Der optimale NAS-Server im Eigenbau

Das optimale NAS (Network Attached Storage) ist ein Netzwerkspeicher, der aus individuellen Komponenten zusammengestellt ist.

Der große Vorteil eines individuell zusammengestellten NAS gegenüber einem vorkonfigurierten liegt darin, dass es flexibler ist. So lässt sich bei Bedarf der Arbeitsspeicher aufrüsten, um höhere Übertragungsraten zu gewährleisten. Reicht die Leistung des Prozessors für neue Anforderungen nicht mehr aus, tauschen Sie einfach die Hauptplatine samt CPU gegen ein neues Mainboard mit stärkerer CPU aus.

Auch softwareseitig bietet das optimale NAS Vorteile. Sie entscheiden selbst, welches  NAS-Betriebssystem Ihren Bedürfnissen entspricht. Da es sich hier meist um Open-Source-Systeme handelt, erhalten Sie nahezu unbegrenzt lange Updates und neue Funktionen.

Das vorgestellte NAS verfügt über eine Dual-Core-CPU mit 1,6 GHz Takt-frequenz, 4 GByte DDR3-Arbeitsspeicher mit einer Taktfrequenz von 1066 MHz und 4 TByte Plattenplatz. In dieser Konfiguration erreicht das NAS im Gigabit-Netzwerk sehr hohe Übertragungsraten von bis zu 92 MByte/s.

Das optimale NAS kostet in der vorgestellten Version 396 Euro und ist ein Einsteigermodell mit zwei Festplatten. Es lässt sich jedoch ganz leicht auf bis zu vier Festplatten erweitern.

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Das Gehäuse spielt bei der Zusammenstellung eines NAS eine große Rolle – schließlich soll das NAS kompakter sein als ein Desktop-PC. Für solch kleine Computer bietet sich das 17 x 17 cm große Mini-ITX-Format an. Diese Größe entspricht in etwa der einer Hülle für eine Single-Vinylplatte.

Zu den Hauptaufgaben des NAS gehört es, Speicherplatz im Netzwerk zur Verfügung zu stellen. Daher ist es wichtig, dass im Gehäuse mehrere Festplatten Platz finden. Idealerweise sollte ein NAS mit mindestens zwei Festplatten ausgestattet sein.

Praktisch ist in diesem Zusammenhang auch, wenn die Festplatten in einem Wechselrahmen stecken und sich so leicht austauschen lassen – wenn möglich sogar im laufenden Betrieb. Diese Technik nennt man Hot-Swap. Sie stellt an das Gehäuse die Anforderung, dass eine Hot-Swap-Backplane vorhanden ist. Bei dieser Backplane handelt es sich um eine Platine mit Steckverbindungen für die Strom- und Datenanschlüsse von Festplatten. Mit Festplatteneinschüben lassen sich dann Festplatten entfernen und hinzufügen.

Mini-ITX-Gehäuse benötigen oft spezielle Netzteile, die an das Gehäuse angepasst sind. Da die Gehäuseform meist nicht standardisiert ist, empfiehlt sich ein Gehäuse, in das bereits ein passendes Netzteil eingebaut ist.

Beim optimalen NAS kommt das Gehäuse CFI A-7879 zum Einsatz, weil es alle Bedingungen erfüllt, die für ein NAS wichtig sind. Es ist für die kleinen Mini-ITX-Mainboards konzipiert, ver fügt über vier Festplatteneinschübe und hat ein Netzteil mit 200 Watt eingebaut.

Das Netzteil ist stark genug, um ein voll bestücktes NAS mit vier Festplatten zu betreiben. Zusätzlich ist ein 12 cm großer, leiser Gehäuselüfter installiert, der die Wärme aus dem Gehäuse abtransportiert. Der Preis des Gehäuses liegt bei rund 130 Euro (http://www.cartft.com).

Das Chenbro ES341 69 ist ein vergleichbares Gehäuse. Es verfügt ebenfalls über vier Festplatteneinschübe mit Hot-Swap-Funktionalität. Das Netzteil ist mit 120 Watt genügsamer und ebenfalls ausreichend für eine Vollbestückung mit vier Festplatten. Der Preis beträgt rund 175 Euro (http://webshop.schneider-consulting.it).

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Ein NAS soll klein sein und möglichst wenig Strom verbrauchen, da es rund um die Uhr zur Verfügung steht. Zugleich soll es aber auch genügend Leistungsreserven bieten, damit Sie von allen PCs oder Smartphones aus schnell auf Ihre Daten zugreifen können.

Zwei Prozessorarchitekturen bieten sich für das optimale NAS an.

Von Intel kommt etwa die Atom-Plattform. Sie bietet geringen Stromverbrauch bei guter Leistung. Manche Mainboards mit integrierter Atom-CPU sind passiv gekühlt, was sich positiv auf das Betriebsgeräusch des NAS auswirkt. Der Nachteil bei diesen Mainboards sind jedoch die wenigen Anschlüsse. So verfügen die meisten Platinen nur über zwei SATA-Anschlüsse. Ein NAS mit mehr als zwei Festplatten lässt sich dann also nur mit einem zusätzlichen Kontroller aufbauen. Da in Mini-ITX-Gehäusen der Platz sehr rar ist, gestaltet sich der Einbau eines Kontrollers häufig schwierig. Außerdem unterstützt die Atom-Plattform nurmaximal 4 GByte Arbeitsspeicher. Wer mehr Speicher einbauen möchte, um etwa dem NAS noch mehr Leistung zu entlocken, der guckt bei der Atom-Plattform in die Röhre.

Die Konkurrenzplattform von AMD wird Fusion genannt. Auch diese Prozessorarchitektur ist sehr sparsam und dennoch leistungsstark. Die Mainboards mit Fusion-Prozessor haben meist mehr als zwei SATA-Anschlüsse und können mit maximal 16 GByte Arbeitsspeicher umgehen.

Zwar wird das NAS vorwiegend über den Browser administriert, für die Grundkonfiguration des BIOS ist jedoch eine Grafikkarte nötig. Hier genügt jedoch eine einfache Grafikkarte,die bereits in die Atom- oder Fusion-Prozessoren integriert ist.

Das optimale NAS ist mit dem E350M1 von Asrock ausgestattet.

Das Mainboard verfügt über den Dual-Core-Prozessor E-350, der mit 1,6 GHz taktet. Die CPU ist aufgelötet und der CPU-Kühler bereits montiert. Die Abwärme wird mit einem geregelten Lüfter abtransportiert, der auf dem Kühlkörper angebracht ist. Auf dem Mainboard befinden sich vier SATA-IIIAnschlüsse für die Festplatten des NAS.

Das Mainboard gibt es beispielsweise bei www.getgoods.de in der Rubrik „Hardware, Software & Zubehör“ unter „PC-Komponenten, Mainboards, AMD, AMD Fusion“ für rund 60 Euro.

Mainboards mit Atom-CPU und vier SATA-Anschlüssen sind sehr rar gesät. Ein Modell ist beispielsweise das GA-D525TUD von Gigabyte. Es verfügt über den Dual-Core-Atom-Prozessor D525 von Intel, der mit 1,8 GHz getaktet ist. Der Prozessor wird – wie bei unserer Empfehlung auch – aktiv gekühlt. Der Preis des Mainboards liegt bei rund 90 Euro (http://nubit.de).

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Bei der Wahl der Festplatte sollten Sie auf die Anforderungen achten, die an den Datenträger in einem NAS gestellt werden. Zwei Aspekte sind dabei besonders wichtig.

Die meisten NAS-Server laufen rund um die Uhr. Diese langen Betriebszeiten erfordern eine robuste Laufwerkmechanik. Normale Festplatten, wie sie in Desktop-PCs eingebaut werden, sind nicht für den Dauerbetrieb konzipiert. Die Ausfallrate ist deshalb beim Dauerbetrieb entsprechend hoch.

Sie sollten also darauf achten, eine Festplatte zu besorgen, die für den Dauerbetrieb ausgelegt ist. Solche Festplatten kennzeichnen die Hersteller meist mit dem Kürzel „24x7“ in den Datenblättern oder Produktbeschreibungen.

Neben der verbesserten Mechanik sollten die Festplatten auch möglichst wenig Strom verbrauchen, das ist vor allem bei Festplatten mit niedriger Drehzahl der Fall.

Hohe Drehzahlen von 7200 U/min oder gar 10.000 U/min bringen in einem NAS keine Vorteile, da die Datenübertragungsraten aktueller Festplatten um ein Vielfaches schneller sind als die eines Gigabit-Netzwerks.

Ein Verbrauchsvergleich: Eine Festplatte der Black-Serie von Western Digital, die mit 7200 U/min dreht, verbraucht beispielsweise im Betrieb knapp 11 Watt. Die Energiespar-Serie Green verbraucht mit 6 Watt nur gut die Hälfte.

Der Festplattenhersteller Western Digital hat Festplatten entwickelt, die speziell an die Bedingungen in einem NAS-System angepasst sind. So garantiert der Hersteller eine Lebensdauer von 1.000.000 Betriebsstunden unter normalen Betriebsbedingungen in einem NAS. Die Garantie wurde um ein zusätzliches Jahr auf drei Jahre verlängert und der Energieverbrauch ist im Vergleich zu der bereits sparsamen Green-Serie nochmals um fast 2 Watt auf nur noch 4,4 Watt im Betrieb gesunken.

Im optimalen NAS stecken zwei Festplatten der Red-Serie von Western Digital mit jeweils 2 TByte Speicherplatz. Der Preis für eine solche Festplatte liegt bei 93 Euro (www.getgoods.de).

Neben den speziellen Festplatten für NAS-Server lässt sich in das optimale NAS auch jede handelsübliche Festplatte einbauen und nutzen. Achten Sie in jedem Fall aus einen Datenträger, der für den Dauerbetrieb ausgelegt ist und mit weniger als 7200 U/min arbeitet.

Solche Festplatten verbrauchen weniger Strom und produzieren deshalb auch weniger Abwärme – heizen das NAS-Gehäuse also weniger auf.

Ein Modell, das diesen Anforderungen entspricht, ist etwa die Pipeline HD 5900.2 von Seagate. Das Modell  it 2 TByte ist etwa bei www.hardwareversand.de für 87 Euro erhältlich.

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Der Arbeitsspeicher ist ein wichtiger Bestandteil des NAS. Steht dem System zu wenig Arbeitsspeicher zur Verfügung, kann sich das negativ auf die Übertragungsleistung des NAS auswir ken, da die Daten bei der Übertragung zwischengespeichert werden.

Das Mainboard des optimalen NAS arbeitet mit gewöhnlichem DDR3-Speicher. Sie müssen also nicht, wie für einige Atom-Mainboards erforderlich, Notebook-Speicher kaufen, sondern Sie können auch ausrangierten DDR3-Speicher Ihres PCs einsetzen – falls Sie welchen zur Hand haben.

DDR steht für Double Data Rate und bedeutet, dass der Speicher in der Lage ist, mit jedem Takt zwei Informationen zu übertragen. Der Trick: Sowohl mit der ansteigenden als auch mit der abfallenden Flanke des Takts werden Daten übertragen. Diesem Umstand ist es auch geschuldet, dass der DDR-Speicher nicht mit der physikalischen Taktfrequenz angegeben wird, sondern mit der doppelten.

DDR3-Speicher mit einer angegebenen Taktfrequenz von 1066 MHz taktet also nicht mit realen 1066 MHz, sondern nur mit 533 MHz.

Es empfiehlt sich daher, das NAS mit ausreichend Arbeitsspeicher zu bestücken. Als inoffiziellen minimalen Richtwert sollten Sie pro 1 TByte Speicherplatz mindestens 1 GByte Arbeitsspeicher einbauen. Die 4 GByte RAM im optimalen NAS reichen also locker aus.

Sollte es dennoch einmal zu Übertragungsengpässen kommen, lässt sich der Arbeitsspeicher des NAS auf maximal 16 GByte aufstocken.

Bedenken Sie: In einem Server kann es nie zu viel, sondern nur zu wenig Arbeitsspeicher geben. Wenn Sie also Ihrem NAS etwas Gutes tun wollen, bauen Sie mehr Speicher ein. Das Mainboard des optimalen NAS verträgt bis zu 16 GByte DDR-3-Speicher.

Die Geschwindigkeitsregel bei den Festplatten gilt auch beim Arbeitsspeicher. Das NAS profitiert nicht von Turbo-Arbeitsspeicher mit sehr schellen Chips. Overclocker-RAM, das mit einer erhöhten Kernspannungarbeitet, ist eher kontraproduktiv.

Der Grund: Zum einen verbrauchen diese Module nur unnötig viel Strom, zum anderen kosten sie sehr viel mehr Geld. Außerdem passen sie häufig durch die sehr aufwendig gestalteten Kühlkörper nicht in die kleinen Gehäuse.

Das Mainboard und der Chipsatz unterstützen bis zu 16 GByte Arbeitsspeicher, der mit einer Taktfrequenz von 1066 MHz arbeitet. Im optimalen NAS kommt ein DDR3-Modul mit 4 GByte Arbeitsspeicher der Serie Value+ des Herstellers GeIL zum Einsatz. Der Preis für das RAM liegt bei rund 20 Euro (www.mindfactory.de).

Die Preise für Arbeitsspeicher verändern sich fast täglich, da sie an den Dollarpreis gekoppelt sind. Sollte es den von uns vorgeschlagenen Speicher nicht mehr zu diesem günstigen Preis geben, dann können Sie auf andere Hersteller zurückgreifen.

Achten Sie jedoch darauf, dass der Speicher mindestens eine Taktfrequenz von 1066 MHz hat. Sie können also ruhig Speicher mit einer höheren Taktfrequenz kaufen, wenn dieser günstiger angeboten wird. Der Speicher wird vom Mainboard dann einfach untertaktet, läuft also mit einer niedrigeren Taktfrequenz.

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Nachdem die Hardware feststeht, fehlt nur noch das Betriebssystem für das NAS. Betriebssysteme für ein NAS sind speziell angepasste Systeme, die verschiedene Server-Dienste enthalten und dem Netzwerk zur Verfügung stellen – etwa einen Samba-Dienst für die Dateifreigabe für Windows-PCs. Außerdem wird bei den NAS-Betriebssystemen meist auf den Fenstermanager verzichtet. Der Grund: Das NAS wird in der Regel über den Browser verwaltet und konfiguriert. Für diese Aufgaben ist eine gesonderte grafische Bedienoberfläche nicht erforderlich.

Die meisten dieser NAS-Betriebssysteme basieren entweder auf Linux oder auf FreeBSD. Derzeit sind drei NAS-Systeme weit verbreitet: Open Media Vault basiert auf Debian-Linux, NAS4Free und FreeNAS nutzen als Grundlage FreeBSD.

Wir rüsten das optimale NAS mit NAS4Free aus. NAS4Free basiert auf FreeBSD und unterstützt auch neuere Hardware wie die Realtek-GBit-Netzwerkkarte RTL8111E, die in das Mainboard des optimalen NAS integriert ist.

Ein weiterer Vorteil von NAS4Free ist die Erweiterbarkeit. So finden sich im offiziellen Forum unter http://forums.nas4free.org in der Rubrik „Software, Extensions/Add-ons“ zahlreiche Erweiterungen für das NAS-System. Außerdem gibt es dort auch ein deutschsprachiges Unterforum.

Zudem lässt sich NAS4Free auf einem USB-Stick installieren und davon booten. Sie benötigen also keine zusätzliche Festplatte für das NAS-Betriebssystem. NAS4Free läuft vollständig vom USB-Stick und speichert dort auch die Konfiguration des Systems.

Das Betriebssystem Open Media Vault basiert auf der Linux-Distribution Debian. Die Bedienoberfläche ist leicht verständlich gestaltet.

Open Media Vault muss allerdings auf einer Festplatte installiert werden – das kann auch eine externe Festplatte sein. USB-Sticks sind als Datenträger nicht geeignet, da Open Media Vault durch ständige  Schreibzugriffe die Speicherzellen auf dem USB-Stick sehr stark beansprucht, was die Lebensdauer deutlich verkürzt.

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