[雜誌專文] FreeNAS 企業應用經驗

FreeNAS 企業應用經驗

作者：Jason Cheng 鄭郁霖，SLAT 第十屆理事長

企業營運的核心，資訊系統已經成為最重要的基礎建設，在這當中，又以「儲存伺服器」為重中之重。所有企業所需的各類資料、數據與流程等等，全都以數位方式儲存在資訊系統中，在小規模企業時，各自存放於個人電腦硬碟中還算可以，但當企業擴大營運時，集中儲存是必然之路。隨著 NAS 逐漸普及與平民化，有不少企業會選擇現有 NAS 系統做為儲存方案。不論如何評估，所有管理者都會遇到這些問題。

註：此文初刊 2017/09/20 於 Linuxpilot 國際中文版。

市場需求

現在企業極度倚賴資訊化系統，隨著各式各樣服務導入，例如 EIP、ERP、FILE、EMAIL、KM 等，越多服務與系統，就表示產生的數位資料往上爆增。也許今天買的儲存伺服器，不到一年就已經不敷使用，成長之快超乎想像。

先不考慮存取與傳輸效能，想想自己最近一次的磁碟陣列重建花了多久時間？我們都知道RAID5 容許故障一顆，RAID6 容許故障兩顆，今天假設一個情況：若已經故障兩顆正在重建且需時 7 天，卻在第 6 天時又故障了一顆，會有什麼可怕的後果呢？即便買了高階的設備、做了良好的磁碟陣列配置，仍難保這台設備永遠不會故障，想要徹底的保全資料，備份是最好方式。然而要如何有效率又快速的備份到第二端點，甚至再備份到第三端點，達成 D2D2D 甚至 D2D2C，都是一項考驗。

為了解決這些問題，需要選用更高階的企業級儲存設備，才能予以滿足。然而有件我們都知道的問題一直存在著，看過上一篇的讀者，肯定心有戚戚焉。「錢能解決的問題都不是問題，問題是沒有錢」，這是許多中小企業的寫照。如此之外，現有的商業方案或多或少都有一些限制。例如，在儲存與連接方式，可能會有一些專屬格式或協定，這將會限縮我們能夠搭配的周邊系統。

另外當系統故障時，無法輕易的從其它方式進行資料抓取，需要依賴原廠的備用機或是料件，才能從中取拿回資料，若遇到缺料或服務商休假，停機時間將會拉的更長，對於企業營運來說傷害至深。在企業中使用儲存伺服器，提供足夠的存取效能與管理界面，可以讓 IT 管理者掌握性大大提高，畢竟做為資料中心，若沒有良好的存取與管理，是影響所有資訊系統的。在筆者過去的導入經驗裡，將評估時一定要考量的需求整理為八大重點。

  • 空間規劃彈性
    有多種方式建立與調整使用空間，並且提供配額與權限，即可依據使用目的與系統做分派。
     
  • 處理巨量資料
    資料的成長速度只會越來越快、越來越多，因此選用的設備檔案系統需要能夠支援足夠大量的空間，以應付未來使用。
     
  • 多種連接方式
    支援的儲存連接協定越多，可以越容易整合多種不同儲存設備為己用，不論是運作、備份、移轉等都能發揮最大效益。
     
  • 不限數量快照
    快照是一個非常重要且快速的資料保全機制，利用快照可以讓我們可以保存在較短的時間頻率裡的資料現況，當發生資料錯誤時，可以快速回復到良好的狀態。
      
  • 節省儲存容量
    正如前述不斷提到的，資料量日益增多，系統若提供資料壓縮甚至是資料重覆刪除，可以省下許多空間，在同樣有限的硬碟容量，可以塞進更多的資料。
     
  • 加速讀寫效能
    以目前驅趨勢來看，機械硬碟仍然是容量上最具有優勢的選擇，若在成本考量限制下，無法全面使用固態硬碟時，若由系統支持固態硬碟快取加速功能，對於效能提升是立即而有效。
     
  • 異機複製備份
    只有本機做好資料保存是不夠的，提供資料複寫到另外的主機，才是好的備份方式，更理想的是要能夠做到備份速度快與資料流量省。
     
  • 資料安全加密
    雖然儲存伺服器都會放在機房裡接受管理，但是資料若能再做加密，無異是多了一層保障，就算硬碟被有心人士竊走，依然無法取中當中的企業營運機密。

方案特色

FreeNAS 是一款基於 FreeBSD 為核心的開源儲存伺服器系統，最重要是提供了當代最強的檔案系統之一的 ZFS 檔案系統，在目前亦可稱之為「軟體定義儲存」(Software-Defined Storage，SDS)，以軟體技術提供儲存伺服器功能，可以解決在硬體系統限制與專屬規格綁定的問題。

發揮 ZFS 強大功能

在 FreeNAS 裡，以純網頁管理界面，將原本需要複雜操作指令的 ZFS 管理工作簡化，IT 管理人員只消在圖型界面上簡單動動手點選滑鼠，就可以發揮 ZFS 檔案系統強大功能，更令人驚喜的是，FreeNAS 內建過多國語系，對於中文使用者來說更感親切，降低學習門檻。

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純網頁管理界面將 ZFS 管理工作簡化

快照功能

前面提到，ZFS 是 FreeNAS 最亮眼的功能，那麼在 ZFS 其中最為人稱道的就是 ZFS 所提供的快照 (Snapshot) 功能。ZFS 的快照，製作一次快照的速度極快，若是在界面手動操作，幾乎是按下製作快照按鈕的同時，這個時間點的快照就已經完成，其速度由此可見。

ZFS 的快照功能
ZFS 的快照功能

使用上相當簡單

同時，以快照為基礎，檔案系統會自動在目錄裡生成唯讀隱藏資料夾，裡面以每次快照的時間點為目錄名稱，若需要存取該時間點的資料，只需要切換至目錄內即可讀取或複製出來，使用上相當簡單，與傳統需要掛載快照點才能抓取內容的作法大相逕庭，除了簡單，更是快速。

更甚者，還提供了快照複製的進階功能，可以將該時間點的快照分支為一個新的資料集 (Dataset)，做讀取與寫入之用，在災難復原場合是關鍵應用。

例如目前仍在肆虐中的加密綁架惡意程式，如果企業不小心檔案被大量劫持，IT 人員可先將完好的時間點快照複製出來，讓企業營運得以繼續，至於被加密的內容，則可留待從容的嘗試解密或還原，這對降低服務停機時間，起到非常大的立即效果。

快照複寫

基於快照延伸的快照複寫 (Snapshot Replication) 機能，則把快照省容量的優勢盡情發揮，在主機與備機設定完成以後，每次複寫都以快照為單位進行抄送，也因為快照是已經預先製作完成，在複寫時不需再做任何的資料比對或差異計算，直接進行傳送，在效率上是驚人且快速的，若對於跨網路的複寫有安全性疑慮，FreeNAS 預設在複寫進行時還將進行 SSH 加密通訊，可以確保資料不會在傳輸中被截聽竊取。

多種資料夾分享與網路掛載方式

做為一個 NAS 系統的連接功能上，FreeNAS 提供許多資料夾分享與網路掛載方式，諸如最常見的 SMB、NFS、AFP，分別提供三大作業系統 Windows、Linux/UNIX、Mac OS 的原生網路連接機制，在傳輸協定上，亦支援 iSCSI、FTP、SFTP、TFTP、WebDAV、Rsync 等，已經涵蓋絕大部份情境使用，如此一來，可以避免買了儲存設備，卻因為沒有支援某些功能，導致設備可能無法連接的窘境。

效能直追硬體式磁碟陣列

採用軟體定義儲存，首先要改變的是「軟體磁碟陣列效能一定比硬體磁碟陣列效能低」的刻版印象，在現今 CPU 運算能力大幅進化的時代，搭配性能與功能優異的 ZFS 檔案系統，若再經過調校完善的情況之下，效能完全不輸硬體式磁碟陣列，因此，對於 ZFS 的認識成為企業 IT 人員首重之務。除了改變思維，接著是強化對於自我管理儲存設備的架構與操作能力，若短時間內無法提升，則可找專業廠商協助導入，由做中而學，最終將管理技術掌握於企業之內。

除了筆者任職的耀達電腦提供 FreeNAS 建置服務以外，威傑科技亦提供專業的建置與軟硬體整合產品（基於 FreeNAS 二次開發的 TrzeNAS），而在 FreeNAS 開發商 iXsystems 網站上，也提供軟硬體整合的  TrueNAS 系列產品，在商業產品與服務上並不構成問題。唯一需要注意的是，FreeNAS 原生並沒有提供高可用性的叢集功能，若有此需求可以考慮付費方案產品，或是將快照製作與快照複寫的頻率縮短，降低資料缺失的時間差。

方案成效

引進 FreeNAS 後，企業在營運效率上有何改善？在筆者的企業內部，FreeNAS 已經使用超過五年，若有閱讀前一篇文章的朋友，會發現我將 Proxmox VE 虛擬化伺服器與 FreeNAS 儲存系統做非常緊密的結合，也就是說我的企業所有核心數據都倚賴 FreeNAS 做為承載平台，足可見 FreeNAS 放在企業數據中心，完全可以勝任無虞。

安裝容易

FreeNAS 安裝容易，我將過往購買的舊儲存設備，插上 SATADOM 或 SSD 後作為系統碟，重新將之安裝為 FreeNAS 儲存伺服器，立刻讓這台設備的功能大大提升，變成具有原本價格三倍甚至四倍的應用能力，這個驚喜讓我把所有 x86 架構的儲存設備一一改裝，效益立顯，做為檔案伺服器、做為備份伺服器都游刃有餘，毫無問題。

內建的快照複製功能，讓原本頭痛的多台儲存伺服器複寫備份問題迎刃而解，不用為了同步機制而需花大筆費用另購軟體以達到功能，如此，若想要多備份到多個目的地，只要追加主機設備並安裝 FreeNAS，就能輕鬆完成。

節省空間

企業另一個常見問題，是想要擴充儲存容量，卻礙於硬碟的價位考量，或是所用的設備硬碟 Tray 數不夠，而總是為了不夠用的儲存容量而擔心，這在 FreeNAS 上有兩個方案，都很好的幫我省下許多空間。

FreeNAS 提供的資料壓縮功能，就讓我曾在某次發現有一台 VM 的映像檔，從 400GB 的佔用量一路降至 230GB，這的壓縮比不可謂不低！而且除了降低容量的佔用，在快照複製時，也因為預先做好壓縮，傳輸時所用的流量也更加縮小。另外一項功能是資料重覆刪除，但因為極耗效能，筆者並不建議開啟，資料壓縮已經足夠。

VM 映像檔從 400GB 的佔用量降至 230GB
VM 映像檔從 400GB 的佔用量降至 230GB

省下 Window Server 授權費

利用 FreeNAS 做為 SMB 共用伺服器，除了提供 Windows 使用端存取，省下 Window Server 授權費，更令人驚喜的好處是結合 ZFS 快照後，所提供「以前的版本」體驗與使用 Windows Server 所建立的並沒有任何差異。

而且因為 ZFS 的效能優異，在操作「以前的版本」時更快，伺服器端也效率快，容量小，這對於 IT 管理者來說，讓使用者自己用簡單的界面操作，可以省下許多幫使用者撈取誤刪除或誤覆蓋資料的時間。並且筆者還利用了 FreeNAS 可以整合 AD 目錄服務的功能，將分享資料夾的存取整合 AD 驗證機制，存取各資料夾與檔案也能完全整合 AD 的 ACL 安全性機制，在企業應用上，完全能夠符合使用所需。

結合 ZFS 快照提供「以前的版本」體驗
結合 ZFS 快照提供「以前的版本」體驗

結論

最後，我推薦使用 FreeNAS 最重要的好處，在於純軟體式的磁碟陣列，可以讓我們從被特定硬體或格式綁住的情況脫困，真正的將企業資料完全掌握在自己手上，運用自如。

參考資料

本文作者鄭郁霖為耀達電腦技術總監，如果您有導入 FreeNAS 的需求，歡迎洽詢。
詳細聯絡資訊請見自由軟體服務廠商聯盟頁面。

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