Einrichten eines energieeffizienten, robusten Netzwerkspeicherservers

Der Aufbau eines Internet-der-Dinge-Geräts oder vielleicht die kontinuierliche Videoaufzeichnung erfordert ein energiesparendes, hochkapazitives Speichersystem, vorzugsweise unter Verwendung preiswerter Hardware. In bestimmten Fällen könnte Ihr Gerät ferngesteuert sein oder muss mit hohen Vibrationsintensitäten umgehen, wie sie etwa bei der Montage an einem Stück Industrieausrüstung, an einem Roboter oder in einem Fahrzeug auftreten können. Solche Umstände machen Festkörperspeicher unverzichtbar.

Raspberry Pi?

Ich begann damit, den Aufbau eines netzwerkgebundenen Speicherservers mit einem Raspberry Pi zu betrachten; schließlich sind sie großartige kleine Einplatinencomputer. Es gibt jedoch einige Dinge, die sie für diese Art von Anwendung weniger ideal machen. Erstens ist der Netzwerkanschluss im neuesten 3B+ nur 300Mbit/s und in älteren Generationen 100Mbit/s. Zweitens sind die USB-Anschlüsse nur USB 2.0 (480Mbit/s), also deutlich langsamer als USB 3.0 (5Gbit/s). USB-Anschlüsse sind nicht immer das Beste für Umgebungen mit hohen Vibrationen und können aufgrund dessen intermittierende Verbindungsfehler haben oder aufgrund von Ermüdung ausfallen, wenn das Kabel nicht gut gesichert ist. USB-Kabel, insbesondere 2.0, leisten auch in Umgebungen mit hohem EMI, wie in der Nähe von VFD-getriebenen Motoren, nicht besonders gut.

ODroid HC1!

Nachdem ich zahlreiche ansprechende Optionen auf dem Markt verglichen habe, habe ich mich für einen ODroid HC1 (Home Cloud 1) von ihrem britischen Distributor (https://odroid.co.uk) entschieden. Es ist ein sehr kompakter und preislich angemessener Einplatinencomputer. Die beworbenen Benchmarks sind ziemlich beeindruckend für den HC1, verglichen mit anderen Einplatinencomputern in einer ähnlichen Preisklasse.

Wenn man ihn direkt von Hard Kernel erwirbt, würde das Gerät 49 US-Dollar kosten, ohne Versand, Netzteil oder Festplatte. Hard Kernel bietet auch einige sehr beeindruckende Platinen im RasPi-Format an, mit Unmengen an Rechenleistung für diejenigen, die bereit sind, dafür zu bezahlen. Der HC1 hat mich angezogen, weil er sich der Steuerung von netzwerkgebundenem Speicher widmet, komplett ohne jegliche überflüssige Funktionalität. Er ist auch ziemlich kompakt, trotz der Montage an einem massiven Kühlkörper, der gleichzeitig als offenes Gehäuse dient, mit der Option, eine obere Abdeckung hinzuzufügen, für diejenigen, die eine solche bevorzugen.

Ich hätte mir gewünscht, dass WLAN-Funktionalität integriert ist, sowie die Möglichkeit, mehrere Laufwerke für RAID und Datensicherheit im Falle eines Festplattenausfalls zu betreiben. Obwohl dem Odroid HC1 solche Funktionen fehlen, verfügt er über einen einzelnen USB-Anschluss, der optional zum Anschließen eines USB-WLAN-Dongles verwendet werden könnte. Mich interessierte WLAN aus Bequemlichkeit, um den Inhalt des Laufwerks von einem mobilen Gerät aus überprüfen zu können, anstatt große Datenmengen zu schreiben oder zu lesen. RAID hingegen ist bei Einplatinencomputern etwas schwieriger, es sei denn, man beginnt, sich x86-basierte Maschinen anzusehen, Grafikprozessoren hinzuzufügen oder weitere stromhungrige Funktionen in Betracht zu ziehen. Es war schwierig, eine kompakte, stromsparende Option zu finden, daher musste ich auf RAID verzichten.

Speicher

Ich habe mich letztendlich für eine ein Terabyte große Samsung 860 Evo SATA SSD als Speichergerät und eine Sandisk 16 Gigabyte microSDHC-Karte als Boot-Gerät entschieden. Ich versuchte, mit einer alten zwei Gigabyte großen microSD-Karte auszukommen, aber sie war zu langsam für das Betriebssystem. Die 16GB Sandisk microSDHC war die günstigste Markenkarte, die verfügbar war. Wenn Sie nach einer extrem robusten Einrichtung suchen, sind die Samsung 860 Evo PRO Laufwerke zwar doppelt so teuer, bieten aber fast viermal die Flash-Dauerhaftigkeit des Evo, was für eine entfernte Installation, die kritische Daten sammelt, sehr lohnenswert sein könnte. Die PRO-Version verbraucht auch deutlich weniger Energie. Eine etwas mehr budgetorientierte Option von Samsung ist die Qvo-Reihe, die etwa die Hälfte der Flash-Dauerhaftigkeit des Evo hat. Ich habe mich für die Samsungs gegenüber jeder anderen Marke entschieden, weil meine Hardware keine RAID-Option bietet. Ich hatte in der Vergangenheit keine Probleme mit ihnen und habe 9 davon im Dauerbetrieb, also entschied ich mich, bei dem zu bleiben, was für mich zuvor gut funktioniert hat.

Mechanische Festplatten sind keine gute Idee für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, intensiven Vibrationen oder in rauen Umgebungen. Sie sind sehr preiswert im Hinblick auf die Speicherkapazität, die sie im Vergleich zu einer hochwertigen SSD bieten, aber Vibrationen zerstören sie sehr schnell, ebenso wie Staub und Feuchtigkeit. Eine SSD verbraucht weit weniger Strom als eine mechanische Festplatte und leidet nicht unter der Anlaufzeit beim Aufwachen aus dem Schlafmodus, wenn Sie anfangen möchten, Daten zu schreiben.

Samsung 860 EVO SSD und ODroid HC1 nach dem Kauf.

Betriebssystem

Es gibt mehrere Betriebssysteme für netzwerkgebundene Speicher, die für Einplatinencomputer verfügbar sind. Ich habe mich für OpenMediaVault entschieden, weil es auf einer beträchtlichen Anzahl von ARM-basierten Einplatinencomputern läuft, was Ihnen die Möglichkeit gibt, mitzumachen, selbst wenn Sie einen anderen Weg gehen (wie einen Raspberry Pi). Es verfügt auch über eine sehr benutzerfreundliche Web-Oberfläche für die Einrichtung und Verwaltung von Freigaben/Benutzern, was die Notwendigkeit der Verwendung der Kommandozeile oder SSH überflüssig macht!

Vorbereitung des Betriebssystems

Das Konfigurieren und Inbetriebnehmen des ODroid HC1 ist einfach eine Frage des Anschließens der Festplatte, des Flashens und Einsteckens der SD-Karte und schließlich des Verbindens von Ethernet und Strom. Lassen Sie uns diese Schritte nacheinander durchgehen.

Zuerst bringen wir das Firmware-Image auf die SD-Karte.

1. Laden Sie das Image „OMV_4_Odroid_XU4_HC1_HC2.img.xz“ von Sourceforge herunter.

2. Laden Sie einen beliebigen Image-Flasher Ihrer Wahl herunter. In diesem Artikel arbeiten wir mit Etcher (https://etcher.io/), weil es einfach zu bedienen ist.

3. Stecken Sie die microSD-Karte in Ihren Computer.

4. Öffnen Sie Etcher und wählen Sie das heruntergeladene Image und dann Ihr Laufwerk aus.
   

5. Klicken Sie auf Flash!
   

Hardware vorbereiten

Während Etcher das Image auf Ihrer SD-Karte flasht und validiert, können Sie den ODroid HC1 und die Festplatte zusammenbauen, indem Sie einfach die Festplatte an den SATA-Anschluss des HC1 anschließen.

Der ODroid HC1, verbunden mit der Samsung-Festplatte, ergibt einen sehr kompakten Netzwerkspeicher.

Dann drehen Sie ihn um und verwenden die mitgelieferten Schrauben, um das Laufwerk zu sichern.

Danach können Sie das Ethernet-Kabel einstecken.

Sobald Sie das Ethernet-Kabel angeschlossen haben, wären Sie mit dem Verbinden aller Hardware fertig.

Sobald Etcher das Flashen der SD-Karte abgeschlossen hat, können Sie diese in den HC1 einstecken und dann die Stromversorgung anschließen. OpenMediaVault benötigt beim ersten Start unbedingt eine stabile Internetverbindung. Ich habe versucht, meinen HC1 das erste Mal mit einem Netzwerk zu starten, das eine drahtlose Verbindung beinhaltete, die nicht besonders hochwertig war, und hatte erhebliche Schwierigkeiten, das Gerät zum Laufen zu bringen. Allerdings hatte ich sofortigen Erfolg, als ich den HC1 direkt in den verkabelten Teil des Netzwerks einsteckte.

Der erste Start kann eine Weile dauern, also machen Sie sich einen Tee oder Kaffee, oder schauen Sie sich einige der anderen Artikel in diesem Blog an. Lassen Sie den HC1 mindestens 15 Minuten lang booten und installieren; es gibt keine visuelle Anzeige dafür, dass er fertig ist, also ist es besser, das Gerät etwas länger in Ruhe zu lassen, als zu früh etwas damit zu tun.

Konfigurieren Sie den Vault

Sie werden überprüfen wollen, was in Ihrem Netzwerk DHCP-Adressen vergibt (typischerweise Ihr Internet-Router in einem Haus oder einem kleinen Büro), um die verbundenen Clients anzusehen und die IP-Adresse des ODroid zu finden. Alternativ können Sie ein IP-Scanning-Tool verwenden, um sie zu finden – eine beliebte Wahl ist Angry IP Scanner (ich bevorzuge die Legacy-Version, da sie kein Java benötigt). Wenn dies Ihr einziger ODroid im Netzwerk ist, können Sie wahrscheinlich das Finden der IP-Adresse überspringen und in Ihrem Webbrowser zu http://odroidxu4/ navigieren. Andernfalls gehen Sie mit Ihrem Browser zur IP-Adresse.

Die Konfiguration von OpenMediaVault beginnt mit dem Einloggen.

Der Standardbenutzername und das Standardpasswort sind admin / openmediavault.

Das Erste, was Sie tun wollen, ist, zu System⇒Allgemeine Einstellungen und dann zu Webadministrator-Passwort zu gehen, um Ihr Passwort zu ändern.

Dann können Sie zu System⇒Update-Verwaltung gehen, um sicherzustellen, dass Sie alle neuesten Pakete haben. Klicken Sie auf die Schaltfläche Überprüfen, dann klicken Sie das Kästchen neben Paketinformationen an, um alles auszuwählen, und drücken Sie die Aktualisieren-Schaltfläche

 

Bitte warten Sie einen Moment, während OpenMediaVault seine Updates installiert.

Sobald die Updates abgeschlossen sind, sollten Sie neu starten. Sie können das ⋮ Menüsymbol oben rechts im Dashboard anklicken und Neustart auswählen.

Festplatteneinrichtung

Wenn Sie eine bestehende Festplatte verwenden oder Ihre Festplatte bereits formatiert ist, müssen Sie die Partitionen löschen, bevor Sie fortfahren. Sie können zum Menü Speicher⇒Dateisysteme gehen, alle /dev/sda* Einträge auswählen und sie löschen. Achten Sie jedoch darauf, dass Sie den Eintrag /dev/mmc nicht berühren, da dies die SD-Karte ist, von der Sie booten!

Das Einrichten einer Festplatte erfordert, dass Sie ein Dateisystem erstellen.

Wenn Sie eine leere Festplatte haben, können Sie auf die Schaltfläche Erstellen klicken. Geben Sie Ihrem Laufwerk eine Volumenbezeichnung, stellen Sie sicher, dass EXT4 als Dateisystem ausgewählt ist, und klicken Sie auf OK.

Dies wird wahrscheinlich einige Minuten dauern.

Nachdem das erledigt ist, klicken Sie auf Schließen, wählen dann /dev/SDA1 aus und dann auf die Schaltfläche Einhängen. Danach müssen Sie auf Anwenden klicken, damit das Laufwerk eingehängt wird.

Die Schaltfläche Anwenden finden Sie in der oberen rechten Ecke der Gerätetabelle.

Zugriff erhalten

Als Nächstes benötigen Sie einen Benutzer, um auf die Dateifreigabe zuzugreifen. Gehen Sie im Menü zu Zugriffsrechteverwaltung⇒Benutzer und klicken Sie auf Hinzufügen.

Nun, da wir mit dem Speicher fertig sind, müssen wir die Zugriffsrechteverwaltung konfigurieren.

Legen Sie den Benutzernamen und das Passwort fest und klicken Sie dann auf Hinzufügen. Danach müssen Sie die Änderungen anwenden, wie Sie es beim Einbinden des neuen Dateisystems getan haben. Sie haben jetzt einen Benutzer, um auf die Dateifreigabe zuzugreifen.

Wir müssen grundlegende Optionen konfigurieren, wenn wir einen neuen Benutzer erstellen.

Gehen Sie zu Zugriffsrechteverwaltung⇒Freigegebene Ordner und klicken Sie auf Hinzufügen.

Geben Sie dem Freigabeordner einfach einen Namen wie „logdata“ und klicken Sie auf Hinzufügen. Idealerweise sollten Sie auch die Berechtigungen so setzen, dass „andere“ keinen Zugriff haben, sodass nur Benutzer auf den Ordner zugreifen können.

Das Erstellen eines freigegebenen Ordners ermöglicht es dem Benutzer, den wir gerade erstellt haben, Daten zum und vom Netzwerkspeicher zu übertragen.

Sobald der Freigabeordner erstellt ist, können Sie ihn auswählen und dann auf die Schaltfläche Berechtigungen klicken, um Ihren Benutzer hinzuzufügen.

Sie möchten das Kontrollkästchen Lesen/Schreiben auswählen und dann auf Speichern klicken. Wieder müssen Sie diese Änderungen anwenden.

Klicken Sie abschließend auf die ACL-Schaltfläche, neben der Schaltfläche Berechtigungen, die Sie zuvor angeklickt haben, und machen Sie dasselbe, dann Anwenden und Schließen.

Netzwerkzugriff aktivieren

Navigieren Sie zur Menüoption Dienste - SMB/CIFS. Dies ist der Dateiserver auf dem Gerät.

Klicken Sie auf Aktivieren, dann auf Speichern und Anwenden.

Vergessen Sie nicht, auf die Schaltfläche Anwenden zu klicken, um die vorgenommenen Änderungen zu speichern.

Nachdem Sie den SMB-Server aktiviert haben, klicken Sie auf die Registerkarte Freigaben und dann auf die Schaltfläche Hinzufügen. Sie können die zuvor erstellte Freigabe auswählen und dann auf die Schaltfläche Speichern klicken, dann die Änderungen anwenden.

In Windows können Sie zu \\odroidxu4\ (oder \\ipadresse\) im Windows-Explorer gehen, um zu sehen, ob die Freigabe korrekt eingerichtet ist. Geben Sie die zuvor erstellten Anmeldeinformationen ein, wenn Sie dazu aufgefordert werden.

Wir können unsere Anmeldeinformationen verwenden, um von jedem anderen Computer im Netzwerk auf den freigegebenen Ordner auf dem OCDroid zuzugreifen und ihn einzusehen.

Beim Kopieren von oder auf das Laufwerk sollten Sie Übertragungsraten von etwa 95-115 MByte/Sekunde über ein verkabeltes Netzwerk sehen, was ungefähr so schnell ist, wie ein Gigabit-Netzwerk übertragen kann. Der Durchsatz auf dem HC1 ist ziemlich beeindruckend.

Andere Zugriffsmethoden

OpenMediaVault unterstützt auch andere Mittel der Dateiübertragung. Wenn das Gerät, das alle Daten erzeugt, die Sie speichern müssen, keine SMB-Dateisysteme (Windows-Freigaben) unterstützt, dann möchten Sie vielleicht auch FTP aktivieren. FTP ist im Allgemeinen nicht so schnell wie SMB, jedoch ist es, wenn Sie einen Mikrocontroller verwenden, einfacher zu implementieren als SMB-Freigaben.

Der FTP-Server kann auch ziemlich praktisch sein, um den Server von einem entfernten Standort aus zu durchsuchen. Wenn Sie von einem einfachen Mikrocontroller aus auf den FTP-Server zugreifen möchten, möchten Sie wahrscheinlich nicht, dass SSL erforderlich ist, sondern nur optional. Wenn Sie den FTP-Server ohne SSL betreiben müssen, sollten Sie nur über das Internet über einen VPN-Tunnel in das Netzwerk, mit dem das NAS verbunden ist, auf den Server zugreifen.

FTP aktivieren

Gehen Sie zu Dienste⇒FTP, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Aktivieren und klicken Sie auf Speichern.

Jetzt können Sie zum Reiter Freigaben gehen und die Freigabe genauso hinzufügen, wie Sie es für die SMB-Freigabe oben getan haben. Vergessen Sie nicht, auf Speichern zu klicken und dann die Konfigurationsänderungen anzuwenden.

Schlussfolgerung

Wenn Sie einen Remote-Datenspeicherserver bauen möchten, der sehr wenig Strom verbraucht und nur wenig Platz benötigt, ist der Odroid HC1 eine ausgezeichnete Wahl. Wenn Sie sich in einer sehr feuchten oder nassen Umgebung befinden, sollten Sie vielleicht das konforme Beschichtungsmaterial hervorholen und der Platine auf beiden Seiten sowie möglicherweise auch im Inneren Ihrer Festplatte (nur wenn Sie eine Solid-State-Disk verwenden) eine großzügige Schicht verpassen. Die konforme Beschichtung stellt sicher, dass die Platinen nicht korrodieren.

Der große Kühlkörper am Odroid fügt der Konfiguration eine große Menge an Steifigkeit hinzu, sodass kaum Sorgen bestehen, dass der SATA-Anschluss durch Vibrationen oder Stöße Schäden erleidet. Zusammen mit einer Solid-State-Festplatte erhalten Sie so ein robustes netzwerkgebundenes Speichergerät.

Wie bereits erwähnt, wäre es für ultimative Robustheit ideal, die Daten automatisch auf zwei Laufwerken zu spiegeln. Noch besser wäre es, mehrere Laufwerke in einem RAID 6 zu haben, aber dann wären wir weit über die Grenzen von „kompakt“, „energiesparend“ und „kostengünstig“ hinaus. Die Odroid HC1 Kühlkörper/Gehäuse sind stapelbar, sodass es möglich wäre, einfach zwei NAS zusammen zu verwenden und eine Software-Synchronisation wie RSync, die OpenMediaVault für Sie konfigurieren kann, auf dem zweiten System zu nutzen, um Dateien vom ersten zu kopieren. Durch die Synchronisation der beiden Systeme würden Sie über eine gewisse Ausfallsicherheit und Datenhaltungsfähigkeit verfügen, sollte ein Laufwerk ausfallen.

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