Tech補齊NAS的短板

大腹翁

自從疫情開始，個人私有云存儲的需求與日俱增，NAS從小眾用戶的玩物逐漸走向主流市場。然而很多NAS用戶發現，看上去很美好的個人云存儲，在面對一些使用場景時，會有短板出現。最典型的場景就是大量數據吞吐的環境，比如視頻博主的剪輯工作、自建測試數據庫等。

面對這樣的市場呼聲，NAS廠商自然給出了解決方案—高速率網卡和SSD高速緩存，這樣的配置完美打在了痛點之上，只是用戶在使用上走偏了。眾所周知，SSD這幾年經過不斷發展，主流容量越來越高，用戶淘汰下來的小容量SSD越來越多，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，并沒有得到好的使用體驗。為什么呢？我們就拿WD Red SN700 SSD 4TB這樣的NAS專用高速緩存固態硬盤來聊聊這個問題。

一塊SSD最重要的是什么？當然是速度，相比前幾年那些小容量SSD，現如今SSD的速度已經今非昔比了。拿這款專為NA S設計的高速緩存固態SN700 4TB來說，使用CrystalDiskMark8.0進行測試，可以得到順序讀取3435MB/s、順序寫入3123MB/s、隨機讀寫也能近600MB/s。這些數字是以前的老家伙們絕對達不到的水準。當然，光有速度還不行，既然是給NAS當作緩存，那么讀寫量就是一個需要考慮的因素。SN700最高提供高達5100TBW的寫入量，并且還有5年的質保，可以說是將各項指標都拉滿了。

當然，這么說還是太虛了，我們來上機實際測試一下。先說一下測試環境，NAS為威聯通TS-653D搭配QM2-2P10G1TA加速卡，這塊加速卡集成了兩個NVMe高速固態緩存接口和一個萬兆網口，我們將SN700 4TB的SSD裝在加速卡上進行測試。機械硬盤我們選擇了一款入門級別的WD60EZRZ 6TB硬盤，之所以選擇這樣一塊硬盤，是想看到高速緩存對這樣一款性能較為普通的硬盤能有多大的提升。基于同樣的考慮，我們沒有采用多塊硬盤組RAID的方式。將NAS運行環境搭建好之后使用萬兆網絡連接電腦，將NAS的存儲空間通過iSCSI協議在電腦上模擬出一個虛擬本地硬盤，這樣我們就能通過對這個虛擬硬盤的測試，測出性能的變化。

在單機械硬盤，沒有SSD緩存的情況下，順序讀取速度基本和在電腦上使用時相差不大，順序寫入速度略有損耗，至于隨機讀寫嘛，對于機械硬盤就不要抱有太高的要求了。然后我們找了100GB的文件進行了實際的讀寫測試，跟測試軟件的結果差不多，從NAS持續讀取有接近130MB/s的速度，寫入NAS稍慢一點也有100MB/s的速度。基本上可以得出結論—這就是這塊6TB硬盤本身的極限速度了。

接下來，我們將SN700 4TB裝入NAS，設為高速緩存，其他設置不變。可以看到順序讀取速度達到632MB/s，順序寫入也有488MB/s，多線程隨機讀取直接翻番，而多線程隨機寫入更是快了近百倍。仔細看這份數據我們可以發現很多有意思的地方，首先，NVMe高速緩存的作用是毋庸置疑的。其次，這還遠不是它能達到的最高速度，雖然現在使用NVMe通道作為高速緩存，但數據的實際出口還是機械硬盤所在的SATA通道，高速緩存幫助機械硬盤活生生將單個SATA通道的6Gb/s帶寬跑滿了。如果是多個硬盤組RAID，再加上這樣的高速緩存，那么跑滿萬兆網卡的帶寬也不是太大的問題。總的來說，有了像WD SN700這樣的高速緩存加持，NAS可以從一個冷數據倉庫搖身一變，成為一臺生產力工具。特別對于需要在NAS進行虛擬化應用、數據庫存儲（OLTP）、并發訪問和協作編輯的個人和小型工作室來說，都是大有益處的。畢竟一臺NAS+高速緩存專用SSD的價格，比起一臺服務器來說，還是更加親民的。

此外，值得注意的是，實際NAS+高速緩存場景在實際使用過程中，會比測試數據提升更加明顯。這是因為現在市面上主流NAS品牌的高速緩存加速原理，都是靠“猜”用戶的熱數據來工作的，也就是說NAS系統會根據用戶訪問文件的頻率來判斷數據的優先級，然后將用戶最常使用的數據提前存入SSD中進行緩存。也就是說使用的時間越久，NAS“猜中”用戶熱數據的命中率就越高，速度也就越快。這也從側面說明了另外一個事情—對于NAS的高速緩存，容量越高越好，像WDSN700 4TB這樣的固態硬盤就非常適合，畢竟緩存固態硬盤的容量越大，能緩存的數據就越多，用戶體驗就越好。

當然，如果你對讀寫都有高要求，建議一次使用兩塊WD Red SN700作為高速緩存。因為目前主流NAS對于單塊SSD的高速緩存，都是用作讀取，這對于文件數據倉儲是足夠了。但對大量I/O密集型工作負載，如虛擬化和OLTP數據庫，只有讀取緩存遠遠不夠—只有在配齊讀寫雙緩存SSD的時候，NAS系統才能發揮緩存的最大速度優勢，達到一個最理想的工作狀態。拋開細節的配置選擇，一些小小的投入就能將NAS最大的短板補齊，完全發揮生產力的特性，何不試試呢？