SSD 缓存加速

在 ESXi 虚拟化环境中为黑群晖配置 SSD 缓存可以显著提升存储性能。本教程将详细介绍如何通过 ESXi 虚拟磁盘为黑群晖创建 SSD 缓存，大幅改善系统读取性能。

SSD 缓存工作原理¶

缓存机制概述¶

SSD 缓存在高速 SSD 和传统 HDD 之间建立了一个缓存层，将频繁访问的热点数据存储在 SSD 上，从而实现性能加速：

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应用程序
    ↓
SSD 缓存层 ←→ 缓存命中/未命中
    ↓
传统 HDD 存储池
    ↓
物理存储设备

缓存类型对比

只读缓存（Read-only）：仅缓存读取数据，安全性高
读写缓存（Read-write）：同时缓存读写数据，性能提升更明显
跳过顺序 I/O：优化随机访问性能，避免缓存污染

性能提升效果¶

群晖系统的缓存效果因使用场景而异。建议优先使用只读缓存，因为成本较低（读写缓存需要 2 块 SSD 做 RAID），且安全性更高（只读缓存的 SSD 故障不会影响存储空间数据）。

典型性能对比：

操作类型	纯 HDD	HDD + SSD 缓存	提升倍数
随机读取	120 IOPS	3000+ IOPS	25x
随机写入	80 IOPS	1500+ IOPS	19x
文件浏览	2-3 秒	0.5 秒	5x
应用启动	10-15 秒	3-5 秒	3x

适用场景

媒体服务器：频繁访问的视频缩略图、封面和元数据
文件服务器：大量小文件的浏览和搜索操作
数据库应用：频繁的数据库查询和索引访问
开发环境：代码编译、构建和依赖库加载

环境准备¶

硬件要求¶

SSD 选择建议：

类型	推荐型号	容量建议	适用场景
SATA SSD	三星 870 EVO、闪迪至尊高速	256-500GB	家庭用户，预算有限
NVMe SSD	三星 980/980 PRO、WD SN570/SN850X	500GB-1TB	专业用户，性能优先
企业级 SSD	三星 PM9A3、Intel D7-P5510	1TB+	企业应用，高耐久性

容量规划原则：

Bash

# 缓存容量计算公式
热数据量 = 总数据量 × 20% (经验值)
SSD 缓存容量 = 热数据量 × 1.5 (预留空间)

# 示例 1：10TB 存储系统
热数据量 = 10TB × 20% = 2TB
建议缓存 = 2TB × 1.5 = 3TB
实际配置 = 500GB-1TB (根据预算调整)

# 示例 2：4TB 存储系统
热数据量 = 4TB × 20% = 800GB
建议缓存 = 800GB × 1.5 = 1.2TB
实际配置 = 200GB-500GB (根据需求调整)

创建 SSD 缓存虚拟磁盘¶

规划缓存磁盘¶

本示例中，我们将从 WD SN570 SSD 上划分两块虚拟硬盘，分别为两个 HDD 存储池提供只读缓存。

缓存配置方案示例：

graph LR
    A[存储池 1] --> D[SSD 缓存<br/>80GB]
    D --> B[西数 HDD<br/>1TB]
    B --> C[存储空间 1]
    style D fill:#90EE90
    style B fill:#ff9999

graph LR
    A[存储池 2] --> D[SSD 缓存<br/>120GB]
    D --> B[希捷 HDD<br/>4TB]
    B --> C[存储空间 2]
    style D fill:#90EE90
    style B fill:#ff9999

创建虚拟磁盘¶

使用 ESXi 控制台操作步骤：

步骤 1：选择虚拟机步骤 2：添加控制器步骤 3：添加硬盘步骤 4：配置磁盘参数

在 ESXi 控制台中导航至【虚拟机和模板】，找到黑群晖虚拟机，右键点击并选择【编辑设置】。

点击【添加其他设备】→【NVMe 控制器】，为虚拟机添加 NVMe 控制器。

点击【添加新设备】→【硬盘】，添加新的虚拟磁盘。

关键配置项：

磁盘大小：根据缓存需求设置（本示例为 120GB）
磁盘置备：选择【厚置备，置零】
磁盘模式：选择【独立 - 持久】
虚拟设备节点：选择 NVMe 控制器

注意：厚置备过程需要一定时间，期间请勿启动虚拟机。如果需要创建多个缓存磁盘，请重复上述步骤。

验证磁盘创建¶

启动虚拟机后，登录群晖管理界面，打开【存储管理器】即可看到新添加的 SSD 磁盘。 检查虚拟机配置：

Bash

# SSH 登录黑群晖后检查新磁盘
sudo fdisk -l | grep -E "(sd[a-z]|nvme)"

# 预期输出示例：
Disk /dev/nvme0n1: 80 GiB, 85899345920 bytes, 167772160 sectors
Disk /dev/nvme1n1: 120 GiB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors

# 查看磁盘详细信息
lsblk -o NAME,SIZE,TYPE,MOUNTPOINT

验证磁盘性能：

Bash

# 测试顺序读取性能
sudo dd if=/dev/nvme0n1 of=/dev/null bs=1M count=1024 status=progress

# 测试随机读取性能（需先安装 fio 工具）
sudo fio --filename=/dev/nvme0n1 --direct=1 --rw=randread \
         --bs=4k --runtime=30 --numjobs=1 --name=test