低成本NAS从掉速到性能翻倍：基于Bcache的NAS缓存优化实践
低成本NAS从掉速到性能翻倍：基于Bcache的NAS缓存优化实践
本文分享了一位技术爱好者通过Bcache技术优化低成本NAS存储性能的经验。从问题发现到解决方案的实施，详细记录了整个优化过程，包括工具安装、设备配置和性能测试等关键步骤。对于IT技术人员和NAS用户来说，这篇文章提供了实用的技术参考和解决方案。
低成本NAS从掉速到性能翻倍：基于Bcache的NAS缓存优化实践
引言
之前自己搭建的150元的 NAS，发现机械硬盘，传输速度在100mb左右徘徊，有时候发个碎片文件，速度严重下降，这个问题忒严重，这不准备上个二手的固态做缓存。
正好把台式机的系统盘拆下来，却遭遇了新问题。固态硬盘的速度从原本的 500 多 MB/秒骤降至 170 多 MB/秒，且降速呈山峰状极不稳定，与常见的 SSD 掉速情况不同。我严重怀疑是固态硬盘缓存满了导致掉速。
实际上，固态硬盘在使用中确实可能因缓存写满而出现掉速现象，这也是一个常见的冷知识。
为进一步排查问题，我把固态硬盘拆下，通过 M2 转 SATA 接口进行单独测速。
结果显示，其速度稳定在 128MB/秒左右，表现十分稳定。由此推测，问题可能出在 NAS 系统上，比如网络问题、主控过热保护（这种情况相对少见），也可能是主控为避免 SSD 降频发热，或者是缓存被占满。
全程速度稳定的可怕
想了半天，问题应该是缓存，鉴于问题集中在磁盘缓存方面，当缓存写满后性能必然受影响，因此需要对 NAS 缓存进行策略调整。
因为搭建的NAS是Linux系统，给我后续修改提供便利，直接改Bache或者LVM chche，
这两种方式都是将 SSD 作为缓存来加速机械硬盘（HHD），即数据先写入 SSD 缓存，再在后台慢慢写入 HHD。考虑到 LVM cache 需要改写磁盘，操作相对复杂，所以我决定采用 Bcache 为机械硬盘加速。
相关概念及策略
在使用 Bcache 之前，我们需要了解几个关键概念。
Bcache 支持三种缓存策略：
- writeback（回写策略）：所有数据先写入缓存盘，随后等待系统将数据回写到后端数据盘，该策略性能最佳。
- writethrough（直写策略）：这是 Bcache 的默认策略，数据会同时写入缓存盘和后端数据盘。
- writearound：数据直接写入后端磁盘，此策略性能最差。
Bcache 还具备以下主要功能：
- 可使用单个超速缓存设备为任意数量的后备设备加速，且在运行时能挂载和分离已使用的后备设备。
- 支持在非正常关机后恢复，确保只有在超速缓存与后备设备数据一致时才完成写入。
- 当 SSD 出现拥塞时，能限制传至 SSD 的流量。
- 拥有高效的写回实施方案，脏数据始终按排序顺序写出。
- 系统稳定可靠，可用于生产环境。
好了，废话不多说，直接上操作步骤
安装工具包
Bcache 通过 make - bcache 命令创建，需要安装相关工具包 bcache - tools。我们可以从 GitHub 下载源码进行编译安装：
下载源码（使用了 GitHub 链接代理加速）：
wget https://github.moeyy.xyz/https://github.com/g2p/bcache-tools/archive/refs/tags/v1.0.8.tar.gz解压源码压缩包：
tar -zxvf v1.0.8.tar.gz安装依赖：
yum install libblkid - devel -y编译安装（若没有 make 命令需自行安装软件包）：
make && make install
格式化硬盘分区
在将硬盘应用到 Bcache 模式之前，需将目标分区格式化为 Bcache，此操作会破坏磁盘分区中的所有数据。如果磁盘是首次使用或为空，通常可跳过擦除分区文件信息这一步；若磁盘已挂载，需先卸载，否则会出现“device busy”的错误。
使用命令：
wipefs -a /dev/sdb /dev/sdc
创建缓存和后端设备
创建缓存（Cache）：将 SSD 的分区作为缓存，使用命令：
make - bcache -C /dev/sdc1可通过
bcache - super - show /dev/sdc1查看相关信息。
创建后端（Backend）：创建被加速的后端设备，即机械硬盘（HDD），使用命令：
make - bcache -B /dev/sdb同样可通过
bcache - super - show /dev/sdb查看信息。
设备绑定
之后就是通过Bache绑定磁盘设置cache设备的block_size。
测速:优化后的读写速度如下：达到270M左右，很稳定。
总结：
通过Bcache实现SSD缓存加速，本质是以软件策略弥补硬件瓶颈。这玩意是仁者见仁智者见智，主要是损失SSD读写次数给HHD换来读写速度。反正是旧的128G，不值啥钱。
注：数据无价，妥善保存！！！