我們現在 把服務器讓開 如果你像我一樣，你選擇了一些耗電的野獸來為你的小家庭辦公室供暖。 在某些時候，我想搬回一個有地下室的房子，因為地下室似乎是放置此類東西的好地方，除非你的房子裡有一個真正的配線櫃。 我們現在將介紹您家庭實驗室的另一個重要部分——存儲。 關於存儲需要做出幾項決定，每一項都會對您的實驗室產生不同的影響。 在這篇文章中，我們將討論磁盤類型、控制器、存儲和存儲協議之間的差異，以便您為做出最佳決定做好充分準備。
我們現在 把服務器讓開 如果你像我一樣，你選擇了一些耗電的野獸來為你的小家庭辦公室供暖。 在某些時候，我想搬回一個有地下室的房子，因為地下室似乎是放置此類東西的好地方，除非你的房子裡有一個真正的配線櫃。 我們現在將介紹您家庭實驗室的另一個重要部分——存儲。 關於存儲需要做出幾項決定，每一項都會對您的實驗室產生不同的影響。 在這篇文章中，我們將討論磁盤類型、控制器、存儲和存儲協議之間的差異，以便您為做出最佳決定做好充分準備。
驅動器
驅動器是您存儲的一部分。 當今使用的驅動器有多種類型，每種都會對您的存儲基礎架構產生不同的影響。 在過去的二十年裡，我們在磁盤驅動器和 SSD 方面取得了許多進步，而且我們不會很快放慢腳步。 雖然我不是在尋找原始磁盤驅動器，但它們最初是令人印象深刻的機器，與今天相比，它們可以保存少量數據。 我將介紹的 4 種主要磁盤類型是：
- SATA 驅動器
- SAS 驅動器
- 固態硬盤
- M.2 硬盤
的SATA
SATA 代表串行高級技術附件。 大多數家庭計算機都使用 SATA 驅動器。 它們價格低廉，可以容納大量數據。 在撰寫本文時，我相信最大的大約是 16 TB。 當 SATA 1.0 於 2003 年推出時，它們比它們所取代的硬盤驅動器技術 PATA 或併行高級技術附件有了很大的飛躍。 它們的傳輸速度（最初為 1.5Gbit/s 或 150 MB/s）比傳出的驅動器快得多，後者最高可達 133 MB/s。 他們還提供了一些功能，例如更好的熱插拔（在系統開啟時插入硬盤驅動器）和僅使用 7 針而不是 40 或 80 針的更小的電纜連接器。自推出以來，SATA 已經對我們所處的位置進行了多次修訂今天。 SATA 3.0 或串行 ATA-600 是當前的迭代版本，性能有了很大提高。 正如您可能已經猜到的那樣，當前的傳輸速度高達 600 MB/s，並且在過渡版本中添加了更多功能，例如提高了性能的本機命令隊列。 正如一開始提到的，這些磁盤的主要驅動因素是它們保存的數據量和價格點。 它們提供良好的性能，對於大多數家庭實驗室來說綽綽有餘。
SAS
接下來是 SAS 驅動器。 SAS 驅動器或串行連接 SCSI 是舊的並行 SCSI 磁盤的替代品。 SAS 於 2004 年以 SAS-1 進入市場。 SCSI 或小型計算機系統接口磁盤的運行方式與 SATA 不同。 SAS 解決了很多最初的問題，例如必須為磁盤提供地址以及系統管理員必須處理的其他令人頭疼的問題。 SAS 驅動器使用基於原始 SCSI 命令集的不同命令集，並且更加智能。 SAS 驅動器也比 SATA 更快。 這部分是由於命令集，還因為接口本身和磁盤盤片的主軸速度。 SAS 也是全雙工的，這意味著它可以同時發送和接收。 他們使用的硬盤驅動器盤片可以旋轉高達 15,000 RPM。 SATA 磁盤以 7,200 RPM 或更慢的速度旋轉。 他們還使用更高的電壓，使電纜長度更長。 SAS-4（當前版本）的當前速度為 22.5Gbits/s 或大約 2500 MB/s。 我們在企業服務器中找到 SAS 磁盤，它們更貴。 這些非常適合在您的家庭實驗室中使用，但它們會花費更多，而且通常是更小的磁盤。
有一種驅動器類型可能會造成混淆。 NL-SAS 驅動器。 這些是帶有 SAS 接口的 SATA 驅動器。 它們是作為一種在企業服務器上獲得更多存儲空間的廉價方式而引入的。 它們比普通 SATA 驅動器更可靠，價格介於兩者之間。
固態硬盤
SSD 速度很快。 毫無疑問，如果我負擔得起，我會把所有東西都放在我的家庭實驗室 SSD 中。 SSD代表固態驅動器，它們不使用磁盤盤片； 他們使用存儲芯片來存儲您的數據。 因此，它們比之前討論的驅動器快幾個數量級。 由於SSD主要描述的是存儲技術，你可以找到SATA、SAS、NVMe等接口的SSD。 SSD 採用幾種不同的芯片，它們的速度因使用的芯片和控制器而異。 雖然我不會深入探討 SSD 技術，但我將為您提供以下內容。 有SLC、MLC、TLC、QLC芯片。 我列出它們的順序是速度的順序。 越慢的芯片越便宜，所以如果用的話，可以相應的選擇。
M.2
我們將討論的最後一種驅動器是 M.2 SSD。 它們還使用 SSD，並且可以使用 SATA 命令集或 NVMe 命令集。 如果您使用常規 SATA 命令集（物理接口也有差異），它的速度與常規 SATA SSD 大致相同，最高可達 600 MB/s。 使用 AMD 的新主板，NVMe SSD 可以達到高達 5GB/s 的速度。 即使使用“較舊”的技術，我們仍然可以達到 3500 MB/s 的讀取速度。 NVMe 驅動器使用到處理器的直接路徑來實現令人印象深刻的速度。 這些產品的價格在過去幾個月中下降了很多，但最便宜的 100 TB NVMe 驅動器的價格仍約為 1 美元。 請記住，這些驅動器上也使用了不同速度的芯片（QLC 等），因為它們是 SSD。
根據以上信息，您可以對要包含的驅動器類型做出合理的決定。 還要記住，根據需要和主板或 RAID 卡支持，很可能混合使用上述類型。 事實上，大多數公司將使用 NL-SAS 或 SATA 驅動器來存儲他們的檔案或舊信息，並使用 SAS 或 SSD 或它們的混合來存儲他們的主要數據。 在許多不同的存儲設備中，您可以創建不同的服務“層級”。 例如熱存儲和冷存儲，設備將根據訪問數據的頻率在它們之間移動數據。 稍微試驗一下。
控制器
購買驅動器後，您需要能夠控制它們。 就像驅動器一樣，控制器具有不同級別的性能。 您通常根據需要支持的接口和希望使用的保護級別來選擇一個。
這些命名可能有點混亂。 幸運的是，通常有很好的文檔可以幫助您做出決定。 戴爾有一個網頁可以幫助您確定您需要哪一個。 如果你走的話 這裡 有一個很好的比較表，列出了他們當前控制器的所有功能。 在您可能在舊服務器上購買的大多數控制器中，它們的功能會稍微少一些。 有些專欄可能沒有意義，所以我將回顧一下。
- 型號 = 卡的名稱
- Interface Support = 這是卡支持的硬盤驅動器類型。
- PCI Support = 這是卡需要運行的主板插槽版本
- SAS 連接器 = 支持的硬盤驅動器數量以及它們是服務器內部還是外部（通過端口連接）
- Cache Memory Size = 這很重要，因為它對性能起著很大的作用。 在高層次上，這是卡從操作系統卸載命令並保留它直到它執行它們的地方。 緩存越大，您將控制權交還給操作系統或應用程序以進行下一個操作的速度就越快。 在這種情況下，通常越大越好。
- Write Back Cache = 這是在斷電時保護緩存中的數據（如上所述）的方式。 較舊的卡（如 H700）會使用電池，以防服務器斷電以保存尚未寫入磁盤的任何命令。 限制是，如果不盡快恢復供電，您的電池就會耗盡，並且當電池不再好時需要更換它們。 Flash Backed 沒有這個限制，它使用電容器提供電力來寫入緩存並保存信息，直到命令可以刷新到磁盤。
- RAID Levels = 這是控制器支持的 RAID 保護級別
- Max Drive Support = 這是卡支持的驅動器數量。
- RAID 支持 = 此列說明 RAID 過程是通過硬件還是軟件完成。 如果是通過軟件完成，支持什麼軟件。 雖然軟件 RAID 變得更快，但硬件 RAID 將永遠更快。 在某些情況下，您可能會選擇使用軟件（例如，如果您要組合不同大小的磁盤），但我強烈建議您在預算允許的情況下繼續使用基於硬件的軟件。
我能找到的最接近 HP 控制器的矩陣如下。 這裡 是否有 Gen10（目前最新的）和 這裡 是第 8 代控制器，它將在 eBay 上的大多數廉價服務器中出現。 他們有更多關於控制器的技術信息，因為這些是營銷文件，但上面的重要字段仍在使用。 他們將 Flash Based Write Cache 縮寫為 FWBC。
不同的方法——商用 NAS、家用 NAS 或本地存儲
現在您對家庭實驗室存儲中涉及的硬件有了更好的了解。 這給你留下了一個新的決定。 您只想擁有本地存儲（服務器中的驅動器），還是想使用共享存儲？ 我們顯然需要更深入地研究這些選項。
- 本地存儲 – 這是直接連接到您的服務器的存儲。 這也可以稱為直接附加存儲或 DAS。 它可以是安裝在服務器內部的磁盤，也可以是機櫃單元並通過 SAS 電纜連接。 這樣做的好處是您不需要購買任何額外的硬件或服務器。 另一個是設置的簡單性。 您可以在操作系統中設置 RAID 級別和格式，然後繼續。 然後是速度。 直接連接總是比共享存儲更快。 缺點是您只能直接在該服務器上使用存儲。
- 共享存儲——這種存儲是運行某種存儲操作系統的外殼中的硬盤驅動器。 此存儲通過網絡共享以供使用。 家庭實驗室使用兩種類型的共享存儲。
- 塊級存儲——這通常使用稱為 iSCSI 的協議。 本質上是通過網絡發送 SCSI 命令。 該協議用於向操作系統呈現類似於原始硬盤驅動器的存儲。 您需要格式化它們才能使用它們。 磁盤上的文件系統和文件的控制由與其共享的遠程服務器完成。 還有其他塊級存儲，例如光纖通道，但由於它們在家庭實驗室中並不常見，因此我不會在這裡介紹它們。
- 文件級存儲——這使用 NFS 或 SMB 協議。 NFS 是網絡文件系統的縮寫，SMB 代表服務器消息塊。 這些協議中的每一個都經過改進，通常由它們使用的版本引用，即 NFSv3 或 SMBv3。 每個新版本都建立在以前的特性和功能之上。 文件級存儲不是向操作系統提供原始存儲，而是向服務器提供共享或掛載。 控制磁盤的計算機也控製文件系統和上面的文件。
哪個更好？ 好吧，如上所述，這取決於。 如果您只打算擁有一台服務器，那麼本地存儲就可以了，而且很可能是滿足您需求的最快選擇。 如果您需要在服務器之間共享存儲，您應該考慮購買某種共享存儲解決方案。 在這兩者中，我喜歡嘗試監控我正在嘗試學習的任何企業模型。 如果我的公司使用 iSCSI，那麼我想了解它。 就個人而言，我更喜歡 iSCSI。 主要原因是速度。 iSCSI 通常要快一點，並且比 NFS 更好地支持多路徑（到存儲的多個數據路徑）。 SMB 通常僅用於 Windows 環境，目前在企業環境中使用不多。 關於 iSCSI 與 NFS，您可以自由地不同意我的看法。 我的研究基於幾件事，比如這個 紙. 雙方都有很多支持者。 公平地說，NFS 更容易設置。 但那是另一篇博文。
預建共享存儲與 DIY
如果您已經走到這一步，您需要決定是要嘗試構建自己的共享存儲解決方案，還是要購買預製解決方案。
QNAP 和 Synology 等公司提供了幾種很好的解決方案，僅舉幾例。 有很多公司在提供這些解決方案，並且每個公司都具有許多相同的功能。 StorageReview.com 已經審查了其中的一些 也可以幫助您做出決定。 需要牢記的幾點，您需要或想要的功能以及未來的可擴展性。 大多數預製單元將支持 NFS/SMB/和 iSCSI。 一些較小的設備可能無法提供足夠的數據帶寬來跟上您的環境，因此您需要做出相應的決定。 他們中的大多數人有相當多的共同點。 它們中的大多數是比服務器更小的盒子，並且會使用更少的功率和消耗更少的功率。 每個公司都有自己的操作系統，通常是內部專門構建的某種 Linux 風格。 可能涉及一些設置，但通常它比自己動手做的盒子要簡單一些。 我個人喜歡走這條路，因為它很簡單，除非你要支持存儲服務器，否則就沒有真正“需要”嘗試自己設計一些東西。
但是，有充分的理由擁有 DYI 存儲解決方案。 大多數預製單元為其解決方案收取一點溢價，而且在大多數情況下，它們很難升級。 如果可能的話，您通常需要使用他們的硬件來升級。 如果這些原因讓你不開心，那麼這就是你的道路。 您可以購買普通的塔式機箱，甚至是機架式機箱。 您可以使用普通 PC 或從頭開始構建一台。 您將需要決定使用哪個操作系統。 Windows 或 Linux 通常是您的兩個選擇。 用於共享存儲的軟件有點棘手，因為有多種選擇。 許多家庭實驗室人員使用稱為 FreeNAS 的操作系統。 設置還有很多，但您可以在 Internet 上獲得很多幫助。 FreeNAS 是迄今為止最受歡迎的選項之一，正如其名稱所示，它是免費的。 該軟件是完全免費的，減去您設置它所花費的時間。 您也可以只使用 Windows Server。 但是，這當然是有代價的。 排名前 5 的軟件包由 how2shout.com網站 如下面所述：
- FreeNAS的
- NAS4Free / XigmaNAS
- OpenMediaVault (OMV)
- 打開文件管理器
- 洛克斯托
我個人目前有兩個單位。 第一個是 Synology，有 4 個“托架”或可以容納 4 個硬盤驅動器。 這允許相當大的速度，並有 2 個網絡連接以提供多路徑或備用網絡連接。 目前有高達 14 TB 的硬盤可用，但我想要更多功能，所以我現在有一個 QNAP 設備。 這個有 9 個托架，可以容納 5 個較大的 3.5 英寸驅動器和 4 個較小的 2.5 英寸驅動器。 它還提供了一種叫做 Smart Tiering 的東西。 分層是一個最初放在更昂貴的存儲單元上的概念。 分層採用兩種或多種速度的光盤並智能地使用它們。 存儲單元上的軟件查看數據的使用頻率。 如果經常使用，它會將其移動到速度更快的磁盤，以便用戶使用速度更快。 該概念使用“熱”和“冷”存儲的思想。 東西用得越多，它就被移到熱存儲中。 相反，使用的東西越少，它就越冷，它就會被轉移到冷存儲驅動器或性能較慢的驅動器上。 這允許公司購買不太昂貴的磁盤，如 SATA 驅動器，用於存儲不常使用的數據。
這涵蓋了存儲部分。 當我們進入本博客系列的設置部分時，我將帶您從頭開始設置我的 QNAP 設備。 這樣您就可以通過該博客以及 StorageReview.com 上的其他人獲得更好的想法，從而為您的家庭實驗室決定最佳存儲解決方案。
– 邁克·威爾遜 @IT_肌肉
這篇文章是用戶提交的一系列內容的一部分，這些內容致力於探索構建、維護和有時再次構建家庭實驗室的樂趣和挑戰。 這個系列是與我們的朋友合作的 /r/家庭實驗室. 如果您有興趣分享您的設置，請發送電子郵件至 [email protected]
