Übersicht: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 1

Mittlerweile ist Ubuntu 20.04 erschienen. Hierbei handelt es sich wieder um eine LTS-Version (long term support), die 5 Jahre mit Updates versorgt wird. Also bis April 2025. Damit wird Ubuntu 18.04 abgelöst, auf welchem die bisherige Homeserver-Anleitung basiert.

Ubuntu 18.04 war ebenfalls eine LTS-Version und wird noch bis April 2023 mit Sicherheitsupdates versorgt. Wer also bereits einen Server, basierend auf der vorherigen Anleitung betreibt, der kann diesen auch noch viele Jahre sicher weiterverwenden.

Wer jedoch ein eigenes NAS auf Ubuntu-Server-Basis neu einrichten möchte, der greift jetzt natürlich zur Version 20.04.

Im laufenden Betrieb wird man keine großen Änderungen zwischen Ubuntu 18.04. und 20.04. feststellen. Jedenfalls bei der Server-Version. Trotzdem haben sich einige Dinge geändert.

Bisher wurden zwei Installationsmedien angeboten. Eine mit dem klassischen Debian-Installer (Alternate-CD) und eine mit der Eigenentwicklung Subiquity. Mit Ubuntu 20.04 wurde die Alternate-CD eingestellt. Der Subiquity-Installer ist somit der neue Standard und die bisherige Artikelreihe funktioniert an dieser Stelle nicht mehr.

Unter anderem aus diesem Grund habe ich mich entschlossen, die Artikelreihe Homeserver/NAS auf Basis von Ubuntu Server neu zu erstellen. Dieses Mal auf Basis von Ubuntu Server 20.04. Außerdem möchte ich eine Reihe weiterer Änderungen vorschlagen oder vorstellen.

Da ich diese Tutorial-Reihe bewusst so einsteigerfreundlich wie möglich halten möchte, will ich eine zusätzliche Hardware-Option vorstellen. Neben der Installation mit einem klassischen Software-Raid, wird auch die Installation mit einem externen RAID-Gehäuse behandelt. Dies reduziert den Einrichtungs- und Wartungsaufwand nochmals erheblich.

Aus dem gleichen Grund wird Nextcloud und der Plex-Mediaserver als Snap-Paket installiert. Mir ist klar, das Snaps durchaus umstritten sind und auch ich sehe Canonicals erneuten Alleingang bei diesem Thema kritisch. Ich habe beim Einrichten und Testen des hier beschriebenen Setups jedoch festgestellt, dass die Nutzung der Snaps für Nextcloud und Plex die Einrichtung und Wartung extrem vereinfachen. Und genau das ist eines der Ziele dieser Artikelreihe. Auch aus Sicherheitsgründen dürfte die Verwendung der Snaps Vorteile bieten. Wer lieber auf die klassische Variante mit separat installiertem Webserver, Datenbank etc. setzen möchte, der kann gerne die Artikelreihe zu Ubuntu 18.04 anschauen. Die Installation und Konfiguration funktioniert unter Ubuntu 20.04 weitestgehend identisch.

Immer mehr Internetanschlüsse haben leider keine öffentliche IPv4-Adresse mehr (DS-Lite), sodass der Zugriff über das Internet auf den Homeserver mit klassischen DynDNS-Diensten nicht mehr funktionieren. Daher wird auch der Zugriff über das Internet auf den Homeserver mit einem DS-Lite-Anschluss behandelt werden.

Vor- und Nachteile eines selbstgebauten Homeserver/NAS

Ein selbstgebauter Homeserver/NAS muss mit verschiedenen Systemen konkurrieren. Und jedes Setup hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Konkurrenten sind vor allem fertige NAS-Systeme von Herstellern wie Synology oder QNAP. Aber auch Clouddienste wie Dropbox oder Google Drive.

Der Vorteil einer selbstgebauten Lösung ist vor allem die Flexibilität. So kann man die Hardware so dimensionieren, wie man sie benötigt. Außerdem lässt sich jede beliebige Software installieren und man ist nicht darauf angewiesen, dass der Hersteller diese für das eigene NAS als Plugin zur Verfügung stellt.

Ein weiterer Vorteil ist die Langlebigkeit. Ubuntu LTS-Versionen, zu denen 20.04 gehört, werden 5 Jahre mit Sicherheitsupdates versorgt. So lange kann das System weitgehend unverändert eingesetzt werden. Eine anschließende Aktualisierung auf eine neue Betriebssystemversion ist problemlos möglich, da ganz normale Computerhardware verwendet wird. Und selbst wenn Ubuntu nicht mehr weiterentwickelt werden sollte, kann man jederzeit auf ein anderes Betriebssystem umsteigen, wobei dann natürlich eine Neuinstallation fällig ist.

Wie lange ein fertiges NAS-System vom Hersteller unterstützt wird, ist beim Kauf völlig unklar. Gerade No-Name-Produkte sind eher dafür bekannt, dass sie überhaupt keine Sicherheitsupdates erhalten. Die bekannten Hersteller verhalten sich im NAS-Sektor zwar recht vorbildlich, dass dies aber die kommenden Jahre so bleibt und dass die Firma weiter existiert kann niemand garantieren.

Ein Vorteil gegenüber Clouddiensten ist die Privatsphäre. Wer einen eigenen Homeserver oder NAS in den eigenen vier Wänden betreibt, der muss seine Daten keinem Dienstleister wie Google, Dropbox anderen Unternehmen anvertrauen.

Die Anforderungen

Folgende Anforderungen soll der selbstgebaute Homeserver/NAS auf Basis von Ubuntu Server 20.04 erfüllen.

• Möglichst geringer Stromverbrauch, da das System 24/7 laufen soll.
• Möglichst zuverlässig und wartungsarm.
• Schutz der Daten vor einem Festplattenausfall durch Speicherung auf mehreren Datenträgern.
• Bereitstellen von Netzwerkfreigaben zum einfachen Zugriff auf die Daten mit Windows und Linux.
• Synchronisieren bestimmter Daten über mehrere Geräte (sodass diese auch lokal vorliegen).
• Bereitstellen von zentralem Adressbuch und Kalender und Synchronisierung mit Mobilgeräten
• Zugriff auf die Daten über das Internet von unterwegs.
• Streamen von Audio und Video über das Internet.
• Tägliches automatisches und verschlüsseltes Backup der wichtigsten Daten auf einen Cloudspeicher außer Haus.
• Zusätzliches Backup sämtlicher Daten auf einen externen Datenträger.

Die verwendete Software

Als Betriebssystem kommt Ubuntu Server 20.04 zum Einsatz. Die Server-Version hat in den letzten Jahren bewiesen, dass sie sehr robust und zuverlässig ist. Aus diesem Grund setze ich weiterhin auf dieses Betriebssystem.

Netzwerkfreigaben für das lokale Netzwerk werden von SAMBA bereitgestellt. SMB/CIFS-Freigaben mit SAMBA sind schnell und werden von allen gängigen Betriebssystemen (Linux, Windows, MacOS) standardmäßig unterstützt.

Nextcloud wurde in den letzten Jahren sehr aktiv weiterentwickelt und mit vielen neuen Funktionen ergänzt. Erfreulicherweise hat sich der Update-Mechanismus von Nextcloud als sehr sicher und zuverlässig herausgestellt, was das Upgrade auf neue Nextcloud-Versionen zum Kinderspiel macht. Das ist alles andere als selbstverständlich. Wenn es um die Synchronisierung von Dateien, Kontakten oder Kalendereinträgen geht, führt auf daher kaum ein Weg an Nextcloud vorbei.

Den Plex-Mediaserver verwende ich nach wie vor zum Streamen von Musik und Video über das lokale Netzwerk und über das Internet. Plex ist leider keine Open-Source-Anwendung. Gegenüber den mir bekannten freien Projekten hat Plex den Vorteil, dass Apps und Clients für eine Vielzahl von Systemen vorhanden sind. So lassen sich Videos und Musik gleichermaßen auf das Smartphone, den Fernseher oder den Computer übertragen.

Die Verschlüsselung der Verbindung über das Internet wird mit einem kostenlosen Let’s Encrypt Zertifikat abgesichert. So lassen sich die Daten sicher über das Internet übertragen, ohne dass es zu Problemen und Fehlermeldungen kommt, die mit selbstsignierten Zertifikaten auftreten.

Die verschlüsselte Sicherung der Daten in der Cloud übernimmt Duplicati. Auch dieses Projekt wird erfreulicher Weise sehr aktiv weiterentwickelt.

Für das zweite Backup auf eine externe Festplatte setze ich wieder auf ein Backupskript und Rsync. Damit werden sämtliche Daten täglich gesichert, ohne dass bereits vorhandene Dateien neu übertragen und doppelt gespeichert werden. Rsnapshots, welches ich in der letzten Version der Artikelreiche verwendet habe, hat sich als unnötig kompliziert in der Konfiguration und Verwendung herausgestellt.

Die Hardware

Grundsätzlich eignet sich jeder Computer um daraus einen Homeserver/NAS zu erstellen. Wer also noch alte Hardware hat, der kann diese selbstverständlich verwenden. Mit einem externen RAID-Gehäuse lässt sich sogar ein alter Laptop sinnvoll zum Homeserver umrüsten. Einzig den Stromverbrauch sollte man im Blick behalten, wenn man seinen alten Computer umfunktionieren will. Ein alter Gaming-PC ist hier eventuell nicht gut geeignet, wenn der Homeserver 24/7 laufen soll.

Für alle die mit dem Gedanken spielen sich neue Hardware anzuschaffen, gebe ich ein paar Anregungen, welche Hardware geeignet sein kann. Die unten aufgeführte Hardware soll lediglich ein Vorschlag sein, den man an die eigenen Bedürfnisse anpassen sollte, je nachdem welche Ansprüche man an das System hat.

Alle Optionen haben eines gemeinsam, und darauf basieren auch die folgenden Schritte bei der Installation des Systems. Das Betriebssystem wird auf einem eigenen, separaten Datenträger installiert. Beispielsweise eine kleine SSD. Die wichtigen Daten wie Bilder, Videos und Dokumente werden auf einem RAID-System gespeichert. Das bedeutet, dass diese Daten immer auf zwei Festplatten gleichzeitig gespeichert werden, sodass bei einem Festplattenausfall keine Daten verloren gehen.

Die Installation des Betriebssystems auf einem separaten Datenträger erleichtert die Installation des Betriebssystems ungemein. Hierzu gehe ich bei der Installation des Betriebssystems näher ein. Die geringere Ausfallsicherheit für das Betriebssystem halte ich für vertretbar. Ist dieser Datenträger defekt, muss lediglich das Betriebssystem neu installiert werden, und veränderte Konfigurationsdateien aus einem Backup kopiert werden. Mit ein bisschen Routine kann dies in einer halben Stunde erledigt werden. Das Wiederherstellen eines defekten RAID für das Betriebssystem auf der Kommandozeile ist dagegen sehr viel komplizierter.

Option 1: Der Selbstbau PC

Ein Selbstbau-PC ist die mit Abstand flexibelste Option um sich einen eigenen Homeserver/NAS zu bauen. So kann man das System komplett an die eigenen Anforderungen anpassen. Sowohl was Leitung, als auch was Preis angeht. Aus diesem Grund ist es schwer, einen Bauvorschlag zu erstellen, der allen Anforderungen gerecht wird. Da bei mir kein Neukauf ansteht, kann ich in diesem Fall auch keine eigene und aktuelle Hardware vorschlagen.

Für den Selbstbau-PC empfehle ich daher den Bauvorschlag für den 7-Watt-Spar-Mini aus der Zeitschrift c’t Ausgabe 24/2019. Die verwendete Hardware ist sparsam und gut für einen Homeserver geeignet. In Ausgabe 25/2019 wird noch auf Probleme bei der Nutzung mit Linux hingewiesen. Diese Beschränkten sich jedoch auf die Verwendung des Display-Port Ausgangs (HDMI war kein Problem) und des optionalen WLAN-Adaptern. Außerdem wurde der USB-Bootstick nicht automatisch erkannt. Man musste zuerst das UEFI aufrufen und dort den USB-Stick als Bootmedium auswählen. Ansonsten gab es keine Probleme mit Linux. Möglicherweise sind die Probleme mit den aktuellen Linux-Versionen auch behoben.

Den vollständigen Artikel zum Bauvorschlag kann man bei Heise für 1,49 € kaufen. Das komplette Heft mit weiteren Bauvorschlägen gibt es für 5,20 €. Wer den Bauvorschlag nachbauen möchte, erfährt dort alle Details zum Selbstbau-PC.

Im genannten Bauvorschlag kommt weitestgehenduntenstehende Hardware zum Einsatz. Allerdings habe ich die Datenträger angepasst, damit sie zu dieser Anleitung passen. In das Gehäuse passen lediglich 2x 2,5″ Datenträger. Diese werden für das RAID-System verwendet. Die Schreibgeschwindigkeit der kleinen Datenträger ist in der Regel geringer, als bei großen 2,5″ Festplatten. Dafür ist der Stromverbrauch geringer. Alternativ kann man anstatt der Festplatten auch SSDs im Homeserver einbauen. Wer mehr Speicherplatz braucht und große 3,5″ Festplatten nutzen möchte, der benötigt ein größeres Gehäuse. Dann ist es sinnvoll, ein Mainboard, Netzteil und Gehäuse getrennt zu kaufen. Alternativ kann man auch auf die internen Festplatten verzichten und ein externes Festplattengehäuse über USB anschließen, wie in Option 2 beschrieben. Das Betriebssystem wird auf einer NVMe-SSD installiert, die direkt auf das Mainboard gesteckt wird.

Komponente	Modell	Preis ca.
Barebone (Gehäuse, Netzteil, Mainboard)	Asrock Deskmini A300 (90BXG3G01-A30GA0W)	138 €
Prozessor	AMD Athlon 200 GE, 2x 3,2GHz, (YD200GC6FBBOX)	47 €
RAM	Crucial S0-DIMM 8GB, DDR4-2666 (CT8G4SFS8266)	28 €
NVMe-SSD für das Betriebssystem	Kingston A2000 NVMe PCIe 250GB (SA2000M8/250G)	39 €
2,5″ Festplatten für Nutzerdaten (2x)	Western Digital RED 2,5 Zoll, 1TB	2x 77€
oder 2,5″ SSD	Western Digital RED SA500 NAS 2,5″ SATA SSD, 1TB	2x 111€
	Gesamtpreis mit 2x SATA-Festplatten	406 €
	Gesamtpreis mit 2x SATA-SSDs	474 €

Option 2: Mini-PC mit externem RAID-Gehäuse

Diese Variante ist für diejenigen interessant, die keine Lust auf Hardwarebasteln haben, aber trotzdem einen eigenen Homeserver aufsetzen möchten. In dieser Version wird ein beliebiger Fertig-PC mit einem externen RAID-Gehäuse kombiniert. Als PC bietet sich dabei ein Mini-PC wie beispielsweise ein Intel NUC an. Alternativ kann auch jeder vorhandene Computer verwendet werden. Beim Computer muss lediglich auf Linux-Kompatibilität geachtet werden. In den meisten Fällen ist dies jedoch nur dann ein Problem, wenn Hardware verwendet wird, die sehr neu auf dem Markt ist. Ältere Computersysteme funktionieren in der Regel problemlos mit Linux. Untenstehende Konfiguration ist ein Beispiel. Wie gesagt, grundsätzlich ist jeder (Mini-)PC geeignet.

Komponente	Modell	Preis ca.
Mini PC Barebone (Gehäuse, Netzteil, Mainboard, CPU)	NUC Intel Pentium Silver, 1,50 GHz, j5005 (nuc7pjyh)	165 €
RAM 2x4GB	Crucial S0-DIMM 4GB, DDR4, 2400 (CT4G4SFS824A)	2x 16 €
SSD für das Betriebssystem	Western Digital RED SA500 NAS 2,5 SATA 500 GB	54 €
	Gesamtpreis PC	251 €

Über USB wird ein externes RAID-Gehäuse angeschlossen, auf dem die Daten gespeichert werden. So profitiert man von der Datensicherheit die ein RAID bietet, spart sich jedoch die Einrichtung, Wartung und Überwachung eines Software-Raids. Beim Kauf eines RAID-Gehäuses muss das RAID-Level 1 oder höher unterstützt. Bei RAID 0 oder JBOD werden die Daten nicht auf mehrere Festplatten gespiegelt, sodass keine zusätzliche Datensicherheit entsteht.

Die von mir verwendete Icy Box IB-RD3621U3 erfüllt seit Langem problemlos ihren Dienst an einem Linux-PC. Allerdings muss ich darauf hinweisen, dass ich den eingebauten Lüfter gegen ein anderes Modell getauscht und den Luftauslass im Gehäuse vergrößert habe. Wenn große Datenmengen geschrieben wurden, wurden die Festplatten mit dem Standardlüfter so heiß, dass ein Berühren schmerzhaft war. Ich habe mir daher Sorgen um die Lebensdauer der Festplatten gemacht. Andere Modelle haben dieses Problem möglicherweise nicht.

Icy Box IB-RD3621U3	53 €
oder FANTEC Qb-X2US3R	68 €

Zusätzlich werden zwei Festplatten benötigt. Vor einiger Zeit stellte sich heraus, dass alle Festplattenhersteller (nicht nur Western Digital) das SMR (Shingled Magnetic Recording) Verfahren für ihre Festplatten verwenden. Das Verfahren ermöglicht höhere Datendichten pro Scheibe, wodurch weniger Scheiben verbaut werden müssen und somit Produktionskosten gespart werden. Der Nachteil ist, dass die Schreibgeschwindigkeit dramatisch einbricht, wenn regelmäßig größere Datenmengen geschrieben werden, da teilweise auch vorhandene Daten neu geschrieben werden müssen. Siehe u.a. [Computerbase: NAS-Festplatten: WD Red fortan nur als „Plus“ oder „Pro“ ohne SMR]. Das gesagte gilt gleichermaßen für die anderen Hersteller. Wer mit den genannten Nachteilen leben kann, der kann weiterhin die regulären günstigen NAS-Festplatten kaufen. Ich würde jedoch zu den teureren WD Pro greifen, auch wenn es mich ärgert. Denn diese Festplatten verwenden nach wie vor das klassische und teurere Aufzeichnungsverfahren.

Für ein RAID1 werden zwei Festplatten gleicher Größe benötigt.

Western Digital WD RED 4TB (SMR Verfahren)	2x 100 €
Western Digital WD RED 4TB PRO	2x 167 €

Insbesondere das externe RAID-Gehäuse kann auch mit jedem anderen Computer sinnvoll kombiniert werden. Dieses lässt sich beispielsweise auch an einen Selbstbau-PC anschließen. Die Festplatten werden dann nicht an das Mainboard des PCs angeschlossen, sondern im externen RAID-Gehäuse verbaut. Dieses wiederum wird über USB mit dem Mainboard verbunden.

Mit diesem Setup spart man sich auch beim Selbstbau-PC das Einrichten, Warten und Überwachen des Software-RAIDs. Dies übernimmt komplett das externe RAID-Gehäuse. Damit lässt sich auch ein bereits vorhandener Computer (sogar ein Raspberry Pi) zu einem vollwertigen NAS umrüsten, auf dem Daten sicher vor einem Festplattenausfall gespeichert werden können.

Preise für die komplette Setup mit Mini-PC und externem RAID-Gehäuse

Günstigste Variante	Intel NUC, Icy Box, 2x WD RED	504 €
Alternative	Intel NUC, Fantec RAID-Gehäuse, 2x WD RED Pro	653 €

Die laufenden Kosten

Neben den Anschaffungskosten sind vor allem die laufenden Kosten, also der Stromverbrauch, wichtig. Gerade der Stromverbrauch ist jedoch extrem von der verwendeten Hardware und auch von der Konfiguration abhängig. Es ist daher schwer, hier eine allgemeine Aussage zu machen.

Wer bereits vorhandene Hardware nutzen möchte, der sollte deren Stromverbrauch messen und ausrechnen, wie viel der Betrieb kostet, wenn der Homeserver 24 Stunden am Tag läuft. Hierfür eignen sich günstige Strommeßgeräte, die man zwischen die Steckdose und das Netzteil des Homeservers schaltet. Zwar sind diese Geräte nicht hundertprozentig korrekt, es genügt jedoch, um herauszufinden, in welcher Größenordnung die verursachten Kosten liegen werden.

Die Geräte haben einen weiteren Vorteil. Sie sind nicht nur günstig, sie können den Stromverbrauch auch über einen längeren Zeitraum aufzeichnen. Zeichnet man den Stromverbrauch über eine komplette Woche auf, so erhält man ein gutes Bild, wie viel Strom das eigene Setup im Durchschnitt verbraucht. Bei vielen Geräten kann man auch den eigenen Strompreis eingeben, sodass die Kosten gleich ausgerechnet werden.

Ansonsten lassen sich die Kosten auch leicht selbst ausrechnen. Bei einer Leistungsaufnahme von durchschnittlich 25 Watt und einem Strompreis von 0,3 €/kWh sieht die Rechnung folgendermaßen aus.

25 Watt x 24 Stunden x 365 Tage / 1000 x 0,3 € = 65,7 €/Jahr

25 Watt ist ein realistischer Wert für einen PC mit zwei drehenden 3,5″ Festplatten. Und dies sind die Stromkosten, wenn der Homeserver 24 Stunden am Tag mit drehenden Festplatten aktiv ist. Wer die Festplatten bei Nichtbenutzung in den Standby schickt, und auch ansonsten ein kleines und sparsames System verwendet, kann die Stromkosten deutlich reduzieren.

Berücksichtigt man noch die Anschaffungskosten scheint das relativ viel, im Vergleich zu einem Dropbox-Abo, das ca. 120 €/Jahr kostet und keine Anschaffungskosten benötigt. Allerdings kostet Dropbox 120 € pro Jahr und pro Benutzer. Mit jeder zusätzlichen Person, die den Homeserver verwendet, wird dieser finanziell attraktiver. Bei Google Drive muss man knapp 100 € pro Jahr für 2 TB Speicherplatz bezahlen. Dieser Speicherplatz kann zwar von mehreren Personen geteilt werden, trotzdem fällt der Preis pro Jahr an.

Was die laufenden kosten angeht, ist man mit einem eigenen Homeserver oder NAS also fast immer günstiger als mit einer Cloudlösung. Entscheidend sind also viel mehr die Anschaffungskosten. Je nachdem welche Anforderungen man hat und welche Hardware bereits vorhanden ist, können diese zwischen 0 € und mehren hundert Euro liegen. Wenn es keine Hardwareausfälle gibt, kann ein solches System problemlos 5-10 Jahre betrieben werden, ohne dass weitere Investitionen nötig sind.

Los geht’s

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Übersicht: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 1
Installation des Betriebssystems: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 2
Grundkonfiguration: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 3
Ordnerfreigaben: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 4
Nextcloud: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 5
Plex Mediaserver: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 6
Backup: Ubuntu 20.04 Homeserver/NAS, Teil 7

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