9 Watt im Leerlauf: Erstellen eines energiesparenden Heim-NAS-/Dateiservers mit 4 Speicherlaufwerken

Wenn man derzeit einen etwas durchschnittlichen Stromtarif bezahlt, geht die Rechnung ganz gut auf: 1W = ca. $1/Jahr (ca.) an Elektrizität für etwas, das rund um die Uhr läuft. Ziehen Sie ein wenig ab, wenn Sie für die Heizung Ihres Hauses zahlen, und fügen Sie ein wenig für zusätzliche Wechselstromanlagen im Sommer hinzu.

Ich musste einen NAS-/Dateiserver zusammenstellen, um einen alten stromhungrigen Server zu ersetzen. Diesmal wollte ich den Stromverbrauch verbessern und hoffte, etwas weniger ausgeben zu können.

Ich begann damit, mir meine neuesten (Nicht-NAS-)Rechner anzusehen. Auf dem letzten Rechner, den ich zusammengesetzt habe, lief ein i3-6300, über den ich bei der Erstellung eines Niedrigstrom-PCs auf Skylake geschrieben habe – 10 Watt im Leerlauf. Er lief mit 10 Watt im Leerlauf (Spoiler) und zog 56-58 Watt bei Prime95, je nach Unterspannung. Beide Messungen wurden von der Wand aus vorgenommen. Er wurde jedoch als typischer Desktop-Rechner verwendet.

Mein Laptop mit einem Kaby Lake (R) schafft 5-8 Watt im Leerlauf (und das schließt den Bildschirm ein!). Während es mir offensichtlich sehr schwer fallen würde, dies bei einem Desktop-Rechner mit Standardkomponenten zu erreichen, hoffte ich, etwas bauen zu können, das zumindest im Idle-Betrieb 6-8 W erreicht.

War ich erfolgreich? Finden wir es heraus!

Die Festplatten

Normalerweise würde ich bei der CPU/Motherboard beginnen, aber dies ist eine Situation, in der X auf Y angewiesen ist, das auf Z angewiesen ist.

In dem Artikel mit dem Titel „wie man die tragbare Seagate Expansion 4TB (STEA4000400) entschallt und warum…“ sprach ich über 2.5″ Laufwerke, die etwa 1-2 Watt ziehen, während 3.5″ Laufwerke eher 3-10 Watt zogen.

Sehen wir uns einige Daten für aktuelle SMR-Festplatten von Seagate an.

2.5″ 5TB3.5″ 5TB3.5″ 8TB
spinup max3.75w10-24w10-24w
write2.10w~5.5w~7.5w
read1.9w~5.5w~7.5w
idle1.3w~3.5w~5.0w
idle low power0.85w??
standby/sleep0.18wunder 0.75wunder 0.75w

In der Tabelle werden SMR-Varianten verwendet, weil nur dort 2.5″ Laufwerke mit hoher Kapazität erhältlich sind. Die Realität ist, dass die 3.5″-Laufwerke in der Regel 3-4x mehr Leistung auf breiter Front verbrauchen. Beachten Sie, dass es eine Reihe von Nicht-SMR 3.5″-Laufwerken gibt, die etwas besser abschneiden als die in der Tabelle (die Tabelle zeigt das Seagate-Archiv), obwohl sie immer noch in die Kategorie „zieht 3x-4x mehr Leistung“ fallen.


Der Stromverbrauch wird erst dann wirklich wichtig, wenn Sie mehrere Laufwerke in Betrieb nehmen:

  • Irgendwann werden diese rotierenden Festplatten zum stromhungrigsten Gerät in Ihrer Maschine.
  • Die jährlichen Stromkosten beginnen sich zu summieren, wenn Sie viele 3.5″ Laufwerke haben, und das ist, bevor Sie zusätzliche Lüfter und einen höheren Stromverbrauch im Sommer berücksichtigen.
  • Es ist eine Herausforderung, ein Netzteil zu finden, das bei niedrigem Leerlauf mit heruntergefahrenen Laufwerken effizient ist und gleichzeitig die Kapazität hat, eine Menge 3.5″ Festplatten hochzufahren.

Der Einsatz von geschälten 2.5″ Laufwerken ist derzeit eine wirtschaftliche, langfristige Wahl, wenn sie praktikabel ist. Wenn Sie jedoch häufig schreiben, schnelle Resilver-/Wiederherstellungszeiten benötigen oder riesige Mengen an Gesamtspeicher benötigen und durch SATA-Anschlüsse begrenzt sind, könnten 3.5″-Laufwerke (idealerweise ohne SMR für die Leistung) der richtige Weg sein.

Wenn Sie sich natürlich mit kleinen Speicheranforderungen (unter 4 TB zum Beispiel) befassen, erhalten Sie mit SSDs mit hoher Kapazität eine hohe Leistung bei geringem Stromverbrauch, aber mit viel höheren Anschaffungskosten.

Für meinen Gebrauch (viele Lese- und Schreibvorgänge) waren 2.5″ SMR-Laufwerke der richtige Weg.

4 der 2.5″-Laufwerke bedeuten insgesamt weniger als 1 Watt im ausgeschalteten Zustand, ca. 4-5 Watt im eingeschalteten Zustand und ca. 8 Watt beim aktiven Lesen und Schreiben.

 

PSU

Ein Vorteil der früheren 10-Watt-Skylake-Maschine war, dass sie von einem extrem effizienten Antec-Pico-Netzteil angetrieben wurde, das in das Gehäuse eingebaut war und von einem 19-V-Adapter gespeist wurde.

Auf der anderen Seite benutzte die alte stromhungrige Maschine ein Standard-ATX-Netzteil.

Für diesen Neubau habe ich stark überlegt, mich für ein Pico-Netzteil zu entscheiden, mich aber schließlich dagegen entschieden. Hier ist der Grund…

Pico PSU 5V Ampere/Strom-Fähigkeit

Wenn mehrere Festplatten durchdrehen, können sie ein gutes Stück Saft aus der 5V-Schiene ziehen. Für sich allein genommen nicht schlecht: 6x-Festplatten würden bei typischen Laufwerken in der Regel einen Spitzenwert von unter 25 Watt über der 5V-Schiene erreichen. Andere Komponenten, die über die Hauptplatine gespeist werden, kommen jedoch ins Spiel: Zum Beispiel kann jedes Gerät, das an einen USB 3.0-Port angeschlossen ist, bis zu 0,9A ziehen (oder 1,5A, wenn es sich um einen Ladeport handelt), also etwa 5W bis 7,5W. Was die Hauptplatinen-spezifischen Komponenten betrifft, so wird die Gesamtleistungssumme im Allgemeinen nicht beworben.

Die meisten Standard-ATX-Netzteile verarbeiten 20A auf der 5V-Schiene, aber es ist ziemlich schwierig, ein eigenständiges Pico-ATX-Netzteil zu finden, das viel mehr als 6-8A verarbeitet.  Wenn Sie sich die technischen Daten einer Reihe von Pico-Stromversorgungen ansehen, werden Sie feststellen, dass die 12V-Schienen ausreichend Leistung haben, aber 3,3V/5V nicht so gut skalieren. Dies macht Sinn, da die meisten PicoPSUs im Wesentlichen 12V vom Adapter durchlassen, so dass die meiste strombezogene Arbeit, die sie leisten, auf 5V oder 3,3V reduziert wird.

Ich habe einige gefunden, die für die von mir vorhergesagte Stromaufnahme „ausgelegt“ waren. In einer Reihe von Fällen waren die Drähte oder Stifte jedoch für die Stromstärke, die ich von ihnen verlangte, unterdimensioniert, und der Spannungsabfall wurde zu einem Problem.

Wenn dies das einzige Problem gewesen wäre, hätte ich einige neue Drähte direkt gelötet und einen Versuch unternommen. Jedoch….

Qualität und Preis von Power Brick

Ich war leicht beunruhigt, als ich sah, dass No-Name-Netzteile bei Amazon „häufig zusammen mit den höherwertigen Pico-Netzteilen gekauft werden“. Da der Großteil der Arbeit/Schutzfunktion/Filterung im Netzteil stattfindet, wäre es merkwürdig, hier draußen billig zu sein.

Als ich bei Digikey nach einigen vernünftigen Adaptern (mit hohem Wirkungsgrad) suchte, wurde mir klar, dass ich solide Adapter mit detaillierten Datenblättern bekommen konnte, aber die Kosten begannen, in die Höhe zu schnellen.

Dennoch war der Gesamtpreis mit ATX-Adaptern konkurrenzfähig. Allerdings…

Pico PSU-Qualitätsprobleme

Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich für 5 Dollar Konverter mit einer höheren Anzahl von Komponenten gekauft habe als einige der Pico-Netzteile, die mir begegnet sind. Und diese Abwärtswandler hatten nicht die gleichen strengen Anforderungen wie typische ATX-Netzteile in Bezug auf Restwelligkeit, Einschwingverhalten, Überlast-/Kurzschlussschutz, Stromsequenz usw.

Als ich mir noch einmal das Antec-Pico-Netzteil ansah, auf dem immer noch die Skylake-Maschine lief, wurde mir klar, dass es wesentlich komplexer war als alle anderen Pico-Netzteile, die mir begegnet waren, obwohl es einen Power-Brick hatte, der einen Großteil der Arbeit erledigte.

Letztendlich war es das, was die Suche nach dem PicoPSU beendete. Für einen einfachen Desktop wäre es kein großes Problem, wenn ein Pico-PSU Instabilität verursacht oder eine Komponente zerstört. Instabilität, die dazu führt, dass ein RAID-Array beschädigt wird (oder mehrere Laufwerke zerstört werden), ist andererseits…. ein großes Risiko, das man eingehen muss. Obwohl es Pico-PSUs schon seit einigen Jahren gibt, sind sie immer noch ein bisschen „wilder Westen“, ähnlich wie die frühen ATX-PSUs, als die großen Web-Publikationen noch keine umfangreichen Tests durchführten.

Netzteil (Fortsetzung) – Antec Earthwatts 380W ATX

Da ein Pico-Netzteil nicht in Frage kam, beabsichtigte ich, die effizienteste ATX-Versorgung zu besorgen, die ich finden konnte. Toms Hardware führt phänomenale Tests an Netzteilen durch, und ihre Überprüfung der Corsair RM650 schien die beste Effizienz bei niedrigen Wattzahlen zu zeigen. Leider stellte ich nach der Bestellung fest, dass sie für das Gehäuse zu lang war (oops).

Im Idealfall hätte ich etwas unter 200 W, aber da es fast unmöglich ist, ATX-Netzteile mit einer Leistung unter 300 W zu finden, habe ich in meinem Speicherplatz gegraben und einige Ersatznetzteile herausgeholt, sie auf Leerlaufleistung getestet und zusätzlich zur Leistung des Motherboards, das ich schließlich verwendet habe (über das Sie im Folgenden lesen werden).

Schnelle Ergebnisse beim Stromverbrauch von PSUs

OffNo-LoadMB + BIOS
Antec EarthWatts 380w Bronze0w3w9w
Antec Earthwatts 500w0w4w10-11w
Antec Earthwatts 450w Plat0w4w8-9w
Apevia WIN-500XSPX4w17-18wnicht getestet

Pfui Teufel auf der APEVIA! Ich hatte übrigens nicht vor, sie an die Hauptplatine anzuschließen. Es gehörte eigentlich zu einem Computergehäuse, über das ich vor Jahren geschrieben habe, und wurde nie über das anfängliche Bild hinaus benutzt (die Kabel sind immer noch verdreht zusammengebunden). Ja, ich bin froh, dass ich es nie benutzt habe. Ja, es ist möglich, dass ich den Lüfter retten werde. Ja, APEVIA, Sie hätten das Gewicht aller von Ihnen verkauften Gehäuse verringern können, indem Sie das Netzteil weggelassen und einfach alle Ihre Netzteile direkt auf die Müllkippe gebracht hätten.

Ich entschied mich für die Antec Earthwatts 380W Bronze.

Das Netzteil wurde einfach nur ohne Last außer seinem eigenen Lüfter eingeschaltet und verbrauchte 3W. Der Betrieb des MB/CPU/RAM brachte die Leistung auf 9W.

Wo wir gerade von der Hauptplatine sprechen…

Motherboard und CPU – ASRock hier kommen wir

Ich habe mir hier ein bisschen die Knie aufgeschlagen. Und mit „ein bisschen“ meine ich „viel“. Zwei Faktoren haben mich zu einem bestimmten Motherboard getrieben:

  1. Ich hatte bereits einen zusätzlichen 8GB DDR4 SO-DIMM DDR4 von meinem Laptop-Upgrade am Laufen.
  2. Ich wollte so wenig wie möglich ausgeben und trotzdem eine CPU der aktuellen Generation erhalten.

Wenn Sie versuchen, eine Hauptplatine zu finden, die beide oben genannten Probleme löst, werden Sie zweifellos auf einem ASROCK Jxxx ITX komplett mit einer Goldmont Plus CPU (Celeron J4005, Celeron J4105 oder Pentium Silver J5005) landen.

Hier ist, was ich bekommen habe… das ASRock J4005B-ITX-Motherboard:

The ASRock J4005B-ITX

Im wirklichen Leben ist es weniger verschwommen.

Wie hat mich diese Wahl von Motherboard/CPU behindert?

Hier sind ein paar Einschränkungen:

  • Der Intel-Controller in Goldmont Plus-Prozessoren unterstützt nur 2 SATA-Ports.
  • Die Goldmont Plus-Prozessoren haben nur 6 PCI Express Lanes, was die Anzahl der SATA-Controller von Drittanbietern, die der Hersteller (in diesem Fall ASRock) einsetzen kann, begrenzt.
  • Diese ASRock-Karten sind ITX, was dazu führt, dass sie nur 1 PCIE-Steckplatz haben, was bedeutet, dass nur 1 PCIE-SATA-Karte installiert werden kann.
  • Diese preisgünstigen Goldmont Plus-Karten haben keine Spannungs-/Frequenzabstimmung, so dass keine Unterspannung verfügbar ist. Es sind auch keine s0ix-Leistungszustände zur weiteren Leistungsreduzierung verfügbar (obwohl ich nicht weiß, ob dies eine CPU- oder Motherboard-Beschränkung ist).

Lassen Sie uns für einen Moment innehalten und auswerten. Ich bin dabei, ein NAS zu erstellen, und ich habe meine Möglichkeiten zum Hinzufügen von Festplatten bereits eingeschränkt. Ich strebe einen niedrigen Stromverbrauch an, und ich habe meine Fähigkeit, die Leistungseinstellungen im BIOS zu optimieren, bereits eingeschränkt… kein guter Start, oder?!

Wenn ich bereit gewesen wäre, etwas mehr im Voraus auszugeben und auf die Verwendung meines zusätzlichen DDR4-SODIMMs zu verzichten, hätte ich wahrscheinlich eine aktuelle Generation i3 und ein Nicht-ITX-Motherboard in Betracht gezogen, das mehr SATA-Anschlüsse mit einigen Erweiterungssteckplätzen für zusätzliche Controller hat. Wenn ich nur auf das DDR4-SODIMM verzichten wollte, hätten die ASRock J4005M- oder J4105M-Mikro-ATX-Karten mindestens 3 PCI-Express-Steckplätze erhalten.

 

 

Probleme mit der Hauptplatine: ASRock J4005B-ITX und J4105-ITX

Ich habe auch den J4105-ITX für eine andere Maschine abgeholt, die ziemlich ähnlich ist. Hier sind einige Schmerzpunkte, auf die ich zwischen den 2 Brettern gestoßen bin:

  • Die schlechteste Speicher-QVL-Liste, die ich je gesehen habe. Im Ernst, ich habe tatsächlich nach einer Menge der aufgelisteten Module gesucht, und sie sind nicht einmal im Handel erhältlich. Erschwerend kommt hinzu, dass es in Rezensionen Leute gibt, die Probleme mit der Speicherkompatibilität haben.
  • PCI-E-Inkompatibilität mit einer PCIE-x2-Karte, die das Ethernet rausgeschmissen hat (wird später erwähnt).
  • Turbo wird nicht funktionieren, wenn Sie Windows Server 2019 verwenden, und Sie werden viele fehlende Geräte im Geräte-Manager angezeigt bekommen (weder Windows Update noch ASRock haben Treiber für Win Server verfügbar). Beachten Sie, dass Win 10 in Ordnung ist, da es die meisten Treiber über Windows Update hat und ASRock den Rest ausfüllt.
  • Abruptes Ausschalten kann dazu führen, dass das System nicht mehr startet, es sei denn, der Strom wird für eine gewisse Zeit angehalten.
  • Das Austauschen von RAM kann ein Löschen des CMOS erfordern (oder zahlreiche Neustartversuche).
  • J4105-ITX-spezifisch: Der ASM1061, der 2 zusätzliche SATA-Anschlüsse (insgesamt 4) hinzufügt, begann innerhalb eines Jahres zu sterben, was zu Befehls-Timeouts bei jeder Festplatte führte, die daran angeschlossen war. Nicht, dass der ASM1061 ein sehr guter Controller für den Anfang wäre…

Positiv ist, dass beide Hauptplatinen 16 GB RAM unterstützen, trotz der Spezifikationen, die ein Maximum von 8 beanspruchen. 1 x 16GB-Stick und 2 x 8GB-Sticks habe ich für Dual-Channel ausprobiert. 32 GB habe ich nicht getestet, obwohl ich vermute, dass es funktionieren würde. Der RAM-Speicher, den ich testete, war ein Kingston HyperX-Stick mit 16 GB (DDR4-2666 mit zwei Rängen, obwohl er mit 2400 angegeben wird), ein Kingston ValueRAM-Stick mit 8 GB (einrangig) und mein ursprünglicher Micron-Stick mit 8 GB (einrangig).

UPDATE: Ich habe endlich 32 GB RAM in Betrieb genommen (2x Kingston HyperX 16GB DDR4-2666 @ 2400Mhz). Da das BIOS beim Wechseln des RAM extrem wankelmütig ist, bestand der Prozess, den ich schließlich anwendete und der durchweg funktionierte, darin, (a) das neue RAM einzusetzen, (b) die Clear-CMOS-Pins für einige Sekunden kurzzuschließen und dann loszulassen, (c) die Maschine einzuschalten und (d) die Löschtaste zu drücken. Nach scheinbar mehr als 30 Sekunden ändert die Lüfterdrehzahl das System kurzzeitig und startet dann hart neu (schaltet sich aus und dann automatisch wieder ein), aber dieses Mal mit dem Bildschirm, der sich einschaltet und es Ihnen erlaubt, DEL zu drücken, um in den Setup-Modus zu gelangen.

Leistungsaufnahme – Frühzeitige Leerlauftests (10-12 Watt)

Der erste Test, bei dem nur eine Tastatur und ein Monitor angeschlossen waren, ergab 9 Watt am BIOS-Bildschirm.

Nach dem Hinzufügen einer SSD und dem Booten in ein Betriebssystem würden sowohl Windows als auch Ubuntu etwa 10-12 Watt im Leerlauf verbrauchen (obwohl Ubuntu eine „Powertop“-Abstimmung benötigte, um dorthin zu gelangen).

Es ist erwähnenswert, dass bei Ubuntu der Stromverbrauch in diesem Bereich von 10-12 Watt lag, unabhängig davon, ob die Desktop- oder die Server-(Cli-only)-Edition verwendet wurde. Etwas GNOME-Zeug im Hintergrund würde die CPU aus bestimmten Leerlaufzuständen abprallen lassen, aber wenn Sie versuchen, sich zwischen Desktop und Server zu entscheiden, wird das in Bezug auf den Stromverbrauch wirklich keinen großen Unterschied machen. Wenn Sie einen Monitor angeschlossen haben, können Sie genauso gut den Desktop verwenden, da es schnell/leicht ist, ihn dazu zu bringen, den Bildschirm nach X Minuten auszuschalten, während die Server-Ausgabe ihn standardmäßig einfach die ganze Zeit eingeschaltet zu lassen scheint: gut, wenn er kopflos ist, aber unglücklich, wenn Sie einen Monitor angeschlossen haben und vergessen, ihn manuell auszuschalten (die Verwendung von „consoleblank“ in grub kann hier helfen).

Components for the 9W NAS

Leistungsaufnahme – Vorabstimmung Leerlauf UND hohe Netzwerk-/Festplattenaktivität (4 HDD) (13-14 Watt / 22 Watt)

Ich habe eine SATA-Controller-Karte mit 4 Anschlüssen Marvel 88SE9215 im PCIE-Steckplatz installiert.

Ich habe auch eine SATA-Controllerkarte mit 8 Ports ausprobiert: die SA3008, die eine ASM1806 PCIE-Bridge verwendet, um 4x ASM1061 SATA-Controller anzusteuern (übrigens verwendet das ASRock J4105 die ASM1061 für 2 der 4 Ports, die es auf der Hauptplatine zur Verfügung stellt). In der wenigen Literatur über den SA3008, die es gibt, wird angenommen, dass er eine 2x PCIE-Schnittstelle verwendet (obwohl er eine Karte mit 4x Größe ist), und dieses Motherboard unterstützt 2x PCIE.

Unglücklicherweise hat die SA3008-Karte den Realtek-Netzwerk-Controller gestört, der nicht zur Sprache kam. Die Karte zog auch +4 Watt im Vergleich zur Marvel-basierten Karte, wurde auch bei Inaktivität richtig warm und hatte keine TIM zwischen den Controllern und dem Kühlkörper.

Update: Ich habe später eine 8-Port-Marvel/JMicron 1x-Karte installiert, die recht gut funktioniert hat, obwohl die Leistungsergebnisse unten die Marvel 4-Port-Karte widerspiegeln.

Als nächstes richtete ich ein BTRFS RAID5-Array mit aktivierter zstd:9-Komprimierung über 4x Seagate SMR-Laufwerke (je 4-5 TB) ein.

Im Leerlauf mit dieser Konfiguration (die Laufwerke wurden nicht heruntergefahren) hatte ich 13-14 Watt.

Ich führte einen rsync vom alten Server auf den neuen Server aus. rsync und sshd hatten die CPU angekoppelt, und der Gesamtverbrauch an der Wand betrug 25 Watt. Beachten Sie, dass rsync trotz einer Gigabit-Verbindung zwischen 6-32 MB/s lief, als es die Dateien durchlief, und sich im Laufe der Zeit zum unteren Ende hin bewegte. Schließlich deaktivierte ich die Abschwächungen und montierte das BTRFS-Array mit einem Nobarrier und die Geschwindigkeiten stiegen auf konsistente 30+MB/s. Der größte Teil des CPU-Verbrauchs lässt sich darauf zurückführen, dass die ZSTD-Komprimierung auf einem ziemlich hohen Niveau erzwungen wurde.

Wenn Sie umfangreiche Rsyncs auf einem komprimierten BTRFS-Dateisystem durchführen und über die Verwendung dieser Jxxx-ITX-Karten nachdenken, sollten Sie sich vielleicht für eine 4-Core-Variante entscheiden, wenn Sie eine höhere Kopiergeschwindigkeit benötigen.

 

Leistungsaufnahme – Leerlauf nach dem Abstimmen

Wie ich oben bereits angedeutet habe, hatte ich einige Feinabstimmungen vorgenommen. Hier sind die wichtigsten Punkte:

  • PowerTOP unter Linux (Auto-Tuning beim Start).
  • Festplatten werden nach 30 Minuten heruntergefahren.
  • Netzteil-Lüfter durch einen Noctua-Lüfter ersetzt.
  • 1 Gehäuselüfter mit der Geschwindigkeit knapp über dem Stillstand.

Während die Festplatten heruntergefahren wurden, sah ich einen konstanten Leerlauf von 9 Watt von der Wand aus.

Höhepunkte: Die Stärken dieses Aufbaus

9 Watt im heruntergefahrenen Leerlauf (wo es die meiste Zeit sitzt) ist ziemlich vernünftig, wenn man bedenkt, dass mir 1 SSD + 4 Festplatten mit 16-20 TB Gesamtkapazität (12-15 TB über RAID-5) zur Verfügung stehen. Wenn man bedenkt, dass es von einem ATX-Netzteil angetrieben wird, ist das alles in allem keine schlechte Vorstellung. Zum Vergleich habe ich mir einige Synology NAS-Geräte angeschaut, und mit Ausnahme einiger Modelle sind sie alle bei einem höheren Stromverbrauch im Leerlauf.

Wenn die Kapazität in der Zukunft ein großes Problem werden sollte, könnte die Verwendung von 3.5″ Laufwerken stattdessen auf Kosten von etwa +15 Watt im Leerlauf erfolgen, obwohl ich vermute, dass in einer Situation, in der sie aggressiv im Schlaf-/Standby-Modus gehalten werden könnten, die Erhöhung nur 1-3 Watt betragen würde, was immer noch weniger ist als der 8-Port-Controller, den ich versucht hatte zu verwenden.

Im Freien sitzend (19 C), war der CPU-Kühlkörper während des „rsync“ auf etwa 32 C und berührte nach dem Ausschalten jeden Chip auf der Hauptplatine, keiner war nachweisbar warm. Die heißeste Komponente war der Kühlkörper auf der Marvell SATA-Controller-Karte, der bei etwa 38 C saß.

Die geringe Leistung führte eindeutig zu einer geringen Wärmeentwicklung, was bedeutete, dass ich mit nur einem Gehäuselüfter bei einer extrem niedrigen Einstellung auskommen konnte: Um ehrlich zu sein, hätte ich mich wahrscheinlich allein auf den Netzteillüfter verlassen können.

 

Einschränkungen: Die Schwachstellen dieser Einrichtung

Leider wird das System in seiner jetzigen Form maximal 6 Laufwerke aufnehmen können: 1 Betriebssystemlaufwerk und 5x Speicherlaufwerke. Realistisch betrachtet werden 4x Speicherlaufwerke zum Tagesmaximum, weil es sich lohnt, 1 Ersatzanschluss für Festplatten-Upgrades/Austausch bereitzuhalten. Andere Controllerkarten sind in Zukunft denkbar, aber die Möglichkeiten sind wirklich begrenzt, wenn der einzige Erweiterungssteckplatz mit einer maximalen PCIE-Rate von 2x betrieben wird.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die CPU während der Dateiübertragung maximal ausgelastet ist. Dieser 2-Kern-Celeron wird ziemlich hart gearbeitet, und obwohl er in Zukunft vielleicht noch einige andere Aufgaben bewältigen kann (d.h. Plex-Transkodierung über Intel Quicksync), vermute ich, daß er jedesmal, wenn er aufgefordert wird, zwei Dinge gleichzeitig zu tun, zu einem Crawling verlangsamt wird.

Ein Umstieg vom J4005B auf den J4105 würde 2 SATA-Anschlüsse hinzufügen, wodurch die maximale Anzahl der Laufwerke von 6 auf 8 erhöht und die Anzahl der Kerne verdoppelt würde: Ich würde einen etwas höheren Stromverbrauch erwarten, habe aber nicht alle meine Tests mit dieser Konfiguration wiederholt.

 

Ich habe alles noch einmal gemacht: Was ich anders machen würde

Einerseits bin ich froh, dass es mir gelungen ist, unter 10 Watt zu kommen: Ich habe ein System, das wahrscheinlich noch jahrelang Dateien und andere Aufgaben erledigen wird, und das alles in einem schönen energiesparenden Gehäuse.

Andererseits muss ich mich wirklich fragen, ob ich es mit einem untervolumigen i3 oder Pentium Gold auf einer Hauptplatine der 300er-Serie mit gedeckeltem Multiplikator trotzdem geschafft hätte. Denken Sie daran, dass mein vorheriger Skylake-Build mit 10 W im Leerlauf lief – obwohl er nicht mit 4x heruntergedrehten Laufwerken oder einem vollen ATX-Netzteil zu kämpfen hatte, liegt es im Bereich des Möglichen, dass Verbesserungen in Kaby Lake und darüber hinaus ausreichen, um diese auszugleichen.

Jedenfalls würde ich, wenn ich noch einmal darauf zurückkommen sollte, vermutlich ein Micro-ATX-Board mit 6 SATA-Anschlüssen nehmen und einfach so viel wie möglich herumbasteln, um den Stromverbrauch zu senken. Natürlich wären die Kosten etwas höher (und ich hätte nicht mein Ersatz-DDR4-SODIMM verwenden können), aber eine zukünftige Erweiterung wäre wesentlich einfacher.

21 Anmerkungen | Sagen Sie einen Kommentar

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  1. Jaron Ensley auf Dezember 31, 2019 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Hallo Matt -

    Ich wollte nur sagen, dass Ihre Arbeit in Bezug auf 32-Bit-EFI/64-Bit-CPU-Macbooks ein Lebensretter war. Ich wollte mich nur bedanken, und Sie sollten ein YouTube-Video darüber machen, wie man es richtig macht, denn es gibt eine Menge Videos darüber, wie man es falsch macht.

    Danke, Jaron.
  2. Luis auf Februar 24, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Sehr guter Beitrag. Ähnliche Konfiguration wie das, was ich suche (ich warte vielleicht auf die Freigabe des J5040-Prozessors). Ich war auf der Suche nach Pico-PSU, nachdem ich dies gelesen hatte, habe ich meine Meinung geändert.
  3. Valerio auf April 6, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Hallo,
    sehr schöner Artikel !
    Wenn Sie sich für eine i3- und eine Nicht-ITX-Hauptplatine entschieden haben, wieviel mehr Leistung sollte sie im Vergleich zum Atom-Build benötigen ?
    Welche Leerlaufleistung kann eine CPU wie der Pentium Gold G5400(T) mit einem mATX-Motherboard erreichen (nur CPU/RAM im Leerlauf)?

    Danke
    Valerio
    • Hey Valerio. Was einen i3 betrifft, so hatte ich einen früheren Skylake-Build, den ich auf 10W Leerlauf heruntergefahren habe. Unter Last war die Wattzahl natürlich ein ganzes Stück höher als beim Goldmont. Was ein Nicht-ITX-Motherboard betrifft, so sollte es nicht von Natur aus mehr Leistung ziehen: Allerdings haben sie oft eine höhere Anzahl von Komponenten und weniger Komponenten ist in der Regel besser im Hinblick auf die Energieeinsparung. Die größte Herausforderung scheint wirklich das ATX-Netzteil zu sein ... die Effizienz neigt wirklich dazu, bei unter 20W so weit abzufallen, dass man um jedes eingesparte Watt kämpft.
      • Valerio auf April 6, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
        Danke Matt,
        also im Grunde genommen, verwenden Sie einfach eine niedrigere Wattzahl und kleine Komponenten, ein Pico Psu mit niedrigem Stromverbrauch, eine kleine Hauptplatine, etc... jeder Bau, den ich mit i3 und so gesehen habe, geht nicht unter 30 W im Leerlauf :( Ich werde versuchen zu sehen, wie effizient mein Ersatz-Enermax Eco80+ ist, wenn es nicht genug ist, werde ich ein anderes ausprobieren, vielleicht ein Pico Psu, es ist schwer, diese Art von Tests aus der realen Welt online zu finden :D
  4. Ausgezeichneter Artikel....Dankeschön. Genau das, was ich gesucht habe.
    (Ich bin dankbar, dass Googles 1. Ergebnis Ihre Seite für den Suchbegriff "lowest power consumption pc as nas" war)
  5. LucianLS auf Mai 10, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Vielen Dank für diesen Artikel! Hier ist mein Build mit dem ähnlichen ASRock J4105: https://forum.openmediavault.org/index.php?thread/32310-my-low-power-nas-in-a-closet/
    • Ihr Körperbau gefällt mir auf jeden Fall! Es ist auch schön, den Verbrauch zu sehen, während man sich einen Film ansieht: Das ist etwas, auf das ich neugierig war, das ich aber nie ausprobieren konnte.
  6. Mathew7 auf Mai 27, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Meine Sorge gilt der Laufzeit von UPS, nicht den jährlichen Kosten. Ich habe keine genauen Leistungsmessungen, aber meine BackUPS RS 900G schätzt die Betriebszeit auf 200 Minuten (5%, also etwa 27 W) mit NAS(+1xspun-up 3,5")+Router (9 W)+Modem. Mein vorheriger Server hatte allein 44 W mit 2x 3,5-Zoll-Festplattenlaufwerken.

    Also habe ich schließlich einen Qnap TS-253Be (non-e auch ähnlich) mit Linux und einen einzelnen 14TB 3,5"-Seagate Ironwolf verwendet (ich dachte an eine WD rot mit niedrigerer Drehzahl und verlagerte diese auf den Backup-Server).
    Meine Konfig:
    - J3455 CPU + 2x8 GB RAM (mit 1x2 GB geliefert)
    - 1x14TB 3,5" Segeleisen
    - 4xPCIe-Steckplatz mit 2x M.2 NVME-Adapter (Qnap PCIe 2.0, 4xPCIe auf 2 4xPCIE)
    - 512 GB Samsung 970 PRO (für Wildbäche)
    - 128 GB Samsung SM951 (für OS)
    Aber mir fehlen ECC-RAM und fragwürdige PSU (obwohl es sich um das von Qnap "zertifizierte" Original handelt)

    Anmerkungen:
    - BIOS bootet nur von internem Flash oder SATA-Laufwerken (kein Booten von PCIe-Steckplätzen, daher muss ich den Kernel vom internen Flash laden)
    - dieses Modell hat 4 GB internen Flash (ältere Intel NASes hatten nur 512 MB)
    Ich weiß nichts über Windows (vielleicht auf einer SATA-SSD installieren und dann das Betriebssystem auf NVME mit einer Boot-Partition auf internem Flash übertragen)

    Ich gehe davon aus, dass die Version mit 4 Einschüben genauso wenig Strom verbraucht und 4x3,5" + 2xM.2 hat. Ich denke, Qnap hat sogar einen 10G+2xM.2 PCIe-Adapter.
  7. Airbag888 auf Juni 4, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    OMG, wo waren Sie mein ganzes Leben lang! Ich habe überall nach Low-Power-Enthusiasten gesucht und scheine sie nie zu finden.
    Obwohl mein Anwendungsfall die Kombination von NAS, Home Server Box in 1 vorsieht, bin ich auch hinter dem heiligen Gral des niedrigen Stromverbrauchs her.
    Mein derzeit alterndes NAS (Dlink ugh) schreibt mit 11 MB/s, was bei der Übertragung von Drohnen-Videos nervt.
    Ich möchte auch einen Platz für Docker-Bilder und einige VMs für Dienste wie Homeautomation.
    Da Elektrizität hier teuer ist, BRAUCHE ich den geringen Stromverbrauch für eine 24/7-Laufzeit.

    Was waren die Synology NAS, die Sie sich angesehen haben, und wie hoch war übrigens ihr Stromverbrauch im Leerlauf?

    Haben Sie bedacht, dass der Asrock A300 (mit Ryzen usw.) für ein NAS überdimensioniert sein könnte :)

    Jedenfalls vielen Dank und freuen Sie sich auf weitere Schreib-Ups oder bessere Youtube-Videos in dieser Nische.
    • Was die Synology NAS-Produkte betrifft, habe ich mir einige angesehen, die allgemein erhältlich sind (Amazon usw.), und dann auf der Synology Website nachgesehen (sie führen den Stromverbrauch für Modelle unter der Rubrik "Spezifikationen" auf). Derzeit im Bereich von 2-5 Schächten je nach Modell scheinen sie im Verbrauchsbereich von 5-15 W mit "HDD Hibernation" und im Verbrauchsbereich von 15-35 W als "Access" aufzulisten, obwohl diese Leistungsmessungen anscheinend mit 1 TB WD Reds durchgeführt wurden, die einen geringeren Stromverbrauch haben als typische 3,5-Zoll-Laufwerke mit höherer Kapazität. Um eine bestimmte Zahl für ein Modell zu erhalten, müssen Sie sich dessen Datenblatt ansehen. Diese Zahlen sind sicherlich annehmbar, aber offensichtlich gibt es potentielle Vorteile, wenn man etwas kundenspezifisch baut.
    • ballardian auf August 12, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
      Ich weiß nicht, ob Sie Ihren Build schon gemacht haben, aber Ihr Anwendungsfall klingt ähnlich wie meiner. Ich betreibe immer noch einen Windows 10 Pro-Heimserver auf einem eingebetteten Atom 330-Prozessor von vor 10 Jahren. Zum jetzigen Zeitpunkt ist raspberry pi 4 wahrscheinlich einfach oder mehr fähig. Ich versuche, ihn durch eine Box zu ersetzen, die leistungsfähiger ist, aber aufgrund meines Gehäuses und meines Verwendungszwecks immer noch wenig Strom/Hitze hat.

      Mein wichtigster Kandidat ist der GigaIPC mITX-1605A -- im Grunde genommen läuft er mit einem Ryzen Mobile-Prozessor mit maximal 17 TDP (weitere maximal 7 TDP für die Onboard-Grafik mit insgesamt 25W). Dieser Prozessor ist auf Passmark genauso leistungsstark wie mein 1 Jahr altes i7-Laptop. Der Nachteil ist, daß er keine 6 SATA hat, wie ich sie brauche, aber er hat einen Mini-PCIe-Steckplatz, in den ich allerdings einen SATA-Controller einzubauen plane. Es ist keine billige Karte, aber nachdem meine letzte sehr stromsparende, sehr preiswerte Karte 10 Jahre lang gelaufen ist und für ihre Langlebigkeit etwas mehr bezahlt hat, denke ich, dass sie es dieses Mal wert ist. Da mein Server nicht die ganze Zeit eingeschaltet ist, nur wenn er gebraucht wird, ist eine höhere Auslastung ein guter Kompromiss für einen sehr niedrigen Schlafmodus.

      Es gibt mehr Informationen über meine Forschungen/Ideen auf meinem Blog, der techdabble dot wordpress dot com heißt, falls Sie interessiert sind.
  8. Danny auf Juli 5, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Vielen Dank für diesen Beitrag, er hilft mir sehr bei meiner Recherche. Die NUC7CJYH (J4005 NUC) scheint effizienter zu sein, da sie im Leerlauf etwa 5W zieht. Er spart nicht viel Strom und hat nur ein 2,5-Zoll-Laufwerk plus M.2, so dass er nur als Medienserver geeignet ist. Wenn Sie jedoch bereits ein NAS haben und einen Heimserver suchen, könnte der NUC eine bessere (und billigere) Wahl sein.
  9. Danny auf Juli 5, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Die Synology Systeme neigen dazu, ziemlich stromsparend zu sein; die Datenblätter unterschätzen ihre Leistung in der realen Welt. Zum Beispiel leistet der 220j mit 2 Einschüben im Leerlauf 5,5 W aus der Wand.

    Hier ist ein Test: https://www.techpowerup.com/review/synology-ds220j-2-bay-nas/12.html

    Wenn Ihr Hauptanliegen der Stromverbrauch ist, werden Sie mit den Synology NASes abgedeckt. Es gibt viele andere Gründe, eine kundenspezifische Lösung zu entwickeln, aber der Stromverbrauch ist nicht wirklich eine IMO.
  10. Ich verwende den Asrock J5005 in meinem Backup Unraid NAS und da es möglich ist, SATA Port Multiplier zu verwenden, sind Sie durch die 4 Ports NICHT eingeschränkt!

    Aber mein Haupt-NAS hat auch einen niedrigen Stromverbrauch. Das Gigabyte C246N-WU2 (CEC 2019 aktiviert, ErP aktiviert) mit einem i3-8100 verbraucht nur 6,65 W inkl. SATA SSD, 16GB RAM und 1G LAN-Verbindung. Nun verbraucht das endgültige NAS mit installiertem Unraid 23,60 W mit 8 (!) 12TB HGST 3,5-Zoll-HDDs im Standby und einem 10G-Netzwerkadapter (dieser verbraucht allein 6 W). Leider gibt es keinen Adapter, der die SATA-DevSleep-Fähigkeit hinzufügt (nutzt die 3,3V-Pins, um die HDD in einem Zustand zu senden, der nur 5mW verbraucht). Dies ist etwas, das in Unternehmensspeichern und Notebooks verwendet wird.

    @Danny
    "der 2-Bay 220j leistet 5,5W"
    Es scheint, dass Sie den Testaufbau nicht gelesen haben. Sie haben für diesen Test superkleine SSDs verwendet, und diese verbrauchen fast nichts. Das ist gut, um verschiedene NAS-Modelle zu vergleichen, hat aber nichts mit dem Verbrauch in der realen Welt zu tun - solange Sie nicht auch SSDs installieren ;)
  11. Maurizio auf Oktober 26, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Ausgezeichneter und genauer Artikel, ich erlebe auch so etwas Ähnliches, ich habe eine Asrock J4105M und würde ihr gerne eine 8-Port-SATA-Karte mit 88SE9215-Chipsatz hinzufügen, aber vor dem Kauf würde ich gerne wissen, ob sie mit diesem MB kompatibel ist, und wenn Sie alle Ports sehen, versuchte ich es mit einer IBM M5015, aber sie wurde vom BIOS nicht gesehen und es wurde zu heiß. Ich habe bereits OpenMediaVault unter Debian 10 installiert. Hat jemand solche Erfahrungen gemacht?
  12. Sean auf Oktober 30, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
    Danke für Ihren Brief an Matt.
    Ich bin den Mini-itx-Pfad mit soc für meinen stillen Server gegangen, also versuche ich, mich zwischen dem eingebauten 4xSATA (J4105) oder 2xSATA(J4105B) zu entscheiden. So oder so brauche ich die PCIE-Karte, die weitere SATA-Anschlüsse hinzufügt (ich habe aufgrund der langen Vorlaufzeit bereits diejenige bestellt, die Sie auf Ihrer anderen Seite empfohlen haben: PCE8SAT-M01)
    Sie sagten, dass Ihr J4105 Probleme mit dem ASM1061-Chip hatte, der 2 der 4 SATAs auf Ihrer anderen Seite bedient. Ich dachte, daß es von Vorteil wäre, 4xSATA-Ports eingebaut zu haben, da Sie nicht so viele Laufwerke auf die PCIE-Karte setzen müßten (und daher theoretisch jede Festplatte mit einer höheren Datenübertragungsrate laufen könnte), aber Ihre Erfahrung mit dem ASM1061-Chip läßt mich etwas zögern. Glauben Sie, dass J4105B die sicherere Wahl ist?
    Zweite Frage: Der J4105B hat einen 16-fachen mechanischen PCIE-Steckplatz, aber als ich die Asrock-Website las, verstand ich, dass er nur zwei Spuren hat. Haben Sie daran gedacht, eine 2-Lane-PCIE-2.0-Karte (anstelle der 1x PCE8SATA-M01) zu verwenden, um noch mehr Bandbreite zu erhalten, die Sie sich mit weiteren HDDs teilen können?
    Ich werde wahrscheinlich eine einzige SSD für das Betriebssystem und 6 hdds einsetzen.
    • Im Allgemeinen bevorzuge ich SATA an Bord. Sie vermeiden Probleme bei der Kartenbestückung, geben PCIE-Steckplätze frei, die BIOS-/Boot-Integration (und manchmal ein gewisses Maß an Konfiguration) wird vom Motherboard-Hersteller übernommen, und es gibt noch ein paar andere Vorteile, wenn diese Komponenten vom Motherboard-Hersteller direkt auf dem Mainboard integriert werden.

      Abgesehen davon ist mein ASM1061 fehlgeschlagen. Es gibt eine Tonne dieser Chips da draußen, und sie fallen sicherlich nicht alle aus. Aber ich weiß nicht, wie hoch die Gesamtausfallrate ist. Ich bin kein großer Fan des ASM1061 im Allgemeinen... Wenn man einen Portmultiplikator hinzufügt, fehlt ihm der FBS, und er unterstützt auch nicht die niedrigste Stufe der Energieverwaltung des Linkstatus, was ein wenig irritierend ist. Hier geht der Speicher aus, aber ich glaube mich zu erinnern, dass der Stromverbrauch etwas höher ist als der übliche billige 4-Port-Marvel-Controller (ein Controller, den ich eigentlich bevorzuge).

      Wenn man das alles beiseite lässt und davon ausgeht, dass mein Ausfall näher an einem 1-aus liegt als an der-tip-of-the-iceberg, erhält man auf jeden Fall 2 Hochgeschwindigkeits-Ports.

      Was die Frage nach der 2x-Karte anbelangt, so habe ich versucht, eine angeblich 2x-Karte (die ASM-basierte SA3008 - aufgeführt als 4x-Steckplatz und 2x Schnittstelle/Bandbreite) zu verwenden, und sie verhinderte, dass das Ethernet hochkommt. Die Spezifikationen für diese Dinge sind... spärlich, so dass es immer möglich ist, dass es sich wirklich um eine 4x-Schnittstelle handelt. Oder vielleicht ist etwas anderes an dieser Karte einfach nicht gut für meine Hauptplatine geeignet. Oder vielleicht war meine Karte einfach schief. Sie könnten aber immer eine 2x-Karte ausprobieren: Ich habe gerade einen kurzen Blick auf AliExpress geworfen und es scheint einige 8-Port-Karten zu geben, die "Marvell 88SE9705" auflisten, von denen ich annehme, daß sie 88SM9705 sein sollen (5-Port-Multiplikator, vermutlich von einem x2-Controller wie dem 88SE9235 gespeist). Die Hauptgründe, warum ich mir nicht die Mühe gemacht habe, es zu versuchen, sind folgende:Im Wesentlichen habe ich gerade akzeptiert, dass ich bis zu 8 Laufwerke haben werde, die sich eine 1x-Schnittstelle teilen. Da mein Betriebssystemlaufwerk nur sehr wenige Lese-/Schreibzugriffe erhält, liegt es am 8-Port, um einen weiteren Intel-Port für ein Laufwerk freizugeben, das die Bandbreite besser ausnutzen kann. Der Durchsatz ist für meinen aktuellen Gebrauch in Ordnung, aber wenn ich am Ende mehr benötige, bin ich wahrscheinlich an dem Punkt angelangt, an dem die vernünftigste Vorgehensweise die Verwendung einer mATX-Karte mit mehr Ports und PCI-E-Steckplätzen wäre.
      • Sean auf November 4, 2020 - Klicken Sie hier, um zu antworten
        Danke für Ihre Antwort Matt. hat alle meine Fragen perfekt beantwortet. Ich tendiere wahrscheinlich zum J4105-ITX (4xSATA), und wenn es Probleme mit dem ASM1061 gibt (d.h. Verlust von 2xSATA), würde es immer noch dem entsprechen, was ich mit dem J4105B-ITX ohnehin out-of-the-box hätte. Ich bleibe vorerst bei meiner 1x-Karte.
        Nebenbei bemerkt, ich habe einen 8-jährigen Blei-Säure-Batteriehintergrund und hatte noch nie von der Wiederbelebung sulfatierter Batterien mit der von Ihnen besprochenen Methode gehört. Sie scheinen ein breites Wissen über eine ganze Reihe von Themen zu haben. Ich wünsche Ihnen alles Gute.

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