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Frei nach einem geflügelten Wort sind Heimserver zwar schön, machen aber viel Arbeit. Bevor es losgeht, sollten Sie einige Fragen klären.

Mit Heimservern können Sie unter anderem alle Ihre Dateien, Medien und Ressourcen an einem zentralen Ort speichern. Bevor Sie ein solches Gerät kaufen, selbst einrichten und warten, sollten Sie einige Fragen klären. Denn es gibt komfortablere Alternativen, beispielsweise NAS.

Was ist mit "Heimserver" gemeint?

Was genau ist ein Heimserver?

Heimserver sind keine scharf umrissene Gerätekategorie. Wir meinen damit einen sparsamen und typischerweise auch leisen und kompakten Server für die private Nutzung. Viele Menschen verwenden dafür ein fertig gekauftes NAS (Netzwerkspeicher) mit vorinstalliertem Betriebssystem. Andere setzen stattdessen auf einen Raspberry Pi oder einen anderen Einplatinencomputer, einen Mini-PC, einen kleinen Server als Fertiggerät oder einfach einen Desktop-PC. Typischerweise laufen auf Heimservern quelloffene Betriebssysteme.

NAS vs. Heimserver

Ist ein NAS kein Heimserver? Was kann ein Heimserver denn besser?

Ein NAS ist ein prima Heimserver! Die über mehrere Generationen gereiften Geräte bekannter Marken wie Synology und Qnap lassen sich vergleichsweise leicht in Betrieb nehmen. Ihre vorinstallierte Firmware auf Linux-Basis bedienen Sie via Web-Oberfläche, Plug-ins aus einem Appstore erweitern den Funktionsumfang. Fertig-NAS erhalten automatisch Updates und auf besseren Geräten laufen Container und virtuelle Maschinen (VMs). Zu vielen NAS gibt es Kompatibilitätslisten für Festplatten, SSDs, Speicherriegel und Netzwerkkarten zum Nachrüsten. Das senkt das Risiko von Inkompatibilitäten. Weil die Geräte in größeren Stückzahlen mit einheitlicher Firmware produziert werden, arbeiten sie recht zuverlässig und für viele Probleme finden sich rasch Lösungen.

Viele NAS sind sparsam und leise, kühlen die Festplatten aber trotzdem gut; das bekommt man bei einem PC-Selbstbau nicht so leicht hin. Einbau und Austausch von 3,5-Zoll-Festplatten gelingen bei NAS sehr einfach, Schnellwechselrahmen für PC-Gehäuse sind hingegen teuer.

[1]

Doch NAS bekommen nach Ablauf der Supportfrist keine Sicherheitsupdates mehr und auf den meisten lässt sich kein anderes Betriebssystem installieren, zumindest nicht so einfach. NAS für unter 500 Euro (ohne Festplatten) haben zudem bisher höchstens vier CPU-Kerne und maximal 32 GByte RAM.

Zurzeit (Mitte 2024) verspricht ein Heimserver mit PC-Hardware Vorteile, wenn man mehr und stärkere CPU-Kerne oder mehr RAM wünscht. Doch bei einem selbst gebauten Heimserver hat man keine Gewährleistung und Garantie für das gesamte System, muss das Betriebssystem selbst installieren, sicher konfigurieren und warten.

Ist ein Heimserver für mich sinnvoll?

Soll ich lieber ein NAS kaufen statt eines Heimservers? Falls letzteres, reicht dann ein Raspi?

Solche Fragen können wir nicht beantworten, weil die individuellen Anforderungen an einen Heimserver sehr unterschiedlich sind. Vielen Menschen genügt bereits die NAS-Funktion einer Fritzbox mit angestöpselter USB-SSD. Wenn Sie nicht wissen, was Sie benötigen, dann probieren Sie das erst einmal aus.

Falls Sie sich vor allem zuverlässigen Massenspeicher im lokalen Netz wünschen, ist ein NAS die beste Wahl. Man kann auch ein einfaches NAS mit einem Raspi kombinieren. Für den Einstieg genügt ein Raspberry Pi 4 mit 2 GByte RAM, er kostet inklusive Netzteil, einfachem Gehäuse und MicroSD-Karte unter 75 Euro und bietet ähnliche Rechenleistungen wie NAS unter 200 Euro, die mit ARM-Chips bestückt sind.

Heimserver-Zweck

Wozu braucht man überhaupt einen Heimserver?

Darauf gibt es eine Fülle von Antworten und auch Perspektiven: Wer daheim zwischen verschiedenen PCs wechselt, etwa Desktop und Notebook, schätzt den Server als zentrale Datenhalde. Wer viel unterwegs ist, seine Daten aber keiner Cloud anvertrauen will, kann vergleichbare Dienste auf dem Heimserver betreiben, etwa Nextcloud. Bei manchen ersetzt der Heimserver auch die Modelleisenbahn: Es ist spannend, lehrreich und vielleicht auch nützlich für den Job, Server-Dienste zu konfigurieren und auszuprobieren.

Wer häufig PCs von Verwandten und Bekannten repariert, profitiert vom selbst aufgesetzten Netzwerk-Boot-Server, der Rettungsmedien bereithält und die ständig verschwundenen USB-Sticks ersetzt. Natürlich gibt es auch viele Brot-und-Butter-Dienste: Backup-Ziel, Film- und Audio-Mediathek, eBook-Bibliothek, digitales Fotoalbum, Familien-Mail-Server, Smart-Home-Zentrale et cetera.

Welches Heimserver-OS?

Welches Betriebssystem empfehlen Sie für Heimserver?

Grundsätzlich eignet sich dafür fast jede Linux-Distribution, möglichst mit langer Supportfrist (LTS: Long-Time Support, oft fünf Jahre). Aber es gibt auch speziell für (Heim-)Server ausgelegte (Linux-)Betriebssysteme, darunter Proxmox als Basis für Virtualisierung, Unraid und Open Media Vault (OMV) mit NAS-Funktionen.

Wenn Sie nicht selbst entscheiden können, welches Betriebssystem Ihr Heimserver haben soll, dann kaufen Sie vielleicht besser ein NAS. Denn die meisten Menschen, die sich einen Heimserver bauen, tun das gerade deshalb, weil sie ein bestimmtes Betriebssystem wünschen, das auf einem Fertig-NAS nicht läuft.

Arbeitsaufwand eines Heimservers

Wie viel Arbeit macht ein Heimserver?

Das erste Einrichten dauert je nach Ausgangsbasis zwischen Stunden und Wochen. Der Instant-Heimserver in Form eines NAS oder einer spezialisierten Server-Distribution mit einigen enthaltenen Diensten läuft binnen Stunden. Eine von Hand aufgepäppelte Linux-Distribution oder ein als Home-Lab aufgezogener Server mit vielen VMs braucht tendenziell Tage bis Wochen oder wird gar niemals fertig.

Wenn ein Heimserver erst einmal läuft, genügt regelmäßig etwas Aufmerksamkeit: Updates einspielen, Log-Dateien auf ungewöhnliche Aktivitäten oder Ereignisse prüfen. Beides lässt sich in Grenzen automatisieren. Bei einem Server, der Dienste nach außen, also im Internet bereitstellt, muss das häufiger passieren und man sollte sich dann nie vollständig auf Automatiken verlassen.

Am Rande bemerkt: Ein Heimserver steigt grundsätzlich immer dann aus, wenn er gerade dringend gebraucht wird, etwa beim Filmabend oder wenn die Schwiegermutter Fotos schaut. Mitnutzer sollten deshalb eingeweiht sein, was zu tun ist, um das Gerät wiederzubeleben, falls der Hauptverantwortliche gerade nicht greifbar ist.

Heimserver-Kosten

Wie viel Geld muss ich für einen Heimserver ausgeben?

In c’t 3/2024 [2] haben wir einen Heimserver-Bauvorschlag aus PC-Komponenten veröffentlicht, der ohne Festplatten unter 400 Euro bleibt. Er hat Platz und Anschlüsse für vier 3,5-Zoll-SATA-Laufwerke, einen Sechskernprozessor, 16 GByte RAM (aufrüstbar bis 128 GByte), eine 256-GByte-SSD fürs Betriebssystem und zwei PCIe-Slots.

Wenn Sie mehr als 8 TByte Daten speichern wollen, sind die Festplatten die teuersten Einzelkomponenten. Eine 12-TByte-Platte kostet 200 Euro. Ist sehr leiser Betrieb erwünscht, sind SSDs besser, aber dabei zahlen Sie pro Terabyte deutlich mehr.

Unser Bauvorschlag nimmt ohne Festplatten 17 Watt Leistung im Leerlauf auf. Daraus resultieren bei Dauerbetrieb mindestens 150 Kilowattstunden (kWh) Energiebedarf jährlich, die bei einem Kilowattstundenpreis von 38 Cent knapp 60 Euro kosten. Über fünf Jahre kommen also 300 Euro Betriebskosten hinzu. Daher ist sparsamer Betrieb sehr wichtig.

Wieso nur im Leerlauf sparsam?

Wieso reitet die c’t immer auf der Leistungsaufnahme im Leerlauf herum?

Heimserver verbringen den bei Weitem überwiegenden Teil ihrer Betriebszeit mit Nichtstun. Selbst wenn Sie täglich beispielsweise 50 Gigabyte an Daten von und zum Heimserver kopieren würden, dauert das bei 1-Gbit/s-Ethernet nur jeweils acht Minuten. Die meisten Heimserver "arbeiten" täglich weniger als 1 Stunde, die restlichen 95 Prozent ihrer Laufzeit dämmern sie vor sich hin. Daher dominiert die Leistungsaufnahme im Leerlauf den durchschnittlichen Energiebedarf pro Jahr.

Sparsame Hardware finden

Wie finde ich Serverhardware, die im Leerlauf sparsam ist?

Die kurze Antwort: lesen Sie c’t! Die lange Antwort ist kompliziert, weil die Leistungsaufnahme eines Computers im Leerlauf von vielen Faktoren abhängt und Angaben dazu nur in wenigen Datenblättern stehen.

Es kommt vor allem auf die Kombination aus Mainboard und Netzteil an. Moderne Prozessoren können im Leerlauf in tiefe Schlafzustände umschalten, aus denen sie innerhalb von Sekundenbruchteilen wieder aufwachen. Dieser Sparschlaf gelingt aber nur, wenn das BIOS des Mainboards alles optimal konfiguriert – und genau das vernachlässigen viele Board-Hersteller. Daher fressen viele Mainboards deutlich mehr Leistung als nötig. Außerdem sollte das Mainboard keine unnötigen Zusatzchips mitbringen, etwa PCIe-PCI-Bridges oder USB-Hubs.

Das Netzteil wiederum muss Spannung auch bei sehr schwacher Last effizient wandeln. Das steht nicht in seinem Datenblatt, weil die 80-Plus-Zertifizierung oft erst oberhalb von 60 Watt greift. Im Leerlauf kommen sparsame Desktop-PC-Boards jedoch mit 10 bis 15 Watt aus. Bei dieser Schwachlast schaffen viele PC-Netzteile leider nur 60 bis 70 Prozent Wirkungsgrad und verschleudern folglich mehr als 4 Watt.

Mini-PC als Heimserver

Taugt ein Mini-PC als Heimserver?

Na klar, sofern Rechenleistung und Ausstattung zu Ihren Wünschen passen. Mini-PCs mit Mobilprozessoren wie die bekannte Baureihe NUC von Asus (zuvor Intel) kommen im Leerlauf mit 4 bis 6 Watt aus, haben bis zu 14 CPU-Kerne und 20 Threads (Hybridprozessor mit sechs P- und acht E-Kernen), lassen sich mit bis zu 96 GByte DDR5-RAM bestücken (DDR4: maximal 64 GByte) und es gibt Versionen mit zwei 2,5-Gbit/s-Ethernetports. Allerdings passen in die meisten Mini-PCs höchstens zwei SSDs, also weder 3,5-Zoll-Platten noch PCIe-Karten.

CPU-Leistung für den Heimserver

Welchen Prozessor braucht ein Heimserver?

Das hängt völlig davon ab, was Sie damit machen möchten. Sehr viele Menschen sind mit NAS zufrieden und die einfachsten Geräte für zwei Platten haben Systems-on-Chips (SoCs) mit vier älteren ARM-Kernen (Cortex-A55). Diese Chips rechnen ähnlich schnell wie 15 Jahre alte PC-Prozessoren, aber das reicht bei einem Fileserver mit RAID 1 ohne Verschlüsselung für vollen Durchsatz über Gigabit Ethernet, also rund 100 MByte/s. Auf einem solchen Gerät kann man auch ein paar weniger leistungshungrige Dienste per Plug-ins laufen lassen.

In den meisten NAS mit x86-Prozessoren unter 700 Euro stecken die eigentlich für billige Notebooks entwickelten SoC-CPUs von Intel aus den Baureihen Celeron N, Celeron J, Pentium Silver und Alder Lake-N (etwa N100, N97). Einige wenige NAS setzen ähnliche Embedded-Prozessoren von AMD ein, etwa Ryzen Embedded V1000. Alle diese Chips leisten sehr viel weniger als etwa ein aktueller Core i5-14400 oder der rund vier Jahre alte Sechskerner Ryzen 5 4600G, der unter 100 Euro kostet. Trotzdem können NAS mit 10-Watt-Prozessoren mehrere Dienste, VMs und Container gleichzeitig ausführen und auch verschlüsselte Daten mit voller Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeit auf ihre Platten schreiben. Sie eignen sich auch für Fileserver mit 2,5 oder 10 Gbit/s, solange nicht viele Nutzer gleichzeitig zugreifen.

Will man mehrere VMs auf einen Server packen, wünscht man sich oft pro VM einen separaten CPU-Kern oder wenigstens einen Thread (logischen CPU-Kern). Wenn die einzelnen VMs jeweils nicht viel Arbeit verrichten, kann man auch mehr draufpacken. Die Leistung der einzelnen Kerne ist dabei nicht so wichtig, zumindest bei einigermaßen aktuellen Prozessoren sind sie schnell genug.

RAM für den Heimserver

Wie viel RAM braucht ein Heimserver und wie schnell sollte es sein?

Auch hier kommt es darauf an, was der Heimserver tun soll. Für einen Fileserver genügen schon 2 GByte. Weniger als 8 GByte wird man jedoch kaum einbauen, weil ein DDR4-Speicherriegel mit dieser Kapazität bloß 25 Euro kostet. Wer hingegen ein Dutzend VMs mit je 4 GByte betreiben möchte, braucht eben mindestens 48 GByte.

Die RAM-Geschwindigkeit ist für typische Aufgaben eines Heimservers unerheblich, Hauptsache es ist genug vorhanden. Es spielt auch keine Rolle, ob man einen oder zwei RAM-Kanäle bestückt – außer in Sonderfällen, die die Rechen- oder 3D-Performance eines in der CPU integrierten Grafikprozessors nutzen. Kaufen Sie bloß keinen Übertakterspeicher, der seine beworbene Taktfrequenz nur mit XMP- oder EXPO-Profilen und erhöhter Betriebsspannung schafft – das klappt nicht immer stabil und treibt die Leistungsaufnahme hoch. Overclocker-DIMMs haben oft Zierbleche, nehmen sie also besser welche ohne. Die bekommen Sie bis zu den Standardgeschwindigkeitsklassen DDR4-3200 oder DDR5-4800 problemlos.

ECC-RAM für den Heimserver

Bringt es Vorteile, Speichermodule mit dem Fehlerschutz Error Correction Code (ECC) einzubauen?

Theoretisch schon, praktisch ist es nicht klar und ziemlich aufwendig. Zur Theorie: ECC erzeugt beim Schreiben redundante Informationen, anhand derer sich beim Auslesen die bei Weitem häufigsten RAM-Fehler korrigieren lassen, nämlich sämtliche Einzelbitfehler. Zweibitfehler werden erkannt, aber nicht alle auch korrigiert.

Bei Profi-Severn ist ECC-RAM eine typische Funktion; der Fernwartungschip solcher Geräte protokolliert dabei auch RAM-Fehler, weil diese oft auf Defekte eines DIMMs hinweisen. ECC-RAM ist jedoch nur nutzbar, wenn drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: Das System braucht nicht nur die etwas teureren ECC-Speichermodule, sondern der Prozessor muss auch einen ECC-tauglichen Speicher-Controller haben und auf einem Mainboard sitzen, das zusätzliche Leitungen für ECC im Speicherbus hat und dessen BIOS ECC einschaltet.

Intel und AMD ermöglichen ECC-RAM nur bei ausgewählten CPU-Versionen, Intel überdies nur in Kombination mit bestimmten Chipsätzen. ECC-taugliche Hardware ist oft teurer als normale PC-Technik und viele Serverboards schlucken im Leerlauf auch mehr Strom.

Nach unserer Einschätzung ist ECC-RAM für Heimserver verzichtbar. Auch bezahlbare NAS ohne ECC-RAM laufen jahrelang fehlerfrei. Das verbreitete Missverständnis, man solle das Dateisystem ZFS möglichst nur auf Computern mit ECC-RAM nutzen, wurde schon vor Jahren widerlegt.

Welche Platten?

Kann ich gewöhnliche Desktop-PC-Festplatten in einen Heimserver stecken? Oder sollen es welche speziell für NAS sein?

Weder noch: Wir raten mittlerweile dazu, für Server ausgelegte Festplatten zu kaufen, wenn diese jeweils mehr als 10 TByte speichern sollen. Denn die speziellen NAS-Platten sind oft teurer, aber mechanisch baugleich. Und die ehemals für Privatleute sinnvollen NAS-Platten mit niedrigeren Drehzahlen, die dadurch leiser uns sparsamer liefen, gibt es jenseits von 12 TByte kaum noch. Die modernen, heliumgefüllten Serverplatten sind im Leerlauf recht sparsam und leise, rattern bei Zugriffen aber deutlich hörbar – das lässt sich kaum vermeiden, denn sie sollen auch fest verschraubt sein.

Für Desktop-PCs ausgelegte Platten sind nicht für Dauerbetrieb gedacht und die Hersteller nennen dafür geringe Obergrenzen für die pro Jahr übertragenen Datenmengen im Rahmen der Garantiezeit, beispielsweise nur 55 TByte. Bei Serverplatten beträgt dieses "Workload Limited" oft das Zehnfache.

Wenn Sie ein RAID einrichten wollen, kaufen Sie besser Festplatten mit "Conventional Magnetic Recording" (CMR), also der sozusagen klassischen Aufzeichnungstechnik. Manche Laufwerke nutzen Shingled Magnetic Recording (SMR) mit teilweise überlappenden Spuren. Damit drohen Probleme bei der Reparatur von RAID-Verbünden (RAID Rebuild [1]).

USB-Platten am Server

Ich möchte einen möglichst kompakten Heimserver, aber trotzdem 3,5-Zoll-Festplatten für viel Massenspeicher. Kann ich Platten nicht einfach per USB anschließen?

Davon raten wir ab, sofern es nicht um eine einzelne sparsame USB-SSD geht. Wenn Magnetfestplatten zum Einsatz kommen sollen, empfehlen wir den Einbau von SATA-Platten in ein PC-Gehäuse oder NAS.

Der externe Anschluss via USB-Kabel birgt Risiken: Zusätzliche Störstellen, Kompatibilitätsprobleme und die Gefahr, dass jemand versehentlich das Kabel herauszieht oder hochkant stehende Platten umstößt.

USB-Festplatten mit 2,5-Zoll-Laufwerken sind zwar sparsam, viele nutzen jedoch Shingled Magnetic Recording (SMR), das für RAID nicht zu empfehlen ist [3]. Manche externen 3,5-Zoll-Festplatten mit USB-Anschluss haben ineffiziente Netzteile und schlucken bis zu 12 Watt, einige sogar schon mehrere Watt beim Nichtstun. Das macht den größten Vorteil eines sparsamen Mini-PCs oder Raspberry Pi wieder zunichte.

Externe USB-Gehäuse für mehrere 3,5-Zoll-Laufwerke können noch größere Nachteile haben: Laute Lüfter, hohe Leistungsaufnahme, proprietär umgesetzte RAID-Funktionen. Letzteres kann zu Datenverlust führen, wenn das USB-Gehäuse ausfällt und nicht mehr lieferbar ist.

N100- oder Celeron-Board

Sind PC-Mainboards mit aufgelötetem Intel Celeron J oder N100 eine sparsame und günstige Alternative zu Boards mit Wechselfassung für Core i oder AMD Ryzen?

Nur in speziellen Fällen, weil viele Boards mit solchen Onboard-CPUs schludrig gemacht sind und die Prozessoren zu wenige schnelle Schnittstellen haben. Meistens fährt man deshalb mit einem sparsamen Board mit Wechselfassung besser.

Celeron N/J, Pentium Silver und N100 haben nur je zwei SATA-Ports, wenige PCIe-Lanes und USB-Ausgänge. NAS-Hersteller kompensieren das durch zusätzliche Adapterchips. Die erwähnten PC-Mainboards stellen jedoch nur wenige PCIe-Slots mit wenigen und langsamen Lanes bereit. Nachgerüstete SATA-Adapter sind vergleichsweise teuer und manche schlucken auch noch mehrere Watt Leistung. Schließlich lässt sich bei diesen Chips auch das RAM nicht so weit und flexibel aufrüsten wie bei Mainboards mit Wechselfassungen.

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