Question

如何DIY一个基于Freenas的家用NAS

Answer 1

1 序
前段时间终于把自己设想了好久的家用NAS配好了，想好好写一下自己的心得，希望对别人有一点帮助，也希望和大家交流关于ZFS和Freenas的意见和想法。

2 你需要NAS吗？
你认为数据的价值很重要，愿意投入一点资金来降低数据丢失的风险。比如，你自己原创的文字和图片、各种word和excel的文件、各种照片和视频，这些原创性的内容都是全世界仅此一份的，还有一些你认为很难再从网络上下载到的资源，这些内容都需要一个比台式机（或者手提电脑）、U盘、移动硬盘和光盘等，更安全可靠的储存方式。由于网络条件和价格的限制，或者是由于对云储存的不信任，把大容量的文件备份到云端好像也不是最好的选择。
你的家庭网络内有2台或更多的电脑，需要中转空间来传递文件，特别是大容量的文件。如果只有2台电脑的话，网络邻居共享或者FTP访问也算可行。但如果3台或更多电脑，动辄几个G容量的内容，还要分发到每一台电脑，这个时候如果有一个大容量、访问速度快的共享储存空间就方便很多了。
如果以上两段描述符合你的实际，那么你应该开始考虑入手一台NAS了。

3 买成品还是DIY？
3.1 NAS与其它备份手段的比较
3.1.1 U盘和移动硬盘
NAS一般容量相对比较大。如果U盘和移动硬盘也是在线使用，除了RAID 0的配置，个人觉得其它RAID配置的可靠性都比U盘和移动硬盘好。当然，如果把U盘和移动硬盘作为离线备份的手段，可靠性应该会提高不少，不过要牺牲部分的数据可用性。

3.1.2 光碟（DVD和蓝光）
如果是可擦写的，每次重新擦写的速度比较慢。如果是不可擦写的，倒可以作为离线备份的手段。数据的不可更改始终会带来不方便，比如整理好资料目录，刻碟完，结果以后又发现要往中间加内容。

3.1.3 云储存
主要有三方面的限制：速度、容量和价格。那些不是世界知名的IT巨头搞的，会担心它不知道哪一天就宣布停止服务。Amazon的S3倒是信得过（相比之下），但是访问速度和价格又是个问题。

3.2 成品NAS和自己DIY的区别
3.2.1 安全性、价格和售后服务
几个著名的品牌（如synlogy、qnap、thecus、zyxel、buffalo、netgear等等）提供的家用NAS，大部分最多到六盘位，组RAID 6吧？（不知道可不可以组多个RAID 1），理论上是最多允许两只硬盘损坏。如果是自己DIY的话，无论是硬RAID或者基于ZFS，RAID的配置都可以更加灵活，只要硬件配置跟得上，提供更高的可靠性完全没有问题。
盘位越少，成品NAS的价格貌似更有优势。假如需求只是两个盘组RAID 1，那毫无疑问成品NAS更便宜。DIY的话，固定成本是主板、CPU、内存、机箱和电源（或者加上RAID卡），硬盘数量一般不少于3个。同样是4个盘位，不算硬盘的话，DIY的价格已经大大低于成品NAS。6个盘位，京东上有个要9k+，自己DIY的话，2k搞定。
自己DIY的NAS，各个零配件的售后服务要看你选择的硬件品牌的生产商。整台NAS在组装和调试的时候，以后的使用中要排除故障或增加功能，都需要你自己在网上找资料或者和别人讨论，所以如果你是伸手党，还是买成品NAS好了。

3.2.2 功能、灵活性和功耗
成品NAS提供的功能，大部分可以通过各种开源的解决方案来实现。而DIY的NAS提供的灵活性，比如和htpc或者网关结合在一起，硬件配置的更改都是成品NAS所不能比拟的。
功耗方面，DIY的NAS要追求低功耗，可以选择直流电源+整合主板，貌似网上也有人可以做到待机十几瓦的。个人就觉得没必要苛求，相比节省的电费，我更希望电源和UPS都稳定可靠，机箱内空间够大方便散热。

3.2.3 噪音控制和外形
现在很多DIY的机箱，也足够小巧和精致了，摆在客厅或书桌台面都完全没问题。舍得花钱的话，用无风扇电源和CPU散热器，加上机箱内全用静音风扇，相信可以把噪音控制在非常低的范围。

3.3 DIY NAS的种类
首先要把专用和多用途的NAS区分开来。专用的NAS一般只提供文件共享和相关的网络服务，可能也作为24*7的下载机。多用途的NAS有的是作为HTPC，连接电视来直接播放媒体内容，也有是利用虚拟化，通过一台硬件服务器提供网关、媒体服务器等多台虚拟服务器的功能。主要有以下三种组建RAID的方式：
软RAID，利用主板芯片组自带的功能组建RAID。性能比不上硬RAID，和ZFS的比较我不清楚，感觉应该也不如。好像有些软RAID认主板，转移的时候一定要同型号的主板才可以认出来原有的RAID配置，也有人说intel的是认芯片组，不要求同型号主板。虽然不需要额外的硬件RAID卡投入，也限制了安全性的提示和功能的扩展，除非是换主板。
硬RAID，在主板上插RAID卡，RAID卡再接硬盘。注意有些便宜的RAID卡其实是把运算交给CPU的，自己纯粹就是一个接口。一般好的硬RAID卡上有专门的运算芯片，还要带电池，防止数据丢失。硬RAID是目前最主流的解决方案，价格范围广，可以投入很小，也可以很发烧。
基于ZFS，不需要安装RAID卡，也不利用主板芯片组的RAID功能。硬件配置丰俭由人，数据安全可靠。。。（ZFS的特点请看4.1）

4 软硬件配置
4.1 ZFS的特点
请允许偷懒一下，介绍ZFS的资料网上已经有很多了，如果有兴趣，一定可以深入了解，
简单来说，基于ZFS的储存，不怕断电（就算正在写入的时候断电了，数据也不会损坏或者丢失，用硬RAID卡的有可能的哦），有快照功能，不怕误删除（而且快照占空间很小），可以通过加入固态硬盘来大幅提高读写性能（跑满千兆局域网很轻松），容易扩充（把原来的RAID里面每个硬盘都换成容量更大的，总容量自动增加），硬件无关（换主板都毫无压力），操作简单（常用命令才几个，如果是用Freenas的图形管理界面的话，更加简单）。

4.2 操作系统的选择
所有支持ZFS的操作系统（或发行版）都可以在ZFS的wiki查到，主要用来做NAS的系统有以下几个：
4.2.1 Oracle Solaris和 OpenIndiana
Oracle Solaris的zpool（ZFS的管理软件）版本最新，不过是商业软件；OpenIndiana是OpenSolaris的后续，开源的，我自己没有用过，跟FreeBSD一样，应该没有ZFS的图形管理界面。

4.2.2 FreeBSD
网上介绍也很多，简单说就是稳定、稳定和稳定。我在virtual box里面用FreeBSD，对照着文档，测试过ZFS的各种操作和功能。另外，FreeBSD的Handbook写得非常好，有中文版哦，喜欢折腾的同学首选。

4.2.3 Freenas
主角登场，热烈鼓掌！安装简单，界面清爽！第5章将会介绍安装和配置的过程。这是一个商业公司维护的开源，基于FreeBSD，专门用于NAS的系统。

4.2.4 NexentaStor Community Edition
跟Freenas一样，都有ZFS的图形管理界面，根据网络上的测试报告，貌似这个的IO性能比Freenas好。一点小限制是免费版最大容量为18TB。

4.3 硬件配置
4.3.1 终于写到我最喜欢的部分了，确定硬件搭配让我纠结了n长时间，最终结果兼顾了钱包、个人喜好和性能，还算满意。我的NAS的配置如下：（推荐配置从4.3.2开始）

UPS：APC Smart-UPS SC420
（UPS最重要，所以排第一。虽然说ZFS不怕断电，不过有个在线式的UPS，应付各种拔插头、按开关和电网的浪涌，还可以接NAS的串口实现市电中断时自动关机，实在是硬件配置里面的MVP。这个UPS是以前买的，伏安只有420，容量有点小，现在拖三个硬盘，估计拖5个没问题）

电源：全汉（FSP）蓝暴节能版360

CPU：AMD A4-3300

技嘉（GIGABYTE）GA-A75M-D2H
（选这个主板CPU的搭配是因为功耗较低又有较多的SATA 6G接口，最大内存又可以到32G，跑ZFS的话，内存越大越好。写文章的时候才看到技嘉出了F2A75M-D3H，更加适合，搞到我都想换主板了，T_T）

三星（SAMSUNG）DDR3 1600 4G *2

西部数据 WD20EARX *3
（这三块硬盘是跑去广州的百脑汇买的，第一次的时候自己小白了，居然买到两块是换标签的WD20EARS，只好跑多一次去换，大家如果在电脑城买的请小心）

联力PC A04A
（我是第一次用联力机箱的土人，一边安装一边赞叹“做工果然好啊”，然后各种调整硬盘位置，各种拆装硬盘笼子，各种调整走线。图片等写完这篇文章的第一版再补上）
因为一开始就确定了NAS要配已有的UPS，而且不兼任HTPC，所以我的NAS是放在书房里面的。书房里面有一台D-Link的5口百兆交换机，连接一台台式机，一台手提和NAS，再通过电力猫连接整个家庭网络的核心交换机和无线路由Linksys WRT610N。

功耗测试用的是深圳北电的电力检测仪，实测数据如下：
关闭NAS电源（全汉蓝暴）上的开关，0 W
打开NAS电源上的开关，NAS未开机，3.2 W
按NAS机箱面板的开关开机，功耗一直爬升，最高达到 72 W
NAS的启动过程结束，进入正常状态，44 W
测试连续读取，通过百兆的LAN连接，台式机播放NAS共享出来的mkv文件，44W
测试连续写，用FTP上传大文件，速度大概10MB/s，56W
在NAS的web管理界面点关机，等到机箱的电源指示灯熄灭，1.5W
另外，在Freenas里面可以设置每个硬盘的电源选项，比如多长时间之后进入待机。我这台NAS现在还负责BT下载，所以硬盘是一直没有停的，测不了全部硬盘都进入待机时候的功耗。

4.3.2 普通版配置
强烈推荐UPS作为标配，花的钱不多，可靠性大幅提高。后备式的也可以接受。注意UPS一般容量标的是伏安，要转换成瓦特。这里插播一段网上找来的计算硬盘功率的方法：先通过spec sheet找到硬盘12V的最大电流（据说就是启动的时候了），比如WD20EARS的是1.75A，然后在硬盘标签上找到5V的电流，这个例子里面是0.55A，所以这个硬盘的最大功率就是12V x 1.75A + 5V x 0.55A = 24W。在挑选UPS和NAS的电源的时候就要注意考虑功率了。当然，服务器专用的主板通常有逐个启动硬盘的功能，可以降低对功率的要求，这个在高帅富版的推荐配置里面谈。
千兆网络，你懂的。
最少三个硬盘，组RAIDZ 1，可以承受其中一个硬盘损坏。ZFS当然也支持条带（RAID 0）和镜像（RAID 1），还有RAIDZ 2和RAIDZ 3，还可以加热备，加L2ARC等等，看需求和预算来配置吧。如果你的配置里面硬盘数量超过9个，最好分组，具体参考：
http://doc.freenas.org/index.php/Hardware_Recommendations
8G+ 的内存，跑ZFS的话，内存越大越好，所以挑选主板的时候注意选最大内存容量比较大的。
一个4G+的U盘，做系统盘。把Freenas的系统装在U盘上是最简单快捷的，还可以把这个系统U盘备份多几个。安装到硬盘上的话，Freenas一定要独占整个硬盘，浪费空间和一个SATA接口。

4.3.3 屌丝版配置
百兆网络，我用的就是了，泪奔。
两个硬盘，组镜像。其实这个组合也很灵活，以后你可以把这两个硬盘都换成容量翻倍的，那么你的ZFS的容量也翻倍。或者再增加一对镜像配置的硬盘，跟原有的镜像做条带，总容量也可以增加。再或者为了提高可靠性，加入第三块硬盘到镜像里面，变成1:3的镜像，ZFS果然很灵活吧，呵呵。
4G内存，最低配置了。

4.3.4 高帅富版配置（其实这些高端硬件我也不是很懂，不过yy起来好爽，哈哈）
全屋强电弱电的防雷装置，这个算题外话，不过确实很必要，特别是多雷雨的地区。
在线式UPS，作用前面讲过了。
冗余电源，这个算服务器的基本配置了吧。
服务器主板、服务器CPU和ecc buffered内存。可以用容量更大、可靠性更高的内存，可以接更多的硬盘，可以热插拔，可以ooo，可以xxx。。。
SAS硬盘，N个，怎么组RAID就只看对容量、可靠性和速度的需求了。记得其中一些硬盘做热备。
固态硬盘，N个，做L2ARC，大幅提高NAS的读性能；做ZIL（ZFS Intent Log），大幅提高NAS的写性能。
千兆网卡，N张加上支持LACP（链路聚合）的千兆网管交换机，突破千兆局域网的带宽就靠它们了。
机箱，塞得进上面所有东西的，随便挑吧。
作为高帅富，当然不只一套房子了，请把以上配置克隆到每一套房子，这样就可以实现异地容灾远程镜像自动备份了，鼓掌！

5 Freenas的安装和配置
大概的流程是这样的：
把映像文件写到U盘
用U盘启动，进行初始化设置，包括网卡、DNS和Web界面的密码
创建volume
设定scrub（对volume的定时检查）
在volume里面创建dataset（dataset是Freenas里面的管理单位）
针对dataset设置snapshot（快照，用于回滚和远程备份）
建立用户和用户组
针对dataset设置权限
设置share（有CIFS、NFS、iSCSI、AFP等等）
从客户端测试（测试连接和读写权限）
备份配置文件和系统U盘 。