DIY Server, mein Abschied von Qnap

1 – Entscheidung

Seit Ende 2012 nutze ich Qnap TS-669 Pro NAS. Das Teil hat 6 Einschübe, die ich mit 3 TB Platten
von WD bestückt habe (WD Red). Das Gerät sollte bei der Anschaffung damals folgende Dienste bereitstellen:

1: Dateifreigabe (NFS & SMB)

2: DLNA

3: Mailserver

4: Musikwiedergabe über USB Soundkarte

Punkt 1 & 2 lassen sich problemlos mit der Qnap Software (QTS) bewerkstelligen. Für 3 & 4 bietet Qnap auch
fertige Lösungen an, aber gefallen haben sie mir nicht. Daher habe ich über das App-Center von Qnap
„Optware IPKG“ installiert. Das ist quasi ein weiteres Repository für das installierte Linux,
sodaß man per Konsole weitere Dienste/Programme installieren kann.
Darüber habe ich als Imap Server „dovecot“ installiert, zur Musikwiedergabe „mpd“ (Music Player
Daemon), für den es für alle Betriebssystem wunderbare Clients gibt. Damit kann ich meine Musikwiedergabe
bequem per Handy steuern. Funktioniert alles wunderbar, also warum ein neues Gerät? Mit Version QTS 4.2.x
wurde die Unterstützung von „QPKG“ durch Qnap aufgeben. Damit konnte ich „mpd“ und „dovecot“ nicht mehr
nutzen. Damit musste ich bei Version 4.1.x bleiben, was zur Folge hatte, daß diverse Sicherheitslücken
nicht geschlossen wurden. Daher hatte ich die Wahl, weiterhin das alte System zu nutzen, das aktuelle
Betriebssystem zu installieren und die Bordmittel von Qnap zu nutzen oder aber ein neues Gerät anzuschaffen,
wo ich ein eigenes Betriebssystem installieren kann
Da ich meine Festplattenkapazität eh ausgeschöpft war, entschied für den Neukauf.

2 – Hardware

Als mir klar wurde, daß mich die vorgefertigten Geräte von Qnap/Synology nicht zufrieden stellen konnten, wollte ich mir einen eigenen Server/NAS zusammenbauen. Das Gerät soll mindestens 8 Festplatteneinschübe haben, um zu den bisherigen Platten weitere hinzufügen zu können. Da der Server im Wohnzimmer stehen soll, muss er „relativ“ leise“ und „optisch ansprechend“ sein. Damit fangen die Probleme an. Gehäuse mit so vielen HD Einschüben sind entweder große Towergehäuse oder 19″ Racks. Ein Gehäuse, wie die Qnaps, wo man z.B. ein Mini-ITX Mainboard selbst einbauen könnte, wäre ideal. Nach einiger Recherche im Netz bin ich über einen Hersteller gestolpert, der so etwas produziert: U-NAS
Leider gibt es keinen Händler in Europa, bei dem man Teil kaufen kann. Daher hat ein guter Freund von mir das Teil direkt in China geordert. Mit Mehrwertsteuer und Transport landet man bei ca. 300€.

Nachdem das geklärt war, stellte sich Frage, ob es nun ein Hardware- oder Software-RAID werden sollte?

Ein Raid-Controller hat den Vorteil, daß er die Raid Verwaltung übernimmt und somit die CPU entlastet. Mein Qnap NAS mit ATOM CPU hat jedoch gezeigt, daß solch kleine CPU ein Software-Raid zuzüglich diverser Dienste problemlos schultern kann. Zudem hat ein Software-Raid den vorteil, daß man die Platten ausbauen kann und jedes andere Linux erkennt sofort den Raid-Verbund.

Damit war ich auf der Suche nach einem Micro-ATX Mainboard, das 8 S-ATA Anschlüsse hat und dazu einen M-2 Slot für das Betriebssystem. Ein guter Freund gab mir den Tip mal bei SuperMicro zu suchen. Die machen primär Serverboards.
Am Ende stand folgende Konfiguration:

GerätModellAnzahlGesamtpreis in €
Gesamt1340€
GehäuseU-NAS 810A1300€
MainboardSupermicro X11SSH-F1230€
CPUIntel Xeon E3-1240L v51300€
RAM4GB Kingston RAM DDR4-2133 ECC4225€
Festplatte M.2Samsung SSD 960 EVO NVMe 250GB1125€
CPU KühlerNoctua NH-L9i145€
GehäuselüfterNoctua NF-S12A PWM 120mm240€
NetzteilSeasonic SS-350m1u175€

 

Sollte einer der Leser jetzt über die Xeon CPU stolpern und sich Gedanken über den Energieverbrauch machen: Das ist eine sog. L Version. Das Teil ist ein Quad-Core mit Hyperthreading und hat eine TDP von 25W. Die Atom CPU in meinem alten NAS hat eine TPD von 10W und hat nur 2 Kerne mit HT. Die mitgelieferten Gehäuselüfter habe ich durch Lüfter von Noctua ausgetauscht. Wenn man so viel Geld ausgibt, sollte man an diesem Punkt keine Kompromisse eingehen. Der Preis für den RAM war beim Kauf leider relativ hoch, zudem ist es ECC RAM. Das Netzteil hat die Bauform 1HE (Flex ATX). Es hat zwar einen sehr kleinen Lüfter, der aber erst bei über 50% Last anfängt zu laufen.

3 – Zusammenbau

Nachdem alle Teile eingetroffen waren, machte ich mich an den Zusammenbau. Es ist schon
erstaunlich, da gibt man soviel Geld für ein Gehäuse aus und stolpert über mechanische
Unzulänglichkeiten, die absolut unmöglich sind. Bei jedem Billiggehäuse, sind die Abstandshalter
für das Mainboard schraubbar, sodaß man sie die passende Stelle einsetzen kann, je nach
Formfaktor des Mainboards. Bei dem Gehäuse U-NAS sind die Abstandshalter fest montiert, sodaß
zwei davon auf die Unterseite des Mainboards drücken. An diesen Stellen sind sehr kleine
SMD Bauteile verbaut. Ein einfaches abkleben der Abstandshalter würde zwar gehen, aber ich weiß
nicht, ob über die Jahre sich doch die Teile durchdrücken und es zu einem Kurzschluss kommt.
Also habe habe ich mit einer ROHRZANGE die Abstandshalter rausgehebelt. Nicht schön, aber notwendig.
Bei einem Gehäuse in dieser Preisklasse schon eine Frechheit.

Der Austausch der großen Festplattenlüfter ging problemlos. Der kleine Seitenlüfter (70mm), der die Luft
aus dem Mainboardbereich bläst, ist KEIN PWM Lüfter und habe ihn daher ausgetauscht, das werde aber unter
dem Kapitel „Betrieb“ ausführlich darlegen. Was mich in diesem Zusammenhang wirklich aufgeregt hat, war
die Tatsache, daß der mitgelieferte 70mm Lüfter entweder falsch montiert wurde oder das falsche Modell war.
Es gibt die 70x70mm Lüfter mit 10mm und 15mm Bauhöhe. Der mitgelieferte hat ein Bauhöhe von 15mm. Mich
wunderte bereits beim Auspacken, daß das U-Blech des Gehäuses vorne links eine kleine Wölbung nach außen
hatte. Als ich das Gehäuse öffnen wollte, ging das extrem schwer. Es stellte sich heraus, daß der verbaute
Lüfter einfach zu hoch war und dadurch das Gehäuse nach außen drückte.

Den Lüfter habe ich nach innen versetzt (alter Platz ist grün markiert)

Ich habe daher den Lüfter innen an das Blech geschraubt.

Der Einbau des Netzteil nahm etwas Zeit in Anspruch. Das Netzteil nutzt ein mitgelieferte Kabel, daß
alle Anschlüsse beinhaltet. Das Gehäuse ist extrem knapp bemessen, daher ist jedes Kabel, was NICHT verbaut
wird, eine echte Erleichterung. Da die S-ATA Backplane des Gehäuses mit zwei normalen Molex Steckern
mit Strom versorgt wird, kann man z.B. die S-ATA Stecker entsorgen. Auch die 8 Pin ATX Stecker werden
nicht benötigt. Das,was weg kann, habe ich rot markiert.

Um die Kabel aus dem Stecker zu lösen, gibt es spezielles Werkzeug (ATX Pin-Remover-Tool). Ein
Freund hat mir so ein Teil ausgeliehen. Leider hat es nicht wirklich funktioniert. Ich habe mich
daher eines Tricks aus dem Internet bedient. Man nehme Heftklammer und klopfe sie mit ein Hammer am
Ende platt. Dann kann kann man sie von vorne reinstecken und mit einem dünnen Werkzeug den Stecker
sanft herausdrücken.

Nachdem ich auf diese Weise das ATX Kabel entschlackt habe, hat man im Gehäuse deutlich mehr Platz.

Hier die Fotos des ATX Kabel, vor und nach der Bearbeitung:

Leider liegt der ATX Anschluss auf dem Mainboard etwas ungünstig. Daher brauchte ich noch ein 30cm
ATX Verlängerungskabel. Ich habe eines von Silverstone genommen. Das Kabel ist sehr weich und es
kostet nur 7,50€. Damit konnte ich jetzt endlich das Mainboard in das Gehäuse einbauen.

Damit komme ich zum letzten Punkt, der mich am Gehäuse wirklich genervt hat. Wie üblich hat das Teil
einen Power- und Reset-Knopf. Letzteren habe ich NICHT angeschlossen und zwar aus folgendem Grund:

Der Reset Knopf liegt 2mm über den USB3 Frontanschluss, nochmal 2mm !!! Zudem ist dieser Knopf extrem
leichtgängig. Man braucht nur mal aus Versehen den USB Stecker etwas zu hoch ansetzen, schon wird der
Server neugestartet, unglaublich!

Dennoch sieht das Gerät im Betrieb sehr elegant aus, noch ein Bild zum Vergleich zum alten Qnap TS-669 Pro

4 – Software

Nachdem war klar, daß die Hardware funktionsfähig ist, konnte
ich mir reell überlegen, welche Betriebssystem ich installieren will. Es gibt fertige
NAS Betriebssysteme, wie Freenas, NAS4Free oder OMV. Man kann natürlich auch ein Linux
Server installieren, wie z.B. CentOS oder Ubuntu Server. Das bietet einem die größte
Flexibilität. Es fehlt natürlich im normalen Betrieb die vereinfachte Bedienung und das
„Eyecandy“, wie z.B. Handysteuerung. Am Ende habe ich mich für einen Mittelweg entschieden.
Als Basis dient mir ein Debian 8, daß mir alle Möglichkeiten bietet, diverse Serverdienste
zu installieren. Der Support geht bis April 2020. Als Eyecandy habe ich mir OMV 3 installiert.
Damit werden die grundlegenden NAS Dienste per Webinterface konfiguriert, alles was darüber
hinausgeht, kann ich per Konsole regeln.

Das Betriebssystem soll von der internen M.2 SSD (NVMe) booten. Das setzt aber UEFI voraus.
Das Installationsmedium von OMV3 hat keine UEFI Unterstützung. Ich habe daher Debian 8 mit
der „minimal installation“ installiert und dann OMV3 als Repository eingetragen. Wenn man das
ganze so macht, gibt einige Fallstricke zu beachten.

Debian 8 kann bei einer UEFI Installation den Grub Bootloader nicht installieren. Hier
gibt es die Lösung:

Debian 8 mit UEFI/Grub Installation

Danach muss OMV 3 installiert werden. Hier gibt es die Anleitung. Noch ein Hinweis: Mit der
Installation von OMV3 werden die Debian Backports mit eingebunden, darum braucht man
sich nicht mehr kümmern.

Bevor ihr Euch für ein Betriebssystem entscheidet, solltet ihr Euch überlegen, mit welchem Dateisystem
ihr Eurer RAID formatieren wollt. Unter BSD (FreeNAS) kann man ZFS nutzen. „Rock solid“, aber braucht
sehr viel RAM und verbraucht viel Platz. Wird auch „out of the box“ von Ubuntu Server unterstützt.
Ich selbst fand es für mich privat übertrieben. BTRFS ist eine Alternative zu ZFS unter Linux, aber ist wohl
noch nicht so ausgereift, obwohl Synology es jetzt für seine Geräte anbietet. Ich selbst habe mich ganz
konservativ für ext4 entschieden. Egal, was auf dem Server läuft, ein Backup kann es nicht ersetzen.

5 – Betrieb

Auf die Konfiguration der NAS Dienste will ich hier nicht detailliert eingehen.
Spannender ist die Konfiguration der Lüftersteuerung, damit der neue Server leise
im Wohnzimmer seinen Dienst verrichtet.
Das Mainboard von SuperMicro hat ausschließlich PWM Lüfter Anschlüsse und unterstützt IPMI.
IPMI ist eine Management Plattform, um Server fernsteuern zu können. Darüber lässt sich
auch die Lüfterkonfiguration festlegen, leider nur sehr rudimentär (heavy, full, standart, optimal).
Um das etwas genauer festzulegen, kann man unter Linux das „ipmitool“ installieren. Eine genaue Anleitung,
wie man die Schwellwerte (Temperatur, Drehzahl) zur Lüfteransteuerung ändern kann, findet ihr hier:

Lüfterkonfiguration mit IPMI

Wie dem Artikel zu entnehmen ist, muss man darauf achten, Lüfter zu kaufen, die mit dem SuperMicro
Board zusammenarbeiten. Die drei Noctualüfter für die CPU und Festplatten harmonieren wunderbar
mit dem Mainboard. Die Teile werden wunderbar heruntergeregelt. Zudem habe ich bei allen drei den sog.
Low Noise Adapter“ von Noctua installiert. Damit wird die Betriebsspannung grundsätzlich herabgesetzt,
damit dreht Lüfter sich nochnmal mit 300-400 U/min weniger.
Das eigentliche Problem für mich ist der 70mm Lüfter an der Seite. Das mitgelieferte Modell hat keine
PWM Ansteuerung und dreht mit installiertem LNA mit 1700 U/min. Die Geräuschkulisse ist Ordnung,
könnte aber besser sein. Ich habe dann einfach mal probiert, zwei LNA Adapter hintereinander zu schalten,
um die Drehzahl des Lüfters weiter zu verringern. Das funktioniert, leider drehen dann die drei anderen Lüfter
prompt schneller, auch wenn die Temperaturen nicht gestiegen sind. 70mm Lüfter mit PWM Anschluss (4 Pin)
sind relativ selten. Ein Lüfter, den ein Kumpel über Amazon bestellt hat, wurde vom Mainboard nicht
erkannt und drehte grundsätzlich mit voller Drehzahl. Ich habe dann erfahren, daß die alten CPU Lüfter
von AMD mit AM2 Sockel 70mm hatten und dazu einen PWM Anschluss. So ein Teil habe ich mir dann bei
ebay günstig ersteigert. Der Lüfter wird erkannt und die Ansteuerung klappt, aber trotz zusätzlich
montierten LNA dreht er ebenfalls mit 1700 U/min. Der Geräuschpegel ist in Ordnung, aber im Vergleich
zu den Noctua Lüftern deutlich hörbar.

Ein weiterer Punkt ist der Energieverbrauch, den man nicht außer acht lassen sollte. Mein altes
NAS von Qnap (TS-669 Pro) hatte 6 HD Einschübe, die alle mit einer WD Red 3TB bestückt waren, eine
Atom CPU mit Dualcore und Hypertherading. Im normalen Betrieb verbrauchte das Gerät knapp 60W. Ich rechnete
bei meinem Eigenbau-Server mit ca. 20W Mehrleistung. Ich wurde aber positiv überrascht. Beim Hochfahren
geht die Leistungsaufnahme kurzzeitig auf knapp 100W hoch, um sich danach im normalen Betrieb ebenfalls
auf knapp 57W einzupendeln. Wenn man bedenkt, daß in diesem Gerät 8 Festplatten (WD Red 3TB), eine
XEON CPU mit 4 Kernen mit HT und 16 GB ECC Ram stecken, ist das echt beeindruckend.

Der letzte Vergleich, den ich machen möchte ist die Bootzeit. Mein altes NAS brauchte ca. 5 Minuten, um
hochzufahren. Der neue Server unter einer Minute. Die längste Zeit nimmt die Initialisierung des Mainboards
in Anspruch. Linux selbst braucht vom Grub Menu bis hin zum Login vielleicht zwei Sekunden.

6 – Fazit

Knapp 1400€ ohne Festplatten habe ich für den neuen Server ausgegeben. Nicht gerade
ein Schnäppchen, aber die technischen Daten sprechen für sich. Ein vergleichbares
Gerät von Qnap/Synology kostet locker 2000€ und dann hat man kein ECC RAM. Für
Laien ist mein Lösungsansatz nichts, aber wenn man sich etwas mit Linux auskennt und
Spaß am basteln hat, ist das ein gangbarer Weg, um sich System zu bauen, was einem
alle Freiheiten bietet.
Was das Gehäuse angeht, so bin ich einerseits etwas irritiert, daß sich in dieser Preisklasse
solche Konstruktionsfehler einschleichen, andererseits gibt es keine große Auswahl an
Alternativen. Dennoch erfüllt es seinen Zweck und jetzt bin ich auch sehr zufrieden
damit.

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