Zelfbouw-NAS met een NanoPi M4

Veel thuisbeheerders willen graag een betaalbare, maar toch krachtige NAS met Linux en een ARM-chip. De Raspberry Pi heeft daar niet genoeg interfaces voor, maar met een NanoPi M4 werkt het wel – zij het met beperkingen.

De goedkope en zuinige Raspberry Pi is als een mini-server geschikt voor allerlei doeleinden, maar niet als een snelle NAS. Zijn Gigabit-ethernetaansluiting haalt niet eens de halve Gigabit-snelheid omdat hij via USB 2.0 verbonden is. Ook SATA-poorten en USB 3.0 zitten niet op een Raspberry Pi. Dat is bij een NanoPi M4 van de Chinese fabrikant FriendlyElec anders: die heeft een echte Gigabit-netwerkaansluiting en is met speciale PCI-Express-adapters uit te breiden met vier SATA-6G-poorten voor harde schijven of ssd’s. We hebben de zogeheten ‘4x SATA HAT’ uitgeprobeerd. HAT staat voor ‘Hardware-on-Top’, en in dit geval gaat het om een kleine printplaat met een Marvell-chip die je rechtstreeks op de 40-pins header van de NanoPi M4 steekt.

Je kunt de NanoPi M4 met alle toebehoren rechtstreeks in China bestellen, of met veel minder risico (maar dan wel iets duurder) bij de Nederlandse webshop Antratek. Die stuurde ons een set bestaande uit een NanoPi M4, een bijpassende processorkoeler, de genoemde SATA-adapter en twee voedingen. De harde schijven of ssd’s hebben immers meer stroom nodig dan de usb-c-voeding aan de NanoPi kan leveren – dus moet je een tweede voeding op de SATA-adapter aansluiten. De door Antratek geleverde voeding van 12 V en 2 A moet genoeg zijn voor twee 3,5-inch schijven. Als je alle vier de SATA-poorten wilt gebruiken, heb je een sterkere voeding nodig, en ook wat meer kabels en kabeladapters: bij de 4x SATA HAT worden alleen SATA- en stroomkabels voor twee schijven meegeleverd.

IN ELKAAR SCHROEVEN

Om te beginnen zul je het een en ander in elkaar moeten schroeven: FriendlyElect adviseert voor het NAS-gebruik om een optioneel koellichaam op de Rockchip RK3399 te monteren, die aan de onderkant van de printplaat zit. Daarbij moet je ook het stukje meegeleverde thermal pad aanbrengen en het koelblok met de vier schroeven of de bij de SATA-adapter meegeleverde afstandshouders monteren. Aan de bovenkant van die laatste monteer je dan weer de SATA-adapter. Bij die adapter zit ook een apart koelblok voor de PCIe-SATAbridgechip Marvell 88SE9215. Daar zitten ook weer twee schroeven en een thermal pad voor bij. Als laatste stop je nog de meegeleverde wifi-antennes voor 2,4 en 5 GHz op de kleine aansluitingen en sluit je de SATA-, de stroom-kabels, de voedingen en de netwerkkabel aan. Het monteren zal al met al een kwartiertje duren. Als dat gedaan is, zit je met een redelijke onoverzichtelijke brij aan kabels en losse onderdelen. FriendlyElec biedt helaas geen bijpassende behuizing. Om het geheel voor langere tijd als NAS te gebruiken, zul je dan ook iets moeten bedenken. Anders loop je te veel risico dat er op den duur iets misgaat omdat er ergens te veel stof inkomt of dat er per ongeluk tegen een van de openliggende schijven wordt gestoten.

INSTALLEREN

Het installeren van het NAS-besturingssysteem OpenMediaVault (OMV) duurt veel langer dan het monteren van de hardware. In principe werkt dat hetzelfde als bij een Raspberry Pi: je downloadt een image van het gewenste besturingssysteem en zet de image op een extra aan te schaffen microSD-kaart, waar de NanoPi M4 vervolgens van opstart.

Bij de test werkte dat bijna probleemloos met de door FriendlyElec beschikbaar gestelde FriendlyDesktop op basis van een ARM-versie van Ubuntu. Het image-bestand kun je bij Windows 10 met Etcher op de microSD-kaart zetten – een kaart met een capaciteit van 8 GB is al genoeg. Je moet opletten dat de instelling van de toetsenbordlay-out goed staat en bij iedere update kregen we een foutmelding met betrekking tot de service hostapd.

Met OMV hadden we echter minder geluk. Meerdere kant-en-klare OMV-images die ook op een NanoPi M4 zouden moeten werken, bootten helemaal niet of draaiden instabiel. Ten langen leste hebben we maar een ‘Armbian’-image speciaal voor de NanoPi M4 op basis van Debian 9 Stretch gestart en daarbij met de commandline na wat typwerk OMV 4 geïnstalleerd. Dat werkte verder prima. Een handleiding daarvoor staat bij de link op deze pagina.

NAS-PRESTATIES

OMV configureer je met behulp van een redelijk overzichtelijke webinterface. We hebben eerst een CIFS-(Samba-)share aangemaakt op een enkele SATAssd. Die was vanaf een Windows-pc met de volle Gigabit-snelheid te gebruiken: we konden een groot bestand (6 GB) met een snelheid van meer dan 100 MB/s schrijven en ook weer lezen. Bij het lezen en schrijven van veel kleine bestanden is de NAS zoals gebruikelijk duidelijk langzamer. Het idle-energieverbruik kwam uit op 5,4 watt als de HDMI-kabel niet op de monitor aangesloten was. Wanneer de schijven benaderd werden, liep dat op tot 7,5 watt.

Onder OpenMediaVault kun je een LUKS-plug-in installeren voor het versleutelen van de schijven. Daar zakt de transferrate bij het schrijven na korte tijd wel

mee in tot zo’n 30 MB/s. Bij het lezen was de invloed daarvan minder groot en kwamen we nog tot 90 MB/s.

Met een 8 TB grote harde schijf (Seagate IronWolf 8TB) verbruikt de NAS zonder dat de schijf benaderd wordt al meer dan dubbel zoveel energie (15,2 watt) dan met de ssd. OMV kan de schijven indien gewenst echter na een bepaalde tijd zonder toegang uitschakelen. Dan blijven er nog maar 5,8 watt over – met twee 8TB-schijven is dat dan 7,8 watt. Een RAID1 van twee schijven leverde de data eveneens met ongeveer 100 MB/s, maar daarbij lopen de voedingen wel tegen hun grenzen aan: bij het starten van de schijven liep het verbruik kort op tot boven de 40 watt. In theorie kan de 12V-voeding zowel de schijven als de NanoPi M4 van stroom voorzien omdat er op de 4x SATA HAT ook een 5V-transformator zit. Tijdens onze tests werkte dat echter niet stabiel, in ieder geval niet met de twee niet zo energiezuinige schijven.

CONCLUSIE

Door de Rockchip RK3399 is met een NanoPi M4 in principe een NAS met een bruikbare performance te maken. Met 4 GB aan RAM kun je ook nog andere diensten daar parallel aan laten lopen – maar je kunt er ook voor kiezen om met de 2GB- in plaats van de 4GB-versie 30 euro te besparen. Zonder behuizing en met de wat onoverzichtelijke constructie met twee voedingen is een NanoPi-NAS echter geen oplossing voor langdurig gebruik.

Een alternatief met een RK399 kan de RockPro64 van Pine64 zijn, waar wel een NAS-behuizing voor is. Daar past naast twee 3,5-inch schijven ook een PCIe-insteekkaart met Marvell-chip in. Maar dan zit je wat de totaalprijs betreft praktisch in de regionen van de compacte kant-en-klaar NAS-systemen als de oude bekende Synology DS218j voor 165 euro of een mini-pc met een x86-processor zoals de Zbox CI329 nano [1]. De NAS-barebone TerraMaster F2-220 met een oudere x86-processor kost rond de 200 euro, terwijl de nieuwere F2-221 250 euro kost [2]. Op Marktplaats worden wel vaker tweedehands NAS-modellen met twee bays aangeboden voor prijzen van tussen de 100 en 150 euro. Een zelfbouw-NAS met een Rockchip 3399 is daarbij ook niet wezenlijk energiezuiniger. Het zelf in elkaar zetten van zo’n NAS heeft natuurlijk wel zijn charme – en daar is niet meteen een prijs aan te hangen.

Een betaalbare, compacte NAS-barebone met een RK3399, SATA-adapter en flashopslagruimte met geinstalleerde OpenMediaVault zit echter bij geen enkele fabrikant in het assortiment. Vermoedelijk is de markt daarvoor gewoon te klein. Tot nu toe is een Rockchip-NAS alleen interessant voor experimenteel ingestelde hobbyisten die wat meer geld te besteden hebben en enige voorkennis van Linux hebben.

Literatuur

[1] Christof Windeck, Klein en stil, Drie passief gekoelde mini-pc's met Intel Celeron J/N4000, c’t 5/2019, p.84 [2] Ernst Ahlers en Marco den Teuling, Flexibele opslag, TerraMaster F2-221, c’t 6/2019, p.32