Zo werkt een NAS
De techniek achter netwerkopslag
Een apparaat waarmee je opslagruimte beschikbaar maakt binnen je lokale netwerk wordt ook wel netwerkschijf, NAS of homeserver genoemd. In feite heb je het dan over een compacte server met veel functies.
NAS staat voor Network Attached Storage, oftewel opslagruimte met een netwerkaansluiting. Dergelijke apparaten maken de opslagcapaciteit van een of meerdere harde schijven als fileserver beschikbaar binnen je lokale netwerk. Dan kun je back-ups, officebestanden, foto's, muziek en video's centraal opslaan en vanaf meerdere computers gebruiken. Je kunt makkelijk extra functies toevoegen door software te installeren in de vorm van plug-ins. Dan kun je bijvoorbeeld camerabeelden op je netwerkschijf opslaan of HD-video opnemen en ook weer afspelen op je tv – als er een hdmi-uitgang op zit tenminste. Je kunt ook serverdiensten toevoegen, bijvoorbeeld cloudservers als ownCloud en mail- en webservers. Bij NAS-apparaten met een x86-processor en voldoende geheugen kun je ook andere besturingssystemen starten in virtuele machines. Een NAS met een monitoraansluiting kan een complete pc vervangen. Als er meerdere ethernetpoorten op zitten, kun je één exemplaar specifiek voor een virtuele machine gebruiken.
Heb je meerdere harde schijven ingebouwd, dan kun je data met een softwareRAID beveiligen tegen uitval van een van de schijven. RAID 1 belast de NAS-processor nauwelijks, maar netto hou je slechts de helft van de totale capaciteit over. RAID 5 werkt vanaf drie schijven en maakt efficiënter gebruik van de ruimte. Daar is alleen wel meer rekenkracht voor nodig. Voor RAID 6 heb je nog meer schijven en performance nodig, maar dan mogen er ook twee van de minstens vier schijven uitvallen.
Een NAS werkt meestal met een door de fabrikant aangepast Linux-systeem, de zogeheten firmware. Daarin zit dan weer een webserver voor onder andere de bedieningsinterface. Je kunt daarin de gebruikers en wachtwoorden configureren en ook de toegangsrechten en het RAID-level.
Hardware
NAS-apparaten met twee bays zonder schijven zijn te koop vanaf zo'n tachtig euro. In dergelijke budgetmodellen zit een speciale System-on-Chip (SoCs), meestal met een ARM-kern en SATA- en USB-controllers. Dergelijke NAS-SoC's hebben minder rekenkracht dan moderne smartphoneprocessors, maar ze kunnen data op bijna de volledige Gigabit-ethernetsnelheid aanleveren, ongeveer 100 MB/s. Bij complexe RAID-levels daalt de snelheid echter flink. Met versleuteling stort dat soms in tot 20 MB/s – minder dan je met een oudere USB 2.0-stick haalt.
In NAS-modellen vanaf 400 euro zit een x86-chip zoals de Celeron N3150. Intel heeft die eigenlijk ontwikkeld voor goedkope notebooks. Dankzij AES-NIinstructies versleutelt hij snel. Meerdere ethernetpoorten kun je combineren voor een hogere transferrate. NAS-systemen van 800 euro en meer zijn vaak opgebouwd als kleine servers en hebben dan ook features als slots voor meer dan 16 GB RAM en PCIe-slots voor bijvoorbeeld 10-Gigabitethernetadapters.
Binnenaanzicht
In de behuizing van een NAS-apparaat kom je details tegen die gewone mini-pc's niet hebben, bijvoorbeeld één grote ventilator waarvan het toerental afhankelijk is van de temperatuur van de harde schijven. Voor het inbouwen van de schijven heb je geen schroeven of storingsgevoelige kabels nodig. In plaats daarvan zijn er makkelijke wisselframes en een zogeheten backplane waar alle benodigde SATA- en stroomaansluitingen op zitten.
Als voorbeeld voor typische NAShardware hebben we de ruim 500 euro kostende Qnap TurboStation TS-453A-4G met vier bays en een Celeron N3150 uit elkaar gehaald. De Celeron boot de NASfirmware van een intern usb-opslagmedium. Qnap laat de SATA-controller van de Celeron leeg en gebruikt de PCIe 2.0-lanes om twee SATA-controllers met elk twee poorten en vier ethernetcontrollers aan te sluiten. Omdat de vier PCIe-lanes daarvoor niet genoeg zijn, zijn er steeds twee ethernetcontrollers op een PCIe-switch aangesloten. De SATA-controllers zitten op de backplane, die via PCIe met het moederbord communiceert.
Dat moederbord zit verticaal tegen een van de zijkanten van de behuizing. De verwisselbare SO-DIMM's bieden 4 GB RAM, de Celeron kan tot 8 GB aansturen. Een klein display laat statusmeldingen zien. Met twee knoppen kun je een paar eenvoudige dingen instellen. De bedieningselementen worden aangestuurd door een 8-bit microcontroller. (hhe)