男人的生产力工具 篇二百五十三:买了叠瓦盘天也不会塌,群晖NAS对纯SMR硬盘系统的改造优化
背景说明
近期小小值发布了#我的改造笔记#征稿活动,环顾四周,发现跟DIY改造相关的原创,自己之前也写过几篇。
比如: DIY投影仪支架、零重力办公、将吸顶灯改成智能开关、用LED改造灯板升级原有的2D灯管、用服务器机柜多出来的理线架在办公桌下面改造走线等等,如果按着这条硬件方面的路线,我还有为空气净化器DIY初滤静电棉、用葡萄酒木箱改装的床头柜可以写。但近期家事繁忙,每天都是晚上翻译一篇枪支文章来作为休息调整,根本来不及拍照,想来想去还是找不需要拍照的NAS系统改造题材来写一写。
既然为群晖增加防尘过滤网已经有人写过了,那么我就找一个出力不讨好的NAS改造题目吧。目前NAS领域的一个热点问题就是PMR和SMR硬盘之争。简单地说:就是厂商推出了记录密度更高的SMR技术的硬盘,俗称叠瓦盘。SMR能得到更好的容量成本比,对厂商来说,是控制了成本,但对用户来说,则是牺牲了一部分性能。让不少NAS用户避之唯恐不及。
我也写了一篇区分PMR和SMR的原创。但文章发表后,我一直在想:家庭或办公用户是否需要费很大精力去区分PMR或SMR的技术细节?买了SMR硬盘的用户除了退换货,是否还有更好的办法?这就是写本文的初衷。
官方资料关于SMR硬盘的一段提示
在各大厂商公开SMR硬盘的型号和信息之前,普通消费者掌握的信息都是不完整也不太确定的。当时,在查了很多资料、阅读了国内外NAS社区的大量讨论后,我找到了群晖官方的一段重要资料,摘录如下:
无论 HDD 采用的是 PMR 还是 SMR 技术,读取磁头在磁道上所需的面积皆小于写入磁头。当 SMR 硬盘上循序写入新数据时,这些如瓦片般堆叠的磁道仍可正常读取,并不影响读取性能。
不过,一旦已写入的数据要编辑或覆盖时,写入磁头并不会直接在既有的磁道上进行磁录,以避免损坏相邻磁道。编辑后的数据会先在磁盘上的空白处写入,原先旧数据的磁道会暂时维持不动。等到 HDD 闲置时才会执行重组机制,将原先磁道上的旧数据位自动擦除,并重新成为可用空间以供新数据写入。
就前述重组机制而言,SMR 硬盘的闲置时间就显得相当重要。如果 SMR 硬盘长时间进行密集的覆盖任务,则会没有足够的闲置时间来重新整理磁道,暂时不动的既有数据磁道数量会越来越多。接着导致 SMR 硬盘必须一边写入新数据,一边重新整理旧磁道,进而对读写性能造成某种程度的影响。针对 SMR HDD,供应商有各自的固件设计,为的就是要优化重组机制,以降低覆盖任务对读写性能产生的影响。
关于NAS上能否使用SMR硬盘,群晖官方给出的建议是:
建议您在建立 RAID 时,全部使用 PMR 或 SMR 硬盘。若混合使用 PMR 及 SMR 来建立 RAID,在处理覆盖任务时,整体读写性能可能会受 SMR 的影响。
群晖NAS使用SMR硬盘的改造方案
作为NAS业界最强的厂商,群晖科技的工程师技术实力、测试设备、测试案例的积累、测试数据的收集和分析等各方面实力都是毋庸置疑的。作为家庭和办公用户,我选择相信群晖的上述结论和建议。
鉴于:
SMR硬盘是利用缓存和空白磁道来应对写入操作的,当缓存已满、硬盘剩余空间较小时,遇到密集写入操作,就会出现性能下降的问题;再加上若不慎混用了SMR/PMR硬盘在RAID阵列中,可能会让性能下降的问题更加突出。
对策:
在NAS中,全部使用SMR硬盘或PMR硬盘,不要混用。
为避免上述缓存已满、硬盘边写入边重整的密集操作等困境,干脆用SSD固态盘来为机械硬盘创建更大容量的缓存吧。
方案:
考虑到群晖官方并不反对在NAS上使用SMR硬盘,加上我的DS620slim主要用来做个人资料的备份和同步,频繁密集写入的机会并不是很多。所以准备采用4TB的笔记本硬盘(很有可能是SMR)作为大容量存储,然后用SSD硬盘为其提供高速缓存。
步骤一、为群晖NAS添加4TB笔记本硬盘
这块机械硬盘是从希捷4TB移动硬盘中徒手拆出来的,详细步骤请参看上面卡片。当时拆的时候,就是为新入手的DS620slim做准备的。
将新的4TB硬盘插入群晖NAS后,在存储空间管理员的总览页面,能看到3个绿色的未用硬盘。其中1块是刚加入的4TB机械硬盘,另外2块是酷狼SSD。
在HDD/SSD页面,能看到每一块硬盘的详情。其中硬盘1是我们之前做实验插入的酷狼SSD,安装了群晖DSM系统,构成一个基本的可用NAS,用钥匙锁定,不再变动。
让我们在4TB笔记本硬盘上,新建存储空间2。这里选择存储池的RAID类型为群晖专属的SHR。
指定在硬盘2(即4TB笔记本硬盘)上新建存储空间。这里也能清楚地看到硬盘3、4都是SSD。
新添加硬盘上的所有数据将被删除,是否确定要继续?选红色的确定。
存储空间2创建成功后,提示:当前正在优化文件系统,系统现在可以安全访问、重启或关机。
此时,在新建的存储空间2中,我们已经可以创建新的共享文件夹,并向里面拷贝影视文件。
此时,提示变成了:存储池2上正在进行奇偶一致性校验,可能会影响到整个系统的性能。校验过程中,硬盘2的LED指示灯一直在闪动。
这个过程根据硬盘的容量,会比较慢。我记的笔记:完成27%用了大约1小时。按这个速度预计总共要花4小时。更新:实际花了大约10小时。
关于群晖新建存储空间的详细教程,参见上面卡片。
步骤二、为SMR硬盘创建SSD缓存
存储空间管理员有SSD缓存建议,可以根据机械硬盘读写文件的统计情况,给出缓存大小的建议。由于我们这是一块新硬盘,目前仅有近3天的使用情况,上图为截止到昨天的统计,最近访问的文件大小总计7.24GB,建议缓存大小为7.2GB。
这是今天向群晖NAS拷贝了大量影视文件后,最近3日访问的文件大小总计约12.3GB,建议缓存大小为12.4GB。缓存建议增加了。有了缓存大小建议,方便大家采购不同容量的SSD,不过随着固态盘价格逐渐下降,大家可以按照预算买容量稍大的SSD。
在存储空间管理员的SSD缓存页面,点击新增。选择读写缓存,我们目前插入了2块酷狼固态盘。若只有1块,则选择只读缓存了。
选择为存储空间2创建缓存。
选择硬盘3、4作为缓存,它们是SSD。
选择RAID类型为RAID1。
选择使用SSD的容量,因为每1GB的SSD缓存需消耗约416KB的内存,这里我们选择使用全部SSD容量。
SSD上的数据将被删除,所以需要勾选确认一下。
开始创建缓存。
在SSD缓存页面查看,正在装载,等待中。这个过程其实很快,毕竟是固态盘,不是机械硬盘。
创建成功,SSD缓存1的状态变成了绿色的良好。下方也有详细的SSD设备信息、缓存使用量,当前的缓存命中率。
步骤三、查看SSD缓存的使用状况
创建SSD缓存后,让我们回到在总览页面,先看一下各个硬盘的变化。注意看底部硬盘3、4被标记为深绿色的缓存硬盘了。之前它们的状态是绿色的未用硬盘。
为了查看SSD缓存的运转状况,让我们对DS620slim进行双向的读写,即从电脑向群晖NAS写入影片,并且从群晖NAS向电脑读取影片。随着对存储空间2中影视文件的读写操作逐渐增加,SSD缓存的命中率数据也在动态变化。上面的36%是创建后,刚开始读写时的状态。
这张截图表现了对DS620slim进行双向读写时的命中率。右上角的拷贝进度,上面是写入NAS、下面是读取NAS。我们可以看到命中率提高到了62%。实时命中率为100%。
经过对DS620slim进行大量集中读写操作后,再来看一下SSD缓存建议里的统计。可以看到今天(8月25日)访问文件大小从6/59GB增加到了25.74GB,当前缓存命中率为62%,已有效提升存储空间的速度。因为我们设定的是读写缓存,所以对读/写两个方向的操作性能都有提升。
未完待续
PMR和SMR硬盘的选择之争恐怕将在很长时间内存在,就像该买行货还是海淘拆盘一样,注重性能?看中性价比?还是不在乎预算?每个人都有自己的应对方案。按照张大妈家一贯的行事风格,遇到问题,首选的策略应该是用买买买来花钱解决的。也就是说,花钱图的就是省心。希望本文这种对SMR存储的改造能起到抛砖引玉的作用。我将继续观察这个改造方案的实际效果,过一段时间,会发出SSD缓存的使用统计,供大家参考。
若觉得本文对您有参考价值,请以点赞、收藏、打赏、评论来支持作者,谢谢!
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