什麼是NAS？
NAS的全名為網路儲存伺服器（Network Attached Storage），是一台可以放在家中或辦公室的私人儲存設備，那NAS的用途是什麼呢？簡單來說就是一台透過網路連線分享檔案、集中管理檔案，擁有伺服器服務的『智慧型儲存裝置』。NAS 系統具有彈性而且可以橫向擴充，這代表當需要更多儲存裝置時，可以繼續添加到原有裝置上。NAS 就像辦公室裡的私人雲端，它的速度比較快、成本比較低，而且可在內部提供公用雲端的所有優點，同時完全可由自己掌控。
近年來，由於科技的日新月異，使用者對NAS的需求不再單純當作檔案伺服器的角色，而是讓NAS擔任更多的角色，例如多媒體伺服器、應用程式伺服器、資料庫伺服器以及Virtualization Station （虛擬機工作站）。也因此NAS上所使用的元件的規格也越來越高規格，從過往使用ARM CPU或是Intel Atom CPU即足以應付，演進到目前的Intel Core i7、Intel XEON、AMD Ryzen CPU，系統記憶體也從早期的512MB、1GB演進到近期的16GB、32GB，大大提升了NAS的運算能力。但是NAS使用的儲存媒介，卻因為大型的容量需求，主要還是使用傳統的機械式硬碟 （HDD），這也限制了NAS在需要檔案存取時的效能緩慢，例如於NAS上運行需要大量I/O應用的話（如資料庫），硬碟緩慢的隨機讀寫速度會影響效能，使應用程式回應速度大大降低，或是於NAS上運行Virtualization Station時，透過硬碟組成的磁碟區往往會令虛擬機反應緩慢，讓使用者覺得效率不佳。
因此NAS系統製造商開始在新的NAS型號上加裝固態硬碟（SSD, Solid State Disk），利用SSD讀寫速度快以及隨機存取效能比傳統硬碟快上百倍的特性，讓較常存取的數據資料暫存在SSD中，縮短數據資料從傳統硬碟 （HDD）中取出的等待時間。
目前SSD快取在網路儲存伺服器NAS上的應用，主要分為兩個大方向：
- 讀取快取 （Read only cache）
- 讀取 + 寫入快取 （ Read and Write cache）
SSD快取模式的功能與特點
接下來為各位介紹這兩種SSD快取模式的功能與特點。
讀取快取 （Read only cache）
NAS系統會將最常使用的資料數據複製一份，儲存到SSD中，所以當使用者需要這些常用的資料數據時，NAS系統就能從SSD中優先讀取資料，提供較佳的反應速度及傳輸效能。
將SSD當作NAS上的讀取快取 （Read only cache） 時，由於快取是唯讀（Read only）模式的關係，無法編輯修改所有從HDD複製到SSD上的資料數據，因此就算當作讀取快取的SSD損毀，也不會對儲存於HDD中的數據資料有所影響，所以可以使用單顆SSD或是RAID 0的SSD陣列當作讀取快取的載具。
對於不須頻繁修改的資料數據，可以利用讀取快取機制，加速提升反應速度及傳輸效能。反之，如果資料數據需要頻繁修改編輯的話，在效能提升上的幫助趨近於0。
讀取 + 寫入快取 （ Read and Write cache）
讀取 + 寫入快取 （ Read and Write cache）於NAS上的應用可分為兩種形式。
- 第一種是直接寫入 （Write-through） 式SSD快取：資料數據會同時寫入SSD快取及主要儲存區HDD，SSD快取可以提供高速的資料傳輸跟數據檢索，而主要儲存區HDD可以保護資料數據不會因SSD的故障而產生損失，也因此直接寫入式SSD快取也可以僅使用單顆SSD或是RAID 0的SSD陣列來當作快取，只不過會增加寫入的延遲及寫入的時間。
- 第二種是回寫 （Write-back） 式SSD快取：資料數據會先寫入到SSD快取中，等待寫入完成後，再將資料數據寫回主要儲存區的HDD磁碟陣列中。這個方式比起直接寫入 （Write-through）的寫入延遲要來的更低，但是如果在資料數據尚未寫入回主要儲存區HDD之前SSD出現故障，尚未寫入的資料就會有遺失的風險存在，所以回寫式SSD快取的典型配置會以RAID 1 或是RAID 5 SSD 磁碟陣當作快取，以避免資料數據丟失的問題。
結語
行文至此，本文作為SSD快取應用的第一篇，介紹了SSD快取在網路儲存伺服器NAS上的應用方式，也提到了SSD快取應用在網路儲存伺服器NAS上可以有效地提升資料數據的傳輸效能及反應速度，關於相關的測試數據，我們會在下一篇NAS新型態應用：加裝SSD快取真的「利大於弊」嗎？（二）的文章中，以實際測試的數據來客觀分析SSD快取在網路儲存伺服器NAS上能帶來的好處與壞處有哪些。
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