Eigenbau-NAS stromsparend mit SATA-HDDs

mtu

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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.
 
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.

 
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?
 
Zuletzt bearbeitet:
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.
 
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
 
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.
 
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.
 
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
 
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.
 
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.
 
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.
 
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
Danke, von diesen Maschinen gibt es ja wirklich ein sehr erfreuliches Gebraucht-Angebot. Das sieht sehr vielversprechend für mein Vorhaben aus.

Ich habe im Moment noch Mühe, mir einen Überblick über die in Frage kommenden Optionen zu verschaffen. Ich werde langsam alt, habe lange keine Hardware mehr gekauft und bin nur ein einfacher Diplom-Physiker, deshalb fällt mir das nicht so leicht ;)

So sehen meine Notizen zur Zeit aus (auf ECC möchte ich verzichten):

Komplettsysteme
  • Esprimo P756 (6. oder 7. Generation?)
  • Esprimo P956 (6. oder 7. Generation?)

Boards 6. und 7. Generation
(„Skylake“ bzw. „Kaby Lake“, alle DDR4 und Sockel 1151?):
  • D3401-B
  • D3402-B
  • D3417-B

8. und 9. Generation
(„Kaby Lake R“ bzw. „Coffee Lake“?, alle DDR4 und Sockel 1151?):
  • D3643-H
  • D3644-H
  • D3641-S
Hinweise sind willkommen :)
 
Ich habe im Moment noch Mühe, mir einen Überblick über die in Frage kommenden Optionen zu verschaffen. Ich werde langsam alt, habe lange keine Hardware mehr gekauft und bin nur ein einfacher Diplom-Physiker, deshalb fällt mir das nicht so leicht ;)
Ich weiß es ist offtopic aber: ist Dein Sternzeichen zufällig Zwilling? Man sagt die würden sich schwer tun bei Entscheidungen und sammeln deswegen viel zu viele Informationen und verzetteln sich dann ;)

Mein Rat wäre daher: nimm das aktuellste, was in Dein Budget passt. Hält es lange, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass man bei einem Defekt nochmal das gleiche Board in funktionierend bekommen kann und damit Reparaturzeit/Migrationszeit einspart als wenn man direkt zum Start ein uraltes ausgelutschtes Teil einsetzt (überspitzt gesagt).
 
Ich weiß es ist offtopic aber: ist Dein Sternzeichen zufällig Zwilling? Man sagt die würden sich schwer tun bei Entscheidungen und sammeln deswegen viel zu viele Informationen und verzetteln sich dann ;)

Mein Rat wäre daher: nimm das aktuellste, was in Dein Budget passt. Hält es lange, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass man bei einem Defekt nochmal das gleiche Board in funktionierend bekommen kann und damit Reparaturzeit/Migrationszeit einspart als wenn man direkt zum Start ein uraltes ausgelutschtes Teil einsetzt (überspitzt gesagt).
Mein Sternzeichen ist Naturwissenschaftler ;) … aber die Beschreibung trifft in der Tat auf mich zu!

Und der Kauf-Hinweis ist gut. Die hervorragende Ersatzteil-Situation ist es ja auch, die Thinkpads so wertvoll macht.
 
Zuletzt bearbeitet:
Wenn du dein Netzteil (welches ist eigentlich verbaut? Das kann einige Watt ausmachen) behalten willst kauf nur ein D3401/ D3402 Board, ansonsten ist ein Komplettsystem mit dem E90/ E94 Netzteil vermutlich die beste Wahl weil es deutlich günstiger ist als die Komponenten einzeln zu kaufen und sehr effizient ist (allein ein bei 10-20w ähnlich sparsames ATX-Netzteil oder Pico-PSU + Powerbrick dürfte schon fast so viel kosten wie das Komplettsystem).

Warnung: bei meinem Fujitsu (allerdings mit dem E84) ist das Netzteil als Surren deutlich im Raum wahrnehmbar (geht tagsüber im Lärm von draußen unter aber Nachts im Schlaf-/ Arbeitszimmer durchaus störend), wenn du also planst das Gerät in Wohnräumen aufzustellen würde ich eher ein eigenes Netzteil verbauen und nur das Board kaufen.
  • Esprimo P756/ P757
    ist recht kompakt allerdings musst du die 3te Platte fest in den 3,5" Schacht in der Front schrauben und nimmst einen 5,25->3,5" Adapter statt des DVD-Laufwerks (DVD-Laufwerk kann sowieso nicht angeschlossen werden weil nur 5x Sata und 5x Sata-Power vorhanden sind)
  • Esprimo P956/ P957
    tiefer als das P756 und bietet 3 Festplattenkäfige im Boden, wodurch du mit einem 5,25->3,5" Adapter statt des DVD-Laufwerks alle Platten ordentlich verbauen kannst. Bzgl. Funktionsumfang ansonsten keine Unterschiede (siehe weiter unten)

Wie gesagt muss mindestens eine Sata-SSD auf NVME umgerüstet werden da die Boards nur 5x Sata haben und die Stromversorgung auch nur 5x Sata bietet. Solltest du in der Zukunft mehr als eine NVME haben wollen muss das über einen PCIe-Adapter realisiert werden, das ist aber auch kostengünstig zu bekommen.

6. oder 7. Generation ist eigentlich egal, der Performance-Unterschied ist nicht groß, neue Features gibt es eigentlich auch nicht und auch bzgl. Stromverbrauch schenken die sich nichts. >8th gen sind idR deutlich teurer da sie noch Windows 11 unterstützen und mehr als 4c8t haben können, für dein Vorhaben aber vollkommen egal, da reicht auch ein Pentium 2c locker aus.

  • D3417-B
    Das D3417 ist aufgrund der ECC-Unterstützung ein Unicorn welches nur sehr selten zu haben ist und dann auch entsprechend kostet. Wenn du ECC nicht brauchst nimm das 3401/ 3402.
  • D3401-B und D3402-B
    Beide sind für 24/7 Betrieb spezifiziert und der Unterschied ist eigentlich nur der Chipsatz (Q150 vs Q170), was außer ein paar vPro-Funktionen (keine Ahnung welche) keinen Unterschied macht.
Die A-Varianten dieser Boards haben zwar den proprietären Netzteil-Anschluss, sind dafür aber auch schon um ~30 und deutlich häufiger zu finden, der Adapter kostet wie weiter oben verlinkt 10€ auf Aliexpress oder 15-20€ auf Ebay. Sowohl Boards, Netzteile (alle die gleichen) als auch die fertigen Desktops für Sockel 1155 bis 1151v2 gibt es zuhauf auf Ebay und Co zu kaufen. da würde ich mir bzgl. der Ersatzteilsituation keine Sorgen machen.
 
  • Love
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Wenn du dein Netzteil (welches ist eigentlich verbaut? Das kann einige Watt ausmachen) behalten willst kauf nur ein D3401/ D3402 Board, ansonsten ist ein Komplettsystem mit dem E90/ E94 Netzteil vermutlich die beste Wahl weil es deutlich günstiger ist als die Komponenten einzeln zu kaufen und sehr effizient ist (allein ein ähnlich sparsames ATX-Netzteil oder Pico-PSU + Powerbrick dürfte schon fast so viel kosten wie ein ganzes Komplettsystem).

Warnung: bei meinem Fujitsu (allerdings mit dem E84) ist das Netzteil als Surren deutlich im Raum wahrnehmbar (geht tagsüber im Lärm von draußen unter aber Nachts im Schlaf-/ Arbeitszimmer durchaus störend), wenn du also planst das Gerät in Wohnräumen aufzustellen würde ich eher ein eigenes Netzteil verbauen und nur das Board kaufen.
Das aktuelle System ist ein Shuttle mit proprietärem Netzteil, von dem ich mich gern verabschiede. Das spricht für einen Komplettrechner P756/ P757 oder P956/ P957 mit E9x-Netzteil.

Danke für die ausführlichen Hinweise :)

Mal sehen, was ich da auf dem Gebrauchtmarkt finde. Die meisten Angebote haben auf den ersten Blick nur 4 oder 8GB RAM. Ich nehme an, die Boards sind beim DDR4-RAM nicht allzu wählerisch? (Soweit ich weiß muss ich hptsl. drauf schauen halt schauen, was der konkrete Prozessor an MT/s kann.)
 
Nochmal zum Support des Zwillings: 'Weit jenseits der 30W'...sind ja vermutlich immer noch weniger als 40W. 10W die du gewinnen könntest, sind ungefähr 26€ bei 24/7 per annum in Deutschland.
Argumente gegen was Neues:
1) deine Zeit führst Du an (das was du jetzt hast, läuft, ob Migration klappt...u never know).
2) Nachhaltigkeit (es geht ja noch).
3) Du würdest bei unter 20W vermutlich was um die 35€ im Jahr 'sparen' (am Ende aber vielleicht auch nicht, wenn die neue CPU nicht tiefer als C3 kommt. Da hat jeder schon ein Martyrium hinter sich, aber es gibt da ganz gute Guides, falls Du da noch nicht ran bist)

Dementgegen steht eigentlich nur dein Basteldrang, der aber eigentlich von 1) ausgeschlossen wird.

Ich würde das Thema einfach in 2-3 Jahren nochmal rauskramen, da kommt dann vielleicht ein NAS mit NVM in ausreichender Kapazität und <10W Idle. Oder gleich ein Balkonkraftwerk...

Scientist as well!
 
Mal sehen, was ich da auf dem Gebrauchtmarkt finde. Die meisten Angebote haben auf den ersten Blick nur 4 oder 8GB RAM. Ich nehme an, die Boards sind beim DDR4-RAM nicht allzu wählerisch? (Soweit ich weiß muss ich hptsl. drauf schauen halt schauen, was der konkrete Prozessor an MT/s kann.)
Ram-Geschwindigkeit ist vollkommen egal, wenn du nur ein bisschen Daten oder Videos rumschubst und mal was kompilierst. Kauf den günstigsten Ram den du finden kannst und steck ihn dazu, darf auch gerne mismatched oder single-channel (1x4gb +1x8gb oder auch nur 1x16gb) sein.


Nochmal zum Support des Zwillings: 'Weit jenseits der 30W'...sind ja vermutlich immer noch weniger als 40W. 10W die du gewinnen könntest, sind ungefähr 26€ bei 24/7 per annum in Deutschland.
Wobei ich da durchaus mehr Einsparpotential sehe - lt. Fujitsu-Whitepaper verbraucht der P756 E94 mit NVME-SSD im Indle unter Win8 (mit funktionierenden low power states) 5W,dazu kommen dann nochmal 4x runtergesponnene HDDs (je 1W?) und eine Sata-SSD im Idle (<1W) .Im oben verlinkten Video misst Wolfgang 22w mit einer Backpane (ziehen auch gerne mal ein bisschen Strom), 4 HDDs (?), 1x Sata SSD, 1x NVME und einer alten Mellinox 10Gbit (die einerseits ordentlich Strom zieht und andererseits low power states verhindert), nimmt man letztere aus dem System kann ich mir durchaus vorstellen dass 10w realistisch sind.

Ob sich das am Ende lohnt? Keine Ahnung, auch weil es natürlich nicht garantiert ist dass nicht doch irgendwas schiefläuft und am Ende nur ~20w drin sind. Wobei das Bestellen, Hardware umbauen und migrieren bei einem fertig ankommenden Desktop (hoffentlich) in 1-2 Stunden erledigt ist.
 
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