Tech補(bǔ)齊NAS的短板

大腹翁

自從疫情開(kāi)始，個(gè)人私有云存儲(chǔ)的需求與日俱增，NAS從小眾用戶的玩物逐漸走向主流市場(chǎng)。然而很多NAS用戶發(fā)現(xiàn)，看上去很美好的個(gè)人云存儲(chǔ)，在面對(duì)一些使用場(chǎng)景時(shí)，會(huì)有短板出現(xiàn)。最典型的場(chǎng)景就是大量數(shù)據(jù)吞吐的環(huán)境，比如視頻博主的剪輯工作、自建測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)等。

面對(duì)這樣的市場(chǎng)呼聲，NAS廠商自然給出了解決方案—高速率網(wǎng)卡和SSD高速緩存，這樣的配置完美打在了痛點(diǎn)之上，只是用戶在使用上走偏了。眾所周知，SSD這幾年經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，主流容量越來(lái)越高，用戶淘汰下來(lái)的小容量SSD越來(lái)越多，這些小容量SSD就被用作了NAS的高速緩存。有意思的是，這樣做的用戶，并沒(méi)有得到好的使用體驗(yàn)。為什么呢？我們就拿WD Red SN700 SSD 4TB這樣的NAS專用高速緩存固態(tài)硬盤(pán)來(lái)聊聊這個(gè)問(wèn)題。

一塊SSD最重要的是什么？當(dāng)然是速度，相比前幾年那些小容量SSD，現(xiàn)如今SSD的速度已經(jīng)今非昔比了。拿這款專為NA S設(shè)計(jì)的高速緩存固態(tài)SN700 4TB來(lái)說(shuō)，使用CrystalDiskMark8.0進(jìn)行測(cè)試，可以得到順序讀取3435MB/s、順序?qū)懭?123MB/s、隨機(jī)讀寫(xiě)也能近600MB/s。這些數(shù)字是以前的老家伙們絕對(duì)達(dá)不到的水準(zhǔn)。當(dāng)然，光有速度還不行，既然是給NAS當(dāng)作緩存，那么讀寫(xiě)量就是一個(gè)需要考慮的因素。SN700最高提供高達(dá)5100TBW的寫(xiě)入量，并且還有5年的質(zhì)保，可以說(shuō)是將各項(xiàng)指標(biāo)都拉滿了。

當(dāng)然，這么說(shuō)還是太虛了，我們來(lái)上機(jī)實(shí)際測(cè)試一下。先說(shuō)一下測(cè)試環(huán)境，NAS為威聯(lián)通TS-653D搭配QM2-2P10G1TA加速卡，這塊加速卡集成了兩個(gè)NVMe高速固態(tài)緩存接口和一個(gè)萬(wàn)兆網(wǎng)口，我們將SN700 4TB的SSD裝在加速卡上進(jìn)行測(cè)試。機(jī)械硬盤(pán)我們選擇了一款入門(mén)級(jí)別的WD60EZRZ 6TB硬盤(pán)，之所以選擇這樣一塊硬盤(pán)，是想看到高速緩存對(duì)這樣一款性能較為普通的硬盤(pán)能有多大的提升。基于同樣的考慮，我們沒(méi)有采用多塊硬盤(pán)組RAID的方式。將NAS運(yùn)行環(huán)境搭建好之后使用萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)連接電腦，將NAS的存儲(chǔ)空間通過(guò)iSCSI協(xié)議在電腦上模擬出一個(gè)虛擬本地硬盤(pán)，這樣我們就能通過(guò)對(duì)這個(gè)虛擬硬盤(pán)的測(cè)試，測(cè)出性能的變化。

在單機(jī)械硬盤(pán)，沒(méi)有SSD緩存的情況下，順序讀取速度基本和在電腦上使用時(shí)相差不大，順序?qū)懭胨俣嚷杂袚p耗，至于隨機(jī)讀寫(xiě)嘛，對(duì)于機(jī)械硬盤(pán)就不要抱有太高的要求了。然后我們找了100GB的文件進(jìn)行了實(shí)際的讀寫(xiě)測(cè)試，跟測(cè)試軟件的結(jié)果差不多，從NAS持續(xù)讀取有接近130MB/s的速度，寫(xiě)入NAS稍慢一點(diǎn)也有100MB/s的速度。基本上可以得出結(jié)論—這就是這塊6TB硬盤(pán)本身的極限速度了。

接下來(lái)，我們將SN700 4TB裝入NAS，設(shè)為高速緩存，其他設(shè)置不變?？梢钥吹巾樞蜃x取速度達(dá)到632MB/s，順序?qū)懭胍灿?88MB/s，多線程隨機(jī)讀取直接翻番，而多線程隨機(jī)寫(xiě)入更是快了近百倍。仔細(xì)看這份數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)很多有意思的地方，首先，NVMe高速緩存的作用是毋庸置疑的。其次，這還遠(yuǎn)不是它能達(dá)到的最高速度，雖然現(xiàn)在使用NVMe通道作為高速緩存，但數(shù)據(jù)的實(shí)際出口還是機(jī)械硬盤(pán)所在的SATA通道，高速緩存幫助機(jī)械硬盤(pán)活生生將單個(gè)SATA通道的6Gb/s帶寬跑滿了。如果是多個(gè)硬盤(pán)組RAID，再加上這樣的高速緩存，那么跑滿萬(wàn)兆網(wǎng)卡的帶寬也不是太大的問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，有了像WD SN700這樣的高速緩存加持，NAS可以從一個(gè)冷數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)搖身一變，成為一臺(tái)生產(chǎn)力工具。特別對(duì)于需要在NAS進(jìn)行虛擬化應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)（OLTP）、并發(fā)訪問(wèn)和協(xié)作編輯的個(gè)人和小型工作室來(lái)說(shuō)，都是大有益處的。畢竟一臺(tái)NAS+高速緩存專用SSD的價(jià)格，比起一臺(tái)服務(wù)器來(lái)說(shuō)，還是更加親民的。

此外，值得注意的是，實(shí)際NAS+高速緩存場(chǎng)景在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)比測(cè)試數(shù)據(jù)提升更加明顯。這是因?yàn)楝F(xiàn)在市面上主流NAS品牌的高速緩存加速原理，都是靠“猜”用戶的熱數(shù)據(jù)來(lái)工作的，也就是說(shuō)NAS系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶訪問(wèn)文件的頻率來(lái)判斷數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)，然后將用戶最常使用的數(shù)據(jù)提前存入SSD中進(jìn)行緩存。也就是說(shuō)使用的時(shí)間越久，NAS“猜中”用戶熱數(shù)據(jù)的命中率就越高，速度也就越快。這也從側(cè)面說(shuō)明了另外一個(gè)事情—對(duì)于NAS的高速緩存，容量越高越好，像WDSN700 4TB這樣的固態(tài)硬盤(pán)就非常適合，畢竟緩存固態(tài)硬盤(pán)的容量越大，能緩存的數(shù)據(jù)就越多，用戶體驗(yàn)就越好。

當(dāng)然，如果你對(duì)讀寫(xiě)都有高要求，建議一次使用兩塊WD Red SN700作為高速緩存。因?yàn)槟壳爸髁鱊AS對(duì)于單塊SSD的高速緩存，都是用作讀取，這對(duì)于文件數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)是足夠了。但對(duì)大量I/O密集型工作負(fù)載，如虛擬化和OLTP數(shù)據(jù)庫(kù)，只有讀取緩存遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠—只有在配齊讀寫(xiě)雙緩存SSD的時(shí)候，NAS系統(tǒng)才能發(fā)揮緩存的最大速度優(yōu)勢(shì)，達(dá)到一個(gè)最理想的工作狀態(tài)。拋開(kāi)細(xì)節(jié)的配置選擇，一些小小的投入就能將NAS最大的短板補(bǔ)齊，完全發(fā)揮生產(chǎn)力的特性，何不試試呢？