NAS selber bauen: flexibel, stromsparend und billig [HowTo]

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Wer nach einem NAS (Network Attached Storage oder Netzwerkspeicher) für den Heimgebrauch sucht, kommt an den Herstellern Synology und QNAP nicht vorbei. Beide Hersteller liefern kleine NAS-Komplettlösungen mit der Möglichkeit, Daten lokal oder über das Internet zu synchronisieren und beide verlangen für die verwendete Hardware nicht gerade wenig Geld.

Eine NAS-Komplettlösung bietet mir keine Vorteile

Beim Kauf eines dedizierten NAS werden OS- und Programm-Updates von den Herstellern zur Verfügung gestellt, entsprechend geben diese auch vor, wie lange deren Hardware mit Updates versorgt wird. Die Rundum-sorglos-Pakete der namhaften NAS-Hersteller sparen bei der Inbetriebnahme sicherlich etwas Zeit, lassen sich dann aber nur innerhalb dem von den Herstellern zur Verfügung gestellten Funktionsumfang und auf deren Hardware betreiben. Als Betriebssystem kommt meist eine eigene Linux-Distribution zum Einsatz. Sowohl die Software als auch die Hardware können nur beschränkt angepasst oder erweitert werden. Wichtiger für mich als die Hersteller Software ist die Möglichkeit Docker-Container starten zu können und genügend Arbeitsspeicher. Der Einsatz von Docker-Containern kann so manche Zusatzsoftware der NAS-Hersteller mehr als ersetzen.

Als alternativen Filesharing und Sync-Lösung bietet sich die freie Software Nextcloud, vormals ownCloud, an. Nextcloud kann auf nahezu jeder aktuellen Hardware, beziehungsweise auf verschiedensten Betriebssystemen betrieben werden: Zudem bietet Nextcloud neben Sync-Clients für alle gängigen Betriebssysteme, darunter macOS, Windows, Linux, BSD, Android und iOS unter anderem auch die Möglichkeit, am Smartphone den Kalender, Kontakte und Fotos zu synchronisieren. Da Nextcloud auch als Docker-Version verfügbar ist, kann die Software auf jeder Plattform mit Docker-Unterstützung betrieben werden, theoretisch also auch auf einer NAS-Komplettlösung, was deren Sync-Programme obsolet macht. Ein möglicher Vorteil der NAS-Lösungen ist das Einrichten der Festplatten und deren Raid-Level. Speziell Anfänger benötigen dazu wenig bis kein Hintergrundwissen. An dieser Stelle bin ich sicherlich etwas eigen, aber ich will das Erstellen des Raid-Verbunds gar nicht dem Hersteller überlassen. Mit ein Grund dafür ist, dass ich BTRFS als Filesystem einsetze und es damit möglich ist im Betrieb zusätzliche Festplatten hinzuzufügen und alte Festplatten wieder zu entfernen. Ich habe damit schon mehrfach sämtliche Festplatten und die Hardware getauscht, ohne jemals das Dateisystem neu formatieren zu müssen.

Alternative stromsparende Hardware

Auf der Suche nach einer Hardware mit wenig Stromverbrauch bin ich als erstes natürlich auf den Raspberry Pi gestoßen, mangels Leistung und SATA Anschlüsse später auf Mini-ITX. Im Mini-ITX Format gibt es kleine Mainboards inklusive passiv-gekühlter CPU mit bis zu 4 Onboard SATA-Ports und der Möglichkeit diese über PCI-EXPRESS auf bis zu 8 SATA Ports zu erweitern.

Hier meine Einkaufsliste: 

  • 1xAsrock J3455-ITX ca. 80€
  • 1x8GB DDR3L SODIM 204-Pin ca.60€ (kann optional auf 16GB aufgerüstet werden)
  • 1xPicoPSU-90 ca 30€
  • 1x12V 6A Netzteil ca. 15€
  • 1xSSD HDD 250GB ca.40€ (Betriebssystemplatte)
  • Gehäuse vom 3D-Drucker ca. 5€ (Stimmt: Dieser Posten ist etwas unfair, aber ja: Ich habe einen 3D-Drucker und ja es stimmt auch, dass ich mit dem Design keinen Schönheitswettbewerb gewinne, siehe auch: /3d-objekte#nas)

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Gesamt ca. 230€ 

 

zusätzliche Komponenten für den Betrieb von bis zu 8 Festplatten:

  • 1x4Port SATA III PCI-EXPRESS 2.0 x1 Controller Karte ca.30€ (damit haben wir insgesamt 8 SATA Ports und können neben der Betriebssystem-Platte noch weitere 7 Festplatten betreiben)
  • zusätzliche SATA Kabel und Stromverteiler für HDDs ca. 10€ 
  • 1xLüfter ca. 10€ (Für die Festplatten, das Board würde keinen Lüfter benötigen ..)

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Gesamt ca. 280€ 

Wow: Obwohl hier eigentlich kein Gehäuse dabei ist: teurer als gedacht, aber immer noch deutlich günstiger als eine vergleichbare NAS-Komplettlösung. Hey: die Hardware kann 8 SATA-Festplatten betreiben, hat 4 Kerne und 8GB RAM und eine SSD Festplatte für das OS. Zudem können mit dem Board J3455 bis zu 3 Monitore angeschlossen und einer davon mit 4K Auflösung betrieben werden, mehr dazu später ...

Für den Betrieb meiner Docker-Container ist die Performance des J3455-ITX-Boards mehr als ausreichend, dennoch würde ich heute den teureren Nachfolger J5040-ITX kaufen. Laut Spezifikationen liefert J5040-ITX mehr Performance bei gleichem Stromverbrauch.

Betriebssystem und Software

Bei der Wahl des Betriebssystems habe ich mich ursprünglich für den Einsatz von OpenMediaVault (OMV) entschieden. OpenMediaVault basiert auf der Linux-Distribution Debian und kommt der Software eines NAS-Herstellers, was das komfortable Anlegen von Raid-Levels und dem Dateisystem angeht sehr nahe. OpenMediaVault bietet neben der Möglichkeit Nextcloud direkt zu installieren auch die Möglichkeit Docker-Container zu betreiben. Nach der Installation über einen USB-Stick oder einem ISO-Image erfolgt die Verwaltung der Laufwerke und deren RAID-Level mit Ausnahme BTRFS über eine komfortable Weboberfläche. Zudem gibt es für OMV zahlreiche Erweiterungen und Plugins. 

Nachdem ich die Features von OMV mittlerweile nicht mehr nütze, da ich sämtliche Zusatzsoftware mit Containern ersetzt habe und ich als Filesystem BTRFS einsetze, reicht eine einfache Ubuntu-Serverinstallation.

📢 Hier wird voraussichtlich am 21.11.2022 ein neuer Beitrag verlinkt werden: Ubuntu-Serverinstallation. Push-Nachrichten erlauben?

Details zur Konfiguration:

Ich habe dem NAS zudem 2 Bildschirme angeschlossen und die Desktopumgebung KDE nachinstalliert.  Diesen Artikel verfasse ich also gerade auf dem NAS ... Ist das dann eigentlich noch ein NAS oder schon ein Desktop PC?

Freeze: intel_idle. max_cstate=1

Nachdem der NAS mit bestimmten Kernel-Versionen immer wieder mal eingefroren ist, habe ich den NAS mit KUbuntu komplett neu gemacht. Das Verhalten mit dem beinahe täglichen Einfrieren ist aber geblieben woraufhin ich folgenden Parameter zu Grub hinzugefügt habe: intel_idle. max_cstate=1. Der Parameter hat das Problem offensichtlich gelöst. Im Stromverbrauch ist bei dieser Hardware dadurch kein Unterschied messbar. 

Stromverbrauch

Der Leerlauf-Stromverbrauch der hier beschriebenen Hardware liegt bei gemessenen 8 Watt. Wichtig ist dabei der Einsatz einer PicoPSU anstelle eines normalen PC Netzteils, da ein normales PC-Netzteil im Leerlauf ohne angeschlossenen Mainboard ca. 10Watt verbrät und der Stromverbrauch dadurch unnötig hoch wäre. Eine 3,5" SATA Festplatte benötigt im Standby ca. 1Watt und im Betrieb ca. 5 Watt. Im Betrieb mit einer SSD und 3 Festplatten im Standbymodus braucht die NAS bei mir ca. 13 Watt:

Sind alle 4 Festplatten in Betrieb, braucht die NAS immer noch unter 30 Watt:

Etwas Zeit hat mich auch der Standby-Modus der einzelnen Festplatten gekostet, siehe: OMV HD-Idle. Die Lüftersteuerung habe ich wie folgt eingestellt:  Lüftersteuerung Debian 

Alles in allem benötigt der NAS auf Basis eines Mini-ITX-Boards in etwa soviel Strom wie eine vergleichbare NAS-Komplettlösung. 

Fazit

Das Zusammenstellen einer eigenen Hardware für eine NAS ist sicherlich aufwändiger als der Kauf einer NAS-Komplettlösung eines namhaften Herstellers. Dennoch kann der Einsatz einer selbst zusammengestellten Hardware nicht nur Geld sparen, sondern mehr Funktionen bieten. Wer weder bei der Hardware noch bei der Software auf einen bestimmten Hersteller setzt, bleibt mit dem Setup wesentlich flexibler und kann damit sowohl die Hardware als auch die Software wesentlich einfacher tauschen, erweitern oder anpassen.

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Aktualisiert: 05.10.2022 von Bernhard


Fragen / Kommentare


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✍anonym
01.10.2021 09:34
Würde 128GB SSD auch ausreichen?

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