消费电子 业一片萧条,唯有网络存储是个引人注目的亮点。相关企业应仔细挑选硬件、软件,以及二者共同实现的特性,来确保产品取得成功。
要点
只有超级用户才会为高速网络连接掏钱。
被镜像的驱动器会增加系统的尺寸、重量、功耗和价格,但它们也可防止客户的数据丢失。
应确保您选择的操作系统和应用软件具有耐用的特性并且可互操作,但应该把高级特性隐藏起来,使新手不能使用它们。
由于ARM和x86被广泛运用,并且极受业界的重视,因此对于为消费者量身定做的网络存储产品而言,它们似乎将成为居主导地位的CPU体系结构。
事实证明,对于深入的实践评估而言,合算省电的硬件有很高价值。
关于技术行业,特别是消费电子业,负面经济新闻比比皆是,但至少有一个领域——网络连接存储( NAS )服务器——可能会成为一个亮点。人们依旧在摄影、录像、听音乐、下载电影,并且由于他们眼下都待在家里进行娱乐活动,以便让自己不去注意经济衰退带来的种种烦恼,因此上述活动也许还甚于从前。更多的人目前是在家里办公,并不是像从前那样坐在小隔间里,由大型企业服务器和IT人员来满足并管理他们的企业存储需要。另外,越来越多的家庭拥有了足够耐用的网络设置,从而使电脑、游戏机、媒介扩展器、打印机等等LAN客户端不仅能共享互联网连接,而且还能互相通信。
所有这些趋势都表明,在消费者的住所有一个整合的连接点,这多么具有诱惑力啊!如此一来,多个LAN客户端就能同时利用专业内容和个人内容了。理想状况下,这种集中存储将会实现RAID,后者可使NAS免受任何一个硬盘驱动器故障的影响,并且NAS还将作为网络上所有电脑的备份库。然而,若想把这种愿景变成现实,就需要家用NAS供应商们为目标市场提供非常合理的价格,想出一句易于领会并且令人信服的推销用语,为消费者提供一种简便方式,以便把NAS集成在他们的网络内部,并在今后让多种设备访问它。供应商们还需提供足够快的存储、检索和其它处理功能以及足够大的网络带宽,并交付一套精心设计的特性。
笔者涉足家庭办公室NAS领域的时间已超过12年,在消费NAS产品类别中看到了大量的演变和成熟事例。在笔者用过的数十种产品当中,既有精品,也有糟粕,它们与上述趋势相伴而行(见附文1《硬件测试平台》)。因此,本文不仅将简要介绍当前的系统以及芯片与软件构件,而且还将预测NAS类别可能会如何进一步发展,并附带说明历史先例、产品能力、客户期望。
网络连接
应从外部开始构思您的下一项NAS设计的体系结构定义,首先专注于它的LAN接口。有线以太网是最常见的LAN连接方法,这方面有很好的理由。由于NAS一般以“无头”方式工作,即无需键盘、鼠标和显示器,因此人们可以简单地把它放在路由器附近,并用5、5e或6类电缆把它连接起来。有线以太网连接比较耐用,速度较快。并且您的客户通过外部桥接适配器,就能充分利用其它某种联网技术。
然而,出于美观、工作噪音等等原因,您的客户也许希望把NAS藏在某个隐蔽位置,比如柜子里。在这种情况下,您应首先确保自己已经告知客户:NAS始终需要充足的凉爽空气。消费者很可能不想让家里遍布以太网电缆,因此他们也许愿意额外花钱购买某种集成式网络访问技术。
Wi-Fi在当代路由器中得到大量使用,因此它很可能不仅是第一种出现在人们脑海中的途径,而且是首当其冲的候选技术。但请记住,即便是最新一代802.11n形式,Wi-Fi的性能也可能依然不如有线以太网。性能并非人们重点关注802.11n的唯一原因。由于802.11g和其它更早的无线技术目前已经成熟,因此它们将没有理由获得可观的溢价。
除了速度之外,由于射频干扰等问题,Wi-Fi的可靠性也不如有线以太网,因此您将需要确保以一种对用户友好并且数据得以保留的方式来使NAS从网络掉线故障中恢复正常,无论它当时处于何种工作方式。并且需要为NAS提供WLAN服务集标识(SSID)和密钥信息,然后它才能建立Wi-Fi连接,这对无头系统设计而言是一个具有挑战性的设置要求。最后,您需要决定是否同时支持2.4 GHz和5 GHz ISM频带选项,并决定该单元的MIMO天线阵列的精细程度和成本高低(参考文献1)。
由于NAS使用交流电,无论您的客户把该单元置于何处,都需要附近有墙壁插座,因此电源线联网也许是一种具有诱惑力的LAN接口备选方法。但是,并非所有电源插座都可用于电源线联网,并且性能和可靠性也会随一天或一年当中的时间而变化(参考文献2)。因此,至少在目前,不要理会“把该特性集成起来”这一诱惑,而应坚持使用外部以太网至电源线桥接适配器。对于三种彼此竞争的电源线联网技术——HomePlug AV、UPA、HD-PLC——的互操作性,有关各方尚未表现出明显的兴趣,因此假如您“下错了赌注”,您将支付更高的设计成本并且一无所获(参考文献3)。
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同样,笔者目前不建议您集成HomePNA或MOCA收发器。这两种技术都不够成熟,不适合让您的众多潜在客户使用。并且对于许多家庭而言,由于需要把 NAS 连接到基于电话线或同轴电缆的网络连接,因此位置太受局限。
驱动器数量
除非您的目标客户是超级用户,特别是考虑到相当多的LAN客户端将可能通过低带宽的Wi-Fi连接来访问NAS,否则也许很难为1 Gbps GbE LAN收发器高出常规10/100 Mbps技术的那部分成本找到理由。如果内置Wi-Fi或100 Mbps有线以太网瓶颈限制了NAS传输速率,则人们几乎没有理由在网络物理层IC后部采用根据性能定做的RAID 0、RAID 5,或是类似的多驱动器带状存储装置。反过来说,如果您相信自己的目标客户将从GbE或多流式接合通道(bonded channel) 802.11n联网能力中获得明确的价值,那么您就应该认真考虑对设计方案中的驱动器阵列做相应增强。
若在设计方案中包含多个驱动器,则成本一般会增加,除非您是在把一个尖端的2TB驱动器与两个串联的更成熟的1TB驱动器做比较(参考文献4)。采用包含多个驱动器的设计,还意味着NAS将需要更大的系统尺寸,会产生更多热量,因此十分有可能需要采用噪音很大的系统风扇。因此,请认真考虑采用5400 rpm驱动器,不应采用7200 rpm驱动器。这些转速较低的驱动器仍能提供耐用的传输速率,这要归功于高密度的位紧缩(bit-PACking)垂直磁记录(PMR)技术。并且它们的耗电量明显更小。尽管使用多个驱动器有若干缺点,但应避免选择非镜像驱动器体系结构,除非客户将把NAS专门用于联网电脑的备份。在纯备份情形中,如果NAS驱动器失灵,则您的客户或许将能够在任何一台得到备份的电脑的驱动器也失灵之前,插入一个替换驱动器。
想一想:您的营销同仁们将会主张贵公司的客户应把NAS用作所有宝贵(并且经常是不可替代)的数字数据——音乐库、照片、视频、财务记录等等的单一存储点。除非您使用RAID 1、RAID 5或其它被镜像的驱动器装置,比如前Infrant公司(现Netgear公司)专有而灵活的X-RAID,否则某个不可避免的驱动器故障将会使这些信息永远无法检索。您当然会使客户相信NAS内部冗余的价值,对吧?关于NAS市场未来如何演变,本主题引出了一个更大的问题。目前的NAS供应商包括传统的硬盘驱动器公司(如Seagate、Western Digital)、传统的网络设备厂商(如Cisco公司的Linksys部、D-Link、Netgear)和初创企业(如Data Robotics)。出于可以理解的原因,与其它两类公司相比,硬盘驱动器公司不太愿意承认驱动器不可避免的非永久性。另外,传统的 消费电子 公司(如Samsung或Sony)未来是否可能成为NAS供应商?
上述所有关于硬驱的讨论不可避免地引出了固态驱动器的话题(参考文献5)。这些驱动器日益增多,其合算的容量使它们成为了客户端电脑的一种引人注目的硬盘替代品。但是,NAS的大容量存储性质使它至少在未来数年有可能继续作为一种硬驱候选技术。除了近期的实用主义之外,更高的闪存密度和更低的价格也是无可争议的趋势,多级单元存储技术问世后尤其如此。固态驱动器具有更高的可靠性和性能、更低的功耗和散热量,以及低噪音的工作状态,这或许将使它们在NAS中得到更多的采用,从而取代硬驱。
操作系统基本要素
如果您把自己对NAS的考虑仅限于联网的大容量存储,那么您乍一想,也许会认为任何一种操作系统都可满足要求。但是略微深入思考之后,您很快就会认识到:这个问题的解决其实比较困难。首先,相当多的用户将可能希望自己能够把可用容量划分成若干共享存储资源,并且客户将按照每位用户或每个组,为每次共享定义“禁用”、“只读”或“读写”等等访问权。他们将从运行各种操作系统的LAN客户端访问联网的存储设备,并且因此会使用各种得到支持的文件访问协议,比如AFP (Apple-filing protocol)、NFS (network-file system)、SMB/CIFS (server-message bLOCk/common Internet-file system)。他们还将希望配置和随后的访问以这样一种方式来工作,使他们不会被迫理解和应付底层的复杂事项。
LAN客户端备份是人们经常需要的另一个NAS特性,要想以一种既耐用又无任何麻烦的方式来实现它,这也是一件具有挑战性的工作。例如,Apple OS 10.5的内置Time Machine能力最初支持完全备份,后来又支持增量备份,存储到AFP认可的存储媒介。但是,Apple公司仅仅正式批准了把备份文件存储到它自己的Time Capsule硬件,后者结合了路由器和硬驱(见附文2《NAS适配器及替代品》)。Windows目前尚未集成比较耐用的备份特性,尽管MicroSOFt公司和第三方们可在日后用此类能力来增强该操作系统。您也许还希望包含对Unix客户端的Rsync支持。请记住:用户经常希望把操作系统或运行于其中的应用软件目前正在使用的文件备份下来。作为对这一概念的案例研究,不妨看看Windows