文件服务器构建指南——主板硬盘篇

译文
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数量激增的移动设备、多计算机家庭、宽带互联网接入、成本低廉的海量存储器以及其他许多家庭电子产品被PC所取代,比如DVD、蓝光光盘和CD播放机等媒体设备被家庭影院PC所取代,这促使人们对专用文件服务器计算机的兴趣越来越浓厚。

数量激增的移动设备、多计算机家庭、宽带互联网接入、成本低廉的海量存储器以及其他许多家庭电子产品被PC所取代,比如DVD、蓝光光盘和CD播放机等媒体设备被家庭影院PC所取代,这促使人们对专用文件服务器计算机的兴趣越来越浓厚。无论你是拥有台式机和笔记本电脑的普通家庭用户,还是拥有多只台式机、笔记本电脑、上网本和平板电脑的高级用户,经常在工作单位或在路上远程访问家庭系统,你的计算体验都可能会因共享的数据访问而得到丰富。无论你的预算和存储需求很一般还是很大,本文介绍的文件服务器系统构建指南都能满足你的需要。

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主板篇

至于你使用迷你ITX、微型ATX还是全尺寸ATX主板,在很大程度上将取决于你决定用来放置家庭文件服务器的机箱的尺寸。

迷你ITX主板

迷你ITX主板为了小尺寸而牺牲了扩展性。很少有ITX主板有四个以上的SATA端口,因而只能用于最多可容纳12TB容量(容量最大的商用硬盘是3TB)的文件服务器。然而,大多数ITX主板至少有一个扩展槽,可以装一块SATA控制器卡。有许多LGA 1155主板与英特尔奔腾G620兼容,大多数的功能特性非常相似。不过在迷你ITX机箱中,板卡布局显得至关重要。我青睐的ITX 1155主板是杰拓(Giada)的MI-H61-01,具体是因为其四个SATA端口都做在主板的右下角,紧挨前面板连接器和20针ATX电源端口。由于4针处理器电源端口在左上角,线缆管理起来很轻松,便于气流畅通——一切都往右下角或左上角走,让线缆可以沿迷你ITX机箱的顶部或底部走。杰拓MI-H67-01有着近乎相同的布局,有时比H61主板来得便宜。虽然杰拓刚进入北美市场,不像华硕这些老品牌声誉卓著,但我还是使用许多杰拓主板,用于文件服务器和普通的ITX台式机中,对其产品一直完全很满意。记住:如果你想构建一台有六个硬盘的迷你ITX文件服务器,需要购买带两个SATA端口的PCIe SATA控制器卡,比如西霸(SYBA)SD-SA2PEX-2IR或Rosewill RC-211。


 微型ATX主板

微型ATX LGA 1155主板最多总共有7个SATA端口(4个SATA II和3个SATA III),但大多数随带总共4个或6个SATA端口。与迷你ITX文件服务器主板一样,把多个硬盘塞入到微型ATX机箱时,布局很重要。映泰TH67B把六个SATA端口全都放在主板最右角的最底部。遗憾的是,没有把20+4针电源连接器挤到主板最顶部或最底部的微型ATX 1155主板,但至少这款映泰主板在最顶部有4针电源连接器。

全尺寸ATX主板

在全尺寸ATX机箱中,线缆管理起来很少像微型ATX或迷你ITX机箱那样难,所以主板布局对于全尺寸 ATX文件服务器主板来说可能不大重要,但仍是个考虑因素。塞入10只硬盘会变得非常乱!不过,ATX 1155主板最多只有10个端口,10个SATA端口的主板通常至少是200美元,而8个SATA端口的主板(如华硕P8P67)售价只要125美元。因而,如果你的文件服务器绝对需要10只硬盘,花125美元买主板、花25美元买2个端口的SATA控制器卡要比花200美元购买10个SATA端口的主板来得明智。我喜欢这款可以装多个标准硬盘系统的华硕主板,因为其SATA端口可以垂直安装到主板上,高度与一个PCIe x1和一个PCI插槽大致一样高,所以管理SATA线缆有助于气流比线缆从主板上不同高度的地方出来更畅通。


#p# 内存篇

文件服务器不需要高性能、低延迟、高频率的内存。在家庭文件服务器常见的负载下,仅用2GB内存,FreeBSD、FreeNAS和Ubuntu都能运行得很顺畅;但使用4GB内存,运行起来的确明显顺畅得多。如果用4GB内存,WHS2011运行起来顺畅得多。如果用8GB内存,所有文件服务器操作系统运行起来还要顺畅。由于内存价格继续下跌,通常不用30美元(打折后价格)就能买到8GB内存。由于内存价格最近变化很大,我们建议货比三家,而不是购买某一种特定的产品。你应该能够买到每GB 5美元(没有折扣)的2GB、4GB或8GB内存;如果折后价,每GB不到5美元。

我们已经讨论了处理器、主板和内存,接下来讨论机箱和电源装置(PSU)解决方案。

主板布局在确保气流尽可能畅通无阻方面很重要,机箱设计对于方便气流顺畅也很重要。如果你构建的系统只有一两个硬盘,大多数机箱适用于家庭文件服务器——只是确保硬盘附近有风扇。然而,如果你的服务器需要多个硬盘,下面几款机箱特别适用于文件服务器。

机箱篇

迷你ITX机箱

Fractal的Array R2是一款近乎完美的家庭文件服务器机箱。它的长宽高规格不足14 X 10 X 814英寸,占用面积小。它把一只可拆卸式硬盘笼直接放在安静但强大的140毫米进气风扇后面。使用能够减震的硅胶托架,硬盘笼最多可以容纳6只硬盘,还有地方可以装一只2.5英寸硬盘(固态硬盘或标准硬盘)。据我的测试显示,如果塞满6只低转速2TB海量存储标准硬盘和一只固态硬盘(已安装英特尔奔腾G620处理器),即使所有硬盘都在人为的持续负载下(使用Iometer),标准硬盘的温度也是在40摄氏度上下。电源装置(PSU)是一款自定义的SFX格式参数、效率不低于80%的300瓦装置,12伏干线有足够大的电流为6只标准硬盘供电。电源装置有7个SATA连接器和一个老式莫仕连接器,所以没有外部的莫仕插头和足够的SATA插头。此外,线缆比普通线缆要短,所以额外的线缆不会妨碍气流。机箱本身是由铝制成的,所以很轻,而且整体的做工质量非常高。它没有地方来装光驱,但我认为,光驱对家庭文件服务器来说纯属多余。必要的话,总是随时可以连接使用USB接口的外部光驱。这种机箱及其电源装置的唯一缺点在于价格:近200美元,可不便宜。不过,如果你需要一只小巧又宽敞的家庭文件服务器机箱,那么这款机箱的主观美感、客观功能和定制电源装置还是物有所值。 


 微型ATX机箱

我偏爱占用空间尽可能小的家庭文件服务器,而银欣(Silverstone)的TJ08B-E是一款优秀的比较小的微型ATX迷你塔式机箱。其长宽高不到16 X 9 X 15英寸,重量不足12磅。它最多可以容纳5只标准硬盘和一只固态硬盘。与Fractal Array R2机箱一样,硬盘就装在前进气风扇的正后方——不过在该机箱中,进气风扇是更大的180毫米风扇。TJ08B-E很灵活,原因在于它既可以容纳图形处理单元,又可以容纳几只光驱,万一你想要改造机箱功能,或者为它赋予更多功能。塞满4只低转速的节能硬盘后,负载状态下的温度在持续传输过程中不超过45摄氏度。与大多数银欣机箱一样,TJ08B-E的总体做工质量很好。


 银欣生产小型、完全模块化的电源装置,因而处理像TJ08B-E、Lian Li PC-Q08及其他比较小的机箱极其容易。银欣还提供一套短线缆;这样一来,ST50F-P电源装置就更适合小型化(SFF)机箱了。最后,银欣在设计CP06 SATA电源插头延伸线缆时,显然考虑到了比较小的多标准硬盘系统。 这个延伸线缆连接到单一SATA电源插头,然后有四个SATA电源插头,它们的间隔比平常的更近,进一步缓解了线缆凌乱现象。虽然这些附件的成本积少成多,但很容易实现一种理想的线缆解决方案。不管你决定选择什么样的电源装置,如果使用分离12伏干线的模式,就要确保标准硬盘没有让某一路干线不堪重负。如果你选择仅仅一路12伏干线模式,就希望这路干线电量充足——比如说,别试图让使用20安12伏干线的经济型电源装置为10只标准硬盘和4只机箱风扇供电。

全尺寸塔式机箱

很少有机箱在常规状态下(不添加适配器)容纳10只标准硬盘,装得下这么多硬盘的机箱一点也不小。全尺寸塔式机箱还通常提供出色的气流,线缆管理起来不是很难。Fractal的Define XL是市面上最便宜的可容纳10只标准硬盘的全尺寸塔式机箱之一。它做工考究,特别注意尽量降低机箱噪音,为此采用了面板隔音技术。就算你坐在离它只有几英尺的地方(哪怕使用噪音大得出名的VelociRaptor硬盘),也不可能听到该机箱里面标准硬盘转动时发出的声响。此外还集成了许多出色的部件,比如可调整/灵活的线缆挡板,有助于管理线缆。10个标准硬盘插槽中有7个在风扇的正后方,一个硬盘笼中的3个插槽远离正面的进气风扇。更棒的是,不在风扇正后方的标准硬盘保持低温(35到40摄氏度之间)。其价格在150美元左右,非常划算。务必确保银欣的一套短线缆没有与它搭配!


#p# 下面来讨论家庭文件服务器最重要的一方面:硬盘。

硬盘篇

我听到的人们最常提到的问题之一是,“最可靠的硬盘是什么?”这个问题的答案很简单:经常备份的硬盘最可靠。家庭文件服务器可以用从外部硬盘到云存储服务的各种设备(或手段)来备份。一条基本的准则是,RAID能增强性能,但不是一种备份解决方案。有些RAID配置(如RAID 1)提供了更高的可靠性,而另一些RAID配置(如RAID 0)反而降低了可靠性。本指南并不详细讨论不同种类的磁盘阵列,但如果你对这项技术不熟悉,可以先参阅维基百科的页面,了解一下。

说到硬盘可靠性,每一只硬盘都可能会出故障。虽然有些型号的硬盘出现故障的可能性更大,但是没有进行对照研究和大范围抽样测试的权威性调查。平时使用什么硬盘,大多人都有各自的偏好。许多变化因素都会影响硬盘的长期可靠性:装运条件、电源装置的质量、温度模式,当然还有具体硬盘型号的质量。遗憾的是,在拿到硬盘之前,我们消费者基本上控制不了装运和处理条件。我们还通常不大了解具体硬盘型的质量,甚至不大了解厂商的整体质量。不过,我们可以控制电源装置的质量和温度模式,因为可以使用S.M.A.R.T.监测工具。

Pinheiro、Weber和Barroso早在2007年USENIX文件和存储技术大会上介绍了关于硬盘可靠性的其中一项最有用的研究。他们的论文题为《庞大磁盘驱动器集群的故障趋势》,依靠了从谷歌搜索引擎获得的数据。所以,尽管谈不上什么理想的对照研究,但样本数量很庞大,几乎与磁盘可靠性方面的任何研究一样有助益。总之,他们发现,SMART错误通常可以表明即将发生的故障——尤其是扫描错误、重新分配数量、离线重新分配数量和试用数量。一个心得是:如果你的其中一只硬盘报告某个SMART错误,如果硬盘还在保修期内,可能需要更换一只。如果其中一只硬盘报告多个 SMART错误,几乎可以肯定需要尽快更换。 
 

在所有出现故障的标准硬盘中,60%以上报告了SMART错误。

Pinheiro、Weber和Barroso还表明了温度对故障率有怎样的影响。他们发现,在低温度(不到24摄氏度)下工作的硬盘实际上故障率反而最高,甚至比在52摄氏度下工作的硬盘还要高。对许多读者来说,这一点可能无关紧要,但是对于生活在北部、冬天里喜欢将房间温度保持在21摄氏度以下的人来说,认识到这一点很重要:温度越低并非总是有利于计算机硬件。这项调查表明,硬盘在40摄氏度左右(40摄氏度到45摄氏度)可靠性最高。 


AFR即年故障率:数值越高表明质量越差!

考虑到硬盘在这个温度范围下工作起来似乎最可靠,不管在什么情况下可能都需要一番试验,才能让家庭文件服务器的硬盘处于理想环境。

所以,我们不会回答哪些具体型号的硬盘最可靠,而是建议你使用高质量的电源装置、保持最佳温度、留意SMART实用工具,从而尽量防止灾难性故障。对于家庭文件服务器来说,决定标准硬盘长期可靠性的最重要因素可能看运气了。

事实上,低转速节能硬盘是最经济高效的存储驱动器。要注意:许多低转速硬盘并非设计成在RAID配置下运行——所以事先要打听好具体的型号。目前市面上最大的硬盘容量是3TB,现在价格低至110美元。容量第二大的2TB硬盘其每GB的存储成本一般最低,价格通常是70美元(削价出售时或折后价还要便宜)。如果你不需要大容量,1TB硬盘也不赖,有时仅售40美元。

结论

家庭文件服务器在拥有多个系统的家庭可能大有用场。为家庭网络添加这样一种专用系统很容易,某些文件服务器操作系统安装和管理起来也简单得很。如果接触过家庭文件服务器,通常的服务器也就很容易上手。切记:家庭文件服务器的主要用途是存储——所以应当围绕标准硬盘来构建家庭文件服务器,而不是围绕处理器或图形处理单元来构建。家庭文件服务器不需要功能强大的处理器,而是应该侧重于节省功耗和够用就好,而非原始处理能力。虽然很难、也许不可能知道哪些型号的标准硬盘最可靠,但应该认真选择机箱,花点时间来管理线缆,那样你就能为硬盘保持最佳工作环境。购买高质量的电源装置,那样你的标准硬盘就有干净的电力。当然,还要备份你的数据!

原文地址:http://www.anandtech.com/show/4666/file-server-builders-guide/1

责任编辑:张玉 来源: 51CTO
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