NAS的折腾之路 篇二：在折腾NAS之前你需要知道的知识

大家好，我是雷利，今天继续跟大家聊NAS。

上一篇文章发布后，大家的反响很强烈，在一一查看留言过程中发现有大神觉得我写的含糊不清，也有对NAS和硬件不太了解的朋友对一些名词很陌生。这篇文章我就根据自己的理解展开说一下各个点。

首先我不是学计算机的，也不是此行业的从业者，只是最近有DIY的打算后自己查阅资料汇总的知识，难免有错误和披露，如有错误忘大神指点，请不要喷我。

1、家庭电脑的软硬件结构

▲这里所说的家庭电脑就是只普通用户使用的台式机、办公机、笔记本电脑等，无论是windows还是mac os都是一样的道理。

一般电脑都是由CPU、内存、主板、硬盘等等硬件搭建起来的，在硬件的基础上安装了软件操作系统，操作系统中又安装了很多的软件，就是上图的APP1~APP9等。

2、什么是虚拟机？

美国环境保护署（EPA）报告的一组有趣的统计数据就证明了其好处。EPA 研究服务器和数据中心的能源效率时发现，实际上服务器只有 5% 的时间是在工作的。在其他时间，服务器都处于 “休眠” 状态。 ——引用自网络

目前的电脑大部分运行时CPU的占用率都不会太高，大部分处于闲置状态，虚拟化技术的出现很大原因是为了提高系统硬件的使用效率，充分发挥硬件性能，节约能源降低经济成本和空间浪费。

简单的虚拟化技术就如上图所示，可在正常的操作系统上运行虚拟化程序，例如windows的Hyper-V，在Hyper-V下又可以安装虚拟的操作系统和软件里，俄罗斯套娃的样式，你懂的。

3、什么是VT-D硬件直通技术呢？

在VT-D技术出来之前的虚拟化技术是VT-X，VT-X是通过CPU的指令去调用硬件，也就是在VT-X下虚拟机需要调用硬件时需要经过CPU，这就导致CPU资源的占用，影响系统的整体性能。VT-D直通技术就不需要调用CPU了，是将主板接口、网卡和阵列卡I/O直通给虚拟机，类似于直接在虚拟机下安装了硬件，显然VT-D效率更高，系统资源占用更小，减少兼容性问题。

VT-D技术需要CPU和主板芯片通知支持该技术才能实现，那么怎么才能知道CPU和主板芯片是否支持VT-D技术呢？很简单，上INTEL官网查询一下就行了。

至于硬件直通的原理大家也不必深究，如果想提高硬件的效率还是直通的好。

4、什么是ECC（ Error Checking and Correcting）内存？

要了解ECC技术，就不能不提到Parity（奇偶校验）。在ECC技术出现之前，内存中应用最多的是另外一种技术，就是Parity（奇偶校验）。我们知道，在数字电路中，最小的数据单位就是叫“比特（bit）”，也叫数据“位”，“比特”也是内存中的最小单位，它是通过“1”和“0”来表示数据高、低电平信号的。在数字电路中8个连续的比特是一个字节（byte），不带“奇偶校验”的内存中的每个字节只有8位，若它的某一位存储出了错误，就会使其中存储的相应数据发生改变而导致应用程序发生错误。而带有“奇偶校验”的内存在每一字节（8位）外又额外增加了一位用来进行错误检测。比如一个字节中存储了某一数值（1、0、1、0、1、0、1、1），把这每一位相加起来（1+0+1+0+1+0+1+1=5）。若其结果是奇数，对于偶校验，校验位就定义为1，反之则为0；对于奇校验，则相反。当CPU返回读取存储的数据时，它会再次相加前8位中存储的数据，计算结果是否与校验位相一致。当CPU发现二者不同时就会试图纠正这些错误，但Parity有个缺点，当内存查到某个数据位有错误时，却并不一定能确定在哪一个位，也就不一定能修正错误，所以带有奇偶校验的内存的主要功能仅仅是“发现错误”，并不能纠正部分简单的错误。

通过上面的分析我们知道Parity内存是通过在原来数据位的基础上增加一个数据位来检查当前8位数据的正确性，但随着数据位的增加Parity用来检验的数据位也成倍增加，就是说当数据位为16位时它需要增加2位用于检查，当数据位为32位时则需增加4位，依此类推。特别是当数据量非常大时，数据出错的几率也就越大，对于只能纠正简单错误的奇偶检验的方法就显得力不从心了，正是基于这样一种情况，一种新的内存技术应允而生了，这就是ECC（错误检查和纠正），这种技术也是在原来的数据位上外加校验位来实现的。不同的是两者增加的方法不一样，这也就导致了两者的主要功能不太一样。它与Parity不同的是如果数据位是8位，则需要增加5位来进行ECC错误检查和纠正，数据位每增加一倍，ECC只增加一位检验位，也就是说当数据位为16位时ECC位为6位，32位时ECC位为7位，数据位为64位时ECC位为8位，依此类推，数据位每增加一倍，ECC位只增加一位。

在内存中ECC能够容许错误，并可以将错误更正，使系统得以持续正常的操作，不致因错误而中断，且ECC具有自动更正的能力，可以将Parity无法检查出来的错误位查出并将错误修正。 ——引用自百度百科

由上面可知，ECC内存与普通内存的区别只是它有特殊的纠错能力，使服务器保持稳定。

举个例子，如果是一般内存，单面应该是8个颗粒，但是ECC内存增加了红框中的一个颗粒用于错误校验和纠正。

ECC内存有分为纯ECC和RECC，RECC的R表示register，寄存器，也就是RECC比ECC多了个寄存器芯片，单面10壳芯片颗粒。一般服务器主板参数里如果表的是RDIMM内存的话就是用RECC内存了，而ECC内存的话应该是UDIMM，由于有寄存器芯片，让RECC内存支持的内存颗粒数能翻倍，容量可以做的更大，性能更好，E3不支持RECC的，只有E5以上才支持，一般用户是用不到RECC的，有条件用ECC完全就够用了。

ECC内存需要CPU和主板支持才能正常开启ECC功能，志强CPU均能支持ECC内存，主板一般只有服务器主板才能支持ECC，也有少数型号的消费级主板支持ECC的，购买是请大家仔细查阅参数。

5、路由器原理

路由器相信大家都用过，但是路由器是什么原理呢？

无线路由器原理大概就如上图所示，大家能够很清楚的看到数据流是怎么传输的，一般家庭使用的话购买品牌路由器就完全能满足要求的。目前国内普遍的网速是100M或者200M，少数大城市开始普及500M网络，普及到1000M网络还会有一段时间，现在路由器价格也不算贵，一般全千兆500元以内有很多选择。

那么什么是软路由呢？

软路由是靠软件模拟实现路由器功能的设备，能够轻松的实现流量控制、多拨、端口转发、PT下载、广告屏蔽以及其它“特别”的功能，能够通过丰富的插件功能来更灵活的管理网络环境，而这些是一般硬路由无法实现的，及时是智能路由器，在上述功能的易用性上也会比软路由差很多。

由于软路由的数据转发是由CPU实现的，那么DIY软路由时CPU的性能就尤为重要了，还有一个需要考虑的因素就是功耗，功耗低了自然是好的。

这里引用一篇kollshare论坛GL大神的一篇文章（koolshare），一下内容引用自该片文章，如侵权我会删除的 。

该跟着分别对E5400、 J1900和 3215U平台的软路由进行了对比。

引用自koolshare论坛，侵删

对比J1900和3215U，两者的PASSMARK差不多分数，但是单核性能上3215U比J1900高出了1/3的分数。

在千兆网络WAN--TO--LAN的情况下，J1900只能跑624M，CPU占用率30%左右，而3215U可跑924M，CPU占用率15%左右，基本证明了CPU能跑多大的带宽直接由单核性能决定的（不知道这样理解是否正确，如有不当之处请大神指点）。

在EXSI虚拟机下跑虚拟网卡（不是VT-D直通模式），在WAN虚拟网卡--TO--LAN虚拟网卡下，J1900只能跑380M，CPU占用率将近35%，而3215U可跑908M，CPU占用率26%左右，可见VT-X的虚拟化条件下对CPU的负荷提高了很多的，J1900直接从624M降低到380M。在WAN直通网卡--TO--LAN直通网卡下，3215U可跑9223M，CPU占用率9.5%左右，数据基本持平千兆网络WAN--TO--LAN工况，可见VT-D硬件直通是多么重要，所以我在上一篇文章说提到虚拟机环境下如果要实现软路由+NAS功能的话最少需要4网口，就是为了能使所有系统都有直通的网口。

6、公网IP

若是非业内人士可能对公网IP比较陌生，由于IPV6还比较遥远，还不能实现每家每户都有独立的IP地址，而且IPV4网络的IP地址是有限的，所以一般如果没有特殊需求，网络供应商是不会主动为普通家庭用户提供公网IP的。

简单解释，如上图所示，为了节约IP资源，供应商会以类似路由转发的形式为用户提供内网IP，这样就能利用一个有限的公网IP为大量的用户提供上网服务了。

那么如果用户拥有公网IP的话，用户的路由器可以直接链接到互联网，而且互联网上的设备也可以通过IP地址访问到路由器了，显而易见，公网IP能够让用户即使不在家里也可以访问家里的设备，读取NAS里的文件，向NAS传输文件，观看NAS里的影音文件，查看家里的监控视频等。

最后

洋洋洒洒写了半天，简单将我理解的一些东西分享给大家，希望对大家能有些帮助吧，如有错误的地方希望大家多多留言多多指教，谢谢！

希望大家踊跃收藏，评论，点赞 。