威联通QuTS hero h5.2细节解析-商用ZFS文件系统第一次下放消费级

前言

我用威联通的NAS也用了三四年，目前还坚持用它的核心理由之一就是威联通新的QuTS hero h5.2系统采用了ZFS文件系统，把曾经商用级别的文件系统下放到消费级的产品上，这就直接跟目前主流的几个NAS新势力品牌产生了核心定位差。

以极空间绿联为代表的新势力NAS品牌打动我的点在于它们好用，拿到手就能用，而以威联通为代表的传统NAS品牌打动我的点在于它更适配半商用环境，运行更稳定，文件系统安全性更高。

这安全性更高，稳定性更强的特点，其实就是威联通QuTS hero h5.2带来的，准确来说，是用了ZFS文件系统的威联通QuTS hero h5.2系统带来的。

目前我是把威联通TS464C2加装了32G的内存，踩着ZFS文件系统对硬件要求的底线更新升级了QuTS hero h5.2，保证数据的稳定性，以便于它作为我整个团队的数据交互中心。

可以说，ZFS是目前唯一一个靠谱的软RAID方案，相比较之下，LVM、Madam、BTRFS之类的RAID几乎是跟玩具一样。

ZFS的使用体验我就简单总结一些：

在线实时处理的区块层级 (Block-based) 数据重复删除机制 (Inline Data Deduplication)，让数据在写入磁盘前就已经过删减演算，大幅节省存储空间占用；加上让大档变小档的数据压缩 (Inline Compression)，以及先进的实时数据压实 (Inline Compaction) 技术，在数据重复性质高或大量小型数据存取的情境下，提升 SSD 空间使用率的效益尤其明显，不仅显著提升全快闪配置的写入效能，对 SSD 的耐用性与使用寿命也有帮助，让全快闪存储架构成本效益更高。

直接支持PB级别的储存池，可以实时建立近乎于无限数量的快照，以及基于LZ4的低延迟高IO的压缩性能，最重要的是ZFS 具备预防静态数据损毁 (Silent Data Corruption) 的自我修复能力 (Self-healing)，可针对所有数据区块进行 Checksum 校验，并自动修复错误的区块。如因发现硬件 (例如：破损的传输线)、驱动程序、或 Metadata 出错而导致的静态数据损毁，下次读取此区块时，会因发现 Checksum 结果不一致而利用备份数据自动修复，确保数据完整而正确。

ZFS可以说是最适合我的高性价比文件系统了。

细节

ZFS文件系统的优势

超强的容错能力：

ZFS文件系统提供了更强的容错能力，支持三重奇偶校验（RAID Z3），可提供3个冗余容错保护，以及Triple Mirror提供多达3个数据镜射保护，大幅提升数据保护的安全性层级。

高效的数据去重压缩算法：

ZFS文件系统具备实时重复数据删除和实时数据压缩功能，可以提升空间利用率，释放更多存储空间。

数据自我修复能力：

ZFS文件系统具备预防静态数据损毁的自我修复能力，可以针对所有数据区块进行Checksum校验，并自动修复错误的区块，确保数据完整而正确。

无限快照功能：

ZFS支持建立近乎无限数量的快照，实现缜密的多版本快照保护。快照数量高达65,536份，利用Copy-on-Write技术，拍摄快照近乎实时且不影响系统运作效能。

由于 ZFS 采用的 COW 机制，每次的更新 new 数据均不会破坏磁盘上已有的 old 数据。ZFS 可以根据需要保留old 数据。这是实现快照功能的基础，实际的快照功能实现是选择一个 TXG-num 作为快照点，将 old root 下拓扑的保存起来，不去释放被更新的数据块地址。当然实际的快照功能要复杂的多，这里不做赘述。

提升SSD寿命：

ZFS文件系统的在线实时处理的区块层级数据重复删除机制、数据压缩和数据压实技术，在数据重复性质高或大量小型数据存取的情境下，提升SSD空间使用率的效益尤其明显，显著提升全快闪配置的写入效能，对SSD的耐用性与使用寿命也有帮助。

zfs直接使用nvme固态硬盘做zpool效果：

如果是单个nvme作为vdev，和其它文件系统没什么太大区别——当然，zfs的快照、cow、可启用lz4压缩还是很有用的，如果你的内存足够大的话，开启去重可能会节约不少空间。如果是strip、raidz的vdev，持续读写当然会很牛叉——前提是你的主板能插很多个nvme盘。然而，大部分情况下你找不到让它发挥性能的场合——除了休眠以及休眠后唤醒这种block device和内存交换大量数据的场景。因为既然用了zfs，相信你不会再组一个另一个同规格的zpool或者阵列，而其它的任何设备，几乎都无法提供使得单个nvme满载的带宽——你读数据总要读取到某个地方，写数据总要从某个地方读取数据吧？所以可以说strip、raidz最大的用处就是把不同nvme上的空间组合起来使用——这个时候考虑到数据安全，strip自然是不推荐了。

支持PB级别的存储池：

ZFS直接支持PB级别的存储池，可以实时建立近乎无限数量的快照，以及基于LZ4的低延迟高IO的压缩性能。

大多数单机文件系统是物理设备强绑定的，一旦在某个物理设备上格式化文件系统之后，该文件系统的可用空间和物理设备大小息息相关。但是 ZFS 将实际的物理设备和文件系统进行隔离，文件系统是建立在存储池上，存储池上的文件系统共用存储池的物理空间，同时可以动态添加物理设备到存储池中，以增加存储池的可用空间。

ZFS可以提供接近无限的存储空间：将物理存储设备进行池化管理，文件系统建立在设备存储池上。当文件系统空间不够，可以将物理设备动态添加存储池中。存储池上的单个文件系统极限值：支持 2^{48} 个快照、支持 2^{48} 个文件、单个文件最大 16EB。

数据完整性验证：ZFS在存储过程中有数据完整性验证，能够自动修复错误区块，确保数据的完整性和正确性。

提升性能和安全性：QuTS hero h5.2增强了企业的IT效率和系统可靠性，提供了内核模式SMB Daemon加速技术，Security Center安全中心，支持最新版本的TCG-Ruby SED增强磁盘安全性等新功能。

ZFS文件系统的劣势

ZFS的文件系统那么多优势，其实都是建立在高消耗的基础上的，而高消耗包含了内存消耗，硬盘消耗，CPU性能消耗等等，所以对于一部分硬件性能不够的用户来说，ZFS其实是有下面这些劣势的：

资源消耗大：

ZFS文件系统因其设计用于处理大量数据和实现高数据完整性，因此需要大量的系统资源，尤其是RAM。在配置不够的机器上跑ZFS可能会导致更严重的卡顿。

存储管理复杂性：ZFS提供了接近于商用环境的存储管理功能，但这也使得ZFS相比传统的文件系统和逻辑卷管理器更加复杂，不过好消息是威联通的威联通QuTS hero h5.2已经把这些问题都尽量简化了，操作逻辑跟之前的系统也没甚太大的出入。

对硬件要求较高：ZFS推荐配置是1TB硬盘搭配1GB内存作为缓存，对于内存没那么宽裕的NAS用户来说，如果要升级ZFS的话，首先买两条内存条给NAS加装内存才是最好的。不过好消息是威联通大部分型号的NAS都是能自己更换内存条。

我现在正在用的威联通QNAP TS-464C2标配的是一条8GB DDR4 3200 SO-DIMM内存条，因为设计有两个内存插槽，所以我可以自己买两条16G的内存条把它升级成32G的内存。

性能开销较大：ZFS的许多功能对于系统性能开销也比较大，尤其是在高并发读写和并发多文件写入方面，ZFS的性能表现相对较差。这个性能开销包含了CPU性能和内存性能，所以不要再问为什么NAS一定要买高性能的U了，ZFS文件系统来了谁都拦不住。

TS-464C2给的处理器为四核四线程的 N5095，在CPU性能上N5095略好些，算是踩着ZFS文件系统需求的底线在跑。

目前威联通支持自己下载QuTS hero h5.2系统之后手动更新，也可以等一段时间等推送。

结语

威联通将高端QuTS Hero系统下放到家用级NAS上直接推动了家庭用户和小型办公场景中企业级功能的普及化。

一些高端家庭用户或小型创意工作室（如摄影师、视频制作者）对数据管理和存储安全性要求较高，QuTS Hero的下放可以让他们能在家用NAS上获得类似企业级NAS的功能和性能，从而满足大文件管理、存储和安全备份等专业需求。

而对于普通用户来说，威联通将高端QuTS Hero系统下放到家用级NAS，极大降低了享受高端功能的门槛，我们不再需要昂贵的企业级设备，就能在家中体验到威联通QuTS Hero强大的存储管理、安全性和高效的数据处理能力，极大提高了家用NAS的性价比。

要注意的是，你如果准备升级威联通QuTS hero h5.2系统的话，我建议直接重新买一台新的机器直接装威联通QuTS hero h5.2，因为涉及到底层文件系统的升级会直接格式化你的旧机器，而且威联通QuTS hero h5.2ZFS文件系统因其设计用于处理大量数据和实现高数据完整性，因此需要大量的系统资源，尤其是RAM，至少要给个16G的内存（更推荐32GB），ZFS推荐配置是1TB硬盘搭配1GB内存作为缓存。

而ZFS的许多功能对于系统性能开销也比较大，尤其是在高并发读写和并发多文件写入方面，所以尽量买个处理器性能好一点的NAS型号。

所以其实我还是更建议有需要的人直接买TS-466C及以上的型号，我这个TS464C2几乎已经是底线了。

威联通宣布QuTS Hero免费下放，意味着原本只能用于高端企业市场的功能，现在普通用户也能体验到。对于中小企业、个人开发者以及家庭用户来说，这无疑是个重大利好。威联通通过降低门槛，赋予了更多用户构建高效数据存储与管理系统的能力。