谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

时间:2020-05-22 作者:

 

NAS(Network Attached Storage)就是网路连接储存装置,总言之,是一台可以透过网路来存取资料的设备,许多人买NAS都会问几Bay的空间才够?或许数位资讯资料的需求越来越大,储存空间似乎是NAS的代名词,殊不知再大的空间也得靠网路来传送,也许你会发现目前的NAS具备两埠网路以上的机种越来越多,因为不管你硬碟配置怎样的RAID环境,甚至使用SSD,加上再快的CPU还都得屈就于网路的瓶颈,所以今天又来谈谈 Synology DS1517+ NAS 的 Link Aggregation 网路聚合连接的运用。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

网路无远弗届,速度的演变也非吴下阿蒙,从早期的10Mb、 100M到目前流行的Gigabit Ethernet,感觉似乎也慢慢不敷使用,但10Gbps Ethernet建构成本又高,低成本的Link Aggregation 802.3ad 是不错的解决方案,Link Aggregation 可称为「网路聚合」,是基于IEEE标準规格802.3ad协定,刚踏入这个领域时有点一头雾水,因为名称上似乎有些差异,如Intel称Link Aggregation,3COM 叫Port Trunking, Linux 系统下可利用软体技术方式(Linux Bonding),不管名称是什幺?都是利用结合多张网路卡来增加网路频宽。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

Synology DS1517+ 测试前的环境準备

想要测试Link Aggregation多重网路埠的网路效果,说难不难,说简单也未必随便设定就能测出,网路连接储存装置(NAS)的瓶颈不仅是网路,硬碟的存取速度与机器本身CPU处理的能力都是重点,目前硬碟都是SATA 3.0的天下,SATA 3.0理论值达到了6Gb/s速度(也就是600MB/s),但传统硬碟转速跟物理架构的限制下,最高的读写速度也只有约130MB/s~150MB/s左右。然而目前PC上的网路几乎是1Gbps的配备,换算后约有125MB/s,理论上来说,硬碟的速度大于网路,但若将两个1Gbps的网路合併频宽成2Gbps,换算有250 MB/s,这时单颗硬碟的速度就力有未逮,于是必须利用RAID或使用SSD固态硬碟来因应。

由于笔者没有那幺多的硬碟使用RAID来提升安全与速度,最快的方式就是搭配 SSD固态硬碟(最好使用RAID 0的SSD),目前随便一款也都有500MB/s左右的循序读写速度,于是将 Synology DS1517+ NAS安装一组传统硬碟的Raid 1、单颗传统硬碟与一颗240GB的SSD固态硬碟,如下图所示。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

且将Raid 1、单颗传统硬碟与SSD各自对应的储存空间。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

解决硬碟可能遇到的瓶颈后,接下来是网路的架构配置,想要发挥Link Aggregation Control Protocol‎ (LACP) 网路聚合技术,一台拥有LACP的交换器是少不了的,笔者没有高知名度品牌的交换器可测试,觉得自己使用的合勤科技GS1900-24有支援Link Aggregation,刚好可以派上用场。为了测试Synology NAS的多重网路埠的运用,将网路连接方式如下如所示,红色框内的22与21就是交换器设定(LACP) 网路聚合技术的群组。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

单一网路埠的瓶颈

先来看看单一网路埠连Synology NAS的环境,下图是单一PC连上交换器的23埠,Synology NAS也连上交换器的18埠。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

不用使用特别的工具,利用档案总管就可以,直接输入IP「\\192.168.8.244」(就是从18埠进入连入Synology NAS),接着点选NAS上的共享资料夹,笔者选择SSD储存空间的资料夹,SSD的速度大于1Gbps,接下来的测试网路瓶颈,才不会有硬碟瓶颈影响网路速度的测试。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

丢一个大档案到Synology NAS上,档案总管的显示速度是107~116 MB/s跳动,Synology NAS的DSM资源监控上的接收是显示111.5 MB/s,其差异应该是时间差与前端工具使用的差异,与1Gbps的125MB/s网路理论速度来说,已经是相当不错了。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

从交换器的埠监视画面上来看,23埠就是PC丢大档案上去的流量,埠18就是往Synology NAS的流量,都经是96%了,即使上传到SSD的共用资料夹有大于500MB/s左右的读写速度也没有用,下图中可以明显的看出,18与23埠都有1Gbps的125MB/s的限制。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

即使同时执行两个上传的动作也没有用,两个动作总频宽加起来一样受限于1Gbps(125MB/s)速度。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

笔者的环境有特别设计过,建立共享资料夹是特别对应不同的储存空间,因为要测试多台电脑网路的瓶颈问题,所以要避免连硬碟也造成的瓶颈。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

将笔电连上交换器的17埠,与23埠的PC当都上传大档案,且两个前端PC与笔电上传的空间分流至不同的硬碟(如红色的虚线),主要是避免瓶颈不会出现在硬碟上,下图中17与23埠上传资量加起来最大可有2Gbps流量,问题与Synology NAS连接仍然只有18单一埠,明显的瓶颈就落在18埠上,如下图所示:

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

进入GS1900-24交换器监视器上查看,虽然17埠与23埠加起来有2Gbps的频宽流量,但仍受限于18埠的限制,结果17埠与23埠就被强迫下降。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

笔者的Synology DS1517+ NAS有4埠的网路孔,全都支援全双工的1Gbps,全双工代表同一个时间内,可以处理资料一进一出的能力,下图是将连接17埠的笔电上传视窗与PC下载视窗合併截图,一进一出测试全双工,蓝色框是DSM上的资源监控数据,理论上要上传1Gpbs(125MB/s)与下载1Gpbs(125MB/s)的全双工速度,但因笔电的速度下载与上传的硬碟RAID状态都是影响的主因,到达到理论值得对相关的装置最佳化。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

进入GS1900-24交换器监视器上查看变化,可以看到18埠的同时传送与接收共有173%,与理论一进一出200%的有些落差,笔者想要表达的是支援全双工的功能,至于数据的高低因测试环境不同造成的损耗是有所差异的。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

Synology NAS 的Link Aggregation

看完上述的简易试验后,Synology NAS为了因应企业多人使用的环境,专业级的NAS都提供两埠或以上的网路孔,让中小企业多人使用时不致限于单一网路埠的流量瓶颈。在位数档案量愈来愈大的情况下,对NAS存取量当然就愈来愈多, 将网路埠充份最大化应用, 是必然且必需的趋势,所以现在的NAS系统拥有2个以上的网路埠到处皆是,Link Aggregation Control Protocol‎ (LACP) 网路聚合技术势必是最经济实惠的方式。Synology NAS 支援多重网路埠,让您使用 Link Aggregation 技术合併多个区域网路介面,就让我们来看看 Synology NAS 的聚合多个网路介面介绍。

进入DSM系统上的控制台画面上,点选网路的图示。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

在【网路介面】分页画面上选择〔新增〕后再点选「新增bond」。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

Synology NAS的Link Aggregation(聚合网路)种类,有适应性负载平衡、IEEE 802.3ad Link Aggregation 动态模式Balance XOR与启动 / 待命模式四种可选,官方的说明如下:

适应性负载平衡:无论交换器是否支援 Link Aggregation,本模式能使 Synology NAS 接收及传送的网路流量达到最佳状态,可连接两个不同的交换器(为避免未知错误发生,即使交换器支援 Link Aggregation,也请勿在交换器上启动该功能)。IEEE 802.3ad Link Aggregation 动态模式:本模式能使 Synology NAS 接收及传送的网路流量达到最佳状态,并且须在交换器上启动 IEEE 802.3ad Link Aggregation (动态模式) (LACP, 802.1AX)。若使用多个交换器,所有交换器皆须为堆叠式交换器并且设定正确。Balance XOR:本模式能平衡 Synology NAS 接收与传送的网路流量,并且须在交换器上启动 Link Aggregation 静态模式。若使用多个交换器,所有交换器皆须为堆叠式交换器并且设定正确。若交换器不支援 Link Aggregation,Synology NAS 的传送流量仍可达到平衡。使用本模式可侦测到中断的连线,但无法侦测原因 (例如,乙太网路缆线已拔除或是交换器未正确设定)。启动 / 待命模式:本模式能为 Synology NAS 提供网路容错功能。也就是,当可用的网路介面发生问题时,其余的区域网路连接埠之一将接续服务来维持网路连线不中断。选择本模式时,毋须进行交换器设定,亦可使用支援 IEEE 802.3ad Link Aggregation 的交换器。适应性负载平衡与启动 / 待命模式

适应性负载平衡与启动 / 待命模式,即使交换器没有支援Link Aggregation,Synology NAS也可以让你併多个区域网路介面,以增加 Synology NAS 的频宽与容错功能。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

Synology NAS的Link Aggregation适用性很广,无论交换器是否支援 Link Aggregation都可以使用,例如「适应性负载平衡」模式能接上没有Link Aggregation的交换器也能接收及传送的网路流量达到最佳状态,甚至可连接两个不同的交换器。下图是选择实体网路介面来建立Synology NAS的适应性负载平衡。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link




进行 IP 设定,支援VLAN,为了测试尽量简单化,手动输入IP位址、子网路遮罩、闸道器与DNS伺服器后按下〔套用〕来完成设定。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

将两个网路聚合成一连线埠后,你可以看到刚刚Bond的IP位址与聚合后的频宽(蓝色框)。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

将笔电连上17埠,与23埠的PC都上传大档案,且两个前端PC与笔电上传的空间分流不同的硬碟(如红色的虚线),主要是避免瓶颈不会出现在硬碟上,下图中17与23埠上传资量加起来最大可有2Gbps流量,利用Synology NAS的适应性负载平衡,将21与22埠连接成网路聚合(192.168.8.241),如下图所示,图中17与23埠上传资量加起来最大可有2Gbps流量,21与22埠Link Aggregation后也有2Gbps流量,笔电与PC个丢一个大档案上传至Synology NAS上会怎样呢?

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

进入GS1900-24交换器监视器上查看,发现21与22埠Link Aggregation后并没有合併频宽,下图中仅有21埠满载,22埠无法分流,所以17与23埠上传资量将被设限在1Gpbs的流量,毕竟没有支援Link Aggregation的交换器,想要合併频宽并非那幺容易。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

试着拔除21埠网路线,发现22埠自动接手,可见适应性负载平衡有容错的功能,事实上移除负载平衡的功能就是启动 / 待命模式,当可用的网路介面发生问题时,Link Aggregation连接埠之一将接续服务来维持网路连线不中断。只不过启动 / 待命模式纯容错功能,平常不会有负载平衡的功能。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

IEEE 802.3ad动态模式与静态模式(Balance XOR)

802.3ad协定规範是:交换机(Switch)上许多不同的实体连接埠,可以共同结合在一起,并虚拟化为一条实体线;简单来说,当中小企业多人使用时,NAS上的一个网路埠速度不够候,若NAS尚有多余的网路埠,那就可以将多个网路埠绑在一起,逻辑化成一个负载平衡的聚合网路埠来使用。然而负载平衡看似简单的将流量分散到所有可用网路埠上,但其中的状态还分蛮多类型的,笔者不是网路专家,无无法一一描述。

对中小企业来说,NAS的挑选当然以高效能的机器为主要考量外,硬碟的扩充与网路埠也是衡量之一,Synology DS1517+ 拥有5个硬碟储槽,亦可外加两个连接 2 台DX517扩充装置多达 15 颗硬碟,拥有4埠的RJ-45 1GbE 网路孔,支援IEEE 802.3ad网路聚合技术,不论功能与扩充性,相当适合中小企业的选择。

适应性负载平衡、IEEE 802.3ad动态模式与静态模式(Balance XOR)都有负载平衡的效果,可将在发送端可用网路埠,将封包流量分散到所有可用网路埠上,但中小企业更在乎网路频宽的合併,也就是Port Trunking,想想,如果将4埠的RJ-45 1GbE 网路孔合併频宽成4Gbps,在中小企业多人使用的环境中,无疑是一针强心剂,就让笔者以上的环境来测试Port Trunking的效果。




想要Port Trunking合併频宽,你的交换器必须要支援Link Aggregation 802.3ad 协定,挨踢路人甲一样使用22与21埠做Link Aggregation,下图是ZyXEL GS1900-24交化器设定的画面。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

ZyXEL GS1900-24交换器上的LACP State若关闭,就是Synology NAS的静态模式(Balance XOR),打开就是IEEE 802.3ad Link Aggregation 动态模式,再次说明,不同的交换器设定不同哦!

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

为了测试合併后的频宽状况,不能让硬碟的存取有瓶颈,所以前端PC与笔电上传的空间分流不同的硬碟(如红色的虚线),下图中22与21埠Link Aggregation,请注意此两埠连接Synology NAS的网路埠的编号。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

在Synology NAS的DSM系统【网路介面】分页画面上选择〔新增〕后再点选「新增bond」,接着请选择IEEE 802.3ad Link Agreegation 动态模式。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

选择区域网路3与4来建立一个bond,请确定区域网路3与4就是连上交换器的22与21埠。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

手动输入Link Aggregation后的IP位址、子网路遮罩、闸道器与DSN伺服器。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

完成后你会看到Bond1的网路状况。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

假如你的交换器设定错误,没有成功即会出现下图建立Link Aggregation失败的讯息。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

连接埠17的笔电与埠23的同时上传大档案,在有支援Link Aggregation ZyXEL GS1900-24交换器监视画面上,可以很清楚21与22埠同时接收资料,Port Trunking合併频宽效果令人满意。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

进入到DSM系统查看资源监控,也顺便贴上PC端的上传视窗(另一台笔电上传视窗没截图),其红色框的DS1517+ NAS接收飙到235.8MB/s,理想合併频宽应该是250MB/s,算一算有94.32%,应该相当不错。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

中小企业多人使用时,Link Aggregation的合併负载平衡相当重要,但多人使用时并非都能像笔者一样如愿的自动分流至不同的硬碟。硬碟的RAID不同影响读写速度,必须另闢章节说明,这里不多解释,Synology DS1517+拥有4埠的RJ-45 1GbE 网路孔,合併频宽起来可以有4Gbps流量,搭配有Link Aggregation的交换器会如虎添翼。所以简单做个测试,下图同是笔电与PC同时对一颗传统硬碟上传大档案(红色虚线箭头),但传统硬碟转的机械动作限制下,读写速度有150MB/s就算厉害了,因此这个试验明显的瓶颈是卡在硬碟。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link




果然到交换器监视画面上查看,虽然21与22埠有合併频框与分流,但就是冲不高,很明显卡在单颗硬碟瓶颈,NAS给人的感觉是讲求资料的安全性,想要容错与速度并重,规划RAID的动作就显得格外重要,一般RAID 0可以将硬碟容量加总并增加读取速度,不过没有容错功能,RAID 1 可以将资料镜射一份,浪费一颗硬碟以求资料保障,但是读取速度没有增加,一般常见的RAID 5可以将硬碟容量加总,可以增加读取速度与容错功能,三颗硬碟组合起来也只浪费一颗硬碟,是中小企业的喜欢的模式。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

目前SSD固态硬碟越来越流行,容量越来越大,价格却越来越便宜,由于固态硬碟没有读写头的机械动作,速度比传统硬碟快上不少,所以一样将笔电与PC同时对一SSD固态硬碟上传大档案(红色虚线箭头),在没有机械的动作下,是否能解决硬碟的瓶颈呢?

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

到交换器监测画面查看,一样21与22埠有合併频框与分流,虽然冲高了些,但仍然没有之前採用不同硬碟分流的状况高,很明显卡在单颗SSD固态硬碟也抵不住两台前端电脑同时的写入。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

到Synology DS1517+的资源监控上查看,可以很清楚看到,笔电与PC同时上传至SSD固态硬碟上,毕竟在多人使用上,资料存取未必都可以循序写入,SSD的500MB/s左右的读写速度看看就好,下图是两台电脑同时上传资料的合併图,中红色框内可以看到写入才达179.1 MB/s,离合併的250 MB/s理论值有段距离。

谈 Synology DS1517+ NAS 支援 Link

小结

Link Aggregation多重网路埠的运用看起来不难,但实际的环境有些难搞,毕竟NAS上的瓶颈并非只要网路装置,CPU效能与硬碟的读写速度也是主因之一,一味地 Link Aggregation 多个网路埠,不管硬碟的读写与容错的规划,在多人使用的中小企业也难发挥,或许读者会说买台像Synology DS1517+ 有支援 PICe 插槽,插上10GbE 网路介面卡,不就解决多人使用下的瓶颈所在吗?仔细想想Link Aggregation除了合併频宽外,也有容错的功能,提高单一10GbE 网路介面并非最佳解,当然如果你本钱够厚,插上有两埠10Gbps的E10G17-F2网卡并做Link Aggregation,不就有20Gbps的合併频宽与容错,没错!不过支援10Gbps的交换器可不便宜哦!

 

围观: 973次 | 责任编辑:

延伸阅读