網(wǎng)絡(luò)附加存儲的搭建與實現(xiàn)研究

黃 健

（貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 貴州 貴陽 551499）

0 引言

隨著21 世紀(jì)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，人們?nèi)粘Ｓ涗浬畹膱D片、視頻等數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，并且分散在不同的設(shè)備中，難以進行有效的統(tǒng)一管理。 為了使數(shù)據(jù)能更安全地進行存取，網(wǎng)絡(luò)附加存儲技術(shù)逐漸進入人們的視野，成為近幾年比較熱門的話題［1］。 教研室是高校教學(xué)的基本單位，直接組織和管理教學(xué)、科研工作。 在信息時代需要大量的數(shù)據(jù)和信息（文本、音頻、圖像、視頻等）存儲空間，配置適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)附加存儲（network attached storage，NAS）對提高數(shù)據(jù)及信息的共享、處理和應(yīng)用有重要的使用價值［2］。 本文搭建一個低成本的教研室用NAS 服務(wù)器，既方便對文件進行統(tǒng)一管理，又節(jié)約了大量時間，對教師和學(xué)生開展相關(guān)的實訓(xùn)教學(xué)和數(shù)據(jù)管理都有好處。

1 NAS 系統(tǒng)

1.1 TrueNAS

TrueNAS 是網(wǎng)絡(luò)存儲供應(yīng)商iXsystems 發(fā)布的NAS 系統(tǒng)，它使用的是一種簡化的圖形化管理方式。 TrueNAS 在12.0-U4 版本里還增加了對Realtek RTL8125/RTL 8111支持。

TrueNAS 有三個版本，分別是core 版、enterprise 版和scale 版。 core 版是 Freensa12.0 版本之后的名字，enterprise 屬于收費的版本。 core 版和enterprise 基于FreeBSD，scale 基于Debian。

TrueNAS 是目前比較受歡迎的開源NAS 系統(tǒng)之一，官方文檔很全而且中文教程也很多。 不過TrueNAS 基于動態(tài)文件系統(tǒng)（zettabyte file system，ZFS），只支持64 位中央處理器（central processing unit，CPU），最小內(nèi)存要求8 GB，對硬件的要求比較高。

TrueNAS 支持Windows 的網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議、蘋果的歸檔協(xié)議、Linux 的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)協(xié)議。 支持磁盤陣列，raid0、raid1 和raid5，支持ZFS 文件系統(tǒng)和磁盤加密。

TrueNAS 系統(tǒng)通過Web 界面進行設(shè)置，Web 界面既簡單又簡潔，設(shè)置后極少需要進行維護且安裝在服務(wù)器上，更為穩(wěn)定，系統(tǒng)出錯的概率更小了。

2 NAS 系統(tǒng)硬件

2.1 華為RH 2288 H V2

華為RH 2288 H V2 支持雙路CPU，帶有4 個千兆網(wǎng)口，24 個支持反向控制信道（reverse control channel，RECC）的內(nèi)存插槽，最大支持768 G 的內(nèi)存。 硬盤前置支持8 塊2.5 inch 的機械硬盤或固態(tài)硬盤，后置2 個2.5 inch 的硬盤位兼容驅(qū)動器接口和串行連接口。 帶有2208陣列卡， 支持 raid0、 raid1、 raid5。 有智能管理系統(tǒng)（intelligent baseboard management controller，IBMC）管理服務(wù)器，可以使用基于內(nèi)核的虛擬機（keyboard video mouse，KVM）軟件對服務(wù)器進行下電、上電、設(shè)置基本輸入輸出系統(tǒng)（basic input output system，BIOS）、設(shè)置磁盤陣列等操作。

2.2 處理器CPU

由于選擇了華為RH2288 H V2 作為準(zhǔn)系統(tǒng)平臺，所以CPU 的選擇只能是c602 平臺的E5 2600 系列和E5 2600 v2 系列的CPU。 此系列的低端CPU 特點基本是價格低、主頻低、核心多。 由于安裝TrueNAS 的基本文件共享服務(wù)，就選擇了兩個原機帶的E5 2620 處理器，核心數(shù)量一共是12 核24 線程，主頻2 GHz，動態(tài)加速頻率為2.5 GHz，三級緩存為15 MB，性能足夠使用。

2.3 內(nèi)存隨機存取存儲器（random access memory，RAM）

由于TrueNAS 將內(nèi)存用作緩存來提升訪問速度，所以對內(nèi)存容量有一定的要求，最好是1 G 內(nèi)存對應(yīng)1 T 的數(shù)據(jù)容量，如果有10 T 的數(shù)據(jù)則至少配備10 G 內(nèi)存。 官方對內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)是8 G 勉強夠用，16 G 剛好，32 G 最好，內(nèi)存越大越好。 當(dāng)用戶打開虛擬機或者插件的時候，32 G 剛剛夠用。

最好使用RECC 內(nèi)存，因為TrueNAS 系統(tǒng)本身和很多系統(tǒng)功能都運行在內(nèi)存上，如果出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)以及存儲池都會發(fā)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，而這對數(shù)據(jù)來說是毀滅性的災(zāi)難［3］。

2.4 硬盤只讀存儲器（read only memory，ROM）

華為RH2288 H V2 自帶了LSI 2208 陣列卡。 一共有10 個2.5 inch 的硬盤位，前置8 個，后置2 個。 前置可以選擇價格比較低的sas300 G 硬盤來組成raid5。 后置的1個硬盤位可以用來安裝TrueNAS 系統(tǒng)盤，而TrueNAS 系統(tǒng)對磁盤空間的最低要求是8 G，而且系統(tǒng)是獨占1 個磁盤的。 所以配備1 個120 G 固態(tài)硬盤做系統(tǒng)盤完全足夠。

3 安裝NAS 系統(tǒng)

3.1 組裝服務(wù)器

操作步驟：首先將華為RH2288 H V2 服務(wù)器抬到桌子上放穩(wěn)，使用一字螺絲刀擰開服務(wù)器上的卡扣；接著抬起機蓋上的卡扣向后推，取下服務(wù)器的機箱蓋；最后拆卸raid 卡的電池線纜，取下導(dǎo)風(fēng)罩。

安裝內(nèi)存：打開內(nèi)存條的固定夾，取出待安裝的內(nèi)存條插入內(nèi)存條插槽，當(dāng)聽到咔的一聲，就代表內(nèi)存條已經(jīng)插到位。 注意安裝內(nèi)存條時需要按照主板上編號順序插入。

安裝處理器：取出待安裝的CPU，將CPU 底座上的三角符號標(biāo)識對準(zhǔn)CPU 底座上的三角符號標(biāo)識，將CPU 垂直安裝到位，然后合上CPU 的固定卡扣。 在CPU 表面均勻涂抹上導(dǎo)熱硅脂，將散熱器上的螺絲對準(zhǔn)主板上的螺絲控孔位，順時針擰CPU 散熱器上的四顆螺絲。 再將導(dǎo)風(fēng)罩安裝回去，連接raid 卡線纜，安裝機箱蓋。

安裝硬盤：將硬盤用螺絲刀安裝到硬盤架上，再將安裝好的硬盤模塊插入空槽中，合上扳手。 插入后等待3 min 觀察硬盤指示燈判斷是否安裝成功。

3.2 配置IBMC

由于服務(wù)器是二手的，操作人員并不知道它的IBMC系統(tǒng)的管理地址，需要進入BIOS 重新設(shè)置一下。 啟動服務(wù)器的電源，在服務(wù)器自建完成、屏幕出現(xiàn)提示時按刪除鍵進入BIOS，進入BIOS 后使用鍵盤上的左右方向鍵，選中Advanced，按鍵盤上的下方向鍵選中IPMI iBMC Configuration 后按Enter。 選中IP address 將IP 地址設(shè)置為192.168.0.2，再將gateway address 設(shè)置為192.168.0.1后按F10 保存并退出。 在電腦上下載華為官網(wǎng)提供的KVM 工具，就可以使用網(wǎng)絡(luò)來管理服務(wù)器。

3.3 設(shè)置raid5

使用KVM 管理工具對服務(wù)器上電，在顯示陣列卡信息時按CTRL ＋P，點擊start 進入raid 卡配置界面，點擊drives 進入物理磁盤的目錄，查看8 塊磁盤是否都顯示出來。 點擊back 返回，再點擊configuration wizard 選項，進入raid 配置界面，選中new configuration，點擊Next，會彈出提示框，然后點擊yes。 在新的界面選擇manual configuration繼續(xù)點擊Next，在新的界面中把所有的磁盤都移到右邊，選中磁盤再點擊add to array，磁盤就會移動到右邊［4］。 全部移過來后點一下accept DG，再進入下一個頁面。 新的界面點擊add to SPAN 后再點擊Next 進行下一步。 在新界面中raid level 選項要選擇raid5，strip size 選擇1 M，其他默認不改。 點擊update size 將所有的容量都加載到select size 里面。 點一下Accept 在新窗口中選擇yes，然后點擊Next，新界面繼續(xù)點Accept，提示是否保存，點yes 保存。 設(shè)置好了點擊home 進入raid 管理主頁，點Exit 退出，raid 卡即設(shè)置完畢。

3.4 安裝系統(tǒng)

從TrueNAS 官網(wǎng)下載iso 系統(tǒng)鏡像文件，將安裝系統(tǒng)的U 盤插入電腦，使用Rufus. exe 將鏡像寫入U 盤，當(dāng)Rufus 提示使用哪種寫入方法時，選擇“dd 模式”。 （首先將TrueNAS 安裝程序?qū)懭險 盤后，Windows 將無法識別該U 盤。 安裝TrueNAS 后回收U 盤，需使用Rufus 寫入“不可啟動”映像，然后卸下并重新插入U 盤即可）完成后取下U 盤，插在服務(wù)器的USB 接口上。 使用KVM 對服務(wù)器進行上電操作，在屏幕出現(xiàn)提示的時候按F12，選中插入的U 盤名稱，按Enter 鍵進入TrueNAS 安裝。 當(dāng)進入TrueNAS 安裝界面時選擇install 按Enter 鍵，在新界面中找到作為系統(tǒng)盤的固態(tài)硬盤，按空格選中。 按Enter 鍵進入root 賬號的密碼設(shè)置界面，設(shè)置完密碼后按Enter 鍵，再選擇啟動方式界面，選擇boot via bios 按Enter 鍵，即會安裝TrueNAS，安裝完成后重啟服務(wù)器將U 盤拔出。 在重啟前先把網(wǎng)線插在路由器上，開機時將自動地獲取到IP地址。

4 配置NAS 系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)初始化設(shè)置

打開路由查看連接TrueNAS 獲取到的IP 地址。 在瀏覽器輸入IP 地址，進入后輸入賬號密碼，（賬號是root，密碼是安裝的時候設(shè)置的） 輸入完成后按回車，進入TrueNAS 的Web 控制界面，在首頁它會顯示TrueNAS 系統(tǒng)信息、網(wǎng)卡信息以及處理器和內(nèi)存的占用情況。 初始系統(tǒng)為全英文界面，可以在菜單欄-＞System-＞General-＞Localization 中設(shè)置語言和時區(qū)，將時區(qū)設(shè)置為Asia/shanghai，點擊保存。 再依次點擊網(wǎng)絡(luò)-＞全局配置，設(shè)置主機名為FamilyNAS，將名稱服務(wù)器和ipv4 的網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.0.1，然后點保存，刷新一下就設(shè)置好網(wǎng)關(guān)地址了。 點擊網(wǎng)絡(luò)-＞接口，選擇接入路由器的網(wǎng)口，點擊編輯設(shè)置 IP 地址為192.168.0.3， 將子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.225.0。 完成后點擊申請-＞測試更改。 然后瀏覽器輸入192.168.0.3 登錄。 在彈出的窗口中點擊保存。由于TrueNAS 不支持用root 賬號來登錄網(wǎng)絡(luò)協(xié)議名（server message block，SMB）共享，需要添加一個用于共享的賬戶。 依次點擊賬戶-＞用戶組-＞添加，設(shè)置群體身份為1000，名稱為family，完成后點提交即可創(chuàng)建一個組。再點擊用戶-＞添加，設(shè)置用戶名和密碼。 在初級組中選擇前面創(chuàng)建的family，然后點提交，保存完畢。

4.2 創(chuàng)建存儲池

首先依次點擊存儲-＞池-＞創(chuàng)建來創(chuàng)建存儲池，設(shè)置池的名稱為file pool，然后選擇陣列磁盤，只用一個陣列卡，選擇條帶模式即可。 （條帶模式相當(dāng)于raid0，這種模式每個磁盤都用來儲存數(shù)據(jù)，單個磁盤損壞就會丟失所有的數(shù)據(jù)。 由于已經(jīng)從陣列卡里面組了raid5，可以忽略）之后點擊創(chuàng)建就創(chuàng)建好存儲池了，選擇剛剛創(chuàng)建的存儲池，添加一個數(shù)據(jù)集，名稱設(shè)置為share 點擊提交，創(chuàng)建完畢。

4.3 設(shè)置SMB 共享

點擊左側(cè)的服務(wù)，找到SMB 并且打開，在自動啟動的選項框中打勾，這樣系統(tǒng)每次重啟都會自動啟動SMB 共享，再點擊分享-＞W(wǎng)indows 分享（SMB）-＞打開，將剛才創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集添加進去，點擊提交，再依次點擊存儲-＞池，選擇前面添加的share 數(shù)據(jù)集，選擇編輯權(quán)限，將other 的讀寫權(quán)限打上勾，SMB 共享全部設(shè)置完成。

5 性能測試

5.1 有線測試

在電腦上打開資源管理器，在導(dǎo)航欄輸入TrueNAS 的IP 地址，按Enter，輸入前面添加的賬號和密碼可以訪問到共享文件夾。 首先存儲一個5G 大小的壓縮包，除了剛開始的幾秒有121 MB/s，速度一直穩(wěn)定在113 MB/s。 然后拖入一個80 G 大小左右的壓縮包文件，速度一樣是穩(wěn)定在113 MB/s 左右。 如果這時用手機無線連接路由器瀏覽視頻網(wǎng)站觀看高清視頻，傳輸速度會在80 ～120 MB/s 之間浮動。 從NAS 里面復(fù)制小文件時的速度也在110 MB/s左右，而復(fù)制大文件時，在沒有其他干擾時速度也是一直保持在110 MB/s 左右。

5.2 無線測試

無線測試則是使用筆記本連接WiFi 進行測試，同樣在資源管理器輸入TrueNAS 的IP 地址來訪問共享文件夾，首先往里面存入5G 大小的壓縮包文件，速度開始可以達到50 MB/s，沒過多久速度降到35 MB/s。 然后重啟路由器，只讓筆記本連接WiFi 來進行測試，發(fā)現(xiàn)速度依然無法達到千兆內(nèi)網(wǎng)的速度，猜測可能是路由器或筆記本的無線性能無法滿足千兆傳輸。 而測試大文件依舊是無法跑滿千兆內(nèi)網(wǎng)。 而且用其他設(shè)備觀看在線高清視頻也沒有對傳輸速度有多大的影響。

5.3 小結(jié)

通過有線傳輸文件可以滿足千兆的速度，但是在傳輸文件時，不能再有大流量的數(shù)據(jù)傳輸，否則速度會一直在80～120 MB/s 之間浮動。 而使用無線來傳輸文件時速度則保持在35 MB/s 左右。

6 結(jié)語

綜上所述，本文選擇TrueNAS 作為研究實驗對象，而TrueNAS 的后臺UI 界面布局簡潔，只需要設(shè)置一次即可以穩(wěn)定使用，對于只需要進行文件備份的個人用戶非常的友好［5］。 即使連接了無線網(wǎng)的手機也能夠進行文件共享與備份。 隨著科技的進步，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越成熟，各種NAS 系統(tǒng)百花齊放，有開源也有收費的NAS 系統(tǒng)，還有品牌的成品NAS。 品牌的成品NAS 價格往往非常昂貴，而性能卻比較孱弱，它們賣的主要是軟件和服務(wù)。而自己DIY 的NAS 性能強勁，且擴展性比品牌的NAS強，網(wǎng)上也有大量免費開源的NAS 系統(tǒng)可供選擇，可以為NAS 服務(wù)器節(jié)省大量的預(yù)算。 同時整合優(yōu)化教研室局域網(wǎng)內(nèi)的資源，集中管理。 另設(shè)置權(quán)限來提高工作學(xué)習(xí)效率，降低網(wǎng)絡(luò)安全隱患，形成安全便捷的科室資源管理平臺。