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QNAP NAS使用在SSD的SWAP文件提升性能

• 摘要
• 问题描述

• 1. 只有1个HDD的情况
• 2. 有1个SSD和1个HDD的情况

• 问题分析
• 解决方法
• 详细过程

• 1. SSH连接到NAS
• 2. 禁用HDD上的SWAP
• 3. 创建SWAP文件
• 4. 设置开机自动执行

• 注意事项

摘要

通过在SSD上使用SWAP文件并禁用HDD上的SWAP分区，提高小内存容量的QNAP NAS的SWAP读写性能，减少CPU的I/O等待时间，提高系统性能。

关键词：QNAP、NAS、SWAP File、SSD

问题描述

在QNAP的小内存的小内存少磁盘插槽的NAS上启用大量占用内存的服务，物理内存占用过高时，SWAP分区占用会被系统频繁读写。由于HDD的物理特性，若在HDD上划分SWAP分区则SWAP分区读取性能较低，I/O等待大量占用CPU时间，使系统性能下降。

QNAP TS-212 P3是QNAP推出的一款入门级NAS，配备Realtek RTD1295处理器和板载1GB DDR4内存，支持2个3.5英寸SATA Ⅲ磁盘。

1. 只有1个HDD的情况

在TS-212 P3插槽1上装入一个HDD，并将系统安装在此HDD上。

此时系统在HDD上划分1个SWAP分区，并在系统所在卷创建SWAP文件，系统按照HDD的SWAP分区 → 系统卷的SWAP文件的顺序使用SWAP空间。

启用QuMagie后AI引擎占用大量内存，导致SWAP分区占用较高，HDD上的SWAP分区频繁被读写，I/O等待大量占用CPU时间，NAS频繁断开连接并长时间无法被访问。

2. 有1个SSD和1个HDD的情况

在TS-212 P3插槽1装入一个HDD，插槽2装入一个SSD，并将系统安装在SSD上。

此时系统在HDD上划分SWAP分区，并在系统所在卷创建SWAP文件，系统按照HDD的SWAP分区 → 系统所在卷的SWAP文件的顺序使用SWAP空间。
此时即使系统安装在SSD上，也会因为优先使用HDD的SWAP分区而无法利用SSD的读写优势提升系统性能。

启用QuMagie后AI引擎占用大量内存，导致SWAP分区占用较高，HDD上的SWAP分区频繁被读写，I/O等待大量占用CPU时间，NAS频繁断开连接并长时间无法被访问。

问题分析

查阅帮助文件，QNAP对交换分区做出以下解释：

默认情况下，QTS 预留大约 8 GB 空间（分布在不同的 HDD），在系统卷上预留 16 GB 用作交换空间。如果 NAS 装有两个 2.5 英寸 SSD，一个 M.2 SSD 或一个 PCIe SSD，QTS 会另外再创建约 8 GB 的交换空间（分布在不同的 SSD）。SSD 交换空间会比 HDD 交换空间优先使用，以提升系统性能。QTS 预留的交换空间量不得变更。在容量较小的硬盘或卷上，可能会预留较少的交换空间。

咨询QNAP技术支持，得到的回复是：

当前的design 是这样的：

1. 一個 SSD 用完整磁區做系統 -> No SWAP (只有一個 SDD)
2. 一個 SSD 用精簡磁區做系統 -> No SWAP (只有一個 SDD
3. 兩個 SSD 用完整磁區做系統 -> SSD & Volum SWAP
4. 兩個 SSD 用精簡磁區做系統 -> SSD & Volum SWAP

所以如果只有單一SSD做成磁碟區，是沒有swap。请知悉。谢谢！

总结为表格：

表1.1 装入磁盘与SWAP的对应关系

磁盘1	磁盘2	M.2插槽	PCIe插槽	SSD SWAP	HDD SWAP	系统卷SWAP
HDD	×	×	×	0	8GB	16GB
HDD	HDD	×	×	0	8GB	16GB
SSD	×	-	-	8GB	0	16GB
SSD	HDD	×	×	0	8GB	16GB
SSD	SSD	-	-	8GB	0	16GB
-	-	SSD	-	8GB	0/8GB	16GB
-	-	-	SSD	8GB	0/8GB	16GB

表中“×”表示不装入磁盘，“-”表示可装入任意类型磁盘。

TS-212 P3没有M.2插槽或PCIe插槽，无擦装入M.2 SSD或PCIe SSD。且它只有2个磁盘插槽，若将2个插槽都装入SSD，储存空间将无法满足我的使用需求。

需要对系统进行修改，使系统在SSD上分配SWAP分区或禁用HDD上的SWAP分区。

解决方法

在通常情况下，SSD的可用空间可能已经被分区并使用，没有足够的未分配空间划分SWAP分区，因此使用一种更通用的方式：SWAP File。¹

详细过程

1. SSH连接到NAS

1. 打开控制台 → 网络&文件服务 → Telnet/SSH。
2. 勾选允许SSH连接并设置端口号 (默认为22)。
3. 点击应用保存设置。
5. 通过SSH连接NAS，登录管理员账户。（这里使用Xshell 7演示）
   a. 进入连接Connection。在协议Protocol中选择SSH，主机Host (涂绿色处)填入NAS的IP地址，端口号Port Number (涂红色处)填入在NAS控制台设置的SSH的端口号。名称Name处可以随意填写。



6. b. 进入授权Authentication。在方法Method中选择Password，用户名User Name (涂绿色处)填入NAS的管理员账户名，密码Password (涂红色处)填入NAS的管理员账户密码。



7. c. 点击连接Connect连接至NAS，控制台出现管理主菜单。输入Q返回至Shell环境。



8. d. 输入Y确认。



9. 控制台出现[~] # 。

2. 禁用HDD上的SWAP

1. 查看现在NAS上有哪些SWAP。输入命令

[~] # cat /proc/swaps

返回现在的SWAP有

Filename								Type		Size 		Used 	Priority
/dev/md256								partition 	530108 		343448 	-1
/dev/md322								partition 	7235132 	138184 	-2
/share/CACHEDEV1_DATA/.swap/qnap_swap	file		16777212	0		-3

即此时我有2个SWAP分区：/dev/md256和/dev/md322，还有1个SWAP文件：/share/CACHEDEV1_DATA/.swap/qnap_swap。返回的结果因人而异。

由于已知2个SWAP分区是分配在HDD上的，因此禁用这两个SWAP分区。

1. 禁用SWAP分区。输入命令

[~] # swapoff /dev/md256
[~] # swapoff /dev/md322

此时2个在HDD上的SWAP分区被禁用。

若此时系统不是安装在SSD上，则不会有SSD上的系统卷SWAP文件，需要手动创建。

3. 创建SWAP文件

1. 浏览器访问NAS，通过QNAP File Station在SSD的卷上创建共享文件夹SWAP。
   SWAP共享文件夹的名字可以用任意名字任意替换。
2. 回到Xshell，切换目录至刚刚创建的SWAP文件夹 (或是你自己命名的其他名字)。输入命令

[~] # cd /share/SWAP

若创建的共享文件夹不叫SWAP，则将命令中的SWAP替换成你创建的文件夹的名字。

1. 在SWAP文件夹中创建一个名叫swapfile的文件。输入命令

[/share/SWAP] # dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1048576 count=16384

该命令将在SWAP文件夹中创建一个连续的、没有碎片的文件。虽然这在SSD上无关紧要，但如果希望在HDD上创建SWAP File，这是很有必要的。

可以修改命令中bs和count后面的数字调整文件的大小：bs是块大小，单位为字节；count是块的个数。此处我创建了一个块大小为1MB、共16GB的文件。

根据硬盘的写入性能和创建文件的大小，执行命令后需要等待一段时间，当控制台返回类似以下文字时说明文件已经创建。

16384+0 records in
16384+0 records out
17179869184 bytes (16.0GB) copied, 109.460713 seconds, 149.7MB/s

1. 检查是否成功创建文件，输入命令

[/share/SWAP] # ls -l

若返回类似以下文字时说明文件创建成功。

total 16777228
drwxr-xr-x 2 admin administratiors 4096 2021-01-23 23:12 @Recently-Snapshot/
drwxrwxrwx 2 admin administrators 4096 2021-01-23 23:12 @Recycle/
-rw-r—r—1 admin administrators 17179869184 2021-01-23 23:36 swapfile

1. 设置文件权限，确保不会有人弄坏这个文件。输入命令

[/share/SWAP] # chmod 600 swapfile

最好将SWAP文件夹在网络中隐藏，确保没有人能弄坏这个文件。

用浏览器访问NAS，打开控制台 → 权限 → 共享文件夹 → 共享文件夹，找到SWAP文件夹，点击编辑属性内容，勾选隐藏网络磁盘。

1. 将swapfile文件制成SWAP文件。输入命令

[/share/SWAP] # mkswap swapfile

应返回类似以下文字

Setting up swapspace version 1, size = 17179865 kB

1. 令NAS使用这个SWAP文件。输入命令

[/share/SWAP] # swapon swapfile

此时NAS应已经开始使用这个SWAP File。

用cat命令确认是否成功，输入命令

[/share/SWAP] # cat /proc/swaps

若返回swapfile则说明成功。

Filename								Type	Size 		Used 	Priority
/share/CACHEDEV1_DATA/.swap/qnap_swap	file	16777212	0		-1
/share/CACHEDEV1_DATA/SWAP/swapfile 	file	16777212	0		-2

此时成功在SSD上创建SWAP文件并使用。

但QNAP NAS每次重启后都会使用系统默认的SWAP设置，因此需要令NAS每次开机时自动执行上述命令。²

4. 设置开机自动执行

1. 用浏览器访问NAS，打开控制台 → 系统 → 硬件，勾选启动时运行用户定义的进程。点击应用保存设置。
2. 回到Xshell，编辑autorun.sh文件，输入命令

[/share/SWAP] # cd /share/CACHEDEV1_DATA/.system/autorun
[/share/CACHEDEV1_DATA/.system/sutorun] # vim autorun.sh

其中CACHEDEV1_DATA是系统卷名称，名称因人而异，若名称不同需替换。

进入vim界面后输入I进入INSERT模式，在第一行下方输入以下文字

swapoff /dev/md256
swapoff /dev/md322
mkswap /share/SWAP/swapfile
swapon /share/SWAP/swapfile

按下esc键退出INSERT模式，输入以下命令保存文件并退出vim

:wq

1. 回到浏览器，点击查看autorun.sh查看是否保存成功。
   
   此处显示内容与vim中编辑的一致，则修改成功。
2. 重启，完成修改。
   此时NAS会自动禁用HDD的SWAP分区，并使用刚刚设置的SWAP File。

注意事项

由于禁用了SWAP分区，只使用在一个卷上的SWAP File，可能会导致正在使用SWAP File所在的卷无法被卸载。若出现系统文件不干净等需要检查文件系统的情况，SWAP File所在的卷将无法被卸载，因此无法完成文件系统检查。由此可能会导致NAS没有响应，无法连接等情况。

若出现需要卸载SWAP File所在卷的情况，需要先将autorun.sh中输入的

swapoff /dev/md256
swapoff /dev/md322
mkswap /share/SWAP/swapfile
swapon /share/SWAP/swapfile

注释掉。即即进入vim中，在该4行文字前插入#

#swapoff /dev/md256
#swapoff /dev/md322
#mkswap /share/SWAP/swapfile
#swapon /share/SWAP/swapfile

然后重启NAS，此时NAS会使用系统默认策略创建的SWAP分区，然后再进行需要卸载卷的操作。

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1. How to add SWAP Partition (on SSD) ↩︎
2. SCRIPT create-autorun.sh ↩︎