充分利用入門級NAS多網路埠的效益

對於多數以嵌入式Linux作業系統為基礎的NAS產品來說，只要啟用Linux內含的網路埠捆綁（Bonding）功能，就能建立鏈路聚集（Link Aggregation）應用，將2個以上的實體網路埠構成1個更高吞吐量的虛擬網路埠。然而早期多數入門級NAS如1U機架式或桌上型機型，均受限於成本而只配置1個GbE埠，自然談不上這方面的應用，通常只有中階以上產品才提供鏈路聚集功能。

隨著入門級NAS功能的進化，現在即使是1U入門級機架式NAS，或是4～5Bay以上的桌上型NAS，普遍都配置了至少2個GbE埠，各廠商也為這些產品搭配了各式各樣的鏈路聚集技術，可讓用戶利用多個GbE埠建立更可靠、高效率的傳輸連接。

不同的鏈路聚集作業模式

鏈路聚集功能可讓擁有多個GbE埠的NAS發揮更大效益，得到更可靠或更高效率的連接服務。

我們以QNAP的TS-509 Pro為例，來說明與實作NAS提供的鏈路聚集功能。TS-509 Pro搭載的TurboNAS V3.0版韌體可提供7種鏈路聚合模式，等同於啟用了Linux下Bonding負載平衡驅動程式的所有模式，支援涵蓋範圍在同級產品中最完整。雖然模式越多並不一定越好，但總是能提供用戶更多的選擇，以適應不同的環境需要。這7種鏈路聚合模式如下：

● Balance Round-Robin：以「平衡依序循環」的方式，將傳輸的封包分散在所有可用的網路埠，藉此可得到容錯失效切換與負載平衡的效果。另外由於所有可用網路埠都處於Active狀態，依序可分得流量，因而傳輸效率也能提高。

● Active Backup：在構成鏈路聚集的所有網路埠中，只有1個主要網路埠處於Active狀態，其餘埠則處於備援狀態。當主要網路埠失效時，啟動備援埠接手傳輸工作，待主要埠恢復後，再將傳輸作業轉回主要埠。

● Balance XOR：在發送端所有可用網路埠的MAC位址間，按照Hash算法得出分配排程，將封包流量分散到所有可用網路埠上。這種模式與Round-Robin有些類似，只是將封包分配到各個網路埠所依據的原則不是Round-Robin那種簡單的依序循環，而是由來源端與目的端MAC位址結合可用網路埠數組成的Hash演算策略。這種模式有容許故障失效與流量負載平衡的效果。

● Broadcast：顧名思義，這種所謂的「廣播」模式，就是設法把需要傳輸的「每一個封包」，發送給鏈路聚集中「每一個網路埠」，所以只要鏈路聚集中存在一個可用的連接埠，則封包就能得到傳送，因此具有防止單一鏈路失效的容錯功用。

● 802.3ad：按照IEEE 802.3ad規範的鏈路聚集模式，可將多個網路埠組成一個共享相同速度與全雙工的鏈路聚集，以獲得容錯、負載平衡與提高傳輸效率的功效。但限制是交換器必須能支援802.3ad動態鏈結聚合規範，才能啟用這個模式。

● Transmit Load Balance（TLB）：這個模式對於封包發送與接收作業採用不同的機制。針對發送作業，會針對當前每個可用網路埠的負載，依據計算所得的相對速度，將需要發送的封包分散到各個網路埠平均送出；而對接收作業，則只由當前正在運作的網路埠負責接收封包；如果接收埠故障，則由其他埠套用原有MAC位址接手接收作業。換言之，在發送作業方面同時具有容錯、負載平衡的功效；但在接收作業方面，則只有容錯功能。

● Adaptive Load Balance（ALB）：TLB的延伸版，除了TLB模式的發送作業負載平衡功能外，在接收作業方面也採用透過ARP協定、針對IPv4的接收流量負載平衡（Receive Load Balancing），在發送與接收作業兩方面同時具有容錯、流量負載平衡的效果。

實測——以iSCSI Target傳輸為例

在我們的測試中，考慮到便於控制存取的NAS磁碟區大小，以及利用iometer工具製造測試所需流量的需要，並迴避網路卡與交換器間的配合問題，我們選擇使用TS-509 PRO的iSCCI Target功能，在NAS與用戶端伺服器間建立iSCSI連接。

在用戶端伺服器另外還啟動iSCSI MPIO機制，分別以1或2個GbE埠，功能登入存取NAS提供的磁碟區，並在NAS上分別套用不同的鏈路聚集模式進行測試。受我們使用的交換器所限，802.3ad不在測試範圍中。

實測中無論選擇哪種模式都有容錯功能，連接後，即使拔掉1條網路線，也不會中斷iSCSI連接。而在可用頻寬方面，理論上只有Round-Robin可確保同時使用到鏈路聚集中每一個埠，從而得到更大的傳輸頻寬。不過多數情況下，只要承載的流量夠大，Balance XOR與ALB模式也能透過將流量分散到多個網路埠的負載平衡機制，得到大於單一GbE埠頻寬的讀/寫傳輸速率。

啟用Round-Robin模式的傳輸速率（單位：MB/s）

入門級NAS鏈路聚集功能支援概覽

目前幾乎所有入門級NAS 廠商，都已為產品引進了鏈路聚集技術，多數廠商都是以支援IEEE 802.3ad為主，但也有廠商提供802.3ad外的聚集技術。

群暉

目前有兩種模式可選。一為802.3ad的網路埠聚集功能，另一種則是網路容錯（network fault tolerance）模式。

威聯通

威聯通的V3.x版韌體可提供多達7種鏈路聚集模式，包括：依序循環（Round-Robin）模式的負載平衡、失效備援、基於Hash 政策的負載平衡與容錯、廣播式（Broadcast）失效切換、802.3ad的鏈路聚合、發送負載平衡（Transmit Load Balance）模式，以及適應負載平衡（Adaptive Load Balance）模式。

宏普

在最新的Thecus N5500 與N8800 系列NAS 上，宏普的v3.00.0x 版韌體有3 種鏈路聚集模式，包括負載平衡、容錯失效切換與基於802.3ad的頻寬聚合。

普樺

普樺NAS 產品搭載的ProNAS 系列韌體可提供4種鏈路聚集模式，分別為失效切換、來源端與目的端MAC位址間基於互斥（XOR）運算的負載平衡與容錯切換、基於802.3ad的頻寬聚合，以及適應負載平衡模式。

Netgear

Netgear ReadyNAS系列可提供7種鏈路聚集模式，與威聯通相同。