原创 NAS新形态应用：加装SSD快取真的「利大于弊」吗（一）

NAS的全名为网络储存服务器（Network Attached Storage），是一台可以放在家中或办公室的私人储存设备，而NAS的用途是什么呢？简单来说就是一台透过网络联机分享档案、集中管理档案，拥有服务器服务的『智能型储存装置』。NAS系统具有弹性而且可以横向扩充，这代表当需要更多储存装置时，可以继续添加到原有装置上。NAS 就像办公室里的私人云端，它的速度比较快、成本比较低，而且可在内部提供公用云端的所有优点，同时完全可由自己掌控。

近年来，由于科技的日新月异，使用者对NAS的需求不再单纯当作文件服务器的角色，而是让NAS担任更多的角色，例如多媒体服务器、应用程序服务器、数据库服务器以及Virtualization Station（虚拟机工作站）。也因此NAS上所使用的组件的规格也越来越高规格，从过往使用ARM CPU或是Intel Atom CPU即足以应付，演进到目前的Intel Core i7、Intel XEON、AMD Ryzen CPU，系统内存也从早期限512MB、1GB演进到近期的16GB、32GB，大大提升了NAS的运算能力。但是NAS使用的储存媒介，却因为大型的容量需求，主要还是使用传统的机械式硬盘（HDD），这也限制了NAS在需要档案存取时的效能缓慢，例如于NAS上运行需要大量I/O应用的话（如数据库），硬盘缓慢的随机读写速度会影响效能，使应用程序响应速度大大降低，或是于NAS上运行Virtualization Station时，透过硬盘组成的磁盘区往往会令虚拟机反应缓慢，让使用者觉得效率不佳。

因此NAS系统制造商开始在新的NAS型号上加装固态硬盘（SSD, Solid State Disk），利用SSD读写速度快以及随机存取效能比传统硬盘快上百倍的特性，让较常存取的数据数据暂存在SSD中，缩短数据数据从传统硬盘（HDD）中取出的等待时间。

目前SSD快取在网络储存服务器NAS上的应用，主要分为两个大方向：

读取快取（Read only cache）

读取+写入快取（ Read and Write cache）

接下来为各位介绍这两种SSD快取模式的功能与特点。

１．读取快取（Read only cache）

NAS系统会将最常使用的数据数据复制一份，储存到SSD中，所以当使用者需要这些常用的数据数据时，NAS系统就能从SSD中优先读取数据，提供较佳的反应速度及传输效能。

将SSD当作NAS上的读取快取（Read only cache）时，由于快取是只读（Read only）模式的关系，无法编辑修改所有从HDD复制到SSD上的数据数据，因此就算当作读取快取的SSD损毁，也不会对储存于HDD中的数据数据有所影响，所以可以使用单颗SSD或是RAID 0的SSD数组当作读取快取的载具。

对于不须频繁修改的数据数据，可以利用读取快取机制，加速提升反应速度及传输效能。反之，如果数据数据需要频繁修改编辑的话，在效能提升上的帮助趋近于0。

2. 读取 + 写入快取（ Read and Write Cache）

读取+写入快取（ Read and Write cache）于NAS上的应用可分为两种形式。

· 第一种：是直接写入（Write-through）式SSD快取：数据数据会同时写入SSD快取及主要储存区HDD，SSD快取可以提供高速的数据传输跟数据检索，而主要储存区HDD可以保护数据数据不会因SSD的故障而产生损失，也因此直接写入式SSD快取也可以仅使用单颗SSD或是RAID 0的SSD数组来当作快取，只不过会增加写入的延迟及写入的时间。

第二种：是回写（Write-back）式SSD快取：数据数据会先写入到SSD快取中，等待写入完成后，再将数据数据写回主要储存区的HDD磁盘阵列中。这个方式比起直接写入（Write-through）的写入延迟要来的更低，但是如果在数据数据尚未写入回主要储存区HDD之前SSD出现故障，尚未写入的数据就会有遗失的风险存在，所以回写式SSD快取的典型配置会以RAID 1 或是RAID 5 SSD 磁盘阵当作快取，以避免数据数据丢失的问题。

行文至此，本文作为SSD快取应用的第一篇，介绍了SSD快取在网络储存服务器NAS上的应用方式，也提到了SSD快取应用在网络储存服务器NAS上可以有效地提升数据数据的传输效能及反应速度，关于相关的测试数据，我们会在下一篇的文章中，以实际测试的数据来客观分析SSD快取在网络储存服务器NAS上能带来的好处与坏处有哪些。

#还有下集敬请期待