Eigenbau-NAS stromsparend mit SATA-HDDs

[mtu]

Moin! Ich würde mich über etwas Hilfe beim Denken freuen.

Ich habe vor ein paar Jahren einen alten Mini-PC von Shuttle zur NAS umgebaut. Ich habe das kleine Gehäuse mit 6 Laufwerken bis zum Rand vollgestopft, 4 davon sind SATA-HDDs mit großer Kapazität. Es läuft darauf ein selbst zurechtgebasteltes FreeBSD (kein TrueNAS), das die HDDs mit zfs benutzt. Das alles funktioniert hervorragend. Dank viel RAM und guter Rechenleistung kompiliert die Maschine sogar gelegentlich Softwarepakete für sich selbst und andere Server.

Allerdings verbraucht die Maschine absurd viel Strom dafür, dass sie im Dauerbetrieb ist. Der Idle-Verbrauch liegt weit jenseits der 30W (der genaue Wert ist mir peinlich). Nach meinem Dafürhalten habe ich alles Erdenkliche versucht:

• Die SATA-HDDs stehen fast immer still und laufen nur an, wenn ich an die Daten muss (was selten ist).
• Die CPU schläft mit C3, tiefer kommt sie nicht.
• Wake-on-LAN kommt leider aus Gründen™ nicht in Frage.

Mein Eindruck ist, dass es mit dieser Hardware nicht mehr besser wird, deshalb suche ich nach Alternativen. Es gibt viele Vor- und Nachteile zu bedenken, und ich bin dankbar für Tipps. Folgende Gedanken habe ich bisher gehabt:

1. Dasselbe nochmal bauen, mit modernerem Board und Netzteil: klappt ziemlich sicher, doch welchen Idle-Verbrauch kann ich so erreichen? Wenn ich nicht auf ≲20W komme, lohnt sich der Aufwand für mich nicht (der Zeitaufwand ist noch bedeutender als der Preis).
2. Auf ein Thinkpad umziehen und die HDDs irgendwie anders als per SATA dranklemmen: vom Stromverbrauch super (ein anderer Server läuft hier als Thinkpad mit ~10W im Idle), doch wie soll ich die Platten anschließen? USB ist mir zu langsam und viel zu unzuverlässig. Außerdem würde das mit ≳4 externen 3,5"-Gehäusen mit jeweils eigenem Netzteil eine Monstrosität.
3. Ein kleines, sparsames ARM-Board in einem geräumigen Gehäuse für die HDDs: guter Ansatz, doch die Hardware-Unterstützung macht mir Sorgen. FreeBSD unterstützt ARMv8 offiziell voll, aber spätestens wenn ich das Board um einen SATA-Controller erweitere (für die vielen HDDs), wird es zum Glücksspiel. Außerdem: Gibt es für solche Boards Netzteile, die den Spitzen-Anlaufstrom der HDDs von >100W mitmachen?
4. Umstieg auf eine „fertige“ NAS à la Synology: ausgeschlossen, da ich die Freiheit mit dem Betriebssystem brauche.
5. Umstieg auf NVMe-SSDs: Das wäre elegant, stromsparend und kompakt. Allerdings traue ich "spinning metal" deutlich mehr, was die Zuverlässigkeit und Integrität der Daten angeht. Außerdem wäre die Investition sehr groß, und ich hätte hinterher ~20TiB an HDD-Kapazität ohne Einsatzzweck rumliegen.

 

[zacki06]

Dazu kann ich dir nachfolgendes Video von Wolfgangs Channel empfehlen. Habe mich da selbst inspirieren lassen und mein Homelab/NAS im eigenbau ist zwar noch nicht fertig, aber weiter als C3 komme ich auch nicht. Das liegt in meinem Fall aber mit Sicherheit an der Raidkarte, die sind notorisch dafür.

 

[Herr Moehre]

Was ist denn da so für eine Hardware verbaut?

Ich habe seit 2013 permanent einen "Schrankrechner" mit PicoPSU im Einsatz und vorgeschaltetem 12 V Netzteil, Verbrauch müsste so um die 20 Watt liegen, allerdings nur 1x 3,5" HDD und 2x SSD. Es handelt sich aber nur um ein ASROCK Q1900M mit Celeron J1900 Quadcore, also schon damals eher was langsames und sicherlich kein Vergleich
Ich habe die Erfahrung gemacht, dass nebst dem Desktop DDR3 RAM, den ich noch verbaut habe vor allem sämtliche Anbaukarten gerne mal ziemlich Saft ziehen:

- Gigabit LAN Karte 5 bis 10 Watt
- Soundkarte (Creative X-Fi Titanium) ca. 3-5 Watt
- S-ATA Controller-Karte ca. 3-5 Watt
- Das 12 V Netzteil an sich, ich habe irgendwann im Firmen-Schrott eins gefunden, was auch nochmal 5-10 Watt weniger Verbrauch bringt (hab ich nie genau gemessen)
- in meinem X390 hatte ich kurzzeitig eine scheinbar ab Werk defekte NVMe-SSD, die locker 3 Watt gefressen hat und warm wurde

Das läppert sich, auch wenn die nicht verwendet werden ziehen sie saft.
Wie hoch ist denn der Verbrauch und v.a. was für eine Hardware ist denn im Detail verbaut?

Ggfls. ist eines oder mehrere Bauteile auffällig warm?

 

[ebastler]

Da würde ich ein Board mit Intel N100 nehmen, und eine PCIe SATA Controller Karte weil die wenig IO haben.

So weit mir bekannt idlen die N100 an sich deutlich unter 5W, dazu kommt dann halt noch die SATA Karte und der RAM, wenn die HDDs sowieso im Spindown sind. Und die Effizienz vom Netzteil.

Mein Homeserver (Ryzen 3600, 32 GB RAM, X470 Board mit IPMI, 2 NVMe und 2 HDDs) idled um die 25-28W aus der Steckdose. Das IPMI trägt da aber auch seine 5W bei.

Moderne Desktop CPUs sind leider nicht so toll im Idle. Da war Skylake/Kaby Lake so ziemlich das Beste aus der Desktop Klasse bisher, seitdem ging es wieder nach oben.

Die N100 sind ideelle Nachfolger der Atom Chips, die sind super sparsam und effizient.

 

[asc]

Umstieg auf eine „fertige“ NAS à la Synology: ausgeschlossen, da ich die Freiheit mit dem Betriebssystem brauche.

Aber man kann darauf versch. Betriebssystem als virtuelle Maschine installieren, das ist doch eine elegante Lösung.
Ich habe z.B ein W11 zum testen auf meiner Syno installiert

 

[zacki06]

Aber man kann darauf versch. Betriebssystem als virtuelle Maschine installieren, das ist doch eine elegante Lösung.
Ich habe z.B ein W11 zum testen auf meiner Syno installiert

Ja aber es macht schon einen ordentlichen Unterschied ob ich das host OS frei wählen kann oder ob ich da nur eine VM zur verfügung habe für das was ich möchte.

 

[hikaru]

Auf x86-Asustor-NAS kann man beliebige Betriebssysteme von USB booten. Oder zumindest ging das bei älteren Modellen. Ich habe ein AS3202T auf Debian von einer USB-SSD umgestellt.

 

[Prof Theorie]

Ich werfe mal einen Fujitsu Esprimo P756/ P956 mit Sockel 1151 und dem Fujitsu-eigenen E90+/ E94+ Netzteil (allerdings nur max. 4-5 Sata power) oder einem Pico-PSU (mit Adapter von 24 zu 16 pin) in den Raum, die D3401/ D3402 Boards (bzw. das äquivalente D3417 mit ECC-Support) erreichten zB im HWLuxx Idle Power Consumption Google Doc regelmäßig Spitzenplätze und ein entsprechendes Fujitsu-System (dann Celsius mit ECC-Support) war auch die Empfehlung an mich als ich mir vor ein paar Monaten einen Homeserver eingerichtet habe (mit genauen Stromverbrauch kann ich leider nicht dienen, sorry). Wenn du auf eine neuere Plattform gehen willst bieten sich kleine mATX/ ITX Boards mit möglichst wenig Ausstattung an (dh. kleine Spannungsversorgung der CPU, so wenig PCIe-Steckplätze und Anschlüsse wie möglich)

Größter Vorteil der Fujitsus: die Teile sind spottbillig zu bekommen wenn du auf ECC verzichten kannst und eine deiner SSDs (nehme mal an das sind Nr 5 und 6 die per Sata angeschlossen werden sollen?) auf NVME wechselst - so ein Fujitsu D3401/ 3402 Mainboard + Netzteil-Adapter + CPU + DDR4 bekommst du für insgesamt 50-70€, alternativ halt direkt der Kauf eines E90+/ E94+ Esprimos.

Ansonsten wie schon von @Herr Moehre erwähnt am besten alle Hardware die nicht zwingend notwendig ist rausnehmen bzw. abklemmen, das kann sowohl bezüglich C-States als auch direktem Stromverbrauch einiges ausmachen.

Gerade beim Schreiben gesehen: das von @zacki06 verlinkte Video zu Wolfgangs Channel thematisiert genau die von mir genannten Boards

 

[Corvus]

Bevor ich mir ein NAS gekauft habe, habe ich mir auch würfelförmige 4-Bay Microserver angesehen, ich wollte nichts mit der Bautiefe eines ausgewachsenen Towers.
HP Proliant sind teils spottbillig und haben im Gegensatz zu größeren Geräten noch keinen Frontprozessor(?), der selber permanent über 5w verbraucht, wofür auch immer.

 

[mtu]

Danke für die vielen Tipps, ich habe das von @zacki06 verlinkte Video mit Interesse geschaut. Das spricht für diesen Plan:

Dasselbe nochmal bauen, mit modernerem Board und Netzteil: klappt ziemlich sicher, doch welchen Idle-Verbrauch kann ich so erreichen? Wenn ich nicht auf ≲20W komme, lohnt sich der Aufwand für mich nicht (der Zeitaufwand ist noch bedeutender als der Preis).

Da ich kein 10-Gig-Ethernet brauche, und meine Platten mit Glück auch an einer Pico-PSU laufen, werde ich es wohl damit versuchen und hoffe, auf rund 20 Watt zu kommen.

 

[Herr Moehre]

Meine Erfahrung mit Pico-PSU (90-Watt Variante) + 65 Watt 12V Netzteil davor: Die Platten sollten nacheinander anlaufen, du kannst je nach Platte mit 10-20 Watt Anlaufstrom rechnen, dann steigt das Netzteil gerne aus, wenn mehrere davon gleichzeitig starten.

Bei WD gab/gibt es da mal Jumper, die man stecken konnte, dann haben die auf den ATA-Befehl gewartet und sind nacheinander hochgefahren.
Wie gut das mit ZFS und Raid funktioniert, weiß ich aber nicht.

 

[asche]

Generell mal im Hardwareluxx Server-Forum lesen, da wird sowas rauf und runter diskutiert.