网络附加存储的搭建与实现研究

黄 健

（贵州建设职业技术学院 贵州 贵阳 551499）

0 引言

随着21 世纪的互联网发展，人们日常记录生活的图片、视频等数据呈爆炸式增长，并且分散在不同的设备中，难以进行有效的统一管理。 为了使数据能更安全地进行存取，网络附加存储技术逐渐进入人们的视野，成为近几年比较热门的话题［1］。 教研室是高校教学的基本单位，直接组织和管理教学、科研工作。 在信息时代需要大量的数据和信息（文本、音频、图像、视频等）存储空间，配置适当的网络附加存储（network attached storage，NAS）对提高数据及信息的共享、处理和应用有重要的使用价值［2］。 本文搭建一个低成本的教研室用NAS 服务器，既方便对文件进行统一管理，又节约了大量时间，对教师和学生开展相关的实训教学和数据管理都有好处。

1 NAS 系统

1.1 TrueNAS

TrueNAS 是网络存储供应商iXsystems 发布的NAS 系统，它使用的是一种简化的图形化管理方式。 TrueNAS 在12.0-U4 版本里还增加了对Realtek RTL8125/RTL 8111支持。

TrueNAS 有三个版本，分别是core 版、enterprise 版和scale 版。 core 版是 Freensa12.0 版本之后的名字，enterprise 属于收费的版本。 core 版和enterprise 基于FreeBSD，scale 基于Debian。

TrueNAS 是目前比较受欢迎的开源NAS 系统之一，官方文档很全而且中文教程也很多。 不过TrueNAS 基于动态文件系统（zettabyte file system，ZFS），只支持64 位中央处理器（central processing unit，CPU），最小内存要求8 GB，对硬件的要求比较高。

TrueNAS 支持Windows 的网络共享协议、苹果的归档协议、Linux 的网络文件系统协议。 支持磁盘阵列，raid0、raid1 和raid5，支持ZFS 文件系统和磁盘加密。

TrueNAS 系统通过Web 界面进行设置，Web 界面既简单又简洁，设置后极少需要进行维护且安装在服务器上，更为稳定，系统出错的概率更小了。

2 NAS 系统硬件

2.1 华为RH 2288 H V2

华为RH 2288 H V2 支持双路CPU，带有4 个千兆网口，24 个支持反向控制信道（reverse control channel，RECC）的内存插槽，最大支持768 G 的内存。 硬盘前置支持8 块2.5 inch 的机械硬盘或固态硬盘，后置2 个2.5 inch 的硬盘位兼容驱动器接口和串行连接口。 带有2208阵列卡， 支持 raid0、 raid1、 raid5。 有智能管理系统（intelligent baseboard management controller，IBMC）管理服务器，可以使用基于内核的虚拟机（keyboard video mouse，KVM）软件对服务器进行下电、上电、设置基本输入输出系统（basic input output system，BIOS）、设置磁盘阵列等操作。

2.2 处理器CPU

由于选择了华为RH2288 H V2 作为准系统平台，所以CPU 的选择只能是c602 平台的E5 2600 系列和E5 2600 v2 系列的CPU。 此系列的低端CPU 特点基本是价格低、主频低、核心多。 由于安装TrueNAS 的基本文件共享服务，就选择了两个原机带的E5 2620 处理器，核心数量一共是12 核24 线程，主频2 GHz，动态加速频率为2.5 GHz，三级缓存为15 MB，性能足够使用。

2.3 内存随机存取存储器（random access memory，RAM）

由于TrueNAS 将内存用作缓存来提升访问速度，所以对内存容量有一定的要求，最好是1 G 内存对应1 T 的数据容量，如果有10 T 的数据则至少配备10 G 内存。 官方对内存的标准是8 G 勉强够用，16 G 刚好，32 G 最好，内存越大越好。 当用户打开虚拟机或者插件的时候，32 G 刚刚够用。

最好使用RECC 内存，因为TrueNAS 系统本身和很多系统功能都运行在内存上，如果出现问题，整个系统以及存储池都会发生连锁反应，导致系统崩溃，而这对数据来说是毁灭性的灾难［3］。

2.4 硬盘只读存储器（read only memory，ROM）

华为RH2288 H V2 自带了LSI 2208 阵列卡。 一共有10 个2.5 inch 的硬盘位，前置8 个，后置2 个。 前置可以选择价格比较低的sas300 G 硬盘来组成raid5。 后置的1个硬盘位可以用来安装TrueNAS 系统盘，而TrueNAS 系统对磁盘空间的最低要求是8 G，而且系统是独占1 个磁盘的。 所以配备1 个120 G 固态硬盘做系统盘完全足够。

3 安装NAS 系统

3.1 组装服务器

操作步骤：首先将华为RH2288 H V2 服务器抬到桌子上放稳，使用一字螺丝刀拧开服务器上的卡扣；接着抬起机盖上的卡扣向后推，取下服务器的机箱盖；最后拆卸raid 卡的电池线缆，取下导风罩。

安装内存：打开内存条的固定夹，取出待安装的内存条插入内存条插槽，当听到咔的一声，就代表内存条已经插到位。 注意安装内存条时需要按照主板上编号顺序插入。

安装处理器：取出待安装的CPU，将CPU 底座上的三角符号标识对准CPU 底座上的三角符号标识，将CPU 垂直安装到位，然后合上CPU 的固定卡扣。 在CPU 表面均匀涂抹上导热硅脂，将散热器上的螺丝对准主板上的螺丝控孔位，顺时针拧CPU 散热器上的四颗螺丝。 再将导风罩安装回去，连接raid 卡线缆，安装机箱盖。

安装硬盘：将硬盘用螺丝刀安装到硬盘架上，再将安装好的硬盘模块插入空槽中，合上扳手。 插入后等待3 min 观察硬盘指示灯判断是否安装成功。

3.2 配置IBMC

由于服务器是二手的，操作人员并不知道它的IBMC系统的管理地址，需要进入BIOS 重新设置一下。 启动服务器的电源，在服务器自建完成、屏幕出现提示时按删除键进入BIOS，进入BIOS 后使用键盘上的左右方向键，选中Advanced，按键盘上的下方向键选中IPMI iBMC Configuration 后按Enter。 选中IP address 将IP 地址设置为192.168.0.2，再将gateway address 设置为192.168.0.1后按F10 保存并退出。 在电脑上下载华为官网提供的KVM 工具，就可以使用网络来管理服务器。

3.3 设置raid5

使用KVM 管理工具对服务器上电，在显示阵列卡信息时按CTRL ＋P，点击start 进入raid 卡配置界面，点击drives 进入物理磁盘的目录，查看8 块磁盘是否都显示出来。 点击back 返回，再点击configuration wizard 选项，进入raid 配置界面，选中new configuration，点击Next，会弹出提示框，然后点击yes。 在新的界面选择manual configuration继续点击Next，在新的界面中把所有的磁盘都移到右边，选中磁盘再点击add to array，磁盘就会移动到右边［4］。 全部移过来后点一下accept DG，再进入下一个页面。 新的界面点击add to SPAN 后再点击Next 进行下一步。 在新界面中raid level 选项要选择raid5，strip size 选择1 M，其他默认不改。 点击update size 将所有的容量都加载到select size 里面。 点一下Accept 在新窗口中选择yes，然后点击Next，新界面继续点Accept，提示是否保存，点yes 保存。 设置好了点击home 进入raid 管理主页，点Exit 退出，raid 卡即设置完毕。

3.4 安装系统

从TrueNAS 官网下载iso 系统镜像文件，将安装系统的U 盘插入电脑，使用Rufus. exe 将镜像写入U 盘，当Rufus 提示使用哪种写入方法时，选择“dd 模式”。 （首先将TrueNAS 安装程序写入U 盘后，Windows 将无法识别该U 盘。 安装TrueNAS 后回收U 盘，需使用Rufus 写入“不可启动”映像，然后卸下并重新插入U 盘即可）完成后取下U 盘，插在服务器的USB 接口上。 使用KVM 对服务器进行上电操作，在屏幕出现提示的时候按F12，选中插入的U 盘名称，按Enter 键进入TrueNAS 安装。 当进入TrueNAS 安装界面时选择install 按Enter 键，在新界面中找到作为系统盘的固态硬盘，按空格选中。 按Enter 键进入root 账号的密码设置界面，设置完密码后按Enter 键，再选择启动方式界面，选择boot via bios 按Enter 键，即会安装TrueNAS，安装完成后重启服务器将U 盘拔出。 在重启前先把网线插在路由器上，开机时将自动地获取到IP地址。

4 配置NAS 系统

4.1 系统初始化设置

打开路由查看连接TrueNAS 获取到的IP 地址。 在浏览器输入IP 地址，进入后输入账号密码，（账号是root，密码是安装的时候设置的） 输入完成后按回车，进入TrueNAS 的Web 控制界面，在首页它会显示TrueNAS 系统信息、网卡信息以及处理器和内存的占用情况。 初始系统为全英文界面，可以在菜单栏-＞System-＞General-＞Localization 中设置语言和时区，将时区设置为Asia/shanghai，点击保存。 再依次点击网络-＞全局配置，设置主机名为FamilyNAS，将名称服务器和ipv4 的网关设置为192.168.0.1，然后点保存，刷新一下就设置好网关地址了。 点击网络-＞接口，选择接入路由器的网口，点击编辑设置 IP 地址为192.168.0.3， 将子网掩码设置为255.255.225.0。 完成后点击申请-＞测试更改。 然后浏览器输入192.168.0.3 登录。 在弹出的窗口中点击保存。由于TrueNAS 不支持用root 账号来登录网络协议名（server message block，SMB）共享，需要添加一个用于共享的账户。 依次点击账户-＞用户组-＞添加，设置群体身份为1000，名称为family，完成后点提交即可创建一个组。再点击用户-＞添加，设置用户名和密码。 在初级组中选择前面创建的family，然后点提交，保存完毕。

4.2 创建存储池

首先依次点击存储-＞池-＞创建来创建存储池，设置池的名称为file pool，然后选择阵列磁盘，只用一个阵列卡，选择条带模式即可。 （条带模式相当于raid0，这种模式每个磁盘都用来储存数据，单个磁盘损坏就会丢失所有的数据。 由于已经从阵列卡里面组了raid5，可以忽略）之后点击创建就创建好存储池了，选择刚刚创建的存储池，添加一个数据集，名称设置为share 点击提交，创建完毕。

4.3 设置SMB 共享

点击左侧的服务，找到SMB 并且打开，在自动启动的选项框中打勾，这样系统每次重启都会自动启动SMB 共享，再点击分享-＞Windows 分享（SMB）-＞打开，将刚才创建的数据集添加进去，点击提交，再依次点击存储-＞池，选择前面添加的share 数据集，选择编辑权限，将other 的读写权限打上勾，SMB 共享全部设置完成。

5 性能测试

5.1 有线测试

在电脑上打开资源管理器，在导航栏输入TrueNAS 的IP 地址，按Enter，输入前面添加的账号和密码可以访问到共享文件夹。 首先存储一个5G 大小的压缩包，除了刚开始的几秒有121 MB/s，速度一直稳定在113 MB/s。 然后拖入一个80 G 大小左右的压缩包文件，速度一样是稳定在113 MB/s 左右。 如果这时用手机无线连接路由器浏览视频网站观看高清视频，传输速度会在80 ～120 MB/s 之间浮动。 从NAS 里面复制小文件时的速度也在110 MB/s左右，而复制大文件时，在没有其他干扰时速度也是一直保持在110 MB/s 左右。

5.2 无线测试

无线测试则是使用笔记本连接WiFi 进行测试，同样在资源管理器输入TrueNAS 的IP 地址来访问共享文件夹，首先往里面存入5G 大小的压缩包文件，速度开始可以达到50 MB/s，没过多久速度降到35 MB/s。 然后重启路由器，只让笔记本连接WiFi 来进行测试，发现速度依然无法达到千兆内网的速度，猜测可能是路由器或笔记本的无线性能无法满足千兆传输。 而测试大文件依旧是无法跑满千兆内网。 而且用其他设备观看在线高清视频也没有对传输速度有多大的影响。

5.3 小结

通过有线传输文件可以满足千兆的速度，但是在传输文件时，不能再有大流量的数据传输，否则速度会一直在80～120 MB/s 之间浮动。 而使用无线来传输文件时速度则保持在35 MB/s 左右。

6 结语

综上所述，本文选择TrueNAS 作为研究实验对象，而TrueNAS 的后台UI 界面布局简洁，只需要设置一次即可以稳定使用，对于只需要进行文件备份的个人用户非常的友好［5］。 即使连接了无线网的手机也能够进行文件共享与备份。 随着科技的进步，现在的网络技术越来越成熟，各种NAS 系统百花齐放，有开源也有收费的NAS 系统，还有品牌的成品NAS。 品牌的成品NAS 价格往往非常昂贵，而性能却比较孱弱，它们卖的主要是软件和服务。而自己DIY 的NAS 性能强劲，且扩展性比品牌的NAS强，网上也有大量免费开源的NAS 系统可供选择，可以为NAS 服务器节省大量的预算。 同时整合优化教研室局域网内的资源，集中管理。 另设置权限来提高工作学习效率，降低网络安全隐患，形成安全便捷的科室资源管理平台。