[spartan-b292]

Wir bauen uns einen NAS mit verschlüsseltem RAID5

Inhalt
Einleitung
Hardware und Kosten
Betriebsystem
Installation, Einrichtung und Freigaben
Backup
Defektes Raidarray reparieren
Fazit


Einleitung
In diesem Tutorial geht es darum wie man sich für vergleichsweise wenig Geld einen NAS (Network Attached Storage = Ans Netzwerk angebundener Speicher) einrichten kann, da hier auch öfters mal nach NAS Lösungen gefragt wird
habe ich mich entschlossen dieses Tutorial zu schreiben.


Hardware
Das verwendete Betriebssystem an sich verbraucht nur wenig Resourcen, deshalb kann für einen NAS im Prinzip ein alter PC aus dem Keller verwendet werden, allerdings würde ich unter den Gesichtspunkten der Leistung und des Stromsparens doch zu modernerer Hardware greifen. Deshalb gebe ich hier kurz einen Überblick über die von mir verwendete Hardware.

Gehäuse: 19" 3 HE Gehäuse von Reichelt ->85,40 €
Mainboard+CPU: Point of View µATX Mainboard mit Intel AtomD510** ->84,90 €
RAM: 2GB RAM -> 51,90 €
Netzteil: 800W Silverstone Netzteil (Das Netzteil ansich ist eigentlich egal, es sollte aber nicht zu klein sein weil Festplatten beim Starten schonmal ca 30W ziehen können)* ->27,99 €
Festplatten: 4x1TB Hitachi ->49,99€/Stk =>200 €
Sata Controller: Promise SATA300 TX4 66,90€ ***
OS Platte: Übrig gebliebene SATA Platte. Neupreis -> 33,49€

* Ich hatte das Netzteil noch übrig deshalb habe ich hier den Preis von einem Günstigen Netzteil von Alternate aufgelistet!
** Wer Geld sparen möchte kann auch ein kleines Mainboard mit einem PCI Slot verwenden.
*** Der Promise TX4 ist kein Raid Controller sondern nur eine einfache SATA-Porterweiterung. Alternativen wären hierzu Softwareraidcontroller, wobei ich nicht sagen kann ob diese einen großen Gewinn an Geschwindigkeit bringen würden.
Besser wären auf jedenfall Hardwareraidcontroller, allerdings sind diese extrem teuer!

Gesamtkosten: 523.49€

Anmerkung: Der Preis lässt sich natürlich noch drücken, je nach dem was ihr an Hardware übrig habt. Außerdem könnt ich noch ordentlich Geld sparen wenn ihr statt dem von mir verwendeten
19" Gehäuse einen billigen Miditower und/oder ein kleiners Mainboard verwendet. (siehe **)

Den Zusammenbau der Hardware werde ich jetzt nicht im einzelnen erläutern, das sollte jedem der sich an so einem Projekt versuchen will klar sein!


Betriebssystem
Als Betriebssystem kommt das auf freeBSD basierende freeNAS zum Einsatz (die Aktuelle Version ist momentan 0.7.2.5266). Ansonsten ist keine weitere Software mehr nötig, freeNAS bringt alle nötigen Funktionen schon mit.
Alternativen zu freeNAS wären Openfiler oder sogar eine optimierte Linux Distribution (darum soll es hier aber nicht gehen).

Installation und Einrichtung

Ladet euch das freeNAS image [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] und brennt es mit einem Brennprogramm eurer Wahl auf eine CD. Legt die CD ins Laufwerk und bootet davon.

Der Startbildschirm, hier wählen wir 1 bzw lassen den Countdown ablaufen.
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/freenas_welcome.png[/IMG]

Jetzt befindet ihr euch im Hauptmenue
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/menu.jpg[/IMG]

Hier drückt ihr die 9 und wählt eure gewünschte Installationsart aus.
Danach drückt ihr die 7 und Rebootet das System, vergesst nicht die CD aus dem Laufwerk zu nehmen sonst startet ihr wieder von der CD.
Jetzt setzen wir noch die IP im Menüpunkt 2, wahlweise manuell oder mittels DHCP.

Jetzt Seid ihr hier eigentlich fertig. Öffnet einen Browser an einem PC mit Netzwerkzugang und tippt in die Adresszeile die IP des Servers ein. Das Interface erscheint. Logt euch hier mit dem Standard username: admin und dem passwort freenas ein.
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/login.png[/IMG]

Festplatten hinzufügen
Nach dem Einloggen wählt ihr den Menüpunkt Festplatten->Management, hier müssen zuerst unsere
Angeschlossenen Festplatten hinzugefügt werden. Dazu klickt ihr unten rechts auf das blaue Pluszeichen.

Jetzt wählen wir unter Festplatte unsere Festplatte aus.

Beschreibung kann leer bleiben.

Festplatten Standbyzeit: Gibt an ab wann die Festplatte in den Standbygeht, je geringer die Zeit desto schondender für die Platte, allerdings gibt es beim erneuten Zugriff kleine Verzögerungen da die Platte erst wieder hochgefahren werden muss. Ich habe 30 min gewählt.

Advanced Power Management: Hier könnt ihr die Leistung der Platte einstellen: Maximale Geschwindigkeit ergibt maximalen Stromverbraucht, geringere Geschwindigkeiten geringereren Stromverbrauch. Ich habe Level 127 gewählt. Analog dazu verhält sich der Punkt Geräuschpegel. Hier habe ich Mittel gewählt.

S.M.A.R.T, steht für Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (Selbst überwachung, analyse und berichterstattungs Werkzeug). Mit Smart könnt ihr also eure Festplatten sich selbsttändig überwachen lassen. Dies ist sinnvoll, da es hilft frühzeitig zu erkennen ob eine Festplatte bald das Zeitliche segnet und sie ggf. vorher auszuatuschen.
Um S.M.A.R.T zu aktivieren setzt ihr den Haken.

Abschließend folgt ein Klick auf Hinzufügen.
Das macht ihr für jede Festplatte die ihr hinzufügen wollt.

Abschließend im Menü Festplatten->Management klickt ihr auf Änderungen anwenden um das Hinzufügen abzuschließen.

[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/festplatten.png[/IMG]

Habt ihr euch dazu entschieden S.M.A.R.T zu verwenden öffnet unter Festplatten->Management den Reiter S.M.A.R.T

Setzt hier eure Einstellungen wie ihr sie wünscht, meine könnt ihr dem Screenshot entehmen
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/smart.png[/IMG]

Damit wäre der erste Schritt getan, wir haben die Festplatten hinzugefügt und S.M.A.R.T aktiviert.


Weiter gehts mit Schritt 2. Jetzt müssen wir unsere eben eingebundenen Festplatten formatieren. Hierzu wählen wir Festplatten->Formatieren. Wir formatieren die Festplatte als softwareRAID mit einem klick auf Festplatte formatieren!. Macht dies für jede einzelne Festplatte.
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/formatieren.png[/IMG]


RAID einrichten
Jetzt ist es an der Zeit die Festplatten zu einem RAID zusammenzufassen. Wählt hierzu Festplatten->Software RAID. Und den Entsprechenden Reiter des Raid Levels eurere Wahl.

Kleiner Exkurs zum Thema RAID: Raid steht für Redundant Array of Independent Disks (deutsch: redundante Anordnung unabhängiger Festplatten) und dient dazu mehrer Festplatten zu einem logischen Laufwerk zusammen zu fassen.

Zur auswahl stehen uns JBOD,RAID 0, RAID 1, RAID 5 und RAID 0/1/5 die die verschiedenen Methoden beschreiben die Festplatten zusammenzufassen, auch RAID-Level genannt.

Zur Erklärung was die RAID-Level im einzelnen bedeuten könnt ihr die entsprechende [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] Seite zu Rate ziehen.

Wir wählen hier RAID 5 und klicken wieder auf das blaue Plus um ein neus RAID zu erstellen.

Das folgende Menü ist selbsterklärend gebt den RAID einen Namen und wählt unter Provider unsere Festplatten aus, markiert RAID erstellen und initialisieren. Abschließend wählen wir Hinzufügen. Danach geht es zurück zum Reiter Management klickt hier Änderungen anwenden.

RAID Formatieren
Unser nächster Schritt ist es unser RAID zu formatieren. Geht hierzu wieder zu Festplatten->Formatieren

Unter Festplatte wählen wir unser RAID aus als Dateisystem wählen wir UFS (andere Dateisysteme sind auch möglich es wird aber von den Entwicklern dazu geraten UFS zu wählen, da andere Dateisysteme zu instabilität und Datenverlust führen können.)
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/raidformat.png[/IMG]

Abschließend folgt ein Klick auf Festplatte formatieren. Dies kann etwas dauern.

RAID verschlüsseln
Jetzt verschlüsseln wir unser RAID. Dazu gehen wir wieder auf Festplatten->Verschlüsselung und klicken mal wieder auf das blaue Plus. Das Menü ist eigentlich wieder selbsterklärend wir wählen unter Festplatte wieder unser RAID, als Algorithmus AES, Schlüsselänge lassen wir auf Vorgabe, unter Passwort gebt ihr logischweise euer Passwort ein. Markiert Festplatte initialisieren und verschlüsseln und geht auf Hinzufügen. Zurück bei Management klicken wir wieder Änderungen anwenden und das verschlüsseln beginnt.

Mountpoint einrichten
Jetzt richten wir den Mountpoint für unser Raid ein. Mal wieder gehts auf Festplatten-> Einhängepunkt und das blaue Plus. Im Screenshot seht ihr die notwendigen Einstellungen
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/mountpt.png[/IMG]

Abschließend erfolgt wieder ein Klick auf Änderungen anwenden.

Damit haben wir also unsere Festplatten zu einem RAID zusammengefasst und dieses verschlüsselt. Jetzt müssen wir noch die Dienste aktivieren die wir benötigen um auf unseren NAS zuzugreifen.


CIFS/SMB
CIFS das Common Internet File System ist ein Protokoll für Dateiserverdienste (und andere) in Netzwerken und wird auch von SMB verwendet um Unix/Linux systemem zugriff zu gewähren und umgekehrt.

Dazu gehen wir auf Dienste->CIFS/SMB und übernehmen die Einstellungen aus dem Screenshot.
(Den unteren TEIL könnt ihr so lassen wie er ist)
[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/cifs.png[/IMG]

Abschließend folgt wieder ein Klick auf Speichern und Neustart.

Weitere Dienste könnt ihr unter dem Menüpunkt Dienste konfigurieren.


NAS einbinden
Wenn wir jetzt auf den NAS zugreifen wollen gehen wir wie folgt vor:
Linux:
Orte->Verbindung zu Server...->Hier tragt ihr unter Server die IP eures Servers ein und schon ist das Laufwerk eingebunden.

Windows:
Computer bzw Arbeitsplatz -> Netzwerkresourve inzufügen ->Tippt ihm folgenden Dialog die IP des Servers und den NetbiosNAME ein der ihr beim Konfigurieren von CIFS vergeben habt. also z.B. \xxx.xxx.xxx.xx\datengrab

Jetzt ist das Laufwerk eingebunden!

RAID Nach Neustart Mounten
Wenn ihr den NAS nicht 24/7 laufen lasst habt ihr nach einem Neustart das "Problem" das der RAID, durch die Verschlüsselung, natürlich nicht automatisch gemountet wird. Also müsst ihr euch wie oben beschrieben wieder in das Interface einloggen, dann gehts Im Menü zu Festplatten->Verschlüsselung->Tools. Hier wählt ihr euer RAID aus wählt im Menü attach, gebt das Passwort ein und klickt auf Ausführen.

[IMG]http://spartanb292.sp*****pic.de/mountraid.png[/IMG]

Backup
Nachdem alles eingerichtet ist, ist es sinnvoll die freeNAS Konfigurationsdatei zu speichern. Dazu gehen wir auf System->Sichern/Wiederherstellen und Laden uns die Konfigurationsdatei runter und speichern sie ab. Im Falle eines Totalausfalls installieren wir freeNAS ganz einfach neu und Laden die Konfigurationsdatei im selben Menü einfach neu. Damit ist alles wieder hergestellt.


Defektes Raidarray reparieren
Früher oder später wird eine Platte ausfallen, gerade wenn der Server 24/7 läuft. Oder ihr seht durch S.M.A.R.T, dass die Platte langsam den Geist aufgibt. In beiden Fällen muss die beschädigte Festplatte ausgetauscht werden. Dafür fahrt ihr den Server runter und entfernt die betroffene Platte und baut am besten eine identische Festplatte wieder ein. Sollte die Festplatte identisch sein seht ihr sie nach dem Neustarten sofort unter Festplatten->Management. Solltet ihr eine Andere Festplatte eingebaut haben müsst ihr der selben Prozedur wie oben beschrieben folgen.
Jetzt müssen wir unsere Festplatte wieder dem Raidarray hinzufügen. Dazu geht ihr auf Festplatten->Software RAID->RAID5->Tools und wählt unter Volumename euer Array, unter Festplatte die neue Festplatte und als Befehl insert. abschließend folgt ein Klick auf Befehl senden!
Jetzt befindet sich euere Raidarray im Status REBUILDING, das Wiederherstellen des Arrays kann bei größeren Arrays und Festplatten durchaus länger dauern.


Fazit
Die Anschaffungskosten und der Konfigurationsaufwand sind etwas höher als die eines fertigen NAS Systems, dafür liegt die Selbstbaulösung mit 25Mb/s schreiben und 30Mb/s lesen deutlich über der Leistung einiger fertiger NAS-Lösungen. Außerdem würde mein System unter der Verwendung von 2TB Festplatten und zwei Controllern ein Bruttospeicherplatz von 18TB bieten, was doch recht amtlich ist.
Meiner Meinung nach hat sich das Projekt also voll gelohnt

Ich hoffe ich konnte den ein oder anderem hiermit helfen.

Changelog:
26.08.10- Rechtschreibfehler beseitigt, Formatierung korrigiert.
27.08.10- Bilder auf Webspace ausgelagert, Punkte Raid nach Neustart mounten&Backup hinzugefügt.
14.09.10- Punkt Defektes Raidarray reparieren hinzugefügt