Mit dem Helios4 offeriert der Hersteller Kobol einen NAS-Bausatz, der viel Freiheit jenseits fertiger Lösungen verspricht.

Geht es um die Anschaffung eines Network Attached Storage (NAS), führen mehrere Wege zum Ziel. Viele Anwender greifen zu einem Modell bekannter Anbieter wie Synology oder QNAP, andere rüsten einen Rechner aus dem heimischen Bestand zum Datenspeicher um. Für Letzteres stehen diverse Software-Pakete zur Auswahl, wie etwa FreeNAS, OpenMediaVault oder Rockstor.

Beide Wege bringen Vor- und Nachteilen mit sich. Beim NAS von der Stange müssen Sie mit dem Software-Angebot des Herstellers oder der jeweiligen Community vorliebnehmen. Gerade NAS-Hersteller pflegen ihre Software erfahrungsgemäß oft nicht besonders gut. Bei einem Gerät, das sich potenziell über das Internet erreichen lässt, stellt das ein erhebliches Risiko dar. Dafür passt die Hardware gut zur Aufgabe als NAS.

Beim Umfunktionieren eines alten Rechners zum Netzwerkspeicher andererseits brauchen Sie mehr Sachkenntnis als beim Einsatz einer schlüsselfertigen Lösung. So müssen Sie etwa ein RAID von Grund auf manuell einrichten. Dafür steht bei der Software Bewährtes aus den großen Distributionen zur Installation bereit. Ein weiterer Weg, ein NAS selbst zu bauen, führt über einen der vielen Einplatinenrechner wie dem Raspberry Pi, den Banana Pro oder Odroid Cloudshell 2. Hier müssen Sie aber zusätzlich für ein Gehäuse sorgen.

Bastel-NAS

Dieser Artikel beschreibt das Selbstbau-NAS Helios4 [1], das beide Welten vereint: Im Kern besteht es aus einer eigens für den NAS-Einsatz entworfenen Platine. Der für etwa 200 US-Dollar erhältliche Bausatz der in Singapur beheimateten Kobol-Community nimmt bis zu vier Festplatten auf und verfügt über 2 GByte DDR3L-ECC-RAM. Kobol setzt beim Helios4 auf Open Source: Die Software [2] und das Hardware-Design sind bis hin zum PCB-Layout der Platine und den Plänen des Gehäuses frei zugänglich [3]. Die Entwickler wünschen sich ausdrücklich Weiterentwicklungen auf der Basis des Helios4-Designs.

Das Helios4-Projekt wurde 2017 durch ein erfolgreiches Crowdfunding mit rund 100?000 US-Dollar auf den Weg gebracht. Mittlerweile ist die dritte Auflage des Selbstbau-NAS mit jeweils rund 300 Einheiten ausverkauft, eine vierte Generation planen die Entwickler bereits. Das Projekt wurde mittlerweile von der Community als Kobol Innovations Pte. Ltd. ausgegründet.

Sehen wir uns zunächst den Lieferumfang und die Spezifikation an. Im Paket befinden sich neben den Gehäuseteilen aus blauem Plexiglas sowie zwei 70-Millimeter-Lüftern ein von Kobol speziell für die Aufgabe als NAS entwickeltes Mainboard mit 2 GByte ECC-RAM, ein Netzteil sowie sämtliche benötigten Kleinteile wie Kabel, Abstandshalter und Schrauben.

SoC: Marvell Armada 388

Auf der 100 x 100 Millimeter messenden Platine (Abbildung 1) residiert als Schaltstelle ein für den NAS-Betrieb optimierter Marvell-ARMv7-SoC des Typs Armada 388 mit einer Cortex-A9-CPU, deren zwei Kerne mit 1,8 GHz takten [4]. Derselbe SoC kommt auch bei den NAS-Geräten Synology DS416j und WD EX4100 zum Einsatz. Beim Helios4 sitzt er auf einem SoM (System on Module) von Solidrun. Der SoC bringt darüber hinaus “RAID Acceleration” und “Security Acceleration” mit. Ersteres unterstützt mit vier schnellen SATA-Ports auch beim Verwenden von Software-RAID eine stramme Leistung, während Letzteres durch Kryptografie die Sicherheit erhöhen soll.

Abbildung 1: Das Helios4-Board im Überblick. Neben zwei USB-3.0-Anschlüssen und nativem Gigabit-Ethernet findet sich am unteren Ende der Boot-Selektor, der neben dem Systemstart von SD-Card auch Boot-Modi für SATA, SPI und UART bietet. (Bild: https://kobol.io)

Plattenspieler

Die vier SATA-3-Ports verwalten Festplatten mit maximal je 12 TByte Kapazität. Den beiden USB-3.0-Ports steht ein Micro-USB-Port zum Anschluss an einen Rechner für die Ersteinrichtung via serieller Konsole zur Seite. Das Betriebssystem lädt per High-Speed-SD-Kartenschnittstelle mit theoretisch bis zu 104 MByte/s. Über einen DIP-Schalter lassen sich aber auch andere Boot-Modi einstellen, wie SATA, SPI und UART.

Zum Anschluss ans LAN stellt das Board eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle bereit. Es beherrscht Wake-on-LAN, verfügt über 12 GPIO-Pins und einen I²C-Header. Auf diesem Weg lässt sich unter anderem das seit der dritten Auflage mitgelieferte 1,3-Zoll-OLED-Display anschließen, das über den Betriebszustand informiert. Darüber hinaus bringt die Platine 32 Mbit SPI-NOR-Flash mit. Je nach Anzahl der verwendeten Festplatten stehen die RAID-Modi 0, 1, 5, 6 und 10 zur Verfügung.

Aufbau

Für den Aufbau des Helios4 benötigten wir weniger als eine Stunde, dank der guten Aufbauanleitung traten dabei keinerlei Probleme [5] auf. Das Konzept sieht vor, die beiden Seitenteile des Gehäuses mit den Festplatten zu verschrauben und damit das Gehäuse zu stabilisieren.

Kommen wie in unserem Setup nur zwei statt vier Festplatten zum Einsatz, muss man darauf achten, die oberen und unteren Schraublöcher zu verwenden, um so mehr Stabilität zu erreichen. Beim späteren Aufrüsten passen dann die zwei zusätzlichen Platten zwischen die beiden bereits vorhandenen.

Nach dem Verkabeln des Gehäuses mit Mainboard, Festplatten und Lüftern schließen Sie das Konstrukt am besten testweise ans Stromnetz an. Starten die Lüfter, stimmt die Verkabelung.

Software

Als Standard-Betriebssystem sieht Kobol Armbian vor, eine ARM-Distribution Debian-Basis [6]. Es lassen sich aber unter anderem auch Arch Linux ARM oder FreeBSD einsetzen.

Falls Sie Debian den Vorzug geben, laden Sie das für Helios4 adaptierte Abbild von der Download-Seite herunter [7]. Ubuntu 18.04 steht dort ebenfalls als Alternative zur Verfügung. Darüber hinaus gibt es eine angepasste Version von Syncloud, einer Server-Anwendung zum Hosten von Webdiensten. Das entpackte Archiv von Armbian umfasst zwar nur rund 1 GByte, doch die SD-Karte, von der es läuft, sollte mindestens 8 GByte groß sein, besser aber 16 GByte oder mehr. Zudem sollte sie von der Geschwindigkeit her der Class 10 entsprechen.

Nach dem Aufspielen des Images per Dd oder Etcher auf die SD-Karte stecken Sie diese in den Einschub an der Rückseite des NAS und verbinden das System per Micro-USB mit einem Rechner im Heimnetzwerk sowie per Ethernet-Kabel mit dem Router oder Switch. Nach dem Verbinden des Helios4 mit dem Stromnetz nehmen Sie dann über den Terminalemulator Picocom (Abbildung 2) die Ersteinrichtung [8] vor (Abbildung 3).

Abbildung 2: Mit dem minimalistischen Terminalemulator Picocom nehmen Sie über die serielle Schnittstelle ersten Kontakt zum Helios4 auf.

Abbildung 3: Im ersten Bildschirm nach Erkennung des Helios4 geht es erst weiter, nachdem Sie einen User angelegt und das Standardpasswort geändert haben.

RAID einrichten

Nach dem Ermitteln der IP-Adresse via Ifconfig erreichen Sie das NAS auch per SSH. Die weiteren Einstellungen nehmen Sie über das Tool Armbian-config vor (Abbildung 4). Anschließend bauen Sie per Mdadm das RAID-Array auf. Falls Sie die freie NAS-Software OpenMediaVault installieren möchten, erfolgt das RAID-Setup optional auch grafisch.

Abbildung 4: Das Konsolen-Tool Armbian-Config stellt vielfältige Möglichkeiten bereit, um das Helios4-NAS zu konfigurieren und zusätzliche Software zu installieren.

In jedem Fall dauert es einige Stunden, bis das Array steht. Währenddessen bleibt genug Zeit, weiter an der Einrichtung zu arbeiten und zusätzliche Software auf der SD-Karte zu installieren. Das Armbian-config-Tool bietet bereits eine Vielzahl von Programmen zur Installation an. Darüber hinaus steht das gesamte Debian-Archiv mit seiner Fülle an Software bereit.

OpenMediaVault

Wir entschieden uns für die freie, auf Debian basierende NAS-Software OpenMediaVault (OMV). Nach der Installation lässt sie sich komfortabel über eine Webschnittstelle verwalten, die Sie nach Eingabe der IP-Adresse des NAS via Webbrowser erreichen (Abbildung 5).

Abbildung 5: OpenMediaVault basiert auf Debian und bietet eine freie NAS-Bedienoberfläche, die in der Funktionalität proprietären NAS-Systemen in nichts nachsteht.

Während der Einrichtung von OMV empfiehlt es sich, den Wert der automatischen Abmeldung unter Allgemeine Einstellungen auf 60 Minuten hochzusetzen; andernfalls fragt das System alle 5 Minuten das Passwort ab. Möchten Sie das NAS auch von außen erreichen, lässt sich durch Einbinden eines TLS-Zertifikats eine sichere Verbindung per HTTPS erstellen.

Mit dem Setup von OMV sollten Sie bis zum vollständigen Aufbau des RAID warten. Dessen jeweiliger Stand lässt sich in OMV unter Datenspeicher | RAID Verwaltung verfolgen, auch wenn Sie den Aufbau per Mdadm angestoßen haben. Erscheint dort unter der Rubrik Zustand der Wert clean, ist das RAID einsatzbereit.

Protokolle und Plugins

OMV unterstützt von Haus aus die Protokolle CIFS, FTP, NFS, SSH und Rsync. Es bietet Kontrolle über die Festplatten per SMART – dieses Feature müssen Sie lediglich aktivieren (Abbildung 6) – und ein Monitoring via Syslog und Watchdog.

Abbildung 6: Die verbauten Festplatten lassen sich zeitgesteuert über den Menüpunkt Datenspeicher | S.M.A.R.T. überprüfen.

Über ein System teils offizieller, teils inoffizieller, in jedem Fall aber gut gepflegter Plugins lässt sich OMV beträchtlich erweitern [9]. So pflegen Sie über offizielle Erweiterungen unter anderem Unterstützung für LVM, LDAP, Let’s Encrypt und Docker ein, daneben können Sie ClamAV oder Owncloud nachinstallieren. Bei den weit über 70 inoffiziellen Plugins stehen unter anderem Bittorrent, Calibre, MySQL, Nginx, Plex, Roundcube, Teamviewer, VDR, Virtualbox, WebDAV, WordPress und ZFS zum Einbinden bereit.

Verhaltene Kritik

Mit dem Helios4 bietet Kobol ein Gerät an, an dem es wenig auszusetzen gibt. Allenfalls zwei Punkte fielen auf, die der Abhilfe bedürfen. Die beiden 70-Millimeter-Lüfter arbeiten unter Volllast recht laut. Das kommt zwar nicht so oft vor, nervt aber, wenn das Gerät in Hörweite steht. In solchen Fällen sollten Sie sich auf dem Zubehörmarkt nach leiseren Lüftern umsehen, die um die 10 Euro kosten.

Ein weiterer Kritikpunkt betrifft das eher locker zusammengeschraubte Gehäuse. Meist erhält ein NAS einen festen Standort. Möchten Sie es dennoch bewegen, müssen Sie mit einem beherzten Griff das gesamte Gehäuse mit zwei Händen umfassen oder sich überlegen, wie Sie die Verbindungen stabilisieren. Minimalinvasiv böte sich hier Tesafilm an.

Fazit und Ausblick

Das bis auf die Marvell-CPU auf freier Hard- und Software basierende Eigenbau-NSA Helios4 zeigt bis auf die beiden bereits angesprochenen Kritikpunkte keine Schwächen. Die I/O-Leistung liegt bei rund 90 bis 100 MByte/s. Die Dokumentation liegt zwar nur in englischer Sprache vor, fällt dafür sehr ausführlich aus. Das gesamte Layout von Gehäuse und Platine steht online bereit. In unserem Test arbeitete das Gerät mit RAID und LVM gut mit OpenMediaVault zusammen.

Wie die Entwickler verlauten ließen, haben sie bereits zwei neue Projekte in der Pipeline. Über eines davon herrscht noch Stillschweigen, das andere betrifft eine in einigen Punkten verbesserte Version namens Helios64 mit ARM64-SoC, die Ende 2019 oder im ersten Quartal 2020 zu ähnlichen Kosten angeboten werden soll. Falls dieser Termin (wider Erwarten) weiter nach hinten rutschen sollte, wollen sie eine vierte Generation des Helios4 einschieben. Mit dem Helios64 lässt sich dann auch das ZFS-Plugin von OMV dank ECC-RAM sinnvoll nutzen.