16,3 TB).

Unterschied zwischen Raid5 und Raid6


Während bei einem Raid5 Verbund immer 1 Festplatte als Parität genutzt wird, sind es in einem Raid6 Verbund 2 Festplatten. Die Geschwindigkeit ist durch die etwas aufwendigere Berechnung ca. 30% geringer als in einem Raid5 Verbund. Ein Raid6 Verbund ist daher sicherer, da bis zu 2 Festplatten ausfallen können, bevor ein Datenverlust auftritt. Für einen Raid5 Verbund werden mindestens 3, für einen Raid6 Verbund mindestens 4 Festplatten der gleichen Größe benötigt.

Firmware Updates für gebrauchte Raid Controller


Solltet Ihr euch für einen gebrauchten Raid Controller entscheiden, muss auf jeden Fall ein Firmware Update durchgeführt werden! Die 3ware 9650SE Serie z.B. unterstützt erst mit der Firmware 4.x Version Festplatten von 3 oder 4TB. Die aktuellste Version des 3ware 9650SE ist die v4.10.00.027, 9.5.5.1 code set. Ihr könnt diese auf der 3ware (jetzt LSI) Webseite herunterladen (unten rechts auf der Startseite).

Die richtige Auswahl der Raid-Festplatten


Bei den Festplatten gibt es in einschlägigen Foren oft Uneinigkeit darüber, welche Festplatte denn nun für ein NAS geeignet ist. Viele behaupten, dass nur 24/7 zertifizierte Festplatten - also für den Servereinsatz freigegeben - geeignet seien. Diese Festplatten sind aber knapp doppelt so teuer wie die normalen Festplatten. Die Western Digital Red-Serie (z.B. Western Digital Red 3000GB (WD30EFRX) - oben bereits aufgeführt) ist da quasi ein Zwidder. Sie ist für den NAS-Bereich im 24/7 Betrieb zugelassen, unterscheidet sich aber technisch kaum von der Western Digital Green-Serie (also der Privatanwenderserie).

Ich benutze seit ca. 1 Jahr die Seagate Barracuda ST3000DM001 3000GB, nicht weil diese ca. doppelt so schnell sind wie die Western Digital Red/Green Serie, sondern weil die Seagates mit zu den günstigsten Festplatten gehören. Hier mal ein Screen meiner Festplatten mit CrystalDiskInfo:

[bild 2]

Bisher hatte ich noch keine Probleme, wobei mein NAS ca. 4-6 Stunden pro Tag an ist, die restliche Zeit im Energiesparmodus.

Der Prozessor / CPU


Meine Anforderungen an die NAS CPU: Sie soll schnell genug sein um meinen Raid6 nicht zu bremsen, soll deutlich über 120MB/s via LAN empfangen und senden können, Energiesparend sein und kostengünstig. Der Intel Pentium G3220 erfüllt all dies mit Bravour. Bei mir werden maximal 2 1080p Streams gleichzeitig abgerufen (1x TV Wohnzimmer, 1x TV Schlafzimmer). Ich habe mal die Auslastung bei 2 parallelen 1080p AVC Remux Streams (ca. 30GB / Film) überprüft - das Ergebnis kann sich sehen lassen (Achtung: Messergebnis noch mit dem alten Intel Celeron G1610, der Intel Pentium G3220 ist nochmal performanter):

[bild 3]

Das Mainboard


Im Prinzip tut es hier jedes Mainboard mit Sockel 1150 (Haswell). Das Asrock H81M-HDS benutzt die CPU-Interne Grafikeinheit, damit spart man sich eine dedizierte Grafikkarte, die in einem NAS völlig deplatziert wäre. USB 3.0, LAN und Audio sind natürlich mit dabei. Als Energiespartipp hat sich das Intel DH87RL (ca. 90 Euro) bewährt. Allerdings wird es nahezu unmöglich sein die Stromersparniss wirklich wieder rauszubekommen weil das Asrock H81M-HDS eben 40 Euro weniger kostet.

Der Raid-Controller


Wer maximal 6-Festplatten im Raid-Verbund (max. Raid5) eibinden möchte, kommt ohne externen Hardware-Controller aus und kann den Intel Software Raid benutzen. Dieser ist erstaunlich gut und die Intel Rapid Storage Software zur Verwaltung des Raids unter Windows ist sehr ausgereift und meiner Meinung nach teilweise besser als die Software von professionellen Raid-Controllern. Ich habe 1 Jahr lang den Intel Raid Controller mit 6x Seagate Barracuda ST3000DM001 3000GB im Raid5 genutzt und hatte keine Probleme.

Wer wie ich allerdings mehr als 6 Festplatten einbinden möchte und wem die Sicherheit von Raid5 nicht reicht, der muss auf einen der oben genannten Raid Controller ausweichen. Wer gar 12 oder 16 Festplatten einbinden möchte, kommt am AMCC/LSI 3ware 9650SE-12ML bzw.3ware 9650SE-16ML quasi nicht vorbei. Man kann auch mit kleineren Controllern und dann SAS-Expandern arbeiten, dies ist in dieser Preisklasse nicht sinnvoll, da 1 SAS Expander knapp 200 Euro kosten kann und die Bandbreite deutlich geringer ist.

[bild 1]

Netzteil


Hier bediene ich mich einen Ausschnitt meines Posts über einen Spiele-PC: Markennetzteile verfügen heutzutage über einen Wirkungsgrad von 81-96%. Dieser Wirkungsgrad wird aber nur in einem bestimmten Bereich (z.B. 20% Last) erreicht.

Es gibt folgende Effizienz-Zertifizierungen:

80 PLUS Bronze: 20% Last = min. 81%, 50% = min. 85%, 100% = min. 81% Effizienz
80 PLUS Silber: 20% Last = min. 85%, 50% = min. 89%, 100% = min. 85% Effizienz
80 PLUS Gold: 20% Last = min. 88%, 50% = min. 92%, 100% = min. 88% Effizienz
80 PLUS Platinum: 20% Last = min. 90%, 50% = min. 94%, 100% = min. 91% Effizienz
80 PLUS Titanium: 20% Last = min. 94%, 50% = min. 96%, 100% = min. 91% Effizienz

Netzteile bis 100 Euro

- Be quiet! Pure Power L7-350W - 350 Watt, 4x SATA, 3x IDE, 1x 6/8 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze für 42 Euro
- Be quiet! Pure Power L8-430W - 430 Watt, 4x SATA, 3x IDE, 1x 6/8 PCI-E, 1x 6 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze, Kabelmanagement für 60 Euro
- Enermax Triathlor ETA550AWT - 550 Watt, 6x SATA, 5x IDE, 2x 6/8 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze für 74 Euro
- Be quiet! Pure Power L8-530W - 530 Watt, 5x SATA, 4x IDE, 2x 6/8 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze, Kabelmanagement für 75 Euro
- Be quiet! Pure Power L8-630W - 630 Watt, 5x SATA, 4x IDE, 2x 6/8 PCI-E, 2x 6 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Bronze, Kabelmanagement für 86 Euro

Netzteile über 100 Euro

- Be quiet! Straight Power E9-580W - 580 Watt, 8x SATA, 6x IDE, 4x 6/8 PCI-E, 140mm Fan, 80+ Gold, Kabelmanagement für 104 Euro
- Enermax ERV550AWT-G - 550 Watt, 6x SATA, 6x IDE, 2x 6/8 PCI-E, 140mm Fan, 80+ Gold, Kabelmanagement für 114 Euro
- Be quiet! Straight Power E9-700W - 700 Watt, 9x SATA, 6x IDE, 4x 6/8 PCI-E, 140mm Fan, 80+ Gold für 118 Euro
- Be quiet! Straight Power E9-680W - 680 Watt, 9x SATA, 6x IDE, 4x 6/8 PCI-E, 140mm Fan, 80+ Gold, Kabelmanagement für 126 Euro
- Seasonic X-560 - 560 Watt, 8x SATA, 5x IDE, 2x 6/8 PCI-E, 120mm Fan, 80+ Gold, Kabelmanagement für 148 Euro
- Enermax EMP750AWT - 750Watt, 12x SATA, 8x IDE, 4x 6/8 PCI-E, 140mm Fan, 80+ Platinum, Kabelmanagement für 179 Euro

Ich benutze hier das günstigste Netzteil, da es von der Leistung her locker reicht. Natürlich sind Netzteile mit Kabelmanagement sehr nett, also wenn ihr das Geld übrig habt nehmt eins mit Kabelmanagement.

Gehäuse


Ich benutze aktuell den Fractal Design Define R4 Midi Tower, der maximal 10 Festplatten aufnimmt. Dafür ist er schallgedämpft, besitzt ein gutes Kühlkonzept und ist super verarbeitet. Wer mehr Festplatten einbinden möchte, für den habe ich oben noch ein paar Big-Tower für bis zu 16 Festplatten herausgesucht. Wer maximal 7 Festplatten einbinden möchte, der sollte sich mal das Lian Li PC-Q08B anschauen. Achtung: Ihr benötigt dann ein Mini-ITX Mainboard (z.B. das Asus P8H77-I).

Software


Als Software kommt bei mir der Windows Home Server 2011 zum Einsatz. Dieses Betriebssystem ist sehr flexibel, es lassen sich die gleichen Treiber wie unter Windows 7 und Windows 2008 R2 benutzen. Windows Home Server 2011 benötigt eine Systemfestplatte mit mindestens 160GB. Diese Beschränkung lässt sich aber mit einem Trick umgehen - denn das Betriebssystem benötigt eigentlich nur ca. 30GB und hat damit Platz auf einer kleinen Festplatte oder sogar SSD. Dazu muss die cfg.ini Datei - Die eigentlich für ein unbeaufsichtigtes Setup gedacht ist - verändert bzw. erstellt werden:

[WinPE]
ConfigDisk=1
CheckReqs=0
WindowsPartitionSize=MAX

Achtung: Während des Windows Home Server 2011 Setups unbedingt nur die Systemfestplatte aktivieren! Die anderen Festplatten am Besten physikalisch deaktivieren (Strom- oder SATA/SAS-Kabel entfernen). WHS formatiert sonst unter Umständen die falsche Festplatte!

LSI / 3ware 9650 Raid Controller bzw. 3DM2 Management Software


Hier ein paar Screenshots der Raid Controller Management Software mit einem 8 Festplatten großen Raid6 Verbund unter Windows Home Server 2011:

Wer kein Windows möchte sondern eher auf Unix / Linux steht, dem empfehle ich meinen Artikel Haswell NAS für bis zu 6 Festplatten im Raid 5 mit FreeNAS.