Premier Serveur NAS DIY — Du Boîtier 3D à OpenMediaVault

Cet article présente la fabrication intégrale d’un serveur NAS 4 baies 100 % fait maison, depuis la modélisation 3D sur-mesure jusqu’à l’installation logicielle sous OpenMediaVault.

L’objectif premier de ce projet était de concevoir une solution de stockage réseau performante à tout petit prix en s’appuyant massivement sur la récupération de composants électroniques (alimentation de PC de bureau, adaptateurs SATA, disques durs existants). Sur le marché, un boîtier NAS 4 baies commercial (type Synology ou QNAP) coûte facilement entre 400 € et 600 € nu, sans le moindre disque dur. En fabriquant tout soi-même, le coût de revient tombe à environ 80 € pour les pièces neuves.

Côté matériel, le châssis imprimé en 3D et modélisé de A à Z pour répondre exactement à mes besoins, il intègre un compartiment avec porte frontale permettant le remplacement des disques durs à chaud (hot-swap), tout en logeant un Raspberry Pi 3B+, une alimentation ATX 250W reconditionnée et une ventilation active.

1. Objectifs & Inspirations

Le Cahier des Charges

Le cahier des charges initial s’articulait autour de quatre impératifs :

• Surcyclage (Upcycling) & Petit prix : Réutiliser un maximum de matériel électronique dormant pour faire chuter la facture par rapport aux boîtiers commerciaux.
• Châssis sur-mesure & Disques extractibles à chaud : Concevoir de A à Z un boîtier 100 % maison accueillant verticalement 4 disques 3.5 pouces avec remplacement à chaud (hot-swap), tout en assurant un flux d’air thermique constant.
• Fiabilité d’alimentation électrique : Fournir une tension stable de 12V (moteurs de disques et ventilation) et 5V (logique de commande et Raspberry Pi) sans faire chauffer de transformateurs externes multiples.
• Simplicité d’administration : Déployer une distribution Linux headless légère couplée à OpenMediaVault (OMV) pour gérer facilement les partages de fichiers (Samba/NFS) et la surveillance SMART.

Inspirations de Conception

La conception du châssis et de l’architecture physique s’est inspirée de plusieurs références ouvertes de la communauté maker :

• Le concept de boîtier ITX 4 baies publié sur Printables (Network Storage 4-bay 3.5” ITX NAS).
• La bibliothèque de modèles CAO GrabCAD pour intégrer les gabarits précis du Raspberry Pi et des disques 3.5”.
• Les réalisations vidéo de NAS compacts sur base Raspberry Pi.

2. Modélisation CAO & Impression 3D (Wanhao D12)

Conception Mécanique du Châssis

Le boîtier a été entièrement modélisé de zéro (100 % fait maison) pour permettre le remplacement des disques durs à chaud (hot-swap). Il intègre une façade bicolore ventilée, une porte frontale articulée d’accès rapide, des glissières de guidage pour les 4 baies de disques 3.5” et un compartiment arrière dédié au bloc d’alimentation et au Raspberry Pi.

Voici le modèle numérique 3D du serveur NAS (avec le capot masqué pour laisser apparaître l’architecture interne, les baies disques et l’agencement matériel) :

Paramètres d’Impression & Assemblage

• Imprimante 3D : Wanhao D12/230 Dual Extruder.
• Matériaux : Filament PLA Wanhao en deux tons contrastés (Noir & Orange), conférant au NAS une signature visuelle industrielle et dynamique.
• Fixation mécanique robuste :
  • L’intégration de cartes électroniques dans du plastique imprimé en direct risque souvent d’arracher les filetages après quelques démontages. Pour y remédier, 4 inserts taraudés en laiton M2.5x4mm ont été insérés à chaud au fer à souder dans les colonnettes du boîtier.
  • La carte Raspberry Pi 3B+ vient s’y visser solidement à l’aide de vis métriques KM2 M2.5x5mm, garantissant un maintien parfait sans contrainte sur le PCB.
• Ventilation active : Un ventilateur 12V extrait l’air chaud vers l’arrière, créant une dépression qui force l’air frais à traverser les intervalles entre les quatre disques durs.

3. Liste des Composants & Budget (BOM)

L’un des points forts du projet réside dans son coût particulièrement accessible : environ 80 € d’électronique et consommables (hors disques durs récupérés), tout en évitant l’achat d’un NAS propriétaire du commerce valant plusieurs centaines d’euros.

Matériel & Électronique

Visserie, Consommables & Outillage

4. Ingénierie Électrique & Câblage

Pour alimenter à la fois le Raspberry Pi et quatre disques mécaniques 3.5” (qui demandent un courant de démarrage significatif lors du spin-up des plateaux), l’utilisation d’une alimentation PC ATX s’avérait idéale.

flowchart TD
    AC["Secteur 230V AC"] --> PSU["Alimentation PC ATX Hipro 250W"]
    
    PSU -->|"Fil Vert PS_ON# & Fil Noir GND"| Switch["Bouton poussoir avec bague LED"]
    
    PSU -->|"Rail +12V (Fils Jaunes)"| Rail12["Distribution 12V DC"]
    PSU -->|"Rail +5V (Fils Rouges)"| Rail5["Distribution 5V DC"]
    PSU -->|"Masse Commune (Fils Noirs)"| GND["Masse Generale GND"]
    
    Rail12 -->|"Jack 5.5x2.1mm"| SATA["4x Adaptateurs SATA Disques 3.5 pouces"]
    Rail12 -->|"12V"| Fan["Ventilateur de refroidissement"]
    Rail12 -->|"12V"| LED["Bague LED du Bouton"]
    
    Rail5 -->|"Pin 2 (GPIO 5V)"| RPi["Raspberry Pi 3 B+"]
    GND -->|"Pin 39 (GPIO GND)"| RPi
    
    RPi -->|"4x Cordon USB 2.0"| SATA

Transformation de l’Alimentation ATX

En s’appuyant sur les méthodes documentées de conversion d’alimentations PC en alimentations d’atelier (notamment les ressources techniques de la4ldesylvie) :

1. Dégagement des faisceaux superflus : Ouverture sécurisée du boîtier de l’alimentation, décharge des condensateurs haute tension, et dessoudage propre de la tresse 24 broches inutile pour ne conserver que les lignes requises (+12V jaune, +5V rouge, masse noir, et fil de commande vert PS_ON#).
2. Démarrage automatique ou commandé : Pour allumer l’alimentation sans carte mère PC, le fil de signal PS_ON# (broche verte) doit être tiré à la masse (GND). Ce pontage est directement piloté par l’interrupteur métallique du châssis.

Raccordement du Bouton & Bague LED 12V

Le bouton poussoir utilisé dispose de cinq broches :

• Contacts de commutation (C et NO) : Le commun (C) et le Normalement Ouvert (NO) coupent ou établissent le contact entre PS_ON# et la masse. Une pression met sous tension l’ensemble du NAS.
• Alimentation de la LED (LED+ et LED-) : La broche positive de la LED est reliée au rail +12V jaune, et le pôle négatif à la masse commune. Dès la mise en marche, la bague s’illumine.

Alimentation du Raspberry Pi par le Connecteur GPIO

Plutôt que d’alimenter le Raspberry Pi par son port micro-USB (qui introduit souvent des chutes de tension dues à la résistance du câble et déclenche l’icône jaune d’avertissement undervoltage), la carte est directement alimentée par ses broches GPIO :

• Broche 2 (Pin 2) : Raccordée au fil rouge (+5V continu stable de l’alimentation ATX).
• Broche 39 (Pin 39) : Raccordée au fil noir (Masse GND).

Les quatre disques durs sont ensuite raccordés chacun sur l’un des ports USB du Raspberry Pi pour la transmission des données, tandis que leur puissance électrique provient directement du rail 12V de l’ATX.

Premier Câblage de Test sur Établi

Avant d’intégrer définitivement tous les faisceaux dans le boîtier imprimé en 3D, un premier banc d’essai et câblage de test a été monté sur l’établi afin de valider au multimètre la stabilité des tensions, l’alimentation sans undervoltage du Raspberry Pi et le démarrage synchrone des disques :

5. Déploiement Logiciel : Raspberry Pi OS & OpenMediaVault

Étape 1 : Préparation de l’OS Système

L’installation logicielle s’est faite via l’utilitaire officiel Raspberry Pi Imager :

1. Choix du système : Sélection de Raspberry Pi OS (Other) puis Raspberry Pi OS Lite (32-bit). Cette déclinaison sans environnement graphique économise un maximum de RAM et de cycles CPU pour les transferts de fichiers.
2. Paramétrage headless initial (engrenage) :
   • Activation du serveur SSH (Enable SSH).
   • Définition du mot de passe utilisateur (pi).
   • Configuration du hostname réseau (nas-rpi).
3. Écriture sur la carte micro SD Lexar de 32 Go.

Étape 2 : Démarrage & Première Connexion SSH

Une fois la carte insérée et le câble réseau branché sur le switch, on repère l’adresse IP attribuée par le serveur DHCP, puis on se connecte en console :

# Connexion SSH au Raspberry Pi
ssh pi@192.168.0.171

Mise à jour complète des dépôts Debian et des paquets installés :

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

Étape 3 : Installation Automatisée d’OpenMediaVault

L’installation d’OpenMediaVault (OMV) sur une base Raspberry Pi OS se fait simplement à l’aide du script officiel maintenu par l’équipe d’OMV-Extras :

# Téléchargement et exécution du script de déploiement OMV
wget -O - https://raw.githubusercontent.com/OpenMediaVault-Plugin-Developers/installScript/master/install | sudo bash

Une fois le déploiement terminé, un redémarrage permet d’initialiser tous les services :

sudo reboot

Étape 4 : Configuration dans l’Interface Web OMV

L’administration s’effectue via un navigateur web à l’adresse du NAS : http://192.168.0.171/ :

• Disques physiques : Détection automatique des disques raccordés via les adaptateurs USB/SATA, consultation de l’état de santé S.M.A.R.T. et extinction programmée des plateaux (Spindown après 20 minutes d’inactivité pour limiter la consommation et le bruit).
• Système de fichiers : Formatage en ext4 pour garantir une intégrité éprouvée sous Linux.
• Services de partage : Activation du protocole SMB/CIFS pour un accès fluide depuis les machines Windows, macOS et Linux, ainsi que NFS pour les échanges inter-machines.
• Sécurité & Droits : Définition des utilisateurs, des dossiers partagés et des permissions de lecture/écriture.

6. Bilan d’Exploitation & Limites Techniques

Ce qui a Parfaitement Fonctionné

• Stabilité électrique absolue : L’alimentation ATX de 250W fournit un courant sufisent lors du démarrage simultané des quatre disques mécaniques, éliminant tout risque de décrochage USB ou de redémarrage inopiné du Pi.
• Compacité & Esthétique : L’empreinte au sol est réduite à celle des disques et du bloc d’alimentation. Le duo de filaments noir et orange apporte un look très soigné.
• Rapport Coût / Utilité : Pour un investissement matériel neuf inférieur à 80 €, le système a assuré pendant des mois la centralisation des sauvegardes familiales et des séries multimédias.

Les Limites Techniques Rencontrées

Ce projet formateur a également permis de toucher du doigt les contraintes matérielles de la plateforme :

1. Le goulot d’étranglement USB 2.0 / Ethernet du Pi 3B+ : Sur le Raspberry Pi 3B+, le contrôleur réseau Gigabit (LAN9514) et les 4 ports USB partagent tous le même bus interne USB 2.0 bridé à 480 Mbps théoriques. En pratique, les débits plafonnent entre 30 et 38 Mo/s en lecture/écriture réseau. Si cela suffit largement pour streamer de la vidéo HD ou écouter de la musique, c’est limitant pour transférer des fichiers volumineux de plusieurs dizaines de gigaoctets.
2. L’absence de RAID matériel ou ZFS natif : Le passage par des ponts USB rend l’usage du RAID logiciel (mdadm ou ZFS) peu recommandé en raison de la latence des convertisseurs SATA-USB et des risques de désynchronisation d’un bus USB.