自建家庭私有云NAS——硬件篇

背景

现在网上在线看电影已经变成了常态,下载机的需求已经不再是那么的迫切。 但为什么我还是佩里不讨好的要自己DIY一个NAS呢?

听说微软准备把蓝屏改成绿屏了

我的公司笔记本电脑硬盘经常损坏,所以需要备份。但USB接口的移动硬盘也是脆弱的一个设备。而且每次都需要插上后备份。手机,家里的笔记本,台式机,相机……都存在类似的需求。这让USB接口的移动硬盘方案不太合理了。

将家人的照片和文件共享也是一个原因。现在的方法就是微信转发,但问题就是分辨率不高,或者占用大量的手机存储空间,更换手机后想要拷贝回来iCloud用量已经超标……。同时也存在检索以前的照片视频非常困难。

一台电脑编辑一个文件后,用另一个设备打开是一个非常常见的操作。比如手机或者相机拍照后用台式机来修图,然后又通过手机来分享照片。没有私有的云设备,很多时候我们不得不用微信一张张的传送分辨率极低的图片,或者用移动盘来拷贝。

实际上市面上已经有很多成熟的NAS产品,如果只是想要解决这些问题。还是建议直接采用厂家的标准解决方案,因为这些产品的软件和服务可以帮一般用户节省大量的时间和精力。但除了省钱这个必要的原因之外,DIYer的精神就是折腾,如果不能安抚自己躁动的内心,就像是没有找到合适的产品。除此之外,标准解决方案虽然非常高效,但也有一些不足的地方,我们在下面的文章中也会逐步探讨。

为什么不把数据都同步到云上面去?——这个问题怎么回答你呢?曾经突然收到网盘关门大吉的消息还没来得及备份的我看到这个问题就感觉到心里默默的痛……

需求分析

总结一下,个人认为私有云设备比较重要的几个需求:

  • 可信赖的备份多个家庭成员不同类型设备的数据
  • 在家庭成员之间分享数据
  • 同步设备数据
  • 小巧、安静、费用低,包含电费和运维费用

换成技术需求就是

  • 支持不同的设备备份方式,比如MacBook的时光机器,PC的SMB
  • 空间足够大,可以通过灵活的增加硬盘来扩展,也就是要支持更多硬盘
  • 支持数据冗余和纠错恢复功能,包含硬件的RAID方案或者软件方案,具体方案对内存和架构有着深远的影响。
  • 最好是无风扇设计,静音硬盘
  • 操作系统必须适合NAS,简化运维。应该支持WOL-网络唤醒,和web管理界面
  • 整个系统对运算量的需求不大,对外接口无需特别丰富

除了上面必须的特性之外,次要的技术特性还有

  • 图片压缩处理能力
  • 视频的格式转换能力——对CPU的要求比较高
  • 虚拟化特性的支持,用以安装一些特有系统软件

主要硬件配置

NAS的主要组成包含以下接主要的组件,采购成本也列在里面仅供参考:

  • CPU主板 华擎 J3455-ITX (包含CPU) ¥515
  • 机箱 屌丝伯 V2 ¥165
  • 电源 山寨 ATX-DC 直插 ¥165
  • 内存是从老 MacBook 升级内存后换下来的4G DDR3 1600
  • 硬盘安装支架: 立人 L04 ¥25
  • SFX电源挡板 ¥30

这样一个性能不太差的电脑总价大概是¥900,连西数一个4T红盘(¥999 京东长期这个价格)都买不到的价格。其中的主板和机箱是核心,详细说说为什么选用这些配置。

简单到不能再简单的包装,只包含了两根SATA线

选用J3455-ITX主板的主要原因是以下几点:

  • 集成CPU,无需额外购买,性价比卓著
  • 功耗极低(TPD=10W)无风扇设计,可以实现无风扇系统,把噪音降到最低(硬盘部分稍后再做讨论)
  • 四个SATA接口 (其中两个是6Gb/s的,其他为3Gb/s)
  • CPU 2.3GHz 4核,集成HD500显卡,处理一般网络任务和图片处理绰绰有余
  • 有一定的扩展性:PCIE X1一个可以扩更多SATA盘位,一个2230 WIFI 模块的M.2接口,根本用不完的USB接口

就目前看来,很难有满足我需求而且超过这个主板规格的产品了。 说不足,也是有的,比如我一直比较期待的是能有一个ITX-DC类型的主板,这样电源的配置上我们也许能做的更好一些,而不是采用目前的ATX DC直插方式。没有M.2的SSD接口也是一大缺失,系统盘安装在哪里,是不是占用一个SATA?这个问题也是让我纠结了很久。

配合机箱的安装尺寸上,此主板也基本上是不二之选。因为采用了无风扇方式的设计,J3455-ITX的厚度非常小,这样就可以实现在乔思伯V2内安装四个硬盘的设计了。

机箱在各种可能性中,选择了屌丝伯的V2也是有很多不得已的地方

体积真小巧啊。正面只有一个电源开关,挺适合作为NAS的。在BIOS中,还可以设置关闭前面的运行灯

首先一定要非常的小巧。NAS是钱,北京的房子一平米更贵吧。能不占空间,就不要占一点空间。 但是,这个机箱必须要能安装4个3.5寸的硬盘。这样两个完全冲突的需求的均衡点就是——机箱的体积差不多就是四个硬盘摞起来,加主板后的体积。市面上这么小的机箱基本上没有太多的选项了。

很多NAS DIYers比较喜欢采用NAS 专用机箱,因为这种机箱提供了无需开箱就可以方便硬盘插拔功能。但相对于起步七八百的价格,插拔硬盘的概率对一般家庭用户来说是微乎其微的。另外,这类机箱通常都是采用内置电源(铜牌为主吧),安装风扇的设计。而这和我所期望的无风扇静音系统是冲突的。

V2机箱后侧开放的孔真多啊,特别是SFX电源的开孔真是让人无语。不过也有好的地方,比如左下方的DC电源开孔就挺好的

V2是一个好机箱,但也是一个非常简陋的机箱。它就像是一个毛坯房,房型不错,剩下的还要考装修。默认的V2是配合SFX电源一起安装使用的。所以电源安装位置是开放式的设计。如果不介意,可以自己yoga纱网粘在那里堵住即可。如果愿意更美观点,可以考虑在深水宝上买一个SFX电源挡板封住这个难看的开口,并提供了将来可能安装风扇的位置。

除此之外,你可能还要考虑到大量的螺丝和SATA线材等。这里就不在细说了。

组装过程

十年没有装过电脑了,突然看到ITX主板真是感觉amazing,时下的高科技让一台电脑变得如此袖珍了。拿到主板后,第一件事情就是先上电检查一下。网上很多传闻华擎的J3455ITX很挑内存,根本无法开机。赶快拿出来尘封的金士顿2G x2笔记本内存,接上ATX直插电源,用螺丝刀短路power on接口……顺利的开机完成自检,能够进入BIOS ——顺利 !

V2机箱说明书中说明过了安装的步骤,基本上就是要把六面墙拆掉两面进行安装。

V2机箱中只有这么一页说明书,连尺寸图都没有

安好了主板,接好了线,立刻就发现USB 3.0的接口实在是太难弄了。接头一大块,非常高,很容易干涉硬盘安装。线材很硬,不易弯曲折叠。只能想尽办法把线掖进旮旯里面,用扎带固定好。不过NAS对USB3接口的需求没有那么多,加上主板有集成两个USB3.0口,如果真的绕不开,可考虑放弃前面板上的USB口。其他的线材也是要尽量塞到主板下面,旁边……真是一个纠结的过程。

V2机箱带了原生的DC电源接口安装位置,这真是点赞啊!

USB3.0的线真的很难整理,插头很高,线材也很粗,绝对一大挑战。

不过,硬盘安装才是本NAS的重头戏。因为主板的安装位置是非常确定的,而硬盘在V2中安装则需要进行一些对机箱的改动。

立人的L04在两块安装板上设计了各种硬盘和机箱可能安装的尺寸,绝对是多硬盘安装的神器

原生的V2机箱,允许在底板上安装一块3.5寸硬盘,或者两个2.5寸硬盘。所以,底板上为这两种安装方式分别设计了硬盘的安装孔。可是我在按照手册在指定的位置安装一块3.5寸盘后,发现在其上方添加硬盘,就会和我们刚才说的USB3.0接口冲突,即便是放弃这个USB接口,在空间上还是会和内存条和CPU散热器冲突。也就是说,如果我们不改变3.5寸盘的安装位置,这个机箱也就只能装一块硬盘了。

如果实在是没有空间,可以考虑放弃前面板上的USB接口,因为这个接口的利用率不是特别高。

解决冲突的方法就是让硬盘安装远离主板1公分左右。这时候我们就需要采用NAS 神器“立人L04”组件了。通过配合一块硬盘,在机箱底盘摆放尝试,发现一侧安装孔可以直接利用机箱底板上散热孔,而靠近边缘的地方则不幸的需要自己开孔安装螺丝。需要注意的是就是测量,开孔的操作都会有误差,建议开孔有一点宽容度,用大一点钻头也可以实现类似沉头的效果。最终硬盘都安装在L04支架上后,所有的螺丝会相互锁紧,你会发现其实来这些有些偏差的开口也能将硬盘固定的非常牢固。

确定底板上开孔位置是非常困难的事情,最后用大一号的钻头开孔

购买的SFX电源挡板上可以安装一个6cm的小风扇。说实话这么小的风扇很难买到静音效果好的。本着无风扇设计的思路,我还是坚持没有安装风扇,希望在一个夏天的测试后,看看具体温度如何。

组装完毕后就可以再收一下排线,然后最终合体了。因为硬盘和主板距离还算是挺远的,最终的组装过程还是非常顺利的。也就无需多讲了。

功耗

那这样一个自己组装的NAS 功耗情况会是怎么样呢?

不开机状态下的功率是2.7W,包含了电源的空载损耗和主板待机功率

待机情况下,由于我们使能了网络唤醒,主板还是工作在待机状态下的。这时候功耗很少,只有2.7瓦!

带两个硬盘后的满载功率是27.8W

当我们开始让系统进行比较大负荷的计算任务的时候,再次测试工作功率,已经达到了27.8瓦左右。

如果该系统时时刻刻处于满载状态,运行一年大概需要250度电,也就是120块左右的电费。考虑到我们会采用自动关机,网络唤醒等功能,以及系统不可能时时刻刻都进行满载运行,一年大概需要消耗120度电,或者60元左右电费。

软件部分

NAS的灵魂其实来时内部的系统。而NAS系统中最最重要的就是磁盘和文件管理系统。这一部分,将在另外一篇中进行详细的介绍。

“自建家庭私有云NAS——硬件篇”的2个回复

    1. 功耗目前这个还可以,整个夏天使用起来都没有问题。 不过要做更紧凑的,还可以在考虑用N系列的主板考虑一下。

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