Membuat backplane baru untuk NAS rumahan saya

• Motivasi pengembangan backplane PCIe
  • Saat memasang NixOS pada NAS Terramaster F2-221, menghubungkan USB SSD eksternal untuk penyimpanan sistem operasi terasa merepotkan sehingga mulai dipikirkan cara memasang media penyimpanan internal
  • Karena motherboard NAS memiliki slot PCIe x4, dicari cara untuk memanfaatkannya
• Analisis backplane PCIe
  • Dengan menganalisis foto ulasan model 5-bay F5-422 dari pabrikan yang sama, dipastikan bahwa jumlah port SATA diperluas menggunakan dua kontroler ASMedia ASM1061 PCIe-SATA
  • Dengan menelusuri balik susunan pin PCIe pada motherboard F2-221, dipastikan bahwa jalur PCIe untuk ASM1061 memang terhubung
  • Melalui analisis sinyal PCIe, pasangan TX, RX, dan REFCLK diidentifikasi lalu dibuat tabel susunan pin
  • Rangkaian catu daya pada backplane dianalisis dan diketahui terdiri dari load switch untuk hot-plug serta slow starter
• Pembuatan prototipe
  • Diputuskan untuk memasang SSD NVMe M.2 dengan memanfaatkan satu lane PCIe. Biayanya lebih murah daripada SATA dan implementasinya lebih sederhana
  • Dengan mempertimbangkan ukuran backplane lama serta batasan posisi sekrup, konektor dan komponen ditata lalu PCB dirancang
  • Setelah PCB pesanan dari JLCPCB dirakit dengan komponen dan dipasang ke NAS, hasil pengujian memastikan sistem dapat melakukan boot
• Pembuatan versi final
  • Versi final PCB dibuat dengan memperbaiki masalah pada prototipe dan menghapus test point yang tidak diperlukan
  • Setelah dipasang pada NAS, dipastikan berfungsi tanpa masalah dan telah digunakan dengan stabil dalam jangka panjang
  • File desain final dipublikasikan di GitHub

Opini GN⁺

• Ini adalah contoh menarik yang menganalisis secara rinci struktur internal dan desain backplane NAS Terramaster. Di tengah minimnya informasi dari pabrikan, upaya mewujudkan fungsi yang diinginkan lewat reverse engineering sangat menonjol
• Pemanfaatan lane PCIe yang sudah ada untuk memakai SSD NVMe yang murah dan cepat sebagai drive boot OS sangat mengesankan. Dibanding menambahkan kontroler SATA, ini tampak sebagai pilihan yang masuk akal karena implementasinya lebih sederhana namun tetap memberi performa yang memadai
• Analisis rangkaian load switch dan slow starter untuk fungsi hot-plug sangat menarik. Ini menjadi contoh yang baik tentang hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan catu daya
• Proses perancangan PCB dalam tulisan ini tampaknya bisa menjadi referensi bagus bagi pengguna NAS lain dengan kebutuhan serupa. Namun, tampaknya ada faktor lain yang juga perlu dipertimbangkan, seperti masalah garansi Terramaster atau kompatibilitas sistem operasi NAS
• Penulis tampaknya tidak memiliki banyak pengalaman dalam perancangan PCB, tetapi proses prototyping bertahap dan penyelesaian masalahnya sangat mengesankan. Pembelajaran melalui trial and error seperti ini tampaknya akan membantu meningkatkan kemampuan desain elektronik

[GN⁺]

Komentar Hacker News

Ringkasan:

• Saat menyolder paket DFN, mereka hanya memeriksa apakah ada hubungan singkat antara daya dan ground tanpa mikroskop, lalu mengambil foto close-up dengan kamera ponsel. Untuk menyolder paket DFN tanpa stencil, metode yang efektif adalah menaruh solder paste berlebih di pad lalu menekan IC ke tempatnya; panas dari Hot Air Station melelehkan solder, IC akan sedikit terangkat, lalu ditekan dengan pinset sehingga kelebihan solder terdorong keluar ke atas solder mask. Ini terdengar gila, tetapi metodologinya menyenangkan.
• Ada harapan agar lebih banyak standardisasi dilakukan pada pembuatan NAS konsumen. Ada usulan kepada ASUSTOR untuk membuat backplane/adaptor kompatibel Mini ITX sehingga backplane bisa diganti beberapa tahun kemudian. Jika motherboard bisa diganti untuk meningkatkan NAS dari 1Gbps ke 2.5Gbps atau 10Gbps, umur chassis bisa diperpanjang.
• Mengagumi bahwa orang-orang mau mendalami proyek yang berisiko membuat mereka kehilangan uang sungguhan, seperti saat memodifikasi gitar atau hardware. Juga penasaran mengapa hampir tidak ada pasar untuk kotak kecil yang bisa diutak-atik sehingga hardware atau software-nya mudah dimodifikasi.
• Masalah drive eksternal pada NAS diselesaikan dengan menempelkannya di atas NAS menggunakan Velcro.
• Proyek ini terlihat jauh lebih keren daripada casing NAS rakitan buatan sendiri dari Lego. Mereka pernah membuat sendiri dengan menghubungkan hard drive USB ke hub lalu menghubungkannya ke Nvidia Jetson.
• Pada NAS 5-bay versi yang sama, TrueNAS Scale dipasang menggunakan Samsung USB stick. Mereka memilih produk yang banyak dipakai untuk dashcam Tesla demi mendapatkan sedikit jaminan daya tahan. Namun performa CPU kurang memadai sehingga ada rencana untuk upgrade ke yang lebih kuat.
• Pernah mencoba memasang ZFS di Mac dan menggunakannya pada satu drive USB, tetapi performa I/O turun drastis: saat menyalin file sistem menjadi tidak responsif, mouse dan keyboard tersendat. Penggunaan CPU melonjak hingga 400%, tetapi penyebab pastinya tidak diketahui.
• Melalui tebakan, trial and error, pemeriksaan rangkaian, dan penggantian IC load switch, mereka berhasil mendapatkan hasil yang mengejutkan dan elegan.
• Ini adalah proyek hebat yang tidak sekadar menempelkan Arduino ke segala hal.