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[User-Review] Von NAS Odysseen und Spinning Rust ASMR - Lesertest QNAP TS253D und WD Red 4TB

Vorweg einmal vielen Dank an hardwareLuxx für die Möglichkeit diesen Lesertest durchzuführen und die Bereitstellung der Komponenten.
Erhalten habe ich einen QNAP TS253D NAS Server mit Zubehör (zwei Ethernet Kabel, Netzteil und Papierbeilagen) und zwei WD Red 4TB SMR Festplatten.
Eigentlich wollte ich meinen Fokus auf die Festplatten Tests legen, konnte jedoch schlussendlich bei diesem Testverlauf mich doch nicht zurückhalten bei dem NAS etwas ausschweifender zu werden.

Erster Eindruck​

Das Innenleben des NAS fällt sieht sehr kompakt und aufgeräumt aus. Wie man in Bild 1 sieht nimmt der Käfig für die beiden Festplatten den meisten Platz ein. Bis auf das sehr kurze Lüfterkabel sieht man keine Kabel. Die Festplatten werden per SATA Risercard (siehe Bild 2) mit dem Mainboard verbunden. Leider blockt dieses PCB einen Teil des Lüfters, der dahinter montiert ist und Luft aus dem Gehäuse bläst. Von dem Festplattenkäfig verdeckt wird der CPU Kühler, welcher nicht sehr groß erscheint (siehe Bild 3) aber wohl für die geringe Leistungsaufnahme der CPU reicht.

Nicht verdeckt und gut Zugänglich sind die SO-DIMM RAM-Slots (Bild 4). Vorinstalliert ist ein 4GB DDR4 Riegel. Ich habe versucht mich im Voraus auf der QNAP Website zu informieren welcher RAM verbaut wird, hatte jedoch keinen Erfolg. Es gibt Kompatibilitätslisten zu den Festplatten, jedoch konnte ich nicht einmal die Clock-Geschwindigkeit des RAM herausfinden, geschweige denn die Timings. Also habe ich mir keinen zusätzlichen RAM Riegel bestellt. Alle die sich im voraus einen Riegel kaufen möchten können sich eventuell an meinem vorinstallierten Riegel orientieren.In meinem Modell ist ein ADATA SO-DIMM mit 4GB 2400MHz und CL17 verbaut (siehe Bild 5).
Mit nur einem RAM Riegel wird wird der RAM wohl Single-Channel betrieben. Da ich keinen zweiten Riegel hinzugefügt habe, kann ich leider nicht beurteilen, ob dies in dieser Leistungsklasse mit dem Intel Celeron J4125 einen großen Geschwindigkeitsunterschied macht. QNAP gibt eine maximale RAM kapazität von 8GB an, was den Angaben von Intel zu dem Celeron entspricht. Leider wird auch kein ECC RAM CPU seitig unterstützt.

Außer dem RAM kann man auch eine PCIe x4 Karte installieren (siehe Bild 6). Das habe ich jedoch noch nicht ausprobiert.
Zuletzt noch ein paar Worte zu den Festplattenschlitten. Die Schlitten sind leicht aus dem Käfig zu entfernen. Die Montage der Festplatten ist auch sehr simpel, jedoch werden die Festplatten nicht besonders entkoppelt. Zudem sind die Schlitten aus Kunststoff, wodurch man beim Einbau der Festplatten in die schlitten hofft, dass die Kunststoff-Clips nicht abbrechen.

Bild1bis6.jpg

Startschwierigkeiten​

DISCLAIMER: Wen meine Odyssee zu einem nutzbaren NAS nicht interessiert, kann diesen Teil getrost überspringen.

Nach der ersten Inspektion der NAS Hardware war es an der Zeit den NAS in Betrieb zu nehmen. Also die zwei 4TB Western Digital Red Festplatten einbauen, Ethernet sowie das Netzteil anschließen und mal schauen, ob auch schon etwas über den HDMI Ausgang zu sehen ist. Nach ein paar Minuten Boot-Zeit zeigt mir das HDMI Signal eine Meldung, dass ich "HD Station" zuerst installieren soll, bevor ich den HDMI output nutzen kann. Das hat mich nicht erstaunt.

Admin Passwort nicht auf Standard?​

Als nächstes wollte mich über den Browser meines PCs an dem NAS anmelden.
Dafür soll laut Anleitung der User "admin" mit der MAC Adresse als Passwort voreingestellt sein. Egal wie oft ich das Passwort einzugeben versucht habe, mit "Passwort anzeigen" und aus einem Textdokument in das Eingabefeld kopieren, ich konnte den Benutzer "admin" einfach nicht anmelden.

Zum Glück war die "Passwort vergessen" Hilfe nicht weit entfernt. Also habe ich einen spitzen gegenstand gesucht und den Reset Button auf der Rückseite des NAS für 3 Sekunden bis zum ersten Piepton gehalten um ein "admin password and system settings reset" durchzuführen. Nach einem Neustart habe ich es also erneut versucht mit dem Benutzer "admin" und siehe da, die MAC Adresse funktioniert auf Anhieb als Passwort.
Komisch!

RAID 5 in einem 2-Bay NAS?​

Nach dem ersten Einloggen wurde ich jedoch nach wenigen Sekunden mit dem nächsten Problem konfrontiert. Oder besser gesagt mit den "10+" Problemen, wie die Errorliste mir in Bild 8 zeigte. Man beachte bitte an dieser Stelle auch den Namen "wdnascache" des NAS in Bild 9, den ich dem NAS nicht gegeben habe. Anstrengungen das Problem mit dem Speicher Pool 1 zu beheben waren vergebens, da das Pool management nicht über die 12% des Ladebalkens hinweg kam. Man konnte immerhin einen ersten Eindruck des Problems bekommen.

Der Pool 1 scheint wohl ein RAID 5 zu sein - sehr untypisch in einem 2-Bay NAS. Auch interessant, dass eine Festplatte für zwei Disks des RAID 5 benutzt wird.
Da ohne das Pool management das RAID nicht zu löschen war, musste ich einen anderen Weg finden das Problem zu lösen.

Factory Reset macht nicht das was du denkst.​

Mein nächste ansatz war die SSH Verbindung freizuschalten und mich über eine Terminal Session einzuloggen. Mit ein paar Stunden Plackerei in der GUI kam der dritte Punkt "Reset to factory default" sehr verlockend daher (Bild 10). Ich habe mich zwar kurz in dem Linux umgesehen (QNAP scheint seinen eigenen Kernel zu haben, der nicht besonders aktuell erschien), jedoch schnell beschlossen, dass ich mich nicht weiter mit den Problemen aufhalten möchte und Nägel mit Köpfen mache.

Um die Geschichte hier ein wenig abzukürzen möchte ich darauf hinweisen, dass ich nach dem auswählen von "3: Reset to factory default" (Bild 10) die verschiedene Möglichkeiten angeboten bekam (Bild 11). In meiner Naivität dachte ich, dass "3: Restore factory defaults & format all volumes" meine Probleme löst. Ich wollte ja schließlich den NAS Server auf den Zustand setzen, wie wenn ich ihn neu gekauft hätte. Ergo “factory reset” nochmals ausgewählt.

Wie sich herausstellte hätte ich "4: Reboot to reinitialize the device" wählen sollen, da die Option "3" nur die Volumen und nicht die Pools zurück setzt, was sehr ärgerlich war, da ich weitere Stunden verbracht habe, herauszufinden wie man die Pools zurück setzt, bis mir bewusst wurde, dass ich das Gerät nicht ganz damit auf Werkseinstellungen zurück setzen konnte.
Bei der Untersuchung des NAS bin ich auf alte logging files gestoßen, die mir zeigten, dass bereits ca. einen Monat zuvor Pools mit SSDs als Cache eingerichtet wurden.
Das erinnerte mich an den NAS Namen von Bild 9, wdnascash.

tl;dr​

Mein NAS und/oder die Festplatten waren wohl nicht ganz jungfräulich.
Wer sein QNAP NAS auf den Werkszustand zurück setzen möchte, sollte “reinitialize the device” und nicht “Restore factory defaults” auswählen.

Bild7bis12.jpg

RAID 1 Wiederaufbau mit QNAP NAS​

Wie ich in meiner Bewerbung geschrieben habe, möchte ich das NAS als Werkzeug zum testen der Festplatten nutzen. Vor allem war ich an der RAID Wiederherstellung der SMR Festplatten interessiert. Dennoch möchte ich zur Vollständigkeit ein paar Daten zu der Geschwindigkeit des NAS erheben.
Dazu sein jedoch zu erwähnen, dass ich nur ein Gigabit-Netzwerk habe und somit die 2.5 Gbit/s der NICs nicht ausreizen konnte.

Kurzer CrystalDiskMark Benchmark​

Für den Geschwindigkeitstest habe ich mit den beiden Festplatten ein RAID1 mit einem Thin Volume aufgebaut. Als Netzwerk-Share habe ich SMB/CIFS gewählt um zu Linux und Windows kompatibel zu sein. Zur Information, das NAS unterstützt SMB Version 1, 2 und 3.

Getestet habe ich die Geschwindigkeiten mit ca. 80% gefülltem RAID. Die ca. 80% bestehen aus 200GB an 20 MB großen Dateien und dem Rest aus 1 und 2 GB großen Dateien, die mit pseudo-zufälligen Bits mit hilfe eines Python Skripts geschrieben wurden.
Zum testen habe ich CrystalDiskMark benutzt und dort die "Default", "Peak Performance" und "Real World Performance" Voreinstellungen benutzt. Die Ergebnisse sind in Bild 13 gezeigt. Bei großen Blockgrößen und mehreren parallelen Jobs erkennt man, dass die Gigabit Verbindung meines Netzwerkes schnell die Geschwindigkeit limitiert.
Erfreulich jedoch ist, dass die zufälligen Lese und Schreibzugriffe im Vergleich zu einer der beiden Festplatten an SATA direkt angeschlossen wesentlich besser ist.

Bild13_2.png

Wiederherstellung des RAID 1​

Mit dem 80% vollen RAID war es an der Zeit zu testen wie lange der NAS Server braucht um die Spiegelung der beiden Festplatten herzustellen. Ich hatte bis jetzt noch nicht die möglichkeit ähnliche Test anzustellen. Mit dem SMR oder CMR Debakel der Festplattenhersteller hat sich mir immer mehr die Frage aufgetan, wie lange eine Wiederherstellung meiner Daten auf einer SMR Festplatte dauern könnte. Meistens werden bei den Tests der Redakteure genau die wunden Punkte angegangen, die Wiederherstellung bei gleichzeitigen Lese- und Schreibzugriffen durch zu führen. Diese Tests haben tatsächlich ihre Berechtigung, haben jedoch nichts mit meinen Gegebenheiten zu tun.
Wenn bei mir eine Festplatte ausfallen sollte, habe ich im privaten Haushalt keine Intentionen den NAS Server noch mit Lese- und Schreibzugriffen zu stören. Bei mir wäre es tatsächlich möglich die Wiederherstellung abzuwarten, bevor weiter mit dem NAS gearbeitet wird. Genau das habe ich dann auch getan.

Meine vorgehensweise war dann also eine Festplatte im laufenden Betrieb aus dem QNAP NAS zu ziehen, danach diese gründlich zu formatieren und wieder einzubauen.
Der Server hat die fehlende Festplatte erkannt und kurz darauf eine Warnung ausgegeben. Nach dem einsetzen der frisch formatierten Festplatte hat der NAS Server automatisch angefangen das RAID wieder aufzubauen, sprich die Daten auf die soeben formatierte Festplatte zu spiegeln.

Die Spiegelung dauerte schlussendlich 8 Stunden und 30 Minuten. Zu Beginn war die Übertragungsrate bei ca. 170 MB/s und zum Schluss nur noch bei ca. 70MB/s. Ich war davon überrascht, dass es unter 9 Stunden gedauert hat. Ich hatte mich schon auf eine längere Wartezeit eingestellt.

Festplatten Umdrehungsgeschwindigkeit​

Da es in den Medien nicht nur berichte über falsche SMR und CMR angaben gab sonder auch über falsche Angaben der Drehgeschwindigkeit, möchte ich mit Hilfe des Frequenzspektrums der Festplattengeräusche heraus finden ob sich die 4TB WD Red tatsächlich mit 5400 U/min drehen.

Der Gedanke dabei ist, dass durch die Umdrehungen mechanische Schwingungen verursacht werden, die genau mit der Umdrehungsfrequenz schwingen. Um zu wissen welche Frequenz wir suchen, muss die Angabe von WD von Umdrehungen pro Minute in Umdrehungen pro Sekunde umgerechnet werden. Teilt man also 5400 durch 60, da eine Minute 60 Sekunden lang ist, erhält man eine Umdrehungsfrequenz von 90Hz. Diese Frequenz sollte also hörbar und mit einem normalen Mikrofon messbar sein.
Für meinen Messaufbau habe ich ein RODE NT-2A Mikrofon und ein Zoom H4-n als Verstärker und Analog-Digital Wandler (ADC) benutzt. Ich habe das Mikrofon so nah wie möglich an die Festplatte gebracht, damit ich die Festplattengeräusche möglichst laut im Vergleich zu allen anderen störenden Geräuschen aufnehmen kann.

Um die Frequenzen der Festplattengeräusche zu analysieren betrachtet man die Fourier-Analyse (in diesem Fall FFT) der Geräusche. Das bedeutet, dass man die Signalstärke nicht, wie bei einer Tonspur bekannt, als Funktion der Zeit darstellt, sondern als Funktion der Frequenz. In Bild 14 kann man das Frequenzspektrum der Fesplattengeräusche sehen. Es gibt dabei verschiedene Darstellungsweisen. Je nachdem was man betrachten möchte kann man die Achsen linear oder logarithmisch auftragen. Für diese Messung habe ich mich für eine logarithmische X-Achse und lineare Y-Achse entschieden, damit die niedrigen Frequenzen nicht zu sehr gedrängt sind und die Lautstärkeverhältnisse leicht zu erkennen sind.

Wenn wir näher an den höchsten Ausschlag in dem Spektrum heran zoomen (Bild 14), und dann ablesen, bei welcher Frequenz dieses Maximum ist, erkennt man, dass es tatsächlich bei 90 Hz ist, wie erwartet.
Als Probe können wir auf die Frequenz für 7200 U/min schauen, was 120 Hz entspricht und finden dort kein Maximum (siehe Markierung in Bild 14).
Somit kann man mit hoher Sicherheit vermuten, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit den Angaben entspricht.

Bild14.jpg

Festplatten ASMR​

Zuletzt möchte ich die Lautstärke einer der beiden Festplatten in Vergleich zu verschiedenen bekannten oder leicht reproduzierbaren Geräuschen stellen. Da ich keine absolute Lautstärkenkalibration durchführen kann, muss dieser relative Vergleich als Eindruck für die Lautstärke gegenüber einer angabe in dB genügen. Ich möchte darauf hinweisen, dass der Verstärkungsfaktor frei gewählt ist und ebenfalls durch die Kalibration zu bestimmen wäre.
Ich habe bei der Aufnahme versucht sämtliche Resonanzen auszuschließen und habe die Festplatte auf meinen Entkoplungsschwamm meiner WaKü-Pumpe gelegt, welcher wiederum auf einer massiven Steinplatte lag.
Die Festplatte sind erstaunlich leise, wenn sie komplett entkoppelt sind.


Die Geräusche die in der Aufnahme zu hören sind, sind zu Beginn das Grundrauschen in meinem Raum gefolgt von dem Festplatten-Start.
Während die Festplatte läuft, gibt es das Reiben einer Papierserviette, Wassergeräusche in einem Keramikschälchen und ein HB Bleistift auf einem Papierblock.
 
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