NAS Selbstbau - Teil 1/3 - Die Hardware

Willkommen zum ersten Artikel auf techbros.de

seit einiger Zeit besteht bei meinem Bro der Bedarf, zuhause

"grosse Datenmengen irgendwo im Keller"

zu speichern. Er dachte an die Anschaffung eines NAS, ich empfahl einen kleinen Server selber zu bauen und möchte hier erklären warum:

Heimserver mit geringem Energieverbrauch und genug Rechenleistung Der immer größer werdende Bedarf an zentralisierte Datenhaltung im Haushalt lässt viele Familien, Büros oder Wohngemeinschaften heute einen NAS (Network Attached Storage) kaufen. Die Technik hat sich in den letzten Jahren stark verbessert, und die Bedienung wurde immer einfacher. Der Funktionsumfang der NAS Geräte hat ebenfalls stark zugenommen, FTP und iTunes Server sind mittlerweile Standard, auch an’s Cloud Computing wird gedacht und man kann von überall mittels internetfähigem Smartphone, Tablet oder Notebook auf seine Daten zugreifen. Wer dabei nicht alles auf teils kostenpflichtige Dienste wie Dropbox oder Ähnlichem ablegen will, stellt sich ein NAS in den Keller und kann so selber bestimmen, wer seine Daten sehen kann und was mit ihnen geschieht. Da ausgereifte NAS Systeme aber immer noch ihren - recht hohen - Preis haben und man auf die vom Hersteller ausgewählten Funktionen zurückgreifen muss, die man nicht erweitern kann, kommt für uns nur ein frei konfigurierbarer und hardwareseitig anpassbarer Heimserver in Frage.

Dabei kann man die Leistung einzelner Komponenten seinen Anforderungen anpassen und hat die freie Wahl des Betriebssystems und der Software. Bei Bedarf passt man im Nachhinein die Hardware an und kann so z. B. Erweiterungskarten, mehr Festplatten oder einen schnelleren Prozessor einbauen. Die Tatsache, dass man einen Teil der Hardware immer wieder auch für komplett neue Systeme verwenden kann, macht Neuanschaffungen kostengünstiger. Als Beispiel kann man das Gehäuse, Netzteil, Arbeitsspeicher, Lüfter und Scheibenleser (BluRay, DVD, CD und ääh HD-DVD - Laufwerk) nennen.

P37E sagt: Heimserver

  1. freie Wahl der Komponenten
  2. preisgünstig
  3. anpassbare Software

dotdean sagt: NAS

  1. klein, leise, meistens stromsparend
  2. mittlerweile breites spektrum an “installierbaren” apps (bis hin zu mumble servern etc.)
  3. minimale bis keine viren problematik seitens des betriebssystems
  4. kompatibel zu fast allen client betriebssystemen

Indem Ihr auf die Namen klickt unterstützt Ihr eine von beiden Meinungen, die Umfragewerte werden hier veröffentlicht.

Die Hardware Ausstattung, mit der wir uns beim ersten Teil des Artikels beschäftigen, richtet sich nach dem Leistungsbedarf der eingesetzten Programme, gerade wenn, wie bei einem Server üblich, mehrere Programme gleichzeitig laufen. Fangen wir mit dem zentralen Teil eines Speicher und Archivierungsserver an, den

Festplatten

sollten mit Bedacht ausgesucht werden, da es doch einige Stolperfallen gibt, über die man sich später ärgert und vielleicht am falschen Ende gespart hat. Punkt 1: Unser Heimserver soll 24/7 laufen, normale Desktop Festplatten sind dafür nicht geeignet. Es kommen nur sogenannte Hochverfügbarkeitsfestplatten in Frage, bei denen bewährte Technologie verwendet wird. Diese Festplatten verzichten für eine längere Haltbarkeit im Dauerbetrieb auf die maximal mögliche Performance. Die Datendichte auf den Plattern wird geringer gewählt. Die Zugriffszeiten können ebenfalls etwas langsamer gewählt werden, denn ein nicht maximal beanspruchter Motor hält einfach länger. Robustheit und Verfügbarkeit zählen hier mehr als maximale Performance und Kapazität. Punkt 2: 4KB Sektoren Die alte Generation von Festplatten besitzt 512Byte große Sektoren. Doch was ist überhaupt ein Sektor einer Festplatte? Ein Sektor ist die kleinste beschreibbare Einheit einer Festplatte. Jeder Sektor muss eine ECC Einheit besitzen, mittels derer die Daten auf Fehler überprüft, und korrigiert werden können. Diese ECC Einheit verwendet physikalischen Platz auf dem Platter (Scheibe einer HDD).
Im Gegensatz dazu ist ein 4KB Sektor achtmal so groß wie die alten 512Byte Sektoren. Da der 4KB Sektor ebenfalls nur eine ECC Einheit besitzt, kann mehr Kapazität der Festplatte für die eigentlichen Daten verwendet werden. Grob gesagt wird nicht so viel Platz der Festplatte für die ECC Einheiten verwendet, und mehr für die eigentlichen Daten. Eigentlich eine praktische Sache, doch leider ziehen solche tiefgreifenden Änderungen bei Hardware meist Inkompatibilitäten oder Probleme nach sich. In diesem Fall mussten die Hersteller ihre Festplattencontroller anpassen und alles was damit zusammenhängt. Pauschal kann man sagen, dass alle Laufwerke mit mehr als 1,5 Terrabyte Kapazität 4KB Sektoren besitzen. Moderne SATA Controller und Mainboards mit UEFI, dem neuen Bios, unterstützen diese Festplatten ohne Probleme oder Performanceverlust. Ältere Mainboards oder Raid Controller unterstützen sie, wenn überhaupt, meist nur mit Performanceeinbrüchen. Da wir moderne Hardware und ein Mainboard mit UEFI verwenden werden, sollte es keine Probleme mit 4KB Sektoren geben. Unser Heimserver wird anfangs mit gebrauchten Festplatten aus einem alten NAS System bestückt.

  • zwei Seagate Barracuda 7200.11 mit jeweils 500Gbyte

  • zwei Samsung HD103UJ mit jeweils 1000Gbyte

Alle vier Festplatten drehen mit 7200 Umdrehungen pro Minute. Auf diesen Festplatten werden die anfallenden Datensammlungen und der FTP Server laufen. Als Systemplatte für das Betriebssystem wird eine SSD verwendet.

  • Intel X25-M G2 Postville mit 80Gbyte Kapazität

Prozessor

Der Prozessor eines Servers sollte in erster Linie genug Leistung besitzen, um alle erforderlichen Programme flüssig abzuarbeiten. Grundsätzlich sollte man eher Kapazität nach oben haben, statt ständig eine 100% CPU Auslastung zu haben und dadurch Anwendungen zu verlangsamen. Allerdings ist einem mit zu viel Leistung auch nicht geholfen, da solche Prozessoren einen zu hohen Energieverbrauch haben und der Server über’s Jahr gerechnet viel Geld kostet.

Die prozessorlastigste Anwendung dürfte wohl der Air Video Server sein, der alle Arten von Videos live konvertiert und dann auf ein iOS Gerät streamed. Wer selber schon mal ein Video konvertiert hat, weiß wie lange es dauern kann und dass der Prozessor dabei zu 100% ausgelastet wird. In einem alten Server war ein Dualcore AMD Athlon 2, den der Air Video Server überlastete und so keine flüssige Wiedergabe auf dem iOS Gerät stattfand. Ein neuer Prozessor musste angeschafft werden, in diesem Fall ein AMD Athlon II X4 605e, der mit vier Mal 2,3Ghz genug Leistung selbst für’s gleichzeitige konvertieren und streamen an bis zu drei iOS Geräte hat.o AMD oder Intel. Für AMD sprechen die niedrigen Einstiegspreise und die starke integrierte Grafikeinheit, für Intel die hohe Leistung bei geringem Energieverbrauch. AMD hinkt in diesem Bereich seit der Core 2 Duo Reihe von Intel deutlich hinterher, und man kann für die Zukunft nur hoffen das AMD wieder aufholt und so ein Wettbewerb auf Augenhöhe stattfindet. Momentan erreicht AMD seine Leistung nur mittels hoher MHZ Zahlen, und die gibt es eben nur wenn man reichlich Energie hineinpumpt.

Da es bei unserem Heimserver nicht auf Grafikleistung ankommt, und GPU Computing noch nicht intensiv genutzt werden kann, wird es wohl ein Intel Prozessor werden.

Momentan ist der Sockel 1155 die “Gut & Günstig” Plattform von Intel, daher werden wir einen Prozessor der auf diesem Sockel basiert, verwenden.

Wie man sieht, ist die Wahl also nicht so einfach, basierend auf Budget für den Hardwarekauf und die Stromrechnung.

Zuerst stellt sich die Frage nach dem Prozessorhersteller, als Intel Pentium G2120, 2x 3.10GHz bei 35Watt TDP, hergestellt im 22nm Verfahren

Intel Celeron Dual-Core G540, 2x 2.50GHz bei 50Watt TDP, hergestellt im 32nm Verfahren Der Pentium Prozessor, der billigste 22nm im Portfolio von Intel, stellt genügend Leistung zur Verfügung, da er auf der modernen Ivy-Bridge Architektur beruht. Diese hat eine nochmals gesteigerte Pro-Takt Leistung als die Sandy-Bridge Architektur. Der entscheidende Punkt für den Pentium statt dem Celeron ist wohl das 22nm Verfahren, welches dem Prozessor bei mehr Gigahertz eine niedrigere TDP (Thermal Design Power) erlaubt und somit stromsparender ist.

EUR 81,87

Mainboard

Das Mainboard spielt eine eher untergeordnete Rolle, da wir es nicht auf’s übertakten oder sonstige extra Features abgesehen haben. Man bekommt für wenig Geld schon solide Hardware, die, die meisten Bedürfnisse erfüllt. Welche Anforderungen haben wir an das Mainboard für den Heimserver?

  • Reichlich SATA-Anschlüsse, mindestens fünf sollten es sein (vier Festplatten für Daten + eine für’s Betriebssystem)

  • USB 3.0 Anschlüsse für den schnellen Transfer zu USB-Sticks

  • miniITX Formfaktor, um ein möglichst kleines Gehäuse verwenden zu können

  • HDMI-Ausgang, um den Heimserver bei Bedarf auch an den Fernseher anschliessen zu können

Das Asus P8H77-I erfüllt unsere Bedingungen komplett: sechs SATA Buchsen zwei USB 3.0 Anschlüsse zwei Lüfteranschlüsse, die beide bei PWM (PulsWeitenModulation) Lüftern die Drehzahl steuern können. UEFI Wer unbedingt W-Lan onboard braucht, der sollte zum Zotac H77-ITX WiFi greifen, bei diesem Modell stecken 2 Antennen an der Anschlussleiste und eine W-Lan Karte ist aufgelötet.

EUR 98,97

Netzwerk

Für unsere Zwecke reicht allerdings ein Modell ohne W-Lan, da eine Netzwerkkabelverbindung eine höhere Transferrate, und kürzere Ansprechzeiten bedeuten. Ein Netzwerkkabel durch Wände oder Decken zu ziehen, ist bei ausreichender Vorkenntnis der verlegten Kabel in diesen, kein grosser Zeitaufwand. Die Möglichkeit das Netzwerk per Strom, sogenanntem D-Lan, zu verlängern oder teilweise zu überbrücken ziehe ich auch jederzeit einem W-Lan vor. Es gibt also verschiedene Möglichkeiten den Server im Keller mit einem Netzwerkanschluss zu versorgen. Angefangen bei einem USB-W-Lan Stick, bis hin zum Glasfaser Netzwerk sind alle Möglichkeiten offen. Da der Server primär als NAS genutzt wird sollte man im besten Fall eine 1000MBit Netzwerkinfrastruktur haben(Kabel, Router, Switch oder Hub), um bei etwa 125MByte pro Sekunde Daten innerhalb des Netzwerks zu verschieben. Eine Datei mit einem Gigabyte zu verschicken, dauert damit knapp über 8 Sekunden. Selbst grosse Sammlungen sind in kurzer Zeit auf dem NAS, und besetzen keinen Platz mehr auf z.B. einer SSD im Laptop.

Gehäuse

Das Gehäuse spielt keine große Rolle, kompakt sollte es sein, damit der Server transportabel bleibt, und genug Platz für alle Festplatten bieten. Da wir ein Mini-ITX Mainboard verwenden, welches eine Grösse von 17 x 17 cm hat, können wir ein sehr kleines Gehäuse verwenden. Nach kurzer Recherche eignen sich die folgenden zwei Gehäuse für unseren Server, am Ende entscheidet der persönliche Geschmack.

EUR 77,17
EUR 135,67

Netzteil

Wir brauchen bei einem System mit einem energiesparenden Prozessor und ohne stromfressende Grafikkarte kein leistungsstarkes Netzteil, deswegen dürften uns die 200 Watt des Xilence SPS-XP200.SFX ausreichen. Es hat eine normale ATX Grösse und passt damit in beide Gehäuse.

Sobald alle Komponenten geliefert sind, gehts weiter mit Teil Zwei, dem Zusammenbau des Servers, der dritte Teil wird sich um die Software und Servereinrichtung drehen.

Habt ihr vielleicht schon einen Heimserver aufgebaut oder Bedarf mal ein solches Projekt anzugehen? Dann schreibt uns doch in den Kommentaren wir freuen uns über Anregungen jeder Art.

-P37E

EUR 64,46