Raspberry Pi als Datenserver einrichten

Raspberry Pi als Datenserver einrichten

Einplatinencomputer sind klein, günstig und vor allem sehr sparsam im Stromverbrauch. Daher eignen sie sich gut für kleine Projekte, bei denen ein Computer dauerhaft in Betrieb sein muss. Selbst ältere und zumeist sparsamere Desktop-PC benötigen durchschnittlich 50 W/h. Im Dauerbetrieb kommen da schnell 438 kW/Jahr zusammen, die bei einem Bruttopreis von 0,25 Cent/kW mit über 100 € jedes Jahr zu Buche schlagen.

Der Raspberry Pi begnügt sich im Schnitt mit 1,5 W/h und kann als Datenserver somit die Kosten auf unter 5 €/Jahr senken. Was liegt also näher, als diesen kleinen Einplatinencomputer als Datenserver zu nutzen. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist hierfür völlig ausreichend. Ein Monitor oder andere Peripheriegeräte, die weitere Stromkosten verursachen können, werden hierfür nicht benötigt. Der Datenserver lässt sich bequem per Remote Desktop von jedem Rechner im Netzwerk bedienen und nutzen.

Warum ein Datenserver sinnvoll ist

In vielen Haushalten werden heute mehrere Rechner genutzt: ein Desktop-PC für die Büroarbeit, ein Laptop für das Internet oder ein Tablet für die Schule. Häufig ist es hierfür nötig, dass Daten zwischen den Rechnern ausgetauscht werden. Das kann beim Zeigen der Urlaubsbilder ebenso interessant sein, wie beim Hören der gespeicherten Musik oder dem Bearbeiten von mehreren Dokumenten an unterschiedlichen Geräten. Der Austausch mittels externer Festplatte oder Speicherstick ist hierbei oft sehr umständlich. Ein gemeinsamer Datenserver erleichtert den Zugriff auf gespeicherte Daten und diese können von allen Rechnern im heimischen Netzwerk genutzt werden.

Ein besonderer Vorteil liegt jedoch in der Datensicherung. Werden Geräte von mehreren Familienmitgliedern genutzt und installieren Kinder unüberlegt ihre Spiele oder bewegen sich unkontrolliert im Internet, kann ein einziger Klick zum Absturz des Rechners, dem Einfangen eines Virus und auch Verlust der gespeicherten Daten führen. Hilft nur noch eine Neuinstallation, lassen sich auf dem Gerät gespeicherte Daten nur mit erheblichem Aufwand sichern. Anders sieht es jedoch aus, wenn alle Daten zentral auf einem Datenserver gespeichert werden und dort von jedem Endgerät aufgerufen werden können. Ist jetzt eine Neuinstallation eines Rechners im Netzwerk nötig, so kann diese bedenkenlos durchgeführt werden, ohne den Verlust von wichtigen Daten zu befürchten. Nach der Installation kann bereits wieder auf die wichtigen Dokumente zugegriffen werden. Eine zusätzliche Datensicherung sollte dennoch regelmäßig durchgeführt werden, denn auch ein Datenserver oder die verbaute Festplatte kann einem Defekt unterliegen.

Ein sehr interessanter Vorteil des Datenservers ist auch die zentrale Speicherung von wichtigen und häufig genutzten Links im Internet. Wird an einem Endgerät ein interessanter Link gefunden und gespeichert, kann von allen anderen Endgeräten ebenfalls darauf zugegriffen werden. Wer Grundkenntnisse in der HTML-Programmierung besitzt, kann sich hierfür sogar eine persönlich angepasste Startseite für den Browser erstellen, welche sich automatisch auf jedem Rechner öffnet. Somit ist das Browser-Startbild für jeden Rechner im Netzwerk gleich und wichtige Links lassen sich sofort aufrufen, ohne dass sie extra als Lesezeichen gespeichert werden müssen.

Welcher Raspberry Pi soll es sein?

Prinzipiell eignet sich ab dem Raspberry Pi B jedes Modell, da diese bereits einen Ethernet-Port (Lan-Anschluss) besitzen. Da sich die einzelnen Modelle jedoch kaum im Preis unterscheiden und die neueren Modelle Raspberry Pi B+ und Raspberry 2 B sogar schneller und dabei sparsamer sind, kann jederzeit zum aktuellsten Modell gegriffen werden. Raspberry Pi Modellübersicht

Rasbperry Pi Starter-Kit auf Amazon.de

Der Einzelpreis für das neuste Modell, den Raspberry Pi 3 Modell B, liegt zwischen 35 € und 40 €. Im Vergleich zu einem Desktop-PC ein absolutes Schnäppchen und ausgestattet mit einem Quad Core-Prozessor, muss er sich auch in puncto Leistung nicht verstecken. Für den einfachen Betrieb wird jedoch zusätzlich ein Netzteil, eine Speicherkarte und für die Einrichtung ein Monitor mit HDMI-Anschluss oder einem entsprechenden Adapter, sowie Maus und Tastatur benötigt. Bei der Speicherkarte sollte auf die maximale Schreib- und Lesegeschwindigkeit geachtet werden. Die schnellsten Micro-SD-Karten tragen hierfür eine aufgedruckte 10 in einem Kreis. Ältere und langsamere Speicherkarten sollten nicht genutzt werden.

Auch wenn der geplante Server ein Gehäuse erhält, ist es sinnvoll, wenigstens den unteren Teil eines Raspberry-Gehäuses zu nutzen. Dieses kann im Server-Gehäuse befestigt werden und bietet dem Pi einen sicheren Platz. Mit einem Starter-Kit erhält man die benötigte Grundausstattung und spart in den meisten Fällen gegenüber dem Einzelkauf. Mit einem Preis zwischen 50 € und 70 € für ein solches Starter-Kit, handelt es sich um einen sehr günstigen und sparsamen vollwertigen Rechner. Ein weiterer Vorteil ist die häufig vorinstallierte Speicherkarte, die bereits die Software Noobs enthält, mit der sich das gewünschte Betriebssystem leicht installieren lässt.

Mit Noobs zum gewünschten Betriebssystem

Für den Raspberry Pi gibt es mehrere verschiedene Betriebssysteme, die teilweise auf spezielle Anwendungen zugeschnitten sind. Für den allgemeinen Gebrauch als Arbeitsrechner kommt allerdings in den meisten Fällen Raspbian zum Einsatz. Das Betriebssystem Raspbian wird kostenlos von raspberrypy.org zur Verfügung gestellt und kann hier als Image geladen werden: https://www.raspberrypi.org/downloads/

Grundeinstellungen von Raspbian

Mit Noobs das gewünschte Betriebssystem installieren
Mit Noobs das gewünschte Betriebssystem installieren

Ist man sich jedoch noch nicht sicher, welches Betriebssystem genutzt werden soll oder möchte man jederzeit die Möglichkeit haben, das Betriebssystem bei einem Datenverlust neu zu erstellen, empfiehlt sich die Software Noobs. Noobs ist eine Art Startmenü, mit dem sich das gewünschte Betriebssystem (auch mehrere) auswählen und installieren lässt. Bei jedem Start wird erst Noobs und anschließend das installierte Betriebssystem geladen. So besteht jederzeit die Möglichkeit, das Betriebssystem zu wechseln oder neu zu installieren. Gerade in der Übungszeit, in der mitunter Fehler gemacht werden, ist das durchaus sinnvoll.

In einem Raspberry Pi Starter-Kit ist zumeist eine Micro-SD-Karte mit der Software Noobs enthalten, sodass die Formatierung der Speicherkarte entfallen kann. Muss die Speicherkarte mit dem Betriebssystem eingerichtet werden, wird ein Image-Writer, wie Win32DiskImager, benötigt.

Mit der eingerichteten Speicherkarte kann der Raspberry Pi gestartet werden, wofür lediglich eine Tastatur und ein Monitor benötigt wird. Nach einer kurzen Anlaufzeit startet Noobs mit der Auswahl der Betriebssysteme. Mit der Bestätigung von Raspbian wird dieses installiert, was durchaus über 30 Minuten dauern kann. Beim erneuten Start wird automatisch das Betriebssystem gestartet und Raspbian fordert zur Eingabe des Users und dem entsprechenden Passwort auf. In der Grundeinstellung ist der User pi mit dem Passwort raspberry angelegt.

Grundeinstellungen im Betriebssystem Raspbian

Raspbian – Konfigurationsmenü
Raspbian – Konfigurationsmenü

Nach dem Login müssen verschiedene Grundeinstellungen vorgenommen werden. Das Konfigurationsmenü wird mit dem Befehl sudo raspi-config gestartet.

  • sudo raspi-config – startet Konfigurationsmenü

Viele Punkte im Konfigurationsmenü, welches jederzeit auch erneut aufgerufen werden kann, sind selbsterklärend. Daher sollen hier nur die aufgelistet werden, die für den Betrieb als Datenserver wichtig sind.

HauptmenüUntermenüEinstellung
Advanced OptionsUpdateStartet ein Update des Konfigurationstools.
HostnameUm den Raspberry Pi später im Netzwerk zu finden, benötigt er einen Namen. Beispiel: PiServer.
SSHDie Einstellung "enable" aktiviert die Remote-Funktion, die später dringend benötigt wird.
Change User PasswortDie Grundeinstellung "pi - raspberry" sollte dringend geändert werden.
InternationalistionChange LocaleSchriftsatz de_DE.UTF-8 UTF-8 aktivieren.
Change TimezoneDeutsche Zeitzone einstellen.
Change Keyboard LayoutAuswahl der Tastatur: "Generische PC-Tastatur mit 105 Tasten (Intl)". Bei der nachfolgenden Frage zur Tastaturbelegung wird  Deutsch ausgewählt und die Frage nach der AltGr mit der Standardbelegung beantwortet. In den nächsten Punkten wird keine Compose-Taste benötigt und auch die Frage nach Stgr+Alt+Entf mit Nein beantwortet.

Damit sind die Grundeinstellungen abgeschlossen und der Raspberry Pi kann neu gestartet werden.

Festplatten einbinden

Raspbian behandelt angeschlossene Festplatten nicht wie Windows und stellt diese als Laufwerk zur Verfügung. Festplatten müssen mittels Befehl in einem bereitgestellten Ordner geladen (gemountet) werden. Hierfür muss der Raspberry Pi im ersten Schritt das Format ntfs, mit dem aktuelle Festplatten formatiert sind, beigebracht werden. Mit dem Befehl

  • sudo apt-get install ntfs-3g

werden die entsprechenden Treiber geladen. Je nach Anzahl der angeschlossenen Festplatten müssen unter dem Ordner "Media" neue Ordner erstellt werden, in die die Festplatten geladen werden. Im Beispiel sind es zwei Festplatten mit den Ordnernamen "Daten" und "Medien".

  • sudo mkdir /media/Daten
  • sudo mkdir /media/Medien
Kennungen der angeschlossenen Festplatten auslesen
Kennungen der angeschlossenen Festplatten auslesen

Damit beide Festplatten später bei jeden Start automatisch geladen werden, wird in erster Linie ihre Kennung benötigt. Diese ist für jede Festplatte unterschiedlich, sodass diese immer wieder erkannt werden. Mit dem folgenden Befehl werden alle angeschlossenen Laufwerke aufgelistet. Hierzu bitte den Namen und die Kennung notieren.

  • sudo lsblk -o name,uuid

Das Bild zeigt die beiden angeschlossenen Festplatten:

  • sda1 – 53554C50204E5553
  • sdb  – 24040B97040B6B5E

Für die automatische Erkennung der beiden Festplatten beim Startvorgang, müssen diese in der Startdatei fstab eingetragen werden. Der Befehl nano startet den Editor und nachfolgend wird festgelegt, welche Datei im Editor geöffnet werden soll.

  • sudo nano /etc/fstab

In der geöffneten Datei fstab müssen nun die beiden Festplatten eingetragen werden. Die entsprechende UUID (Kennung) und Ordnerbezeichnung müssen natürlich angepasst werden und dienen hier nur als Beispiele.

    • UUID=53554C50204E5553 /media/Daten ntfs defaults 0 2
    • UUID=24040B97040B6B5E /media/Medien ntfs defaults 0 2

    Sind beide Zeilen (oder eine bei einer Festplatte) hinzugefügt, kann die Datei mit STRG-O gespeichert und mit STRG-X geschlossen werden. Die Festplatten werden nun bei jedem Start geladen und der Dateninhalt wird in den jeweiligen Ordnern angezeigt.

    Samba installieren und einrichten

    Zwar befinden sich die Daten der eingebunden Festplatten auf dem Raspberry Pi, jedoch müssen sie noch im Netzwerk zur Verfügung gestellt und von Windows erkannt werden. Die Software Samba ermöglicht es, dem Raspberry Pi mit der Windows Datei- und Druckerfreigabe zu kommunizieren. Mit dem Befehl

    • sudo apt-get install samba samba-common-bin

    wird Samba installiert und anschließend ein Benutzer (pi) mit Passwort hinzugefügt.

    • sudo smbpasswd -a pi

    Damit die Software Samba weiß, welche Daten sie freigeben darf, müssen diese in die Konfigurationsdatei eingetragen werden, wozu wieder der Editor genutzt wird.

    • sudo nano /etc/samba/smb.conf

    Folgende Angaben müssen in der Konfigurationsdatei ergänzt werden:

    • # Global parameters
    • [global]
    • workgroup = heimnetz (Netzwerkname)
    • netbios name = PiServer (eingestellter Name des Servers im Netzwerk)
    • server string = Samba Server %v
    • map to guest = Bad User
    • log file = /var/log/samba/log.%m
    • max log size = 50
    • preferred master = No
    • local master = No
    • dns proxy = No
    • security = User
    • # Share
    • [Daten] (angezeigter Name im Netzwerk)
    • path = /medien/Daten (eingestellter Dateipfad)
    • valid users = Pi
    • read only = No
    • create mask = 0777
    • directory mask = 0777
    • [Medien]
    • path = /media/Medien
    • valid users = Pi
    • read only = No
    • create mask = 0777
    • directory mask = 0777

    Anschließend kann die Datei wieder mit STRG-0 gespeichert und mit STRG-X geschlossen werden. Die Installation ist mit einem Neustart abgeschlossen und der neue Server sollte im Netzwerk als Computer angezeigt werden. Beim Öffnen erfolgt die Abfrage nach dem Usernamen und dem Passwort, welche bei der Eingabe gespeichert werden können.

    Möglicher Aufbau eines Datenservers mit Raspberry Pi
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