Costruire un NAS fai da te: come scegliere l'hardware

Un NAS è un computer dedicato a mettere a disposizione su una rete file e documenti e risulta estremamente utile in un ambiente in cui collaborano più persone, in cui sia necessario condividere dati tra più dispositivi, o in cui si abbia bisogno di archiviare grandi quantità di dati. Il mercato offre innumerevoli opzioni e una fra queste è quella dell'autocostruzione. Costruire un NAS porta ad avere solitamente caratteristiche più adatte rispetto alle proprie esigenze se comparato alle alternative già pronte all'uso, ma ha anche degli svantaggi. Vediamo insieme perché costruire un NAS e come.

Nell'articolo Costruire un NAS fai da te: come scegliere il software approfondiamo, invece, l'aspetto del software.

Perché acquistare un NAS

Un NAS può essere utile per molteplici ragioni. In ambito privato può essere impiegato per archiviare i propri documenti, le proprie foto e i propri video, rendendoli allo stesso tempo disponibili a qualunque dispositivo presente nella rete di casa propria. Può inoltre essere usato per archiviare i backup dei propri computer.

In ambito aziendale i NAS costituiscono un oggetto quasi indispensabile poiché svolgono la funzione imprescindibile di ospitare i backup delle macchine aziendali e dei documenti. L'importanza di conservare i backup e i documenti è estremamente elevata: se le aziende non compiono correttamente questi passi mettono a rischio la propria operatività. Ecco perché è sempre necessario effettuare i backup delle macchine e dei documenti. Ci si può affidare a un NAS, a dei nastri magnetici o ad altri mezzi ancora, ma è imperativo adottare almeno un mezzo per tutelare i propri dati dalle perdite (accidentali o meno).

Uno dei mezzi più semplici per ottenere questa tutela, che si sia privati o aziende, è utilizzare un NAS. Questi dispositivi mettono a disposizione una piattaforma tramite la quale archiviare i propri dati in maniera semplice ed efficace, con una spesa moderata che viene ripagata, però, dalla maggiore capacità di resistere agli imprevisti (detta altresì resilienza).

Un NAS può inoltre svolgere varie funzioni che vanno oltre a quelle di semplice archiviazione dei contenuti. È possibile, ad esempio, configurare un NAS perché funga anche da firewall o perché offra servizi come OwnCloud e NextCloud mantenendoli separati dal resto dei dati presenti sul dispositivo.

Acquistare un NAS già pronto può avere senso nel caso in cui si voglia una soluzione "chiavi in mano", in cui c'è da fare una manutenzione minima e le tempistiche di messa in opera sono ridotte all'osso. Questo tipo di soluzioni spesso include anche una garanzia che copre diversi casi di guasto con assistenza sul posto o con pratiche comunque veloci di risoluzione del problema, in particolare per l'ambito aziendale. I NAS già configurati inoltre spesso offrono un parco di applicazioni facilmente installabili da un portale in tutto e per tutto simile alle modalità con cui si installano applicazioni sui dispositivi mobili.

L'ulteriore aspetto di cui tenere conto è quello dei consumi: essendo dispositivi pensati per svolgere lo specifico compito di NAS, sono anche progettati per contenere i consumi al minimo e sono spesso quindi più efficienti rispetto a un PC adibito a NAS. Anche l'ottimizzazione degli spazi può essere un aspetto da tenere in considerazione, dal momento che la maggior parte dei NAS offre dimensioni più contenute rispetto alla maggioranza dei PC.

Perché costruire un NAS

Un NAS non è, di fatto, che un computer qualunque pensato per svolgere un compito ben preciso: archiviare i dati e metterli a disposizione tramite la rete. I dispositivi già pronti all'uso come quelli venduti, ad esempio, da QNAP e Synology sono iper-specializzati e pensati per eseguire esclusivamente questo compito con specifiche precise e immutabili. Dall'altro lato, però, è possibile convertire virtualmente qualunque computer a NAS o assemblarne uno con caratteristiche pensate ad hoc per questo ambito di utilizzo.

Costruirsi da sé un NAS può essere preferibile all'acquisto di un dispositivo già pronto all'uso in molteplici casi: ad esempio se si vuole utilizzare il NAS anche per ospitare macchine virtuali, o se si desidera avere un dispositivo in cui le componenti possono essere sostituite facilmente e rapidamente in caso di guasto, o ancora se si desidera riciclare componenti hardware già a disposizione ma inutilizzate. Da un punto di vista software può avere senso per utilizzare piattaforme aperte e/o già note e che non richiedono di apprendere il funzionamento dei sistemi messi a disposizione dai principali produttori di NAS come Synology e QNAP.

Di fatto qualunque componente da PC può essere utilizzato per costruire un NAS e proprio qui sta la forza dell'autocostruzione, dal momento che questo apre alla possibilità di utilizzare componenti di fascia enterprise che garantiscono prestazioni elevate. È spesso possibile reperire tali componenti sul mercato dell'usato a prezzi modici, così da dare robustezza e prestanza al proprio NAS senza tuttavia spendere le cifre cospicue richieste dal mercato del nuovo.

Dall'altro lato, però, i NAS autocostruiti sono spesso più ingombranti e meno parchi nei consumi rispetto ai modelli già pronti all'uso. Richiedono altresì maggiori competenze per la messa in opera e una manutenzione più impegnativa. Non è inoltre presente lo stesso tipo di garanzia che viene offerta dai prodotti reperibili sul mercato.

Costruire un NAS: scelta del case

Il mercato offre una gran quantità di case che si possono adattare alla creazione di un NAS, sia nati per questo precipuo scopo che, invece, pensati per ospitare PC. Qualunque case può essere adatto, ma ne abbiamo scelto scelti due, il Fractal Design Node 304 e il Fractal Design Node 804, per via della grande quantità di dischi che possono contenere e per via della loro modularità. Prodotti dalla svedese Fractal Design, entrambi sono parte del filone dei "PC cubici" che ha preso piede negli ultimi anni.

Il Node 304 si distingue per via delle sue dimensioni compatte e della sua capacità: nonostante la taglia ridotta (250 x 210 x 374 mm) è in grado di ospitare sei dischi da 3,5 pollici al suo interno. Questo case è compatibile esclusivamente con le schede madri in formato Mini-ITX e ciò può risultare un fattore limitante; questo compromesso permette, però, di ottenere un sistema particolarmente compatto pur consentendo una certa espandibilità.

Il case è realizzato in alluminio ed è costruito bene, anche se sono presenti tolleranze molto strette nelle viti e nei corrispondenti filetti che fanno sì che sia spesso necessario utilizzare un cacciavite e utilizzare una certa forza per svitare e avvitare le varie viti. Nel complesso, però, Fractal Design ha creato un case dai materiali di indubbia qualità e organizzato molto bene: il frontale è pulito con i tasti e le porte sul lato destro; all'interno sono presenti una ventola da 140 mm sul retro e due da 80 mm sul fronte, con un selettore per la regolazione della velocità sul retro; la scheda madre è disposta orizzontalmente ed è affiancata dall'alimentatore (in formato ATX, quindi senza dover utilizzare i più compatti ma più costosi SFX), sopra il quale sono disposti i dischi. Sotto l'alimentatore è presente un filtro per la polvere, rimovibile per una pulizia più agevole.

I dischi sono inseriti in supporti metallici in cui vengono montati a coppie, fissandoli tramite delle viti. Questo particolare sistema consente di risparmiare spazio e di ottenere un risultato simile alle classiche slitte a scorrimento in quanto a facilità di sostituzione dei dischi, anche se va detto che non offre la stessa comodità e immediatezza.

La disposizione orizzontale della scheda madre permette di utilizzare dissipatori anche di dimensioni notevoli (fino a 14 cm di altezza), così da mantenere il processore a basse temperature. Le tre ventole fanno un lavoro egregio nel mantenere sia i dischi che il processore raffreddati, anche se non offrono un livello di silenziosità estremo. Chi volesse un NAS completamente silenzioso, dunque, dovrà optare per ventole specificamente pensate per essere silenziose, come le Noctua o le Be Quiet!, e per dissipatori differenti da quelli inclusi con i processori.

Il Node 804 è decisamente più grande (344 x 307 x 389 mm), ma anche molto più capiente. Particolarità di questo case è l'essere diviso in due scomparti: da un lato c'è spazio per una scheda madre in formato micro-ATX e per una scheda video da 320 mm (o 290 mm nel caso si installi una ventola frontale); dall'altro, invece, trovano posto un alimentatore ATX e 8 dischi da 3,5 pollici grazie a un sistema di montaggio verticale in due gabbie.

Come il 304, anche il Node 804 è ben costruito ma ha tolleranze strette sulle viti e i corrispondenti filetti. All'interno del case trovano posto una ventola da 140 mm e una da 120 mm sul retro, quattro ventole opzionali da 120 mm sul lato superiore, nonché quattro ventole da 120 mm sul fronte (di cui una sola già installata), tutte protette da filtri antipolvere facili da rimuovere e da pulire. Anche in questo caso è presente un selettore della velocità. Le ventole sono sufficientemente silenziose, ma restano appena udibili anche a regimi di rotazione ridotti.

Le gabbie per gli hard disk sono simili a quelle presenti sul Node 304, ma sono verticali e ospitano quattro dischi ciascuna.

Rispetto al Node 304, il Node 804 offre maggiore espandibilità e la compatibilità con schede madri micro-ATX gli consente di ospitare sistemi più complessi, ad esempio con più controller RAID o SAS. Il prezzo da pagare è nelle dimensioni, con un volume che passa dai 19,2 litri del modello più piccolo ai 40,3 litri di quello più grande.

Costruire un NAS: scelta di CPU, RAM e scheda madre

Come già detto, la scelta è vasta quanto l'intero mercato di componenti per PC e questo dà a chi voglia costruire il proprio NAS una flessibilità notevole. Ci sono alcuni aspetti fondamentali da considerare:

• Prezzo: stabilire un budget permette di capire su quali soluzioni orientarsi; con circa 500€ (dischi esclusi) è possibile costruire un NAS con prestazioni elevate a sufficienza da essere attuale per diversi anni.
• Utilizzo del dispositivo: come si vuole utilizzare il NAS? Nel caso in cui funga da dispositivo di archiviazione per un numero ridotto di utenti è possibile optare per componenti di fascia bassa, mentre se si vuole creare un piccolo server che svolga altre funzioni è possibile scegliere processori più potenti.
• Consumi: un aspetto importante da considerare è quello dei consumi. I NAS sono infatti dispositivi che rimangono accesi ininterrottamente per 24 ore al giorno, 365 giorni l'anno. Scegliere componenti con bassi consumi aiuta a tenere sotto controllo anche le spese per il funzionamento.

Trovare il giusto equilibrio tra le parti richiede di conoscere quale sarà l'utilizzo del dispositivo. Per un ambiente casalingo o un ufficio di piccole dimensioni è possibile limitarsi a componenti di fascia bassa (CPU dual o quad core), RAM limitata (fino a 16 GB), connettività Ethernet a 1 Gbps e connessioni SATA. In questo modo si ottiene un dispositivo capace ma non sovradimensionato, in grado di offrire buone prestazioni con consumi ridotti. In caso di indecisione è meglio optare per componenti più contenute ed effettuare un aggiornamento qualora si rendesse necessario. Nella maggioranza dei casi non è necessario optare per componenti di fascia alta o destinate ai server, come i controller RAID in hardware.

È dunque possibile scegliere le componenti seguendo queste linee guida:

• Case: deve essere grande abbastanza da contenere le componenti desiderate, ma considerando lo spazio a disposizione.
• CPU: a meno che non si voglia fare largo uso della virtualizzazione per ospitare macchine virtuali, l'elemento da tenere maggiormente in considerazione è quello dei consumi. Un processore dual-core con SMT (e quindi con quattro core logici) è spesso più che sufficiente.
• RAM: se si intende sfruttare il NAS solo per l'archiviazione dei dati, 8 GB di memoria sono più che sufficienti. Nel caso si voglia usarlo anche per la virtualizzazione i requisiti cambiano, ma per un ambiente casalingo o da piccolo ufficio 16 GB si rivelano adeguati.
• Scheda madre: per scegliere una scheda madre adeguata è necessario considerare i consumi (i chipset di fascia più bassa sono più parchi), le porte SATA a disposizione e le dimensioni.
• Alimentatore: l'alimentatore è una componente particolarmente importante in un computer e a maggior ragione lo è in questo caso, visto che deve operare continuamente e per lunghi periodi. Il nostro consiglio è di acquistarne uno con un'efficienza elevata (almeno 80 Plus Gold) e affidandosi a marchi noti e con una reputazione solida. Il rischio, acquistandone uno non affidabile sul lungo periodo, è quello di compromettere l'intero NAS.

Ci siamo prefissi l'obiettivo di costruire un NAS dalle prestazioni competitive mantenendo però il budget limitato. Per questo motivo abbiamo pensato a tre differenti configurazioni. Per la prima, che risulta essere quella più performante, abbiamo scelto le seguenti componenti per un sistema mini-ITX:

• Case: Fractal Design Node 304.
• Scheda madre: MSI B550 Gaming Edge WiFi. Questa scheda madre per processori AMD ha il vantaggio indubbio di offrire quattro porte SATA nonostante le piccole dimensioni, di avere uno slot PCIe per installare eventualmente una scheda per il RAID in hardware o per avere un controller SAS, e di offrire una porta 2.5GbE che permette di utilizzare il NAS anche in ambienti in cui molti utenti sono collegati contemporaneamente. È inoltre presente il supporto al RAID software. Sebbene abbia un costo relativamente elevato (circa 180€ nel momento in cui questo pezzo viene pubblicato), la B550 Gaming Edge WiFi offre caratteristiche di alto livello che permettono di configurare un NAS con prestazioni elevate grazie alla connettività di rete ad alta velocità e alla compatibilità con i processori Ryzen fino ai top di gamma da 16 core. La presenza di connettività WiFi 6 permette poi di utilizzare anche questo canale per il trasferimento dei dati in aggiunta all'Ethernet.
• CPU: AMD Ryzen 3 3100. Questo processore quad-core offre prestazioni di alto livello in grado di supportare funzionalità che vanno oltre la semplice archiviazione e permette già di creare un micro-server senza compromessi eccessivi.
• RAM: 2x G.Skill Aegis DDR4 3200 da 8 GB. Sebbene sovradimensionata per i carichi medi di un NAS, la RAM che abbiamo scelto è economica e consente di gestire carichi di lavoro multipli che vanno al di là della semplice archiviazione.
• GPU: ZOTAC NVIDIA GT 710 1 GB. Cercavamo una scheda grafica economica per gestire la fase di installazione: la GT710 è acquistabile per circa 30€, è dotata di raffreddamento passivo ed è più che sufficiente per questo scopo. È necessaria solo in fase di installazione del sistema, pertanto può essre rimossa una volta che questa si è conclusa dato che non è necessaria al funzionamento del dispositivo.
• Alimentatore: BitFenix Whisper BWG550M da 550W. Nonostante la bassa potenza erogata, questo alimentatore è ampiamente sufficiente a coprire le esigenze del NAS. Dal momento che ha la certificazione 80 Plus Gold, poi, la quantità di energia sprecata a causa delle inefficienze nella conversione è ridotta al minimo. La modularità dei cavi consente, in aggiunta a ciò, di utilizzare solo quelli realmente necessari.
• Ventole: quelle incluse nel case sono sufficientemente silenziose ed efficaci.

Il costo complessivo di questo sistema è di poco superiore ai 500€. I consumi sono pari a meno di 40 W in idle e a poco più di 60 W con un uso leggero. Si tratta di consumi mediamente superiori rispetto a quelli di un NAS "chiavi in mano", ma le prestazioni offerte sono d'altro canto molto superiori.

La scheda madre MSI B550I Gaming Edge WiFi montata nel case Node 304

In alternativa, abbiamo individuato delle componenti con cui è possibile costruire un sistema mini-ITX più economico:

• Case: Fractal Design Node 304.
• Scheda madre: ASRock A320M-ITX. Si tratta di una scheda madre di fascia entry level che, però, offre tutte le principali funzionalità necessarie. È presente il supporto per le APU Ryzen, nonché per gli SSD M.2 PCIe. I quattro connettori SATA fanno sì che sia possibile creare un sistema di buon livello senza sfruttare schede di espansione, installabili comunque grazie allo slot PCIe x16.
• CPU: AMD Athlon 3000G. Sebbene sia solamente dual-core, questo processore offre prestazioni adeguate per un sistema che funga da NAS e che ospiti un paio di macchine virtuali. La presenza della GPU integrata rende anche possibile sfruttare il NAS come HTPC.
• RAM: 2x G.Skill Aegis DDR4 3200 da 8 GB. Sebbene sovradimensionata per i carichi medi di un NAS, la RAM che abbiamo scelto è economica e consente di gestire carichi di lavoro multipli che vanno al di là della semplice archiviazione.
• Alimentatore: BitFenix Whisper BWG550M da 550W. Nonostante la bassa potenza erogata, questo alimentatore è ampiamente sufficiente a coprire le esigenze del NAS. Dal momento che ha la certificazione 80 Plus Gold, poi, la quantità di energia sprecata a causa delle inefficienze nella conversione è ridotta al minimo. La modularità dei cavi consente, in aggiunta a ciò, di utilizzare solo quelli realmente necessari.
• Ventole: incluse nel case.

Il prezzo di questa configurazione è inferiore ai 400€. I consumi di questo sistema sono di poco inferiori a quelli del precedente, ma d'altro canto anche le prestazioni sono più contenute.

Queste sono le componenti che abbiamo scelto per il NAS con il case di maggiori dimensioni:

• Case: Fractal Design Node 804.
• Scheda madre: MSI B450M Mortar Titanium. Sebbene non offra le stesse opzioni di alto livello della B550 Gaming Edge, la B450M Mortar Titanium è significativamente più economica ed è dotata di un maggior numero di slot di espansione, grazie ai quali è possibile "recuperare" le funzionalità di interesse con una spesa accettabile. Anche in questo caso troviamo 4 porte SATA con supporto al RAID software.
• CPU: AMD Athlon 3000G. Questo processore dual-core è meno potente del Ryzen 3100 usato per la precedente configurazione, ma integra una GPU che rende possibile l'uso del dispositivo anche per scenari differenti, come il controllo di monitor (es. per mostrare dati rilevanti con software come Cockpit) o, in ambito casalingo, come HTPC.
• RAM: 2x G.Skill Aegis DDR4 3200 da 8 GB.
• Alimentatore: BitFenix Whisper BWG550M da 550W.
• Ventole: incluse nel case.

Anche in questo caso le prestazioni sono più contenute, ma così anche in consumi. Il prezzo è, anche in questo caso, inferiore ai 400€.

Costruire un NAS: scelta dei dischi

Il mercato offre una grande varietà di dischi specifici per il mondo NAS, da quelli per i prodotti casalinghi fino a quelli per il mondo enterprise. Gli aspetti da considerare nella scelta dei dischi sono i seguenti:

• Tecnologia RAID: uno dei vantaggi dell'uso di un NAS è la possibilità di utilizzare una configurazione RAID, in grado di dare maggiore robustezza al sistema. Esistono diverse tipologie che offrono vantaggi e svantaggi: li approfondiremo nell'articolo dedicato al software. Quello che cambia, però, è l'impatto sui dischi: qualunque sia il livello di RAID scelto, il minimo è di due dischi, con un incremento di uno o due dischi alla volta in base alla configurazione. Per effettuare un RAID 1, ad esempio, bisogna utilizzare coppie di dischi (e risulta utilizzabile solo la metà dei dischi), mentre per un RAID 5 servono almeno tre dischi e la capacità totale sarà di un disco in meno del totale.
• Numero: a seconda del tipo di installazione che si vuole effettuare cambia anche il numero di dischi da adottare. Bisogna quindi individuare quanti dischi si vogliono utilizzare, tenendo conto anche del livello di RAID utilizzabile con quel numero di dischi, e se convenga utilizzare dischi più piccoli ma più numerosi invece di un numero ristretto di dischi più capienti.
• Capienza: a seconda del numero di dischi è poi necessario stabilire di quanta memoria si necessita. Se si vogliono ottenere 8 TB di spazio in RAID 5 con tre dischi, ad esempio, bisognerà optare per tre unità da 4 TB ciascuna.
• Prezzo: va da sé che dischi più piccoli costino di meno. Il prezzo cresce in maniera lineare per la maggior parte dei prodotti, dunque bisogna valutare se acquistare più dischi di taglia inferiore o meno dischi di taglia maggiore in base alla tecnologia RAID impiegata.
• Garanzia: i dischi enterprise offrono tipicamente una garanzia più lunga, a fronte di prezzi leggermente più alti. In base all'utilizzo che si prospetta per il NAS (a casa o in ufficio) è necessario scegliere il prodotto più adatto e che risponde meglio alle esigenze: i dati aziendali sono tipicamente più preziosi e giustificano la maggiore spesa.
• Tecnologia di registrazione: la tecnologia CMR offre maggiore affidabilità e maggiore compatibilità con gli ambienti in cui si utilizzano le configurazioni RAID. Per questo sconsigliamo i dischi che utilizzano la tecnologia SMR e che non risultano pertanto idonei all'impiego in ambito NAS, come i modelli della linea WD Red (ma non WD Red Plus o WD Red Pro, che sono CMR).
• Regime di rotazione: i dischi a 5.400 rpm sono più parchi nei consumi e hanno una longevità maggiore rispetto alle controparti a 7.200 rpm.

Nella maggior parte dei casi è necessario utilizzare dischi di capienza identica: nella valutazione è dunque necessario includere il fatto che, una volta fatta la scelta iniziale, si sarà poi limitati a dischi di una taglia specifica.

Abbiamo creato due possibili configurazioni di esempio con due diversi modelli di hard disk:

• 2x Toshiba N300 6 TB: questa configurazione può essere adatta nel caso in cui si voglia una configurazione RAID 1 o RAID 0 (sebbene quest'ultima sia caldamente sconsigliata!). Nei nostri test, questi dischi sono stati in grado di offrire prestazioni in lettura fino a 212 MB/s e in scrittura fino a 210 MB/s quando configurati in RAID 1. Ciò li rende adatti all'uso anche in situazioni in cui è necessaria una velocità di trasferimento elevata, compatibile con una rete da 2,5 Gbps (equivalenti a 312,5 MB/s).
• 3x Toshiba N300 4 TB: con tre dischi si può creare un array in RAID 5 (o RAIDZ1, nel caso si usi ZFS) così da ottenere un migliore sfruttamento dello spazio disponibile. Lo spazio effettivamente a disposizione è di circa 8 TB. Le prestazioni sono pressoché pari a quelle del modello da 6 TB, arrivando a circa 190 MB/s in lettura e 185 MB/s in scrittura.

Abbiamo scelto dischi prodotti da Toshiba per due ragioni: da un lato la certezza che fossero CMR, dall'altro l'alta affidabilità del marchio. I dischi del produttore giapponese sono infatti costantemente ai vertici dell'affidabilità nelle classifiche di Backblaze, segno che sono particolarmente robusti.

Il nostro consiglio è comunque quello di diversificare i modelli che si impiegano: l'ideale sarebbe dividere al 50% tra due produttori, così da mettersi al riparo da situazioni che possono generare contrattempi, come lotti con problemi. Se si sacrifica qualcosa in termini di uniformità delle prestazioni, dall'altro lato ci si assicura una migliore affidabilità complessiva.

Le opzioni a disposizione per costruirsi un NAS sono davvero sconfinate. Esistono diverse opzioni per costruire dispositivi adatti a un contesto professionale, utilizzando componenti da server, così come alternative per un contesto casalingo in cui le prestazioni e l'affidabilità sono meno fondamentali. La differenza più sostanziale sta nel budget a disposizione, dal momento che componenti di fascia più alta e con una maggiore affidabilità hanno prezzi superiori (a volte anche di molto). Con questo articolo abbiamo cercato di dare più che altro delle indicazioni pratiche sugli aspetti da considerare qualora si voglia costruirsi il proprio NAS, facendo degli esempi che possano essere d'aiuto nel momento in cui ci si vuole orientare in questo mondo. Dal momento che questa non vuole essere una guida definitiva, invitiamo i lettori a riportare le proprie configurazioni e considerazioni nei commenti per arricchire la discussione.