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[Projekt] Auswahl der Hardware für das 4WD NAS

In diesem Kapitel zum 4WD NAS wollen wir zeigen welche Hardware wir verwenden und warum sich diese, unserer Meinung nach, besonders gut eignet. Dabei lässt sich die Auswahl sehr leicht anpassen, falls ihr also etwas ähnliches vor habt, allerdings mehr Leistung benötigt, lässt sich dies genauso einfach mit unserer Grundkonfiguration umsetzten, wie der umgekehrte Fall.


FreeNAS

Wir werden FreeNAS als Betriebssystem verwenden und zeigen später natürlich auch noch dessen Installation und Einrichtung. Generell werden allerdings mehrere Dinge direkt durch FreeNAS empfohlen. Dazu zählt neben der Verwendung von ECC RAM, der in Kombination mit dem ZFS Dateisystem, das sichere Arbeiten mit euren Daten ermöglicht. Aber auch die Faustformel von mindestens 8 GB RAM plus je einen weiteren GB RAM je TB HDD Speicher. Wenn später noch virtuelle Maschinen ins Spiel kommen, wird natürlich noch weiterer RAM benötigt, da das Haupt-OS nicht auf die Ressourcen, die zu einer virtuellen Maschine hinzugefügt wurden, zugreifen kann.

Außerdem zu bedenken gilt, dass FreeNAS das Speicher-Gerät auf welchem es sich befindet, nicht für das NAS zur Verfügung stellt. Deshalb wurden bei unserem alten FreeNAS 8 NAS auch noch USB Sticks eingesetzt. Damals wurde also beim Booten das komplette OS von einem USB Stick geladen und befand sich dann in einer RAM Disk, lief also nach dem Starten direkt aus dem RAM heraus. Die Belastung der USB Sticks wurde so also in Grenzen gehalten, gerade wenn das NAS eh 24/7 lief. Einen USB Stick Ausfall musste ich in den 6 Jahren nicht beklagen.

Mittlerweile hat sich dies allerdings geändert. FreeNAS läuft direkt vom installierten Gerät aus, sodass viele User von Problemen mit defekten USB Sticks schreiben. Der ständige Belastung sind gerade die günstigeren Modelle einfach nicht gewachsen. Um die Ausfallzeit zu reduzieren kann man mehrere Sticks gleichzeitig nutzen und gespiegelt laufen lassen. Mit den immer günstiger werdenden SSDs hat sich aber auch eine weitere Alternative geboten. Auch diese haben zwar eine begrenzte Lebensdauer was die geschriebenen TB anbelangt. Aber die 16 GB, die FreeNAS verwendet, bieten auf einem 120 GB Modell ausreichend Platz um dem Verschleiß-Management einen Ausgleich zu ermöglichen. Nachteil ist natürlich die Belegung eines SATA Ports, den man evtl. später für Festplatten bräuchte…

SATA Dom´s sind ebenfalls eine Alternative, ähnlich wie SSDs zu betrachten, brauchen diese Festspeicher aber keine gesonderte Stromversorgung (kompatibles Mainboard vorausgesetzt) und werden direkt ohne Kabel auf den SATA Port gesteckt.

 

Halten wir also erstmal grundlegend fest, benötigt wird mindestens:

  • 16GB oder größere SSD/USB Stick – im besten Fall in zweifacher Ausführung zum Spiegeln
  • 8GB ECC RAM plus 1 GB je TB HDD und weiterer Funktionen

 

Einsatzzweck

Alles weitere ist von der späteren Verwendung abhängig. Wir werden das 4WD NAS als Backup-Server, Cloud für hardwarepoint, Mediathek und als Plex Server nutzen. Dabei kommt es auch immer zu gleichzeitigen Zugriffen und Kombinationen der eben genannten Funktionen. Der Plex Server muss so z.B. auch on the fly Transkodierungen für einzelne Geräte vornehmen und Mediainhalte für bis zu vier TV´s, zwei Musikplayer und diverse Laptops, Smartphones und Tablets bereitstellen. Die Cloud wird erstmal für 6 Nutzer bereitgestellt, aber in unserem Szenario vermutlich von den 7500 kbits Upload ausgebremst und nicht von der Hardwareleistung. Später soll evtl. noch Virtualisierung folgen, die Hardware muss also entsprechend Vorbereitet werden.

 

CPU und Mainboard

Entsprechend eurer Anforderungen lässt sich das Setup natürlich anpassen. Nur kurz als Hinweis, der bisher verwendete Intel Celeron G1610 mit 2x 2,6 GHz in Kombination mit 16 GB RAM war auch ausreichend schnell für Übertragungen an die 100 MB/s, was quasi das Maximum für eine einzelne 1 GBit Verbindung darstellt. Jetzt gibt es ein paar Kerne mehr um zusätzliche Aufgaben zu übernehmen. Bei der Auswahl solltet ihr nur auf die Unterstützung folgender Features achten, ECC, AES NI (falls ihr später Verschlüsselung nutzen wollt) und VT-d, wenn Virtualisierung oder Docker Support gewünscht ist.

Mit den Atom Prozessoren der C3000 Serie hat Intel hierfür ein passendes Lineup im Angebot. Von 2 bis 16 Kernen sind hier besonders stromsparende Prozessoren mit den zuvor genannten Features erhältlich. Supermircro und auch ASRock Rack haben dazu passende Server-Mainboards im Programm. Diese kommen bereits mit einer CPU verlötet daher. Aufgrund der Verfügbarkeit haben wir uns für ein Supermicro Modell entschieden, schreiben aber später evtl. noch einen Vergleich zu einem ASRock Rack Derivat.

Wir verwenden das Supermicro A2SDi-8C+-HLN4F, welches den C3758 beherbergt, eine 8 Kern CPU. Dazu gibt es u.a. vier 1 GBit Netzwerkkarten. Falls 10 Gbit per RJ45 gewünscht ist, wird dies mit dem Supermicro A2SDI-H-TF geboten. Weitere Ausbaustufen sind eine 2 Kern, 4 Kern, 12 Kern und 16 Kern Version. Erkennbar ist dies anhand der Nummer hinter dem „A2SDI-„. 8C für 8 Kerne, 16C für 16 Kerne etc. Hier eine Übersicht der Varianten. Für die meisten Home-User sollte also eine passende Variante verfügbar sein.

4 Netzwerkkarten mag evtl. jetzt etwas übertrieben klingen, bringt aber gleich mehrere Vorteile. So lässt sich nicht nur die Netzwerkgeschwindigkeit mit LACP und einem passenden Switch steigern, sondern auch einzelne Netzwerkkarte zu einzelnen VLANs hinzufügen. Die Cloud, welche als einziges aus dem Internet erreichbar sein wird, bekommt so ein eigenes Netzwerkinterface. Im Anschluss wird sie sich in einem eigenen VLAN befinden und so vom restlichen Netzwerk getrennt sein.

Hinzu kommt die IMPI Unterstützung, sodass man den kompletten Server auch von einem weiteren PC fernwarten kann und nicht physisch am Server sitzen muss. Ein PCIe 4x Slot ermöglicht spätere Erweiterungen (dank Öffnung am Ende lassen sich auch 8x Karten installieren). Ein m2 Steckplatz ist ebenfalls an Bord und mit 12x SATA sollten auch genug Anschlussmöglichkeiten für HDDs vorhanden sein.

 

Speicher

Beim RAM nutzen wir 64 GB von Crucial. 16 GB ist eigentlich ein guter Anfang und lief in unserem Aluminium Würfel ohne Probleme. Mehr Funktionen, gerade wenn es um Virtualisierung geht, verlangen aber auch mehr Speicher. 32 GB oder gar 64 GB geben einen ausreichend großen Puffer. Das ZFS Dateisystem schafft die Befüllung durch z.B. Caching in jeder Ausbaustufe.

Das Thema Speicher für das Betriebssystem haben wir eingangs bereits geklärt. Wir setzten hier direkt auf eine M2 SATA SSD von WD. Ein USB Stick funktioniert, kann aber schneller als gedacht ausfallen, da die Schreibbelastung höher ist als noch bei alten FreeNAS Versionen. Deshalb immer spiegeln, falls USB Sticks genutzt werden.

Western Digital WD RED Festplatten werden bei uns als Hauptspeicher genutzt. Wir haben mit diesen Modellen nur gute Erfahrungen gesammelt und verwenden sie somit weiter. Dank der auf 5400 RPM herabgesetzten Drehzahl laufen diese HDDs leise und verbrauchen im Vergleich zu 7200 RPM Modellen weniger Strom. Dies hat natürlich auch einen negativen Effekt auf die Performance einer einzelnen Platte, in einem Raid Verbund fällt dies aber später nicht mehr ins Gewicht. Fünf Modelle bilden ein Raid Z1, was einem Raid 5 auf ZFS Basis entspricht. Es wird also sowohl die Geschwindigkeit, als auch die Datensicherheit erhöht. Eine HDD kann ausfallen und der Pool lässt sich ohne Verlust wiederherstellen. Dies funktioniert am Besten bei einer ungeraden Anzahl von Festplatten.

Falls erhöhte Sicherheit gefordert ist, lässt sich diese mit einem Raid Z2 bzw. Raid 6 auch verdoppeln. Hier wird vornehmlich eine gerade Anzahl von Festplatten verwendet und zwei HDDs können Ausfallen, ohne das die Daten verloren gehen. Bei den immer größer werdenden Festplatten dauert die Wiederherstellung natürlich auch länger, sodass hierbei natürlich ein weiterer Defekt auftreten kann. Ein Raid 5 wäre in diesem Fall verloren, Raid 6 bzw. Raid Z2 sollte also durchaus in Betracht gezogen werden. Noch kurz als Hinweis, bei 3x 6TB HDDs im Raid Z1 stehen später 12 TB nutzbar zur Verfügung. Bei 4x 6TB HDDs in Raid Z2 sind es ebenfalls 12 TB, die euch später bereitstehen. Bei 5x 6TB sind es 24 TB. Raid Z1/5 benötigt also eine Festplatte für Paritätsdateien und Raid Z2/6 benötigt zwei HDDs, welche später nicht direkt als Speicher dienen.

Wir nutzen hier unsere fünf 2TB WD20EFRX und haben somit 8 TB bereit zum Füllen. Unten empfehlen wir allerdings die 6 TB Modelle, da sie mit den besten Preis pro TB bieten.

 

Gehäuse und Netzteil

Hier sind euch fast keine Grenzen gesetzt. Die Hardware sollte natürlich Platz finden und ausreichend gekühlt werden. Für uns ist die Lautstärke ebenfalls entscheidend weswegen wir auf Noctua Lüfter und eine zusätzliche Gehäusedämmung von Caseking setzen. Zum Einsatz kommt das Focus G Mini von Fractal Design, welches wir bereits im Review hatten. Mit zusätzlichen HDD Haltern machen wir es fit für den NAS Einsatz. Die Wahl fiel auf dieses Modell wegen des schlichten Designs und der kompakten Abmaße, die perfekt mit dem ITX Mainboard einher gehen.

Beim Netzteil betreiben wir etwas Recycling und nutzen das „alte“ Super Flower golden green 350 W weiter. 80% Gold Zertifizierungen oder gar höher machen sich beim Dauerbetrieb definitiv bezahlt.Bedenkt, dass die Festplatten beim Anlaufen einen deutlich höhere Stromaufnahme besitzen, als im IDLE. Gerade wenn mehre HDDs zur gleichen Zeit hochdrehen, kann dies schnell zu einer Überlastung des Netzteiles führen. Die WD REDs liegen bei ca. 1,75 A auf der 12 V Schiene – 21 Watt also pro Festplatte.

Hier sollte man lieber auf Nummer sicher gehen und evtl. Upgrades im Verlauf der Nutzungszeit einplanen. Mit 350 Watt haben wir mit unserer Festplatten Anzahl und CPU/Mainboard Kombo definitiv noch genügend Puffer.

 

Optional

Neben der Verwendung anderer Lüfter und der Gehäusedämmung ist auch der Einsatz einer USV optional. Ob wir letztendlich eine solche unterbrechungsfreie Stromversorgung einsetzten, wissen wir noch nicht genau. Da diese allerdings einfach nur zwischen das NAS und die Steckdose geklemmt wird, können wir sie später auch einfach nachrüsten. Dazu gibt es also nochmal einen gesonderten Abschnitt. Generell ist eine USV schon von Vorteil, da uns z.B. bei einem Stromausfall auch schon mal ein Netzteil ausgefallen ist. Vom evtl. Verlust von Daten muss eigentlich nicht ausgegangen werden, es sei denn es wurde gerade auf das NAS geschrieben oder Daten befanden sich im flüchtigen Speicher.

 

Zusammengefasst sieht unser Setup folgendermaßen aus:

 

Optionales haben wir in der Übersicht erstmal übersprungen.

 

Im nächsten Teil geht es weiter mit dem Zusammenbau und dem Eingangstest.

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