NAS4Free

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NAS4Free ist ein Open-Source Betriebssystem für den NAS-Betrieb und basiert auf FreeBSD, einem unixartigem Betriebssystem. Die derzeit aktuelle Version ist NAS4Free 9.0.x


Inhaltsverzeichnis

Mindestvorraussetzung

Mindestvorraussetzung ist ein x86 oder AMD64 System, sowie 512MB freier Speicher. 4GB Ram ist für den Gebrauch von ZFS empfohlen, mehr Speicher erhöht die Leistung, da ZFS sehr viele Zugriffe puffert. Das Betriebssystem ist von einer Compact-Flash-Karte, USB-Stick oder auch einer eigenen Festplatte bootfähig. Für die Installation auf Flash Speichermedien die nur eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen bieten gibt es eine spezielle "Embedded" Variante. Hier wird nur einmalig beim Booten lesend auf den Datenträger zugegriffen und alle Schreibzugriffe laufen in einer Ramdisk ab.

Installation

Die Grundinstallation dauert nur wenige Minuten und ist für einen Laien mit minimalen Englischkenntnissen durchführbar. Minimale Kenntnisse von Begriffen unixartiger Betriebssysteme, wie z.B. Mounten, sollten vorhanden sein. In der Grundinstallation die eine Tastatur und einen Monitor am NAS erfordert wird die gewünschte Installationsart vorgenommen. Nach einem Neustart des Systems erfolgt eine Festlegung der gewünschten Netzwerkkarte, und ggf. Einstellung der IP Adresse wenn eine feste IP Adresse gewünscht wird, beim Einsatz als NAS ist dies sicher sinnvoll.

Die weitergehende Einrichtung erfolgt nach Installation des Betriebssystems bequem per grafischer Bedienoberfläche von einem Webbrowser aus.

Für die Installation gibt es mehrere Möglichkeiten. Unter unixartigen Betriebssystemen wie Linux oder BSD kann die Image Datei (mit der Endung IMG) direkt mittels DD auf eine CompactFlash Karte oder einen USB-Stick übertragen werden. Unter Windows gibt es von Drittanbietern Software die diese Aufgabe übernehmen.

Einfacher und universeller ist allerdings die Verwendung des "Live-CD" ISO Datei. Die hiermit erstellte CD ist bootfähig und ermöglicht die direkte Installation oder das Update aller NAS4Free Varianten auf Festplatte oder Flashspeichern.


"Embedded"

Die Embedded Variante ist eine Version für Installation auf USB-Sticks und CF-Karten, die nur für eine bestimmte Anzahl von Schreibzyklen konzipiert sind. Hier wird nur einmalig beim Booten lesend zugegriffen, alle Schreibvorgänge finden in einer Ramdisk statt.


Pro und Contra:

+ Bei diese Version können Updates des Betriebssystems bequem über die Weboberfläche vorgenommen werden.

+ Bei Verwendung eines Datenträgers mit mechanischem Schreibschutz kann keine Manipulation erfolgen, weder am System noch an der Konfigurationsdatei in der alle Einstellungen gespeichert sind.

+ Nach einem Neustart ist das System sauber wie zuvor.


- Für die RAMDISK gehen 256MB RAM des Arbeitsspeichers verloren, dies mag bei 4GB oder 8GB keine Rolle spielen, bei Einsatz zum Wiederverwenden alter Hardware kann dies jedoch ein Nachteil sein.

- Es kann keine Software so ohne weiteres nachinstalliert werden. Es ist wohl aber möglich Software in sogenannten JAILS zu installieren, hier liegen die Dateien auf einer der Datenplatten. Dies ist eher eine Anwendung für fortschrittliche Anwender und erfordert einen größerene Zeitaufwand bei der Einarbeitung und tiefergehende Kenntnisse des darunterliegenden FreeBSD Betriebssystems.

"FULL"

Die Full Variante ist eine Version für Installation auf Festplattenlaufwerke. Der Name FULL wirkt oftmals irritierend, ist doch der Funktionsumfang identisch zur Embedded Version. Wahlweise kann nur das Betriebssystem einzeln, oder aber das Betriebssytem und zusätzlich eine Daten- und SWAP Partition auf der Festplatte installiert werden. Auch das Update einer bestehenden FULL Variante ist mit der Live-CD möglich.


Pro und Contra:

+ Es kann zusätzliche Software aus dem FreeBSD Paketsystem per Shell installiert werden.

+ Es steht im Gegensatz zur Embedded Variante der volle Arbeitsspeicher zur Verfügung.

- Bei diese Version können Updates des Betriebssystems nur per Live-CD vorgenommen werden, somit muss ein CD Laufwerk vorhanden sein oder bei jedem Update des Betriebssystems angeschlossen werden.

- Durch die Möglichkeit selber Software zu installieren ist die Gefahr gegeben, das System durch unpassende Software oder falsche Konfiguration negativ zu beeinträchtigen oder aber Sicherheitslöcher zu öffnen.

Einrichten des Systems über die WebGUI

Die WebGUI ist weitesgehend identisch zur Oberfläche der FreeNAS Linie 0.7.x. Elementare Kenntnisse unixartiger Betriebssysteme und der englischen Sprache sollten vorhanden sein und vereinfachen die Einrichtung.


USV

In NAS4Free ist die Unterstützung von unterbrechungsfreien Stromsystemen (USV) fest integriert, die Auswahl an Systemen ist sehr reichhaltig.


Features

   SMB/CIFS (Samba)
   AFP (Netatalk)
   NFS
   FTP (ProFTPD)
   TFTP (tftp-hpa)
   RSYNC (client/server)
   Unison
   SCP (SSH)
   iSCSI target


SERVICES

   Bittorent client (Transmission)
   UPnP server (FUPPES)
   iTunes/DAAP server (Firefly)
   Webserver (lighttpd)
   Netzwerk Durchsatz Testtool (Iperf)


Festplatten / Dateisystem Management

   ZFS v28
   Software RAID 0,1,5 and mix (1+0,1+1, etc…)
   Disk Verschlüsselung (Unterstützung von Kryptohardware wenn verfügbar
   Dateisysteme: UFS2 (Standard), ZFS
   Weitere Dateisystemunterstützung: Ext2/3, FAT, NTFS 
   Partitions Schema: MBR and GPT (für Unterstützung von Festplatten größer 2TB
   iSCSI initiator


Dateisystem ZFS

ZFS wurde für den Einsatz im Storagebereich konzipiert und bietet sich daher gerade beim Einsatz als Dateiserver an. Die 128-Bit-Auslegung bedeutet allerdings einen zusätzlichen Rechenaufwand, somit ergeben sich teilweise Nachteile beim Einsatz auf schwachen Plattformen und eingebetteten Systemen.

Durch bereits bei der Entwicklungfest integrierte Features wie die durchgehende Verwendung von Prüfsummen und der damit verbundenen Möglichkeit der "Selbstheilung" korrupter Dateien ist ein aktiver Schutz vor schleichender Korruption gegeben und in eine Reparatur betroffender Dateien in der Regel möglich. ZFS implementiert durchgehend eine sehr hohe Dateisicherheit, die in bisherigen Dateisystemen in dieser Form nicht möglich war. Selbstverständlich ist auch hier ein regelmäßiges Backup auf externe Datenträger, wie immer, absolute Pflicht.


Das Speichersystem ZFS basiert auf Speicherpools. Ein Pool beinhaltet virtuelle Speichergeräte, sogenannte VDEV. Ein VDEV kann sein:

- eine einzelne Platte (Außer für Testzwecke NICHT empfohlen, beim Ausfall dieser Platte können die Daten des gesamten Pool verloren gehen!)

- ein Spiegel aus zwei Platten (Mirror) oder auch drei Platten (Triple-Mirror)

- ein Verbund mit Ausfallschutz einer Platte (zfz raid-z1), analog einem konventionellen Raid5 Array

- ein Verbund mit Ausfallschutz zweier Platten (zfz raid-z2), analog einem konventionellen Raid6 Array


Ein zusätzliches VDEV kann einem Pool jederzeit hinzugefügt werden, diese zusätzliche Kapazität steht dem gesamten Pool sofort zusätzlich zur Verfügung.

Die Daten des Pool werden zur Leistungssteigerung automatisch über die verschiedenen VDEV verteilt. Insofern kann man einen Pool dem zwei Mirror angehören analog einem Raid-10 betrachten.

Theoretisch kann man Daten direkt in diesem Pool speichern, in der Praxis kann es jedoch sinnvoller sein in dem Pool ZFS Dateisysteme (ZFS-Folder, ZFS-Dataset) zu erstellen. Diese ZFS-Folder sehen in einem Dateibrowser zwar wie normale Verzeichnisse aus, sind aber wesentlich mächtiger. Man kann hier eigenständige Eigenschaften, Zugriffsrechte und Limitationen wie Disk-Quota zuordenen. Gerade für Heimatverzeichnisse ist dies eine sinnvolle und bequeme Lösung.

Für das Bereitstellen von Speicherplatz über iSCSI gibt es die ZFS-Volumes die analog zu den ZFS-Foldern erstellt werden.


Neben allen Features zur Datensicherheit die ZFS bietet sind noch weitere Vorteile zu nennen. Im Gegensatz zu anderen Software- oder Hardware-Raid Lösungen gibt es nahezu keine Limits und Grenzen. Viele Hardware Raid Controller können mit Plattengrößen über 2TB nicht arbeiten oder aber schreiben Metadaten über das Array auf die Festplatten, bei einem Ausfall des Controllers kann solch ein Array oftmals nur von einem identischen Controller wieder erkannt werden. Auch das Hinzufügen zusätzlicher Platten in ein bestehendes Array ist bei vielen Hardware-Raid Controllern nicht möglich.

Ein ZFS Speicherpool ist nicht an die darunterliegende Hardware gebunden. Möchte man mit dem Speicherpool auf eine andere Hardware umziehen kann dies ohne weiteres realisiert werden, mittels des Kommando "zpool export" wird der Pool freigegeben und steht nach einem "zpool import" auf der neuen Hardware wieder sofort zur Verfügung. Die Platten können in beliebiger Reihenfolge eingesteckt werden, den Rest erledigt ZFS alleine.


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Unterschied FreeNAS 0.7, FreeNAS 8 und NAS4Free 9.x

Zwischen den Versionen 0.7 und 8 von FreeNAS gibt es erhebliche Unterschiede. FreeNAS 0.7 war klar für den Heimanwender konzipiert, einfache Bedienung und viele Zusatzfunktionen wie Bittorrent und uPnP Mediaserver standen im Focus.

FreeNAS drohte aus verschiedenen Gründen als Projekt zu sterben. Von daher beschloss die Firma ixSystems, die als Server und Systemanbieter voll auf FreeBSD setzt und auch bereits PC-BSD für den Desktop sponsort, ebenfalls das FreeNAS Projekt zu sponsoren. Hier liegt der Focus klar darin, ein NAS für den Einsatz in Unternehmen zu bieten. Die grafische Benutzeroberfläche wurde vollkommen neu gestaltet und das unterliegende Basissystem auf NanoBSD umgestellt. Hauptaugenmerk wurde auf Belange im gewerblichen Sektor gelegt, die Zielgruppe der Heimanwender und die Möglichkeit durch geringe Systemanforderungen alte Rechner wieder einer sinnvollen Verwendung zuzuführen, gingen dabei leider verloren.

Im Projekt NAS4Free greifen die ursprünglichen Entwickler von FreeNAS das Konzept des einfachen Systems für den Heimbenutzer wieder auf. Der Aufbau der Weboberfläche bei NAS4Free ist weitesgehend identisch zur Oberfläche von FreeNAS bis zur Version 0.7.x was insbesondere Umsteigern die Einarbeitung wesentlich erleichtert. Die Basis von NAS4Free bildet FreeBSD 9, somit profitiert man gerade beim Einsatz von Consumerhardware durch die weitaus größere Treiberunterstützung als in den bisherigen Versionen.

Eine Testinstallation von NAS4Free 9.x auf einem P3-800 mit gerade einmal 256MB RAM verlief erfolgreich. Somit ist es jetzt wieder möglich, Rechner die für den Einsatz als Desktop zu schwach geworden sind wieder einer sinnvollen Verwendung zuzuführen.

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