构建家庭NAS之二：TrueNAS Scale规划、安装与配置

本系列文章索引：
构建家庭NAS之一：用途和软硬件选型
构建家庭NAS之二：TrueNAS Scale规划、安装与配置
构建家庭NAS之三：在TrueNAS SCALE上安装qBittorrent

首先声明一下，我用的版本是TrueNAS SCALE 24.04.1.1（目前的最新版本），其它版本的界面和操作方式或有不同。我安装使用过程中网上的一些教程里的操作方式和这个版本不一样，造成了一些困扰。

TrueNAS SCALE的最低硬件需求：

双核64位CPU
8 GB内存（推荐16GB）
16 GB SSD 系统盘
2个相同容量的数据盘（其实1个盘也可以，后面细讲）
不需要硬件RAID卡

存储规划

TrueNAS SCALE对家庭用户不太友好的地方就是它的存储设计。家庭用户很多时候希望用一块硬盘快速跑起来，后续再根据需要逐步增加硬盘。然而官方文档里提到最低配置是1块系统盘+2块数据盘，也就是最少也要3块盘，这个最低要求其实是相当高。不过经过一番学习和尝试之后，我发现基本上用一块硬盘（的费用）也是可以用起来的，只是没有数据冗余和保护。不过后期也可以方便地转换为镜像方式，从而提供额外的数据保护。

系统盘

首先就是系统盘，官方要求必须是一块单独的SSD，上面不能存用户数据。这个要求对于企业不是大事，但对于普通玩家不仅意味着要多花一笔钱，还要额外占用一个宝贵的硬盘接口。想想心里就不爽，有没有其它办法呢？

后来发现一个接近完美的解决方案：Intel的傲腾M10 SSD 16GB，海鲜市场上只要十几块钱包邮。说“接近”完美，是因为这个方案虽然花钱很少，但是仍然需要占用一个M.2接口。
在这里插入图片描述

额外的补充：

购买的时候也考虑过海鲜市场的质量和可靠性问题，后来觉得一是系统盘坏了恢复起来不难，二是价格很便宜，翻车了损失也不大。读者可以自行斟酌。
不需要考虑那些32G/64G或者更高容量的傲腾，因为价格贵了很多，而且多出来的容量装系统也用不上。
从第 12 代和第 13 代开始，英特尔处理器将不再支持傲腾技术。虽然我用的是12代处理器，但这个消息对我其实没有影响，因为上面写的停止支持是指把傲腾作为机械硬盘的加速缓存。把它作为独立的SSD硬盘使用是没有问题的。
因为针对需要一块单独的系统盘这个问题吐槽的用户太多，TrueNAS官方专门做了一个回应。意思就是这才是我们（企业）的应用场景，我们要把宝贵的开发资源用在服务客户上，巴拉巴拉，所以请不要再提这个需求给我们了。如果你觉得不爽，欢迎你选择其它更合适的系统或自己开发一个。详情见：
I have to waste an entire drive just for booting?
实际上我个人是挺理解官方立场的，毕竟人家不是专门做慈善，也要挣钱养家。感谢iXsystems开发和分享了这么好的产品。
个别高手会从数据硬盘里划出一个分区来安装系统。这个方案在技术上可以操作，但是后续故障恢复等比较麻烦，需要对Linux非常了解。所以普通用户还是算了吧。好奇心强的读者可以参考这篇文章：
Install TrueNAS SCALE on a partition instead of the full disk
如果硬盘接口比较少的话，把系统装在U盘上也是一个选项。有兴趣的读者可以试试。

数据盘

TrueNAS的存储是基于ZFS的。简单来说，ZFS是一个超大容量（个人用户基本用不上）、数据高度可靠的文件系统。RAIDZ是基于ZFS的RAID实现，和传统的RAID很类似，但也有一些自己的特点。比如RAIDZ的块大小是可变的。希望对ZFS/RAIDZ有更多了解的读者请参考：

初学者指南：ZFS 是什么，为什么要使用 ZFS？
What is RAIDZ

ZFS的一些特性很酷，但也有一些不那么讨人喜欢的地方。最典型的就是至少需要两块盘！

下面是RAIDZ 级别比较表：

-	Strip	Mirror	RAIDZ1	RAIDZ2	RAIDZ3	Strip+Mirror
最小磁盘数量	1	2	2	4	5	4
允许坏掉的磁盘数量	无	N-1	1	2	3	N个磁盘组成的Mirror中的 (N-1) 个磁盘
磁盘空间开销	无	(N-1)/N	1	2	3	(N-1)*P 基于N个磁盘组成Mirror再组成P个Strip
读取速度	快	快	慢	慢	慢	快
写入速度	快	一般	慢	慢	慢	一般
硬件成本	便宜	最高	高	很高	很高	最高

其实上面这么复杂的表格可以简化成下面几种场景：

只有1个硬盘：只能选strip。也就是说只有一个数据盘也是可以用的，和前面提到的官方最低推荐配置有点不同。预算紧张的用户可以用strip起步，后期有钱了买一个相同大小的盘升级为mirror。所以前面“至少需要2块盘”的说法更准确一点的话可以改成：如果要发挥ZFS的全部特性，至少需要2块盘。
有2个相同大小的硬盘：追求性能的用户组strip；需要可靠性的用户组mirror。
有4个相同大小的硬盘：推荐strip+mirror。
有更多硬盘的用户：土豪你想怎么玩都可以。
最后：如果我有2个不同容量的硬盘怎么办？或者组成2个单独的pool（没有数据冗余），或者卖掉小容量硬盘再买个大的组成镜像。

我自己因为有2个4TB+2个2TB，所以组了两个mirror。

系统安装

TrueNAS SCALE的安装过程简单明了。我这里不会手把手地写每个步骤，只是把要点简单说一下：

下载官方的镜像文件
用rufus（或其它工具）把下载的镜像文件烧录到一个U盘上，烧录的时候不要选ISO模式，选DD模式。
用烧录好的U盘启动，按照提示一步一步操作就好，基本只需要按回车。需要详细步骤和截图的读者可以参考这篇文章：
How to Get Started with TrueNAS Scale

配置存储

ZFS的基本概念

ZFS存储的基本概念有如下4个。注意这里只说我自己简化后的理解，实际ZFS比这个复杂。

磁盘（disk）：这个就不用多做解释了。
虚拟设备（vdev）：可以理解成多个磁盘组成的RAIDZ设备。升级一个vdev要把vdev里所有磁盘一起升级（换掉）。当然也有例外，后面再说。
池（pool）：多个虚拟设备组成一个池，我理解主要是把较小而便于管理的vdev组成更大的存储。为什么说便于管理呢，如果整个NAS只有一个大的vdev的话，要升级磁盘容量就需要把所有磁盘全部换掉，这是很麻烦而且很费钱的动作。有多个vdev的话，就可以按照vdev一个一个地升级。组成池的虚拟设备的RAIDZ模式必须相同，不能把一个条带化的虚拟设备（striped vdev）和一个镜像的虚拟设备（mirrored vdev）组成一个池。
注意：
在池这个层面是没有办法再组成RAID，或者可以理解成ZFS组成池的时候只有一种RAID方式，那就是条带化（strip）。因此，一个池的vdev数量越多，通常读写性能越好。
ZFS写入的基本逻辑是尝试在同一时间点把池里所有vdev的空间用完。这种算法导致的一个后果就是如果各vdev的容量不相同，分布在各vdev上的IO就会不均匀，导致系统性能很难保持一致。所以最好还是让一个池里面各vdev的大小也相同。
数据集（dataset）：可以理解成UNIX/Linux里的文件系统或windows里的盘符，把pool划分成dataset的目的在于设置不同的用途和存储参数，比如块的大小，是否压缩等。另外在设置文件共享的时候，只能共享一个dataset，不能共享pool。

可以借用trueNAS网站上的一张图来说明这几个概念：
Storage Hierarchy

明白上面这几个概念之后，再去配置存储就会比较直观明了。

想要更多了解ZFS的读者可以参考下面的文章：

TrueNAS Storage Primer on ZFS for Data Storage Professionals
Choosing the Right ZFS Pool Layout
ZFS Storage Pool Layout White Paper

配置存储池和数据集

这部分我也不打算一步一步地讲。可以参考下列资料：

【干货】小白快速上手TrueNAS！第二期：基础设置+存储池建立+快照建立
官方文档：Creating Pools

值得单独说一下的是：

ZFS的pool在系统间可以很方便地迁移，如果在一台机器上创建了一个pool，可以把组成这个pool的磁盘卸下来安装到另外一台机器上，再导入（import）这个pool，你的数据就全部回来了。和单个磁盘的迁移几乎一样，不需要处理配置信息这些比较麻烦的事情。
这个特性带来的一个好处是你的NAS装好以后，可以放心地重装系统而不用担心数据丢失。比如我在测试速度的时候就把系统从TrueNAS改成Ubuntu，再把在TrueNAS中创建的pool导入到Ubuntu中进行测试，非常方便。

关于存储的一些碎碎念

因为NAS最重要的功能就是数据存储和数据安全，所以对这部分就多说几句。不感兴趣或没时间的读者可以直接跳过。

可以只用一个硬盘玩TrueNAS吗？答案是“可以”。可以像我一样找一个傲腾做系统盘，或者把系统装在U盘上。数据盘只用一个盘，使用条带模式。后期方便的时候可以再买一块盘升级为镜像模式。升级镜像模式的操作很简单，原来的数据也不会损坏。
只有一块数据盘又想实现数据可靠性怎么办？可以用一个外置移动硬盘备份重要文件。或者把文件从NAS备份到网盘上。后面这个方法也是TrueNAS SCALE官方推荐方案（之一），我有时间准备试一下。
同一个虚拟设备（vdev）是否可以混用不同容量的硬盘？答案其实是“可以”，官方说不行，但其实只是不推荐。因为这么做的话，系统会按照这个vdev里所有磁盘里面容量最小的那个盘来使用这一组盘。比如你把一个1TB和一个2TB组成mirror，系统会把它们当成两个1TB的盘，组完后的实际可用容量只有1TB。
这个特性其实可以用在容量升级场景里面。比如我有一个2TBx2的镜像vdev，我想升级为4TBx2，但是硬盘接口有限，不能同时安装新旧4块硬盘，这时可以先拆下一块2TB硬盘，把一块4TB装上去，然后把这个4T的盘加入镜像vdev，让系统进行数据恢复。恢复完成之后系统有一个2T+4T的镜像vdev（实际可用容量2TB）。然后再把另外一个4TB替换2TB，再次恢复。第二次恢复完成后把整个vdev做一次expand操作。这样就可以在有限的接口情况下把原来的磁盘组进行容量升级，并且不需要额外的数据备份。
一个池里面是否可以混用不同容量的vdev。答案是“可以”。但建议各vdev的RAID模式保持一致。
系统盘要不要做镜像？我的选择是不要，理由是对我来说没有必要。系统坏了可以重装，重装之后把原来的ZFS池导入进来也很方便。
像slog/ZIL这样的高级功能有什么用，要不要配一个？slog我的理解是用来降低写入延迟的，一般用在高并发的数据库存储这样的场景，家用的文件共享和备份用不上。
L2ARC有没有必要？这个是用SSD硬盘作为缓存来提高读取速度的，通常是有部分数据需要经常访问的场景下用到。家用也基本没必要。如果反复读取的数据不是很大，可以增加内存，把这些数据缓存到内存里。如果这部分数据大到内存放不下，设置L2ARC才有意义。

设置用户和权限

TrueNAS的权限管理其实和Linux是一样的（似乎是废话）。我的做法是这样的：

为家庭成员建一个组（group），比如"myfamily"。
每个家庭成员建一个用户，用户组（Primary Group）设置为上面建立的"myfamily"。创建用户的时候，如果需要让用户通过SSH远程登录，就把“允许SSH密码登录”勾选上。

设置共享和权限

这部分也比较直观，直接按照界面的提示来就可以了，也可以参考上面那个司波图的视频。

需要注意的是：共享的路径必须要选池下面创建的数据集，不能直接共享池。比如，我的池名称叫“test”，这个池会自动挂载到系统路径/mnt/test下面。我在池里创建了一个叫做“downloads”的数据集，这样在共享的时候，就需要选择/mnt/test/downloads作为共享路径，不能选择/mnt/test。
在这里插入图片描述