NAS Basic 2.1 - Mini-ITX Eigenbau-NAS mit 4x SATA und passiver 4-Kern CPU

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Prozessor
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Prozessor	Intel Pentium Silver J5040
Kerne	4
Hyperthreading
Takt	2,0GHz
Turbotakt (Einkern)	3,2GHz	bisher nur 3,0 möglich
Turbotakt (Mehrkern)	3,0GHz
Cache	4MB
Intel C6/C7 Support
Übertaktbar
Speicherchannels	2
ECC-Support
iGPU	Intel UHD Graphics 605
iGPU - Ausführungseinheiten	18
iGPU - Takt (Basis)	250MHz
iGPU - Turbo	800MHz
iGPU - Rechenleistung	0,23TFLOPS
TDP	10W
Architektur	Gemini Lake Refresh
Sockel	BGA 1090	CPU verlötet
Fertigung	14nm

Der Intel Pentium Silver J5040 besitzt eine um 500 MHz höhere Basis-Taktfrequenz als sein direkter Vorgänger, der Intel Pentium Silver J5005. Bei ausreichender Kühlung kann er stabil eine Taktfrequenz von 3,0 GHz auch bei Auslastung aller Kerne halten. Die Gemini-Lake Refresh Prozessoren sind sehr energieeffizient und können meist passiv gekühlt werden.

Der Prozessor kann den Arbeitsspeicher mit zwei Kanälen anbinden (Dual-Channel Modus) und unterstützt entgegen der Angaben von Intel bzw. ASRock bis zu 16 GB Arbeitsspeicher. Dies konnten wir mit den Kingston HX432S20IB2K2/16* 16 GB DDR4-3200 Modulen erfolgreich beweisen. Sowohl im Bios als auch in den Betriebssystemen werden dann die vollen 16 GB Arbeitsspeicher auf dem ASRock J5040-ITX* erkannt.

Mainboard & Anschlüsse
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
DDR4-Slots	2	DDR4 bis 2400
max. Speicherspezifikation	DDR4-2400	SoDimm
max. Speicherkapazität	8GB	16 GB funktionieren
ECC-Support
PCI-E 2.0 x1	1
SATA (6Gbit/s)	4	2x Intel, 2x ASMedia ASM1061
M.2 Slot WiFi (2230 Key-E)	1	für optionale W-Lan Karte
LAN (1 Gbit/s)	1	Realtek RTL8111H
USB 2 (0.5 GBit/s) an I/O-Blende	2
USB 2 (0.5 GBit/s) als Header	3
USB 3.0 (5 GBit/s) an I/O-Blende	2
USB 3.0 (5 GBit/s) als Header	2
HDMI 2.0	1
DVI	1
VGA	1
Audio	7.1 CH HD	Realtek ALC892
FAN-Header	2
Formfaktor	Mini-ITX

Das ASRock J5040-ITX* ist ideal für ein kleines und effizientes NAS-System geeignet. Über insgesamt vier USB 3.0 Anschlüsse (2x I/O Blende und 2x per Mainboard-Header) sowie 4 SATA Ports lassen sich ausreichend Festplatten mit dem Mainboard verbinden. Dank des HDMI 2.0 Anschlusses (4k Videomaterial @ 60 Hz) des Mainboards könnte dieses NAS auch als 4K-Mediacenter oder Allround-PC genutzt werden.

Alternativ lässt sich das ansonsten identische ASRock J4125-ITX* verbauen, welches mit einem Intel Celeron J4125 Prozessor bestückt ist. Dieser Prozessor besitzt ebenso vier Kerne, die Taktfrequenz liegt mit 2,7 GHz aber 300 MHz unter dem hier genutzten Intel Pentium Silver J5040. Der Intel Celeron J4125 ist daher ca. 10 Prozent langsamer als sein größerer Bruder.

Neben 4 SATA3 Ports verfügt das Mainboard über einen M.2 2230 Key-E Slot für eine kleine W-Lan Karte wie z.B. der Intel Dual-Band Wireless AC 9260*. Diese funkt über 2x2 MiMo (2,4 + 5 GHz) mit bis zu 1,7 GBit/s im aktuellen 802.11ac Standard. Zusätzlich verfügt das ASRock J5040-ITX* über einen PCIe 2.0 x1 Slot, z.B. für die Nachrüstung einer weiteren Netzwerkkarte.

Einen vollständigen Test des ASRock 5040-ITX inkl. Benchmarks und Energieverbrauchmessungen findet ihr auch bei uns.

Festplatten & RAID
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
AHCI & NCQ
Hot-Plug
unterstützte 2,5 Zoll Festplatten	4Stück
unterstützte 3,5 Zoll Festplatten	4Stück

Der Systemdatenträger kann auf 4 verschiedene Arten realisiert werden, wobei nur bei Option 1, 2 und 3 alle 4 SATA-Ports des Mainboards für Datenfestplatten genutzt werden können.

• eine M.2 (PCIe / NVME) SSD, z.B. 250GB Samsung 970 EVO* in einer M.2 NVME SSD PCIe 2.0 x1 Karte
• als USB 3.0 SSD Stick an einem USB 3.0 Port, z.B. SanDisk Extreme PRO* 128GB* (4 SATA-Datenfestplatten möglich)
• als USB 3.0 zu M.2 SATA Stick*, z.B. mit Transcend TS32GMTS400S* 32GB SSD (4 SATA-Datenfestplatten möglich)
• als normale SSD an SATA, z.B. SanDisk SSD PLUS 120GB* (3 SATA-Datenfestplatten möglich)

Entscheidet ihr euch für Option 1 und bindet eine PCIe / NVME SSD via M.2 NVME SSD PCIe 2.0 x1 Karte* an das System an, achtet darauf, dass es sich um eine echte x1-Karte handelt ! Karten mit x4 Interface passen nicht in den PCIe-Slot des Mainboards. Außerdem muss es sich um eine PCIe / NVME SSD handeln, SATA-SSDs funktionieren mit so einer Karte nicht.


Wer mit der zweiten Möglichkeit (SanDisk Extreme PRO* 128GB*) liebäugelt, sollte sich im klaren sein, dass es sich hier um einen professionellen Stick mit SSD-Haltbarkeit und dementsprechender Leistung handelt. Der Stick ist nicht mit normalen USB 3.0 Sticks vergleichbar. Normale Sticks eignen sich unser Erfahrung nach nicht für die Nutzung als Systemdatenträger da diese im Dauerbetrieb schnell kaputt gehen.

Wir benutzen in unserem Testsystem die Lösung mit USB 3.0 zu M.2 SATA Stick*, in dem eine Transcend TS32GMTS400S* 32GB SSD verbaut wurde. Diese Lösung hat sich in der Vergangenheit schon bei mehreren System als sehr zuverlässig bewährt und liefert zudem eine hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit. Mit einem Delock USB 3.0 PinHead auf 2x USB 3.0* Adapter kann der Stick auf Wunsch auch in das Gehäuseinnere verlegt und an den USB 3.0 Header des Mainboards angeschlossen werden.


Bei den Datenfestplatten greifen wir zur WD Red* NAS Serie, die für den Einsatz im NAS konzipiert sind und über eine abgestimmte Firmware sowie TLER (Time Limited Error Recovery) verfügen und sich ideal für den Einsatz in einem RAID eignen. Alternativ kann man die Seagate Ironwolf* NAS Serie nutzen, die technisch fast identisch mit den WD Red* Festplatten ist. So verfügen die Seagate NAS Festplatten etwa mit ERC (Error Recovery Control) ebenfalls über ein Feature zur Minimierung von Problemen im RAID-Betrieb. Beide Hersteller gewähren 3 Jahre Garantie auf die NAS Festplatten.

Denkt bei der Wahl des Gehäuses (siehe weiter unten) unbedingt an eine gute Belüftung der Datenfestplatten. Festplatten die im Betrieb über längere Zeit zu warm werden, fallen deutlich schneller aus als ausreichend gekühlte Festplatten.

Möchtet ihr mehr über die NAS-Festplatten der WD-Red bzw. Seagates Ironwolf Serie wissen ? Dann schaut mal hier vorbei: Western Digital. Red vs. Seagate Ironwolf

Netzteil
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Formfaktor	Extern
Max. Leistung	72W
SATA-Power	1
Überstromschutz (OCP)
Überspannungsschutz (OVP)
Unterspannungsschutz (UVP)
Kurzschlussschutz (SCP)
Überhitzungsschutz (OTP)
Überlastschutz (OPP)

Das Mainboard wird über eine PicoPSU-90* an einem Salcar 72W Externes Netzteil* angeschlossen. Die Salcar Netzteile haben sich bei uns über die letzten Jahre bewährt. Sie sind nicht nur sparsamer als die meisten anderen externen Netzteile, sondern verfügen über eine Absicherung gegen Überstrom, Überspannung und Überlast, was sie für den Dauereinsatz qualifiziert.



Da die PicoPSU-90* nur über ein SATA-Power Kabel verfügt, könnt ihr mehrere SATA Power Y-Kabel* benutzen um bis zu 5 Festplatten (1x Systemdatenträger + 4 Datenfestplatten) mit Energie zu versorgen.

Wer trotzdem lieber ein normales ATX-Netzteil verbauen möchte, für den haben nachfolgend einige Alternativen herausgesucht:

Alternative ATX-Netzteile	SATA-Power	Zertifizierung und Effizienz	Preis
be quiet! System Power 9 400W*	5	80+, bis zu 89%	41 Euro
be quiet! Pure Power 11 300W*	4	80+ Bronze, bis zu 87%	44 Euro
be quiet! Pure Power 11 350W*	5	80+ Bronze, bis zu 87%	48 Euro
be quiet! Pure Power 11 400W*	5	80+ Gold, bis zu 91%	52 Euro

Möchtet ihr eines der internen ATX-Netzteile verwenden, benötigt ihr die PicoPSU-90* nicht, denn der DC-Wandler ist im ATX-Netzteil bereits enthalten.

Gehäuse
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Mini-ITX

Das Cooler Master Elite 120 Advanced* ist immer noch unsere erste Wahl für ein Mini-ITX NAS, da es Platz für bis zu 4 Datenfestplatten bietet. 3 Festplatten lassen sich direkt in die 3,5 Zoll Slots einbauen, die vierte kann mit einem 5,25 Zoll auf 3,5 Zoll HDD Adapter* in den 5,25 Zoll Laufwerkschatz verbaut werden. Das ist nicht perfekt, dafür stimmt das Preis-leistungsverhältnis.

Professioneller ist sicherlich das Eolize SVD-NC11-4* NAS-Gehäuse mit vier 3,5 Zoll HDD Einschüben, welches zwar satte 140 Euro kostet, dafür aber bereits ein 250 Watt starkes 80 PLUS Bronze Netzteil sowie einen 120 mm Lüfter zur Kühlung der Festplattenschächte mitbringt. Das bedeutet, dass ihr euch beim Eolize die PicoPSU-90* sowie das externe Netzteil sparen könnt. Das entspricht einer Ersparnis von rund 50 Euro. Die HDD-Einschübe sind von außen erreichbar und abschließbar. Einen ausführlichen Test zu diesem NAS-Gehäuse findet ihr auch bei uns.

Optisch ist das Fractal Design Node 304* den beiden anderen Gehäusen weit voraus. Die Festplattenaufnahme ist aber nicht so perfekt gestaltet wie im Eolize SVD-NC11-4*. Das Fractal Design Node 304* bietet Platz für bis zu 6 Datenfestplatten.

Empfohlene Gehäuse	3,5 Zoll HDDs	Lüfter inkl.	Preis
Cooler Master Elite 120 Advanced* (schwarz/silber)	3+1	1x 120mmm, 1x 80mm	50 Euro
Eolize SVD-NC11-4* (schwarz)	4	1x 120mmm	140 Euro
Fractal Design Node 304* (weiß/schwarz)	6	1x 140mmm, 2x 92mm	80 Euro

Betriebssystem
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
OpenMediaVault 5		Debian 10 Linux mit mdadm Linux-Software-RAID
TrueNAS CORE 12		Nachfolger von FreeNAS 11
Windows 10

Meine erste Empfehlung für das Betriebssystem ist auch dieses Mal wieder das kostenlose OpenMediaVault, welches aktuell in der Version 5.5 erhältlich ist (Download). OpenMediaVault (OMV) ist eine Weboberfläche zur Verwaltung des darunter liegenden Linux. Es handelt sich um ein aktuelles Debian 10 Linux. Ihr benötigt aber keine Linux-Kenntnisse um OpenMediaVault zu installieren oder später zu konfigurieren. Das Installationsimage kopiert ihr auf einen USB-Stick und installiert über diesen Stick dann OMV auf einen Systemdatenträger.



OMV nutzt das ext4 Dateisystem von Linux, unterstützt aber auch Btrfs oder Zfs. Die Raid-Verwaltung übernimmt dabei das Linux Paket mdadm. Eine Komplettanleitung zur Einrichtung und Optimierung von OMV findet ihr direkt bei uns. In der Anleitung zu OpenMediaVault beschreiben wir auch, wie ihr mit dem Tool powertop weitere 1-2 Watt Energie im Leerlauf einsparen könnt. Außerdem gehen wir auf die Konfiguration des AutoShutDown Plugins ein, welches das NAS bei Nichtbenutzung automatisch in den Standby-Modus versetzt.

Eine Alternative zu OpenMediaVault ist Unraid. Unraid (Link) wird auf einem USB-Stick installiert und ist kostenpflichtig. Die Lizenzkosten sind einmalig zu bezahlen und richten sich nach der Anzahl der Datenfestplatten. So zahlt ihr zum Beispiel für bis zu 6 Datenfestplatten einmalig 59 US Dollar.

Unraid benötigt keine Installation sondern startet direkt vom USB-Stick. Dadurch liegt die Einstiegshürde auch für Anfänger sehr niedrig. Die Verwaltung von Unraid geschieht auch hier über eine Weboberfläche, welche ihr von jedem Browser aus anzeigen lassen könnt.

Unraid ist aktuell leider auf ein Array limitiert, auf dem aber mehrere Pools genutzt werden können. Auch zu Unraid findet ihr einen detalierten Artikel bei Elefacts.



Alternativ läuft natürlich auf dem System auch Windows 10 oder ein normales Debian oder Ubuntu Linux.

Benchmarks
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Max. Lesen via SMB/NFS	114MB/s
Max. Schreiben via SMB/NFS	113MB/s
Max. Lesen via FTP	114MB/s
Max. Schreiben via FTP	112MB/s
Max. CPU Last SMB-Lesen	15%
Max. CPU Last SMB-Schreiben	15%
Cinebench R15 Einkern	95cb
Cinebench R15 Mehrkern	317cb

Ein Vierkern-Atom Prozessor mag sich jetzt nicht allzu schnell anhören, in der NAS-Welt ist die Ausstattung aber durchaus gut. Viele Fertig-NAS Systeme sind deutlich langsamer unterwegs. Dieses NAS ist z.B. während einer 1 Gbit Datenübertragung mit über 110 MB/s nur zu ca. 15% ausgelastet.

Energieverbrauch
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Ausgeschaltet	1,6W
Standby	2,6W
Leerlauf	8,5W	OMV 5.5, ohne Datenfestplatten
Maximale Last	28W	Windows 10, CB R20 und FurMark GPU Test

Den Energieverbrauch haben wir mit einem Voltcraft Energy-Logger 4000* ermittelt, der auch bei niedrigen Strömen ordentliche Messergebnisse abliefert. Das NAS Basic ist durch seinen passiv gekühlten Prozessor sehr energieeffizient.

Um Energie zu sparen, kann das System z.B. unter OpenMediaVault so konfiguriert werden, dass es nur aktiv ist wenn es auch benötigt wird. Ist im Netzwerk kein Client mehr aktiv der für die Benutzung des NAS registriert ist, versetzt sich das NAS von alleine in den Standby. In diesem Zustand verbraucht unser NAS dann nur 2,6 Watt und wartet bis es von einem Client per Wake-On-Lan (WOL) mit einem Magic-Paket wieder aufgeweckt wird.

Dazu benutzen wir das AutoShutDown Plugin der OMV-Extras, das dann einfach per OpenMediaVault Weboberfläche eingerichtet wird. Neben der Client-Aktivitätsprüfung kann das Plugin auch Zugriffe auf die Festplatten registrieren und dementsprechend das NAS aktiv halten. Auch Ports oder die Systemlast können überwacht werden. Wer möchte kann eine Zeitspanne festlegen, in der das NAS generell nicht in den Standby-Modus versetzt werden soll.

Mit dem Tool powertop (Installation siehe OMV Komplettanleitung) lassen sich weitere 0,8 Watt im Leerlauf einsparen. Achtung: möchtet ihr das NAS z.B. mit dem AutoShutDown Plugin nutzen, könnt ihr powertop zumindest nicht in der Standardkonfiguration nutzen da das NAS dann nicht mehr per WOL-Paket aus dem Standby geweckt werden kann.

Technische Daten (Zusammenfassung)
Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Prozessor	Intel Pentium Silver J5040	2x 2,0 GHz, 4MB Cache, 10W TDP
Mainboard	ASRock J5040-ITX*	2x DDR4, 1x PCIe 2.0 x2, 4x SATA, M.2 WiFi
Mainboard (Alternativ)	ASRock J4125-ITX*	ca. 10% langsamer
Arbeitsspeicher	Crucial CT2K4G4SFS824A*	2x4GB DDR4-2400
Arbeitsspeicher (Alternativ)	Kingston HX432S20IB2K2/16* 16 GB DDR4-3200	2x8GB DDR4-3200 im DDR4-2400 Modus
Systemdatenträger	SanDisk Extreme PRO* 128GB*	Alternativ USB 3.0 zu M.2 SATA Lösung
Systemdatenträger (Alternativ)	250GB Samsung 860 EVO*	belegt einen SATA-Port
Netzteil	Salcar 72W Externes Netzteil*	benötigt zusätzlich PicoPSU DC-Wandler
Netzteil (Alternativ)	be quiet! Pure Power 11 300W*	4x SATA
DC-Wandler	PicoPSU-90*	nur bei Verwendung eines externen Netzteils
Gehäuse	Cooler Master Elite 120 Advanced*	4x 3,5 Zoll Festplatten
Gehäuse (Alternativ)	Eolize SVD-NC11-4*	4x 3,5 Zoll Festplatten inkl. 250 Watt Netzteil
Datenfestplatte	WD Red* NAS	ca. 38 Euro / TB
Datenfestplatte (Alternativ)	Seagate Ironwolf* NAS	ca. 35 Euro / TB
Adapter / Kleinteile	SATA Power Y-Kabel*	je nach Netzteil
Adapter / Kleinteile	5,25 Zoll auf 3,5 Zoll HDD Adapter*	für Cooler Master 120 Elite bei Benutzung von 4 HDDs
Adapter / Kleinteile	M.2 NVME SSD PCIe 2.0 x1 Karte*	für eine PCIe M.2 SSD
Adapter / Kleinteile (Optional)	USB 3.0 zu M.2 SATA Stick*	bei Verwendung eines USB Systemdatenträgers
Adapter / Kleinteile (Optional)	Transcend MTS400 32GB*	bei Verwendung eines USB Systemdatenträgers
Adapter / Kleinteile (Optional)	USB 3.0 20-Pin Mainboard Header*	bei Verwendung eines USB Systemdatenträgers
Gesamtpreis System	240€	kleinste Ausführung ohne Datenfestplatten

Unsere aktuellen NAS-Zusammenstellungen in der Übersicht

Ihr habt jetzt Lust auf ein Eigenbau NAS bekommen ? Wir haben für euch eine Übersicht aller aktuellen NAS Zusammenstellungen erstellt. Diese Liste wird ständig aktualisiert und ist damit immer auf dem letzten Stand. Alle Systeme können mit einem beliebigen Betriebssystem (z.B. Windows 10, Linux oder FreeBSD) genutzt werden.

Wir nutzen als Standard-NAS Betriebssystem in unseren Artikeln OpenMediaVault, welches auf Debian Linux aufsetzt und eine Weboberfläche mit allen benötigten NAS-Funktionen zur Verfügung stellt. Linux Fachwissen wird nicht benötigt.

Name	HDDs	Prozessor	CB 15 MC	ECC	Letztes Update	Preis
NAS Starter 2.0	2	Raspberry Pi 4 B*	--	Nein	07/2019	ab 67 €
NAS Basic 2.1	4	Intel Celeron J5040 onBoard	317 cb	Nein	11/2020	ab 240 €
NAS Advanced 3.0B	6+	AMD Athlon 3000G*	388 cb	Nein	01/2020	ab 255 €
NAS Expert 3.0	6+	Intel Pentium G5400*	403 cb	Ja	01/2020	ab 455 €

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