Dedizierte Netzwerkspeichersysteme gehen schnell ins Geld. Auf Basis eines Mikroservers konfigurieren Sie kostengünstig Ihr eigenes, maßgeschneidertes NAS.

Um die stark anwachsenden Datenmengen zu beherrschen, setzen immer mehr Anwender im lokalen Netz NAS-Systeme ein. Oft kann man sich dabei den Kauf eines relativ teuren, dedizierten Geräts sparen: Kompakte PCs mit aktueller Hardware eignen sich bestens als Netzwerk-Datenspeicher, sofern sie eine Handvoll Voraussetzungen erfüllen. Wir zeigen, wie Sie mit einem kompakten Rechner und Linux im Handumdrehen ein solches System im Eigenbau konfigurieren.

Voraussetzungen

Möchten Sie keine aktuelle Hardware einsetzen, so ergeben sich einige Stolpersteine, die mit den besonderen Anforderungen beim Einsatz eines zentralen Datenspeichers zusammenhängen.

Zwar benötigen Sie zum Betrieb eines entsprechenden Rechners tatsächlich in aller Regel keine hohe Prozessorleistung. Selbst ältere Systeme, die sich nicht mehr als ausgewachsenen Desktop eignen, kommen also prinzipiell als Grundlage infrage. Allerdings spielen bei einem NAS das Subsystem für Massenspeicher sowie die Leistung des Netzteils eine wichtige Rolle.

Es empfiehlt sich daher, beim Eigenbau möglichst hier mehr zu investieren: Alte Computersysteme, die noch mit IDE-Schnittstellen nach PATA-Standard arbeiten, erlauben pro Anschluss gerade einmal zwei Festplatten oder SSDs. Darüber hinaus wurde die PATA-Schnittstelle aufgrund ihrer geringen Leistungsfähigkeit bereits vor Jahren vom moderneren SATA-Standard abgelöst.

Die SATA-Spezifikation bietet nicht nur deutlich höhere Datentransferraten, sondern erlaubt darüber hinaus wesentlich größere Medien. Zudem entfällt bei SATA die umständliche und daher fehleranfällige Master/Slave-Konfiguration. Wenn Sie für den Aufbau eines NAS-Systems ein älteres Computersystem ins Auge gefasst haben, sollten Sie also darauf achten, dass es für die Massenspeicher mindestens Schnittstellen nach dem SATA-II-Standard bereitstellt.

Ein weiteres Problem beim Selbstbau eines NAS-Systems aus vorhandenen Komponenten ergibt sich bei den Netzteilen. Herkömmliche ältere Modelle weisen meist eine relativ hohe Verlustleistung auf und sind außerdem für den Einsatz der seinerzeit aktuellen – und damit wenig sparsamen – Prozessoren ausgelegt. Da ein NAS jedoch in der Regel im Dauerbetrieb arbeitet, müssen Sie beim Einsatz solcher Komponenten mit deutlich höheren Kosten rechnen. Daher empfiehlt es sich, keine Systeme zu verwenden, die noch für Pentium-4-Prozessoren oder die ersten Dual-Core-Generationen konzipiert wurden. Neuere Netzteile hingegen werkeln meist nach der 80-Plus-Spezifikation, die für eine deutlich gesteigerte Effizienz sorgt.

Zu guter Letzt sollten Sie für das Selbstbauprojekt bei vorhandener Hardware darauf achten, dass Sie leicht von außen an die Massenspeicherslots kommen. Kommerzielle Systeme besitzen Wechselschächte mit entsprechender Mechanik, sodass sich eine defekte Platte innerhalb weniger Minuten tauschen lässt. Herkömmliche Gehäuse besitzen in aller Regel keine Wechselschächte zum Austausch von Speicherkomponenten, manchmal lassen sich diese jedoch zumindest nachträglich einbauen.

Insbesondere beim Einsatz von mehr als zwei Festplatten empfiehlt sich der Einsatz eines RAID-Controllers, der beim Betrieb in einem entsprechenden RAID-Level eine erhöhte Datensicherheit bei Festplattenausfällen bietet. Ein solcher schlägt ebenfalls auf der Kostenseite zu Buche, sodass Sie vor Beginn des Projekts genau kalkulieren sollten, ob sich das Aufrüsten vorhandener Hardware für den gewünschten Zweck tatsächlich noch lohnt oder der Kauf eines kompakten Systems sogar günstiger kommt.

Da inzwischen die Konfiguration eines Software-RAIDs ohne dedizierte Controller recht problemlos gelingt, empfiehlt sich insbesondere in Bezug auf die Massenspeicher eine genaue Planung, welches Niveau an Sicherheit Sie erreichen möchten. Unter Umständen genügt die einfache Software-Variante bereits Ihren Anforderungen.

ProLiant MicroServer

Optimal für den Einsatz als NAS ausgelegt präsentiert sich der ProLiant MicroServer Gen8 des US-Herstellers Hewlett-Packard [1], der bereits ab Werk alle benötigten Komponenten mitbringt. Sie erhalten das Gerät in unterschiedlichen Konfigurationen mit Prozessoren vom Celeron mit 2,3 GHz Taktfrequenz bis hin zum identisch getakteten Xeon.

Gemeinsam ist allen Varianten ein Smart-Array-Controller mit insgesamt vier Schächten für Festplatten oder SSDs. Die Konfiguration erlaubt – unterstützt durch die Hardware – den Betrieb verschiedener RAID-Level. Die Einschübe mit den Laufwerkskäfigen residieren vertikal an der Front des Geräts hinter einer Klappe, sind jedoch nicht auf das Hot-Swapping ausgelegt, also den Wechsel während des laufenden Betriebs.

Immerhin nehmen sie Massenspeicher bis zu einer Gesamtkapazität von 16 TByte auf. Sie sind auf 3,5-Zoll-Laufwerke ausgelegt. Für 2,5-Zoll-Laufwerke benötigen Sie einen entsprechenden Adapter. Während die ersten beiden Einschübe nach dem aktuellen SATA-III-Standard mit maximalen Transferraten von 6 Gbit/s operieren, unterstützen die zwei anderen lediglich die etwas ältere SATA-II-Spezifikation mit 3 Gbit/s.

Darüber hinaus verfügt das Gerät über vier externe USB-Ports, wovon zwei nach dem aktuellen USB-3.0-Standard arbeiten, sowie über drei LAN-Buchsen des Typs RJ45. Eine davon soll als iLO-Anschluss das Remote-Management des Servers ermöglichen. Die LAN-Schnittstellen beherrschen allesamt Gigabit-Ethernet.

Im Inneren des Servers befinden sich auf der Hauptplatine zudem noch ein Einschub für Speicherkarten nach dem SD/SDHC-Standard sowie ein USB-Anschluss. Die internen Anschlüsse sind ebenfalls bootfähig, was es ermöglicht, dort eingesteckte Medien als Boot-Laufwerk für Betriebssysteme zu nutzen.

Zudem gibt es einen weiteren Einschub für ein optisches Laufwerk im Slim-Formfaktor, der von außen zugänglich ist. Auf der Hauptplatine des ohne Werkzeug zu öffnenden Geräts befinden sich außerdem zwei Slots zum Bestücken des Arbeitsspeichers mit handelsüblichen DDR3-Bausteinen sowie ein freier PCIe-Slot für zusätzliche Karten.

Die auf dem Board verbaute Grafikkarte, eine Matrox G200, sendet Signale über einen VGA-Ausgang mit Auflösungen bis zu 1920 x 1200 Pixeln bei einer Farbtiefe von 16 Bit/Pixel.

Rockstor-Linux

Als Betriebssystem für den Eigenbau bietet sich Rockstor-Linux an, das die Entwickler speziell für den Einsatzzweck als NAS optimiert haben. Sie erhalten das auf CentOS und Fedora basierende freie System auf der Projektseite als rund 730 MByte großes ISO-Image [2], das Sie auch auf der Heft-DVD zu dieser Ausgabe finden.

Rockstor bietet im Vergleich zu einem dedizierten NAS-System auf Linux-Basis bereits ab Werk Btrfs als Standarddateisystem. Es implementiert viele Vorteile des Dateisystems ZFS, steht jedoch unter der GPL und kommt daher bereits in einigen Distributionen zum Einsatz [3]. Das System eignet sich außerdem auch für den Einsatz in heterogenen IT-Umgebungen, da es SMB/CIFS unterstützt.

Die Distribution nutzt außerdem Docker-Container, die in diesem Kontext “Rock-ons” heißen. Diese ermöglichen es, Cloud-Dienste ins System zu integrieren. Sie konfigurieren und verwalten das System in einer angepassten Javascript-Oberfläche. So haben Sie jederzeit von jedem Rechner im LAN Zugriff.

Vorbereitung

Der ProLiant-Server fällt zunächst beim Hochfahren durch eine ungewöhnlich lange Initialisierungsphase unangenehm auf. Sie stellt jedoch sicher, dass alle Komponenten anstandslos ihren Dienst verrichten. Um die im Rechner verbauten Massenspeicher später mittels Rockstor korrekt anzusprechen, konfigurieren Sie als Erstes – noch vor der Installation des eigentlichen Betriebssystems – die im Server eingebauten SATA-Controller.

Dazu drücken Sie während der Initialisierungsphase [F9], um das grafische Setup zu öffnen. Hier wählen Sie durch einen Druck auf die Eingabetaste den ersten Eintrag System Options aus und anschließend SATA Controller Options. Danach öffnen Sie durch erneutes Drücken der Eingabetaste den Dialog Embedded SATA Configuration.

Im nun geöffneten Fenster wählen Sie die Option Enable SATA AHCI Support. Das schaltet den B120i-RAID-Controller ab, und die Massenspeicher stehen unter der Kontrolle des ebenfalls vorhandenen Intel-SATA-Controllers. Nun verlassen Sie das BIOS durch mehrfaches Drücken von [Esc], bis alle Dialoge geschlossen sind. Die neuen Einstellungen speichern Sie vor einem erneuten Warmstart über [F10].

Dieses Vorgehen ist erforderlich, um Rockstor auf die Massenspeicher installieren zu können. Da das Ansteuern des RAID-Controllers einen proprietären Treiber von Hewlett-Packard erfordert, der im Standardumfang von Rockstor fehlt, kommt das System mit dem Controller nicht klar. Der im Netz erhältliche Treiber von Hewlett-Packard für den RAID-Controller B120i ist zwar für die Enterprise-Server von Suse sowie Red Hat zertifiziert – das bedeutet jedoch nicht, dass er automatisch alle CentOS- oder Fedora-basierten Systeme unterstützt: Unter Rockstor ließ sich das HP-Modul zwar installieren, arbeitete jedoch nicht korrekt.

Nach dem Anpassen des BIOS und anschließendem Neustart landen Sie in einem schlichten Grub-Bootmanager, der als Optionen die direkte Installation des Betriebssystems oder die Installation nach einem Test des Mediums vorsieht. Außerdem verzweigt die dritte Option Troubleshooting in ein Untermenü, das die Reparatur eines beschädigten Systems ermöglicht oder die Installation des Systems mit einem universell einsetzbaren Grafiktreiber erlaubt.

Da das NAS-System später keine Partitionen kennt, sondern nur komplette Massenspeicher, empfiehlt es sich, beim Einsatz von lediglich zwei Festplatten oder SSDs das Betriebssystem auf einem USB-Stick zu installieren. Das ermöglicht es, später beide internen Massenspeicher als Pool einzurichten.

In den meisten Fällen dürfte die Standard-Variante für die Installation problemlos funktionieren: Server-Systeme verwenden äußerst selten exotische Grafikkarten, was Probleme mit den Modulen weitgehend ausschließt. Nach Auswahl einer der Optionen startet das grafische Installationsprogramm Anaconda, das Sie eventuell schon von Fedora, CentOS oder den Enterprise-Varianten von Red Hat Linux her kennen.

Im ersten Dialog nehmen Sie zunächst die Lokalisierung vor und setzen die Zeitzone. Anschließend definieren Sie den Datenträger für die Installation des Systems, wobei die Routine bereits sinnvolle Vorgaben voreinstellt. Für das Root-Dateisystem unterstützt Rockstor-Linux dabei ausschließlich Btrfs. Zusätzlich legen Sie in diesem Dialog die Parameter für die Netzwerkschnittstellen fest.

Dabei erkennt die Routine ausschließlich kabelgebundene Zugänge. Im Fall des Servers besteht die Möglichkeit, einen der beiden Ethernet-Anschlüsse anzusprechen. WLAN-Hardware ignoriert die Software; demzufolge bietet der Dialog keine Möglichkeit, diese zu konfigurieren. Während der darauf folgenden Installation legen Sie ein Benutzerkonto für den Administrator des Betriebssystems an. Der Installer kopiert das System parallel auf den Massenspeicher.

Nach Abschluss der Installation und einem Neustart weist Sie das System vor dem Einloggen darauf hin, dass Sie die grafische Konfiguration des Servers bei Bedarf in einem beliebigen Webbrowser auf einem Rechner im Intranet durch Eingabe der URL https://IP-Adresse vornehmen. Der Aufruf im Browser verzweigt in eine grafisch schlicht gehaltene Routine (Abbildung 1). Hier legen Sie zunächst den Hostnamen des Servers sowie ein Konto für den Administrator der Management-Oberfläche an. Danach gelangen Sie in ein Dashboard, das bereits eine Fülle von Informationen liefert.

Abbildung 1: Rockstor-Linux erwartet zunächst die Anlage eines Kontos für den Administrator.

Unter anderem sehen Sie hier grafisch aufbereitet den Status der CPU, des Arbeitsspeichers, der Massenspeicher und der Netzwerkschnittstellen, wobei das Interface den Durchsatz ausgibt. In einer oben horizontal angeordneten Menüleiste nehmen Sie bei Bedarf weitere Einstellungen vor, wobei das Interface die Parameter nach Gruppen zusammenfasst (Abbildung 2).

Abbildung 2: Das Dashboard listet alle wichtigen Aktivitäten und den Status des Systems auf.

Erste Schritte

Um Rockstor-Linux sinnvoll einzusetzen, legen Sie zunächst einen Pool und Shares an. Über den Menüeintrag Storage | Pools | Create Pool im Dashboard definieren Sie in einem Dialog neue Pools, für die Sie bei Bedarf das entsprechende RAID-Level festlegen. Steht nur ein Massenspeicher bereit, so stellen Sie im Feld Raid configuration die Auswahl auf Single. Bei mehreren Platten wählen Sie aus den RAID-Leveln 0, 1, 10, 5 oder 6 (Abbildung 3).

Abbildung 3: Mit wenigen Mausklicks haben Sie über das Web-Interface der auf NAS-Systeme spezialisierten Distribution einen Pool angelegt.

Nach einem Klick auf Submit schließen Sie den Vorgang ab, und das System zeigt einen entsprechenden Eintrag in der Tabelle an. Anschließend legen Sie über den Dialog Storage | Shares | Create Shares Freigabeverzeichnisse an, wobei Sie im Dialog falls nötig Kompressionsverfahren für die jeweiligen Shares definieren. Nach einem Klick auf Submit stehen die Shares bereit.

Um die Shares zu nutzen, machen Sie diese über Freigaben im Intranet bekannt. Dazu haben Sie je nach den vorhandenen Client-Betriebssystemen verschiedene Möglichkeiten: Neben NFS-Freigaben bietet es sich an, für Windows-Rechner Samba-Freigaben zu aktivieren. Das Rockstor-System vermag außerdem als SFTP- oder als AFP-Server für Apple-Umgebungen zu fungieren.

Alle diese Optionen erreichen Sie im Menü Storage | File sharing. Einige der Dienste wie die NFS- und SMB-Anbindungen müssen Sie zunächst aktivieren. Dies geschieht jeweils im entsprechenden Dialog zum Einrichten mithilfe eines Schalters, ohne dass Sie zusätzlich Software installieren müssten.

Über die Optionen der einzelnen Netzwerkdateisysteme regeln Sie außerdem die Zugriffsrechte und legen fest, welche Hosts oder Subnetze Zugriff haben. Anschließend nutzen Sie über den Dateimanager des Arbeitsplatzrechners das NAS-System als Laufwerk (Abbildung 4).

Abbildung 4: Über die Desktop-Dateimanager – hier Nemo aus Cinnamon – binden Sie das NAS komfortabel auf den Clients ein.

Wesentlich feiner justieren Sie der Zugriffsrechte zudem über das Menü System | Identity, in dem Sie über die Untergruppen Users und Groups in ähnlich aufgebauten Dialogen wie in dem Bereich Storage Benutzerkonten und Gruppen anlegen und verwalten.

Zusätze

Ähnlich wie dedizierte NAS-Systeme mit eigenen, vom Hersteller speziell angepassten Betriebssystemen bietet Rockstor-Linux die Option, Zusatzmodule ins System zu integrieren. Diese kommen als Docker-Container; Sie installieren diese sogenannten Rock-ons per Mausklick.

Dazu müssen Sie vorab im Menü System | Services den Dienst Rock-on aktivieren. Das System bittet um das Freischalten eines Shares speziell für die zusätzlichen Komponenten und aktiviert danach den Dienst (Abbildung 5). Im Dashboard sehen Sie nun im Menü Rock-ons die verfügbaren Applikationen. Die Palette fällt noch nicht so umfangreich aus wie bei einem dedizierten NAS, reicht jedoch bereits von File-Sharing-Diensten über Mediaserver und Datenbanken bis hin zur freien Cloud-Lösung Owncloud.

Abbildung 5: Ein zusätzlicher Dienst verwaltet die Erweiterungen, die in Docker-Containern liegen und für die Sie ein dediziertes Share benötigen.

Die Installation der jeweils gewünschten Applikation stoßen Sie mit einem Klick auf die Schaltfläche Install an, wobei das System je nach Dienst vor der Installation eine grundlegende Konfiguration vornimmt, um den jeweiligen Daemon zu integrieren. Im gleichen Menü können Sie zudem vorhandene Applikationen abschalten und diese anschließend bei Bedarf auch deinstallieren. Dazu stellen Sie im Reiter Installed den Schieberegler auf Off und klicken auf den Schalter Uninstall (Abbildung 6).

Abbildung 6: Ohne manuelle Installation integrieren Sie Rock-ons mit wenigen Mausklicks in Ihr System.

Datensicherheit

Rockstor gewährleistet durch unterschiedliche Komponenten Sicherheit vor Datenverlust. So legen Sie Schnappschüsse der Installation im Menü Storage | Snapshots an und sichern Daten durch automatisierte Backups. Im Menü System | Scheduled Tasks definieren Sie außerdem feste Zeitpunkte für den Ablauf von Sicherungen.

Doch die Entwickler haben auch an die Hardware gedacht: Standardseitig schaltet das Betriebssystem – sofern von der Hardware unterstützt – den SMART-Dienst zum Überwachen von Massenspeichern ein, der vorausschauend Hardware-Defekte lokalisiert. Bei eingeschaltetem SMART haben Sie die Möglichkeit, über das Menü Storage | Disks entsprechende Daten abzurufen oder Tests vorzunehmen, indem Sie auf das gewünschte Laufwerk klicken und anschließend einen der Reiter auswählen. Ein Klick auf den Schalter Refresh oben rechts im Fenster führt dann die gewünschte Funktion aus (Abbildung 7).

Abbildung 7: Rockstor-Linux behält auch die Hardware genau im Auge.

Fazit

Rockstor erweist sich als ausgereiftes und zugleich – durch den Einsatz von Docker-Containern und Btrfs – flexibles NAS-System für den Server im Eigenbau. Das einfache Bedienkonzept und die schnörkellose Oberfläche gehen einher mit einer guten Stabilität. Damit empfiehlt sich Rockstor für den Einsatz im Alltag. Für Anwender, die ungenutzte Hardware als zentralen Speicher wiederverwenden möchten oder einen Micro-Server in ein NAS verwandeln wollen, stellt das freie NAS-Betriebssystem daher eine interessante Lösung dar.