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NAS Basic 1.0 - Mini-ITX NAS mit 4x SATA und Intel Apollo Lake

03.09.2017 von Stefan
Das NAS Basic 1.0 ist die kleinste unserer drei Eigenbau-NAS Zusammenstellungen und kann bis zu vier SATA-Datenfestplatten beherbergen. Wir haben mit dem NAS Advanced 1.0 und dem NAS Expert 1.0 zwei weitere Zusammenstellungen für höhere Ansprüche bzw. mehr Datenfestplatten veröffentlicht. Alle NAS Zusammenstellungen werden von uns laufend aktualisiert und sind mit einer Versionsnummer gekennzeichnet.

Im NAS Basic kommt das ASRock J3455-ITX mit verbautem Intel Celeron J3455 Vierkernprozessor zum Einsatz. Gekühlt wird der Prozessor durch einen großen Passivkühlkörper. Dadurch ist das System später leise und wartungsfrei. Einzig auf eine ausreichende Kühlung der verbauten Datenfestplatten sollte geachtet werden, da es durch den fehlenden CPU-Lüfter sonst keinen Luftstrom im Gehäuse gibt.

Wir verwenden in dem NAS Basic kein herkömmliches ATX-Netzteil, sondern greifen auf eine PicoPSU-90 (DC-DC Wandler) in Kombination mit einem sparsamen Salcar 72W Externes Netzteil zurück. Dadurch lässt sich der Verbrauch im Leerlauf auf ca. 10 Watt drücken. Das Netzteil ist mit 72 Watt ausreichend groß dimensioniert und kann problemlos bis zu 4 Datenfestplatten versorgen.


Prozessor

EigenschaftWert Bemerkungen
Prozessor Intel Celeron J3455
Kerne 4
Takt[GHz] 1,50
Turbotakt (Einkern)[GHz] 2,3
Turbotakt (Mehrkern)[GHz] 2,2
Cache[MB] 2
TDP[W] 10
Architektur Apollo Lake
Sockel BGA 1296 CPU verlötet
Fertigung[nm] 14

Der in unserem System verbaute Intel Celeron J3455 zählt zu Intels aktuellen Apollo Lake Prozessoren, die deutlich schneller sind als ihre Vorgänger auf Braswell bzw. Bay-Trail Basis. Der Intel Celeron J3455 besitzt 4 Kerne und einen Turbo-Modus. Trotzdem fällt er weiterhin in die 10W-TDP Klasse und lässt sich passiv kühlen.

Die AES-Ni Verschlüsselungsfunktionen werden unterstützt. Diese sind für NAS-Systeme interessant um die Auslastung (und damit den Energieverbrauch) bei verschlüsselten Daten zu minimieren. Die interne Grafikeinheit der Apollo Lake Prozessoren ist fähig h.264 und h.265 Material flüssig zu dekodieren. Zwei parallele Plex 1080p Videostreams sind mit dem Prozessor möglich.




Mainboard & Anschlüsse

EigenschaftWert Bemerkungen
max. Speicherspezifikation DDR3-1866
max. Speicherkapazität[GB] 16
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 RTL8111GR
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
FAN-Header 1

Das kleine ASRock J3455-ITX ist ideal für ein NAS-System geeignet. Insgesamt vier USB 3.0 Anschlüsse (2x I/O Blende und 2x per Mainboard-Header) sowie 4 SATA Ports gewährleisten eine gute Konnektivität. Dank HDMI 2.0 Anschluss (4k Videmoaterial @ 60 Hz) des Mainboards könnte dieses NAS auch als 4K-Mediacenter oder Allround-PC genutzt werden.

Alternativ lässt sich das ansonsten identische ASRock J4205-ITX verbauen, welches mit dem Intel Pentium J4205 einen ca. 10% schnelleren Prozessor besitzt (siehe Vergleich Intel Celeron J3455 vs. Intel Pentium J4205).



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 8265. Diese funkt über 2x2 MiMo (2,4 + 5 GHz) mit bis zu 867 MBit/s im aktuellen 802.11ac Standard. Zusätzlich verfügt das ASRock J3455-ITX über einen PCIe 2.0 x1 Slot, z.B. für die Nachrüstung einer weiteren Netzwerkkarte.


Festplatten & RAID

EigenschaftWert Bemerkungen
AHCI & NCQ
Hot-Plug

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


Während Option 1 und 2 gute und langlebige Lösungen darstellen, ist Option 3 nur als Übergangslösung zu empfehlen, da die Belastung eines USB-Sticks als Systemdatenträger deutlich über eine normale Nutzung hinausgeht und diese Lösung erfahrungsgemäß nach spätestens 6-12 Monaten zu Ausfällen oder Problemen (Lese- / Schreibfehlern) führt.

Wir benutzen in unserem Testsystem die Lösung mit USB 3.0 zu M.2 SATA Stick, in dem eine Transcend MTS400 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 USB 3.0 20-Pin Mainboard Header kann der Stick auf Wunsch auch in das Gehäuseinnere verlegt und an den USB 3.0 Header 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.


Netzteil

EigenschaftWert Bemerkungen
Formfaktor Extern
Max. Leistung[W] 72
SATA-Power 1
Überstromschutz (OCP)
Überspannungsschutz (OVP)
Kurzschlussschutz (SCP)
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-NetzteileSATA-PowerZertifizierung und EffizienzPreis
be quiet! System Power 8 400W580+, bis zu 87%104 Euro
be quiet! Pure Power 10 300W480+ Bronze, bis zu 87%41 Euro
be quiet! Pure Power 10 350W580+ Bronze, bis zu 87%48 Euro
be quiet! Pure Power 10 400W580+ Silber, bis zu 91%52 Euro
be quiet! Pure Power 10 500W680+ Bronze, bis zu 87%64 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

EigenschaftWert Bemerkungen
Mini-ITX

Das Cooler Master Elite 120 Advanced ist 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.

Optisch und Qualitativ ist das Fractal Design Node 304 in diesem Bereich den beiden anderen Gehäusen weit voraus, dafür kostet es mit ca. 80 Euro aber auch deutlich mehr. Das Fractal Design Node 304 bietet Platz für bis zu 6 Datenfestplatten.

Das Xigmatek Asgard II ist mit 45 Euro recht günstig und kann bis zu 11 Festplatten aufnehmen. Es wird mit einem 120mm Lüfter in der Front geliefert, der ausreicht um 4 Datenfestplatten zu kühlen.

Empfohlene Gehäuse3,5 Zoll HDDsLüfter inkl.Preis
Cooler Master Elite 120 Advanced (schwarz/silber)3+11x 120mmm, 1x 80mm50 Euro
Fractal Design Node 304 (weiß/schwarz)61x 140mmm, 2x 92mm80 Euro
Xigmatek Asgard II (schwarz)81x 120mm45 Euro




Betriebssystem

EigenschaftWert Bemerkungen
OpenMediaVault 3 Debian 8 Linux mit mdadm Linux-Software-RAID
NAS4Free 11 Fork von FreeNAS mit guter ZFS-Unterstützung
FreeNAS 11 FreeBSD mit der besten ZFS-Unterstützung auf dem Markt
Rockstor 3 CentOS 7 Linux mit Btrfs Dateisystem
Windows 10

Wir benutzen für unsere Tests das NAS-Betriebssystem OpenMediaVault 3, welches auf ein schlankes Debian 8 Linux Grundsystem aufsetzt. OpenMediaVault 3 ist nur eine Weboberfläche zur Konfiguration des Linux Grundsystemes, wird aber als komplettes Installationsimage angeboten. Linux Kenntnisse werden daher nicht benötigt.

Auch wenn auf normalen Computern immer noch das Betriebssystem Windows dominiert, laufen Server unserer Erfahrung nach mit Linux schneller und stabiler. Noch dazu ist Linux deutlich unanfälliger für Viren und Malware als Windows. Für Windows Server ist unser NAS Basic Bauvorschlag eher ungeeignet, da Windows Server sehr ressourcenhungrig ist.

Als Alternative könnt ihr auch FreeNAS oder NAS4Free benutzen. Interessiert ihr euch für NAS4Free, dann hilft euch vielleicht unsere Komplettanleitung NAS4Free inkl. ZFS-Grundkurs weiter.


Benchmarks

EigenschaftWert Bemerkungen
Max. Lesen via SMB/NFS[MB/s] 112
Max. Schreiben via SMB/NFS[MB/s] 110
Max. Lesen via FTP[MB/s] 112
Max. Schreiben via FTP[MB/s] 110
Max. CPU Last SMB-Lesen[%] 25
Max. CPU Last SMB-Schreiben[%] 25
Cinebench R15 Einkern[cb] 47
Cinebench R15 Mehrkern[cb] 181

Unser NAS-Bauvorschlag nutzt die 1 Gbit Netzwerkschnittstelle fast aus und erreicht gute 112 MB/s beim Lesen und 110 MB/s beim Schreiben von Daten. Das System ist dabei zu ca. 20-25% ausgelastet und kann nebenbei noch andere Aufgaben im Netzwerk übernehmen, ohne dass sich die Übertragungsraten verschlechtern.


Energieverbrauch

EigenschaftWert Bemerkungen
Ausgeschaltet[W] 1,4
Standby[W] 2,1
Leerlauf[W] 10,4 ohne Datenfestplatten

Den Energieverbrauch haben wir ohne Datenfestplatten mit dem Betriebssystem OpenMediaVault 3 (Linux Kernel 4.9 BPO) ermittelt. Zur Verbrauchsmessung verwenden wir einen Voltcraft Energy-Logger 4000, der sich auch für die Messung besonders geringer Ströme bewährt hat. Etwas günstiger aber auch recht genau ist der Brennenstuhl Primera-Line PM 231.

Um Energie zu sparen, ist unser NAS nur zudem aktiv wenn es gebraucht wird. Ist kein Client im Netzwerk 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 2,1 Watt und wartet bis es von einem Client per Wake-On-Lan (WOL) mit einem Magic-Paket 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.


Technische Daten (Zusammenfassung)

EigenschaftWert Bemerkungen
Prozessor Intel Pentium J4205 2x 1,5 GHz, 2MB Cache, 10W TDP
Mainboard ASRock J3455-ITX 2x DDR3, 1x PCIe 2.0 x2, 4x SATA, M.2 WiFi
Mainboard (Alternativ) ASRock J4205-ITX ca. 10% schneller
Arbeitsspeicher Kingston KVR16LS11 4GB 4GB DDR3L-1600 1,35V
Arbeitsspeicher (Alternativ) Kingston KVR16LS11 8GB 8GB DDR3L-1600 1,35V
Systemdatenträger SanDisk SSD PLUS 120GB Alternativ USB 3.0 zu M.2 SATA Lösung
Netzteil Salcar 72W Externes Netzteil benötigt zusätzlich PicoPSU DC-Wandler
Netzteil (Alternativ) be quiet! System Power 8 400W 5x SATA
DC-Wandler PicoPSU-90 nur bei Verwendung eines externen Netzteils
Gehäuse Cooler Master Elite 120 Advanced 4x 3,5 Zoll Festplatten
Gehäuse (Alternativ) Fractal Design Node 304 6x 3,5 Zoll Festplatten
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 ab 5/6 Festplatten
Adapter / Kleinteile 5,25 Zoll auf 3,5 Zoll HDD Adapter für Cooler Master 120 Elite bei Benutzung von 4 HDDs
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[€] 250 kleinste Ausführung ohne Datenfestplatten

Kommentare (2)


Stefan (Team)
01.08.2018
Sinnvoll sind aktuell 3,5 Zoll Festplatten bis zu 12 TB. In diesem NAS können vier Festplatten verbaut werden, also Brutto 48 TB.

marcel
30.07.2018
Hallo,
interessanter Artikel. Ich bin gerade dabei mir ebenfalls ein NAS so auf zu bauen. Hätte dabei mal eine Frage. Wie viel TB Speicher, kann ich den hier max. anschließen (einzelne Festplatte und gesamt, alle 4 Sata Ports belegt)?

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