新手教程：阵列与池

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1、什么是阵列（Array）

阵列（Array）是指由多个物理硬盘组成的存储池，它将多个硬盘合并成一个逻辑存储池，并可以提供数据冗余能力。在初始化 Unraid 的时候，你可以看到如下图的阵列配置（磁盘阵列设备列表）：

在阵列中，用户可以随意添加不同品牌、不同容量和不同类型的存储设备，进而灵活地使用和伸缩存储池大小。这也是 Unraid 与常规 RAID 阵列最大的不同，RAID 存储池如果需要伸缩存储空间，那么往往需要重建 RAID 阵列（摧毁现有数据并重组）。

Unraid 组建阵列十分简单：如下图所示（虚拟化演示环境），在添加了两块 50G 的硬盘到阵列，格式化并启动阵列之后，就可以得到一个总大小为 100G 的阵列存储池：

组建好阵列之后，用户就可以通过创建 用户共享 来使用存储池了：

需要说明的是，在 6.X 版本中，用户必须创建并启动阵列之后，才可以去使用诸如 Docker 和虚拟化等核心功能。换句话说，Unraid 上的核心功能依赖于阵列，没有阵列就无法进一步使用 Unraid 。但从 2025 年开始，在 7.X 版本中，阵列不再是必选项，用户无需创建阵列的情况下也可以正常使用其他的功能。而关于 7.X 版本的内容将会在其他的文章中进行介绍。

总的来说，Unraid 的阵列具有以下特点：

容错性：通过在阵列中使用校验盘（Parity）存储冗余校验信息，即使其中一个硬盘出现故障，也可以恢复数据。当硬盘失败时，系统可以使用校验盘和其他硬盘上的数据来重建丢失的数据。关于校验盘的详细作用，请参《新手教程：什么是校验盘，校验盘有什么作用》。

扩展性：Unraid 允许在阵列中添加或移除硬盘，以扩展或缩小存储容量。你可以根据需要随时增加或减少硬盘的数量，而无需重新构建整个阵列。

异构性：阵列可以由不同容量和型号的硬盘组成，这使得 Unraid 在硬件升级或扩展时更加灵活。你可以根据实际需求混合使用不同的硬盘，这一点对 RAID 阵列来说往往是不允许/不建议的。

文件系统独立：阵列中的每一块存储盘都可以拥有自己独立的文件系统，这也意味着如果某一个数据盘出现了故障，那么不会影响到其他的数据盘。同时，这也意味着你可以把其他 linux 系统上面的数据盘直接丢到 Unraid 的阵列中直接使用，只要这些文件系统受到 Unraid 的支持（例如 xfs、vfat、btrfs、zfs 甚至 NTFS 等等常见的文件系统）。

2、什么是池（用户自定义池 User-defined pool）

Unraid 的阵列是一种创新性的功能，虽具备了多种优点，但是与此同时它也存在较为明显的缺点——写入速度慢。

Unraid 的写入速度较慢的主要原因是因为它的数据存储方式与传统的 RAID 不同。Unraid 的数据不是条带化（striped）进行存储，而是每个文件单独存储在一个磁盘上。并且，当存在校验盘的情况下，当你写入数据到阵列时，Unraid 不仅要将数据写入目标磁盘，还需要同时更新奇偶校验（parity）信息到校验盘中。这意味着每次写入操作都需要同时修改两个设备（数据盘和奇偶校验盘），从而导致写入速度比读取速度慢很多，通常只有读取速度的 30% 到 40% 。

关于 Unraid 阵列存储池写入速度较慢的问题还有另一个原因 —— SHFS overhead，各位读者有兴趣的，可以通过这篇文章了解：《为什么unRAID下载/拷贝文件时CPU占用高：详解FUSE-SHFS、I/O问题和解决办法》。

为了缓解这个问题，Unraid 引入了缓存池（Cache），“池”作为阵列之外的第二个存储功能正式被引入。和其他的 NAS 系统相类似，缓存池的作用相当于文件的“中转站”——文件通常先存储到缓存池中，然后再依据一定的条件转移到其他的存储设备，起到“中转”的作用。这样可以提高写入速度，尤其是在网络传输速度较快的情况下。

“缓存”的功能在各大 NAS 系统中都有体现，例如群晖也有组建缓存池的功能，但与 Unraid 的缓存池功能存在较大的差别。

在实现方式和使用场景上，两者存在一定的区别：

1. 设计理念和用途

群晖的缓存池：

群晖的缓存池主要用于加速特定存储池的读写性能，尤其是在频繁访问的场景下（如虚拟机、数据库、多人协作等）。
缓存池通常由 SSD 组成，分为读缓存（Read Cache）和写缓存（Write Cache），可以显著提升 I/O 性能。
缓存池是作为存储池的辅助功能，不能独立作为存储池使用。

Unraid 的缓存池：

Unraid 的缓存池不仅可以用于加速性能，还可以作为临时存储区域，用于存放新写入的数据，之后再将其移动到主阵列中。
缓存池在 Unraid 中是一个独立的存储池，可以用于存储特定共享文件夹的数据，或者作为应用程序的存储区域。
Unraid 的缓存池设计更灵活，用户可以选择是否将数据从缓存池移动到主阵列。

2. 缓存机制

群晖的缓存池：

群晖的缓存池支持读缓存和写缓存。
读缓存：缓存频繁读取的数据，减少从机械硬盘读取的次数。
写缓存：先将数据写入 SSD 缓存，再异步写入主存储池，提升写入速度。
缓存池的容量通常较小（如 128GB、256GB），主要用于热点数据加速。

Unraid 的缓存池：

Unraid 的缓存池通常用于存储新写入的数据，用户可以选择是否将数据移动到主阵列。
缓存池的容量可以较大，甚至可以作为独立的存储区域使用。
Unraid 的缓存池不区分读缓存和写缓存，而是作为一个独立的存储层。

3. 数据管理

群晖的缓存池：

缓存池中的数据是临时性的，主要用于加速访问，缓存策略由系统自动管理。
缓存池中的数据不会长期保留，系统会根据访问频率自动调整缓存内容。

Unraid 的缓存池：

缓存池中的数据可以长期保留，用户可以选择是否将数据移动到主阵列。
Unraid 提供了“Mover”工具，可以定期将缓存池中的数据移动到主阵列中。

4. 灵活性和配置

群晖的缓存池：

缓存池的配置较为固定，主要用于加速特定存储池的性能。
用户无法直接将缓存池用作独立的存储区域。

Unraid 的缓存池：

缓存池的配置更加灵活，可以作为独立的存储池使用，也可以用于加速性能。
用户可以根据需求选择缓存池的用途，甚至可以完全依赖缓存池存储数据。

5. 硬件要求

群晖的缓存池：

需要支持 SSD 缓存的群晖设备，通常需要特定的 SSD 型号和数量（如至少 1 个 SSD 用于读缓存，2 个 SSD 用于写缓存）。

Unraid 的缓存池：

对硬件的要求较低，用户可以使用任何类型的 SSD 或硬盘作为缓存池，配置更加自由。

6. 数据保护

群晖的缓存池：

写缓存通常需要至少 2 个 SSD 以提供冗余保护，防止单点故障导致数据丢失。

Unraid 的缓存池：

缓存池可以配置为 RAID 1 或其他冗余模式，但默认情况下没有冗余保护，用户需要手动配置。

总结

群晖的缓存池：主要专注于性能加速，缓存池是存储池的辅助功能，设计较为固定。

Unraid 的缓存池：更灵活，既可以用于性能加速，也可以作为独立的存储区域，用户可以自由配置和管理。

选择哪种缓存池功能取决于你的具体需求。如果你需要专注于性能加速，群晖的缓存池可能更适合；如果你需要更灵活的数据管理和存储方案，Unraid 的缓存池可能更符合你的要求。

在 Unraid 6.9.0 之前，缓存池有且只能有一个，并且名称固定为 cache （缓存）；在 Unraid 6.9.0 及之后，用户可以创建多个存储池，并且这些缓存池的名称可以自定义（但需遵守命名规则）。而到了 7 版本，用户可以直接在不使用阵列的情况下单独使用缓存池，这在 6 版本是不行的。因此，“池”已不再局限于“缓存”这一应用场景，它的概念已经进一步扩大，因此将“池”称之为“用户自定义池（User-defined pool）”会更符合实际。

简单来说，“池”在 Unraid 的早期版本主要起到缓存的作用，但随着系统版本的发展，“池”已经不再局限于“缓存”，用户既可以将“池”替代“阵列”作为主存储池使用，也可以继续用于缓存的目的进行文件中转加速。并且，如果一个“池”还不够，用户还可以创建多个“池”用于多种用途。因此在如今，我认为将“池”统称为“用户自定义池”会更符合当下的语境。

官方的文档中提供了一个 Gif 动态图来介绍缓存池的工作原理：文件 → 缓存池 → 阵列存储池

用户自定义池与阵列最大的一个不同之处在于，用户自定义池能够组 RAID 模式，而阵列不具备这一功能。比如说作者的两块 1T NVME 固态可以实现 Raid0 和 Raid1 模式：

这就意味着我们完全可以通过用户自定义池去创建高性能的 RAID 阵列，从而实现高速的读写性能和数据冗余。

3、阵列和用户自定义池之间的关系

在 6 版本中，阵列是 Unraid 的“根”，你可以不用池，但你不能不使用阵列；而在 7 版本，用户可以不使用阵列的情况下单独去使用池。Unraid 系统发展到如今，池的应用场景相对过去已经扩大了很多，下面我会举实际的例子方便大家理解阵列和池之间的关联。

3.1 缓存池

假设你有：

3 x 16T 机械硬盘。

2 x NVME 1T 固态。

1 x 4T 和 1 x 2T 硬盘。

在传统的 Unraid 的存储规划中，习惯将所有机械硬盘都放到阵列中，然后将固态硬盘来作为缓存盘使用：

阵列存储：（3 x 16T） + 4T + 2T = 54T 可用空间。

缓存池：2 x 1T 组 Raid1 阵列 = 1T 可用空间。

你将得到一个阵列存储空间为 54T 、缓存空间为 1T 的总存储空间。当我们需要拷贝或者下载文件到 Unraid 上时，我们可以借助缓存盘实现高速的传输速度，然后再借由 Mover 将文件转回机械盘。

在这个例子中，缓存池主要为阵列服务，起到一个中转的作用。

3.2 高性能存储池

还是以上面的存储设备为例，我们可以创建一个高性能的住存储池，例如组建一个 ZFS 阵列：

ZFS 池：我们将 3 块 16T 的硬盘组成一个 Raiz1 模式的 ZFS 缓存池，可用空间为 2 x 16 = 32T 。借助 ZFS 文件系统的特性，可以实现快照、压缩等功能，并且由于可以组 Raid 阵列模式，读写速度也得到了成倍的提高。

关于 ZFS 的更多资料，大家可以看作者的 ZFS 教程。

阵列存储：此时我们剩下 4T、2T 的机械硬盘各一个，所以你可以选择把其中一个或者全部放到阵列里作为阵列存储（获取拿去直通给虚拟机什么的都可以）。

其余缓存：此时还有两个 1T 的 NVME 固态，这时候你可以选择继续拿去做另一缓存池，甚至你也可以加进阵列存储中或者拿去直通，这些都随你。

这里以作者的存储结构为例：

阵列：一个校验盘，一个存储盘，阵列总可用空间为 16T 。

池：

池 1 （名为 cache）：2 x 1T NVME 固态组成 Raid1 阵列，来作为下载盘使用。
池 2 （名为 zpool）：3 x 4T 机械硬盘组成 ZFS Raiz1 阵列，可用空间为 8T（另外一个 4T 作为冗余盘），来为重要数据、服务运行配置文件、虚拟机虚拟硬盘等提供存储（当然也可以作为下载盘使用，具体怎么用都随用户定义），因为可以使用 ZFS 的快照、压缩、ROW 等功能，所以可以为数据提供更好的安全保证。