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在5、6年以前,企業級NAS與個人端NAS還是兩個彼此截然不同的領域,企業級要求效能、容量與可用性,個人端產品則訴求低價位與易用性,並提供各式各樣附加應用程式作為加值,兩個領域不僅產品特性不同,供應商也涇渭分明。

不過隨著處理器的進步,供NAS等應用伺服器或嵌入式系統使用的新型低功耗多核心處理器,效能遠超過先前NAS使用的嵌入式處理器,足以承擔更高的應用負載。另一方面,隨著硬碟儲存密度持續提高,只須使用新型處理器搭配高容量硬碟,便能輕易打造出容量、效能不遜於幾年前企業級NAS的新一代入門級NAS產品。

在軟體功能方面,藉由開源軟體資源的幫助,入門級NAS廠商也先後在NAS作業系統中,整合了高可用性、快照、遠端複製、重複資料刪除、iSCSI Target等企業應用導向功能,許多過去只有中、高階企業級NAS才有的功能,現在都已普及到入門級甚至個人端NAS上,讓低階NAS也能提供企業級應用。

企業級與入門級NAS界線日趨模糊

處理器、硬碟規格與軟體功能的發展,也讓企業級、入門級與個人端NAS之間,界線日趨模糊,對於用戶數量只有幾十人到上百人、應用規模有限的中、小型企業來說,選用入門級或是高階個人端NAS,便能滿足效能、容量與應用功能需求。

以新一代處理器與硬碟為基礎,許多出身自個人、家用領域的NAS廠商,近年來紛紛擴展了原有產品線,在原有的高階桌上型與低階機架式NAS產品的基礎上,延伸出容量與效能更高、適合更大型、更複雜企業環境使用的機型。另一方面,原先專注於企業應用領域的NAS廠商,也藉此推出更具成本效益、更適合預算有限用戶的入門級NAS。

我們這次採購特輯便涵蓋了國內這兩種類型的企業入門級NAS供應商,出身自個人、家用端領域的廠商有群暉(Synology)、威聯通(QNAP)、色卡司(Thecus)與華芸(Asustor)等,出身企業級儲存領域的則有普安(Infortrend)、商丞(Proware)、SANS Digital與延碩(Solkenix)等。雖然這兩類廠商最初的產品發展出發點不同,但隨著NAS軟硬體技術的演變,兩類廠商在企業入門級NAS領域出現了高度交集,大大豐富了低階企業級NAS產品選擇彈性。

入門級NAS規格概覽

我們這次採購特輯將企業入門級NAS的起點,設定為4Bay以上機箱規格的NAS產品,由於3臺硬碟是建立RAID-5的最低要求,若要建立保護層次更高的RAID-6,則需要至少4臺硬碟,所以,4Bay容量是滿足基本磁碟資料保護的最低要求,至少必須滿足這一點之後,再去考慮效能與其他需求。

至於入門級NAS的規格上限,我們定為單控制器型式、3U以下、磁碟擴充能力在100多臺硬碟等級以內的NAS產品,這樣的產品,大致還在入門級用戶能輕易負擔的範圍內。

以機箱規格來說,現在只要20萬元左右費用(空機基本價格),就能買到3U/16Bay以下規格的機架式NAS,容量等同於2U機架式機型的10~12Bay大容量桌上型NAS,更只要7、8萬元,小型企業用戶也能輕鬆承擔這樣的價格,搭配使用大容量硬碟,這樣的入門級機型,便已能提供40TB甚至60TB以上容量。

機架式2U以上規格的NAS產品,都會提供雙電源供應器,擁有更高的可用性,對於1U機型來說,雙電源供應器則屬於選購,大約會增加1萬多元的成本。至於桌上型產品則沒有這樣的選項,電源供應器故障時只能停機檢修。

以NAS搭載的CPU規格來說,3、4萬元等級以下的NAS大都是搭載Atom等級的嵌入式處理器,7、8萬元預算大約能買到更高一階、Core i3或Pentium G處理器等級的NAS,將預算拉高15萬元以上時,還能選擇Xeon E3,甚至是雙處理器架構的NAS產品。

絕大部分入門級NAS產品都是採用軟體RAID架構,由作業系統來提供RAID功能,單純依靠CPU來執行RAID運算與I/O處理。就目前的NAS技術來說,硬體RAID控制器已不是絕對必須,由CPU執行軟體RAID不僅是入門級NAS的常態,許多中、高階企業級NAS也都是軟體RAID架構,但部份出身自企業儲存應用領域的入門級NAS供應商,如商丞、SANS Digital與延碩等,仍堅持在2U以上規格的機架式NAS上搭載硬體RAID控制器,讓用戶保有使用硬體RAID的選擇。

近期入門級NAS的功能擴展重點

除了硬體規格的提高外,當前的入門級NAS,還擁有許多過去只有中、高階NAS提供的功能,其中最值得注意的是這6項功能:

外接磁碟櫃擴充容量

透過SAS介面外接JBOD擴充磁碟櫃來擴展儲存容量,過去是專業的企業級NAS才有的功能,現在已經延伸到低階機架式與桌上型NAS上。

在我們這次採購特輯涵蓋的產品中,出身自企業儲存領域的普安、商丞、SANS Digital與延碩,都在他們的2U機架式NAS上,提供了透過SAS介面外接JBOD擴充櫃功能。個人端、家用應用領域出身的群暉、威聯通與色卡司也提供了這樣的功能,而且適用於部份桌上型NAS,讓桌上型NAS擺脫機箱規格的限制,可利用外接方式來擴充容量。

除了使用SAS介面這種傳統的外接手段外(這必須為NAS安裝另外選購的SAS介面卡),群暉與威聯通還透過更便宜的方式如eSATA或USB 3.0,來作為外接磁碟櫃的介面,儘管這種外接方式的效能與擴充性不如SAS,但可免除使用SAS介面卡的需求。

高可用性

高可用性(High Availability)是企業級NAS的進階需求之一,透過將多臺NAS或NAS控制器組成具備失效故障切換能力(Fail-over)的叢集,可確保單一NAS主機失效時,仍能維持關鍵應用的存取服務不致中斷。現在,這個功能也已經延伸到入門級NAS上。

在我們這次採購特輯介紹的產品中,企業儲存應用出身的普安、商丞、SANS Digital與延碩,都在他們的機架式NAS上提供高可用性功能。個人端儲存應用出身的群暉與色卡司等2家廠商,也為他們部份機架式與桌上型NAS提供高可用性功能,甚至低階如4Bay桌上型產品,也能建構出高可用性架構。

iSCSI與FC Target

透過iSCSI Target軟體,讓NAS兼用於提供iSCSI區塊儲存服務,已是當前幾乎所有NAS必備功能之一。部份NAS還能透過FC Target軟體,讓NAS支援光纖通道(FC)儲存功能。

iSCSI是建構在乙太網路上,NAS透過原有硬體變能輕易提供iSCSI Target服務。而FC Target則須搭配FC HBA卡使用,門檻相對較出許多,NAS必須提供安裝FC HBA卡的能力。

在我們這次採購特輯中的所有產品,都能支援iSCSI Target,不過在FC Target功能方面,就只有普安、商丞、SANS Digital與延碩等企業儲存應用出身的廠商,為部份2U以上的機架式產品提供這項選購功能。

支援10Gb乙太網路

入門級NAS產品標準的傳輸介面是Gb網路,不過以現在的NAS處理器與硬碟速度來說,只要使用低階的Atom處理器搭配2、3臺SATA硬碟,就會超過1個GbE埠頻寬上限,此時網路埠頻寬便成為制約NAS傳輸效能的瓶頸。

有些入門級NAS提供了2~4個GbE網路埠,但是對於當前的硬碟來說,只要使用7、8臺硬碟組成陣列群組,輕易就能達到1000MB/s等級的循序傳輸效能,必須使用10Gb網路埠才能發揮硬體的效能。

幾年前只有高檔NAS才提供10Gb網路介面,現在這項功能已經下放到入門級NAS,在我們這次採購特輯介紹的產品中,大部分2U以上規格的機架式NAS,以及部分6Bay以上桌上型NAS都提供了選購10Gb網路介面的選項。

重複資料刪除

過去重複資料刪除是應用在資料備份領域的一項技術,內含在備份軟體或備份專用伺服器的檔案系統中,不過這幾年來已有一些通用型檔案系統也增加了這項功能,如Solaris的ZFS檔案系統,以及Windows Server 2012的ReFS檔案系統等,因此,搭載這些檔案系統的NAS也具備了重複資料刪除功能。

我們這次採購特輯介紹的廠商中,普安的NAS由於是採用ZFS檔案系統,所以,擁有ZFS的重複資料刪除功能,另外色卡司、SANS Digital與延碩採用Windows Storage Server(WSS)作業系統的NAS,也能提供重複資料刪除功能,可藉此減少磁碟空間耗用。

SSD快取

SSD快取的目的是利用SSD的空間作為DRAM快取的輔助,擴大快取空間來提高快取命中率,減少存取底層硬碟的機率,從而加速NAS的I/O效能。

僅僅在2、3年前,SSD快取還是只有少數高檔企業級NAS才提供的功能。現在,已經有許多入門級NAS廠商也能提供SSD快取功能。在我們這次採購特輯介紹的廠商中,普安、延碩、群暉與威聯通的Linux-based NAS產品,都內含SSD快取功能。另外搭載WSS 2012 R2的NAS產品,也能使用Windows新增的SSD Write-back Cache功能。

Windows-based NAS復活

除了企業級應用功能大幅擴展外,當前入門級NAS的另外一個重要趨勢是Windows-based NAS的復活。

在7、8年以前,入門級NAS領域原本是Linux-based與Windows-based共分天下,採用Linux-based作業系統的產品居多,但WSS產品也不少,Linux-based有著輕量、低成本的優勢,但開發調校較費心力;WSS雖然使用成本較高(硬體要求較高,還須增加授權費用),但軟硬體支援性更佳,還可提供與Windows環境相同的操作體驗。

但隨著Linux功能的迅速進步,以及成本的考量,Windows-based NAS近年來幾乎在市面上銷聲匿跡,只剩少數NAS供應商還提供搭載WSS的產品。

不過,近來Windows-based NAS又有了復甦的跡象。隨著Windows Server 2012 R2大幅強化儲存功能,如新增自動分層儲存與SSD快取功能,並擴展重複資料刪除功能支援範圍等,WSS也跟著受益,雖然使用成本依舊較高,但功能已不遜於Linux-based的NAS作業系統,在我們這次採購特輯中,色卡司、SANS Digital與延碩都能提供搭載WSS 2012R2的NAS產品,讓用戶多了一個新選擇。

 

 

 

實測入門級NAS的SSD快取功能

在我們這次採購特輯中,普安、延碩、群暉與威聯通都為旗下NAS提供了SSD快取功能。

普安的EonNAS系列是基於ZFS檔案系統,直接使用了ZFS內含的L2ARC與ZIL兩種SSD加速功能,L2ARC是針對讀取I/O的快取,ZIL則是ZFS的寫入機制,使用SSD來承擔ZIL可加速寫入I/O。目前EonNAS的SSD加速功能,適用於3000系列與1000系列的最高階款式1016,一個儲存池允許設定4臺SSD作為加速使用。

威聯通的SSD快取是QTS 4.0作業系統新增的功能,專用於讀取I/O快取,適用於威聯通較高階的桌上型與機架式NAS,允許將機箱中2臺SSD設定為快取。

群暉的SSD快取可同時支援讀取與寫入。群暉在DSM 4.3版就已提供專用於讀取I/O的SSD快取,DSM 5.0的SSD快取則同時支援讀取與寫入快取,可將機箱內的2臺SSD指派為讀取快取、或讀取+寫入快取使用。

延碩的SSD快取包括讀取與寫入快取,其中寫入快取還提供Write-back、Write-through與跳過快取等3種模式,適用於Sol NAS全系列,沒有支援SSD數量或容量的限制。

我們以普安EonNAS 1016為代表,測試了SSD快取的I/O加速效果,從測試結果可以發現,SSD快取可顯著提高隨機存取I/O效能,達數倍之多。

不過SSD快取在應用上也有限制,首先,只有快取命中時才有效,加速效果會隨著快取命中率而有很大落差。其次,SSD快取只對隨機存取I/O有較大效用,循序存取時的效果相對有限,甚至反而會拖累效能—SSD本身傳輸能力大多只有400~500MB/s,但NAS底層硬碟組成的RAID群組傳輸效能,輕易便能超過1000MB/s以上,當I/O被導入到SSD快取時,傳輸效能反而會降低。

 

相關報導請參考:「企業入門級NAS採購大特輯」


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