[教學分享] 專業影像工作者可以怎麼使用 Synology NAS+10GbE 組合

Apple 在 2018 推出了新旗艦系列 - iMac Pro，在 iMac Pro 上提供了非常健全的功能（官方規格頁面）：5K 螢幕、802.11ac Wi-Fi 無線網路、10GbE 網路、4 埠 USB 3.1 Gen 2 Type A 連接孔並搭載 4 埠最高可達 40 Gbps 的 Thunderbolt 3。當然這一切的設計都是考量到專業影音工作者的需求。
本文章感謝 Synology 提供評測機器來讓我研究測試 10GbE 的相關應用並且長知識整理出這篇簡單的文章（完整文章可參考：https://garynil.tw/2019/11/5637/synology-nas-10g/），歡迎討論與指教

為什麼需要 10GbE 網路？目標族群又是誰呢

提升網路傳輸頻寬最大的受眾大概會是平常常處理大檔如影音資料的使用者，又以專業影像工作者（動態、靜態）居多，甚至新推出的 Mac Pro 起司機也是針對這個族群開發的。我們先列舉這些使用者最會遇到的幾個常見影音傳輸受限於頻寬的傳輸情境：

1. 數位影像資料量數量眾多 or 單一檔案極大
2. 多人協作因此經常需要互傳檔案協作的工作室
3. 對於數位資料有儲存、備份原檔資料的需求<!--more-->
   

因為隨著科技的進步，影像質量越來越高，當然檔案大小也隨之增加，一個影音檔動輒就 10 幾 GB 以上，更別提還未處理的原始專案素材了；隨著這些影像技術的進步，一般連外網際網路 100 Mbps（12 MB/s 左右）的傳輸頻寬及家用區域網路舊有的 1 GbE （120 MB/s 左右）傳輸頻寬已經不敷使用

舉個上面例子來說，假設今天有一個 GoPro 錄製的 4K 素材影片檔一小時， 大約佔檔 40 GB 大小（參考：註)，要上傳到一般如 Dropbox 或者 Google 雲端與工作室的人共享，即使用中華電信家用光世代上傳也大約有 100 Mbps 的速度而已（換算理論最大值 12.5 MB/s），你需要耗時接近 60 分鐘，人生可不能這樣浪費

10GbE 網路的優勢

優勢1. 超快速的傳輸速度

▼ 但如果剛剛 4K 檔案傳輸使用的是 10GbE 網路呢？假設 10GbE NAS 搭配 2 個 SATA SSD 架設 RAID 0 達成快速寫入的速度可達 700 MB/s 的環境好了，你只需要 30G/0.7G = 42 「秒」的時間！不到一分鐘！
速度甚至比一般 USB 3.0 隨身硬碟（5 Gbps） 還快上一倍！（實測：240 MB/s vs. 580 MB/s，實際速度依硬碟組成及速度以及實際環境變因影響不同）

▼ 我也將三種（家用網路 100Mbps、USB 3.0、10GbE）傳輸情境用剛剛 GoPro 4K大檔的傳輸實測做了一個簡單比較圖給大家參考
註：時間越長越差

優勢2. 只需要傳輸一次的共享方式

▼ 另外，如果你使用的是 USB 3.0 的隨身硬碟，每當你複製一份資料到上面，又要分享給其他人的話，你需要做來回「兩次」的傳輸（一次到硬碟，另一次從硬碟到另外的電腦）
這時候有一台 NAS 的話可以解決這個來回的傳輸問題，你把 NAS 想像成在你工作室的一塊雲端空間，但又搭配上 10GbE 網路的超快速度，並且也支援多人同時連進它，你就不需要將資料下載至你的電腦端，可以即時的雲端編輯，不僅省時又省電腦的空間呢！
甚至工作室有大需求時可以用至 Intel 企業級四口 X710-DA4 網卡，讓四個使用者同時以每人 10GbE 的速度存取同一台 NAS 的工作區，NAS 的共享功能在工作效率上可說不能不忽視

透過 10GbE Synology NAS 來增加傳檔效率

既然 10 GbE 如此強大方便，那要怎麼知道哪台 Synology NAS 支援 10GbE 的功能呢？
▼ 你可以前往 Synology 官網頁面查詢 (http://sy.to/eyftd)  並勾選支援 10GbE 的機種選項就可以查詢到了

目前 Synology 旗下產品線內建家用機種的話有 DS1817 內建 10GbE 網路孔（ARM CPU 架構，相關評測可參考 Macuknow），但如果偏好 Intel CPU 的話也有 4 款 Disk Station 系列可做選擇（包括舊款的 DS1517+ 也是，都為帶有 PCIe 擴充槽，另外額外購買 10GbE 網卡擴充）
當然期待未來 Synology 官方將 10 GbE 普及至 2Bay DS21x（DS218） 系列以及市佔最廣的家用 DS91x（DS918） 系列
P.S. 需要部建 10G 環境的話，請留意你的 NAS 必須支援並安插 10GbE 網卡，以 Synology 為例的話，可以在官網產品清單勾選支援 10GbE 的機種選項就可以查詢到了 (參考連結：http://sy.to/eyftd)  

接下來關於 10G 較技術的部分分為幾個段落：

• 步驟 I [硬體篇/NAS端] Synology 10G 擴充卡 E10G18-T2 安裝
• 步驟 II [硬體篇/與 NAS 連接]
• 步驟 III [實戰/軟體篇] NAS 端的連線設定
• 步驟 IV [實戰/軟體篇] 連線方式 - macOS 系統 / Windows 系統以及最後的
  
• [實測] 速度大考驗

步驟 I [硬體篇/NAS端] Synology 10G 擴充卡 E10G18-T2 安裝

因為 Synology DiskStation 系列大多都是透過 PCIe 擴充卡擴充 10GbE 網路，手邊使用 DS1819+，便採用原廠 10GbE 卡來示範如何擴充
▼ Synology 的 10GbE 網卡產品有四張，而比較常見走銅線的 RJ45 接口版本在去年推出了 E10G18-T1 和 E10G18-T2 兩張版本，差異在 E10G18-T1 為單口，產品資訊可參考：
E10G18-T1：http://sy.to/gz9cl
E10G18-T2：http://sy.to/08yov

▼ 而 E10G18-T2 則是雙口，同時提供 20 Gbps 的雙工頻寬，適合企業或工作室使用，並有五年保固！

▼ 拆開包裝以靜電袋包裝本體，外盒採用低調精緻的牛皮紙盒包裝，另外也有附上長檔板方便更換至 PC 使用（不過我沒找到 PC 的驅動就是了）

▼ E10G18-T2 的雙口各自帶有指示燈，方便查看連接狀態，但可惜這燈號不能同步至 DiskStation 正面的四個指示燈上

▼ 本體的散熱鰭片很大片，覆蓋了所有晶片的區域，工作溫度我在壓力測試之下直接量晶片核心的位置位於 50°C 左右，連接接口部分是 PCIe 3.0 x8

▼ 當然為了一探究竟也把它的鰭片卸除（會失去保固，不推薦自行拆除），控制器採用 Marvell 旗下的 QLOGIC 廠商 QL41102-A2G 晶片

安裝

▼ Synology 具有 PCIe 擴充槽的機種都位於機殼內，所以要先卸除機殼螺絲並移除機殼才能安裝

▼ 而固定方式是透過一個上方活動卡榫，預設會有個黑色短檔板防塵，所以也是要先移除。

▼ 移除之後就可以看到 PCIe 擴充槽了，我們將我們此次測試的原廠網卡 E10G18-T2 直接插上 PCIe x8 擴充槽

▼ 完成後背面右方就會多了兩個 10GbE 網路孔了！與內建網路孔功能上除了速度外有幾個小差異：內建網路孔在關機時也會帶電提供燈號指示，擴充孔則不會。DiskStation 特色則是正面帶有四個方便的網路指示燈，但擴充孔就無法套用至前指示燈了

步驟 II [硬體篇/與 NAS 連接]

解決了 NAS 部分的擴充，接下來要處理電腦與 NAS 連接的部分。一般與 NAS 連接主要有兩種方式，均是透過實體網路線（保證頻寬）來連接：

方法 2-1. 透過網路線與 NAS 對接直連

硬體需求：
成本：★☆☆
適用族群：個人使用者、工作室中只有單一用戶有大檔存取需求者、節省成本
優點：建置成本相對低
缺點：對外網路需要額外網路孔連接處理，無正常合法 IP

1. CAT 6 以上網路線 x 1
2. 電腦端並具備 10GbE網路孔（可透過TB3轉接器或 PCIe 擴充卡擴充）
3. 具備 10GbE 網路孔之 NAS（如 DS1819+）

這個模式下你直接透過一條網路線將 NAS 與電腦端串起，而有如 MacBook Pro 等筆電沒有內建 10GbE 網路孔，也可以透過方便的 Thunderbolt 3 及 AKiTiO 10GbE 轉接器 來擴充 10GbE 連接埠，使用者所需只要連接上兩端即可！（頻寬的決定則是使用的線材規格與網路孔規格所決定）
參考文章：10GbE 網路 (上) – Mac 上 10GbE 的擴充選擇

▼ 第一種方法比較簡單，適合低成本或個人使用者，好處是你可以不需要購買昂貴的 10GbE Switch

2-1.1 查找 NAS IP

▼ 電腦端部分則是要手動先找 IP，先透過 ifconfig找尋你的 10GbE 網卡編號，例如我的是 en9
雖然網卡上會顯示一組 IP，不過要注意這是你電腦端的 IP 而非 NAS 的（系統偏好設定的也是）

▼ 我們可以透過 arp-scan 指令來掃描區網（也就是你那條直連的網路線兩端）內的所有裝置 IP
（如果沒有這個指令，可以透過 homebrew brew install arp-scan 安裝）
完成安裝之後，使用 arp-scan 指令：sudo arp-scan —interface=en9 169.254.0.0/16，對 en9 網卡下 169.254 的子遮罩網域（169.254.0.0/16）尋找客戶端裝置（注意，這裡的 en9 是指你剛剛搜尋到的網卡編號，範例是我的 en9）
經過一段時間的搜尋，就會成功找到一組 Synology 開頭的裝置 IP 了，你可以透過 SMB / 網頁等等連接方式連接上
此外，這個方法的缺點是因為網路線僅連接兩端裝置，是無法具備連接網際網路的。所以如果要使你的 NAS 有對外連線能力，你需要使用額外的網路孔連接至另外具有連線能力的網路來源（電腦端也是）

方法 2-2. 透過 10 GbE Switch 建立起區域網路

硬體需求：
成本：★★★
適用族群：多用戶共享一台 NAS、工作室、中小企業
優點：可以建置完整網路環境，並與現有網路環境相容且可以直接存取
缺點：需要相對專業技術安裝、及額外購買 10GbE Switch

1. CAT 6 以上網路線 x 2
2. 電腦端並具備 10GbE網路孔（可透過TB3轉接器或 PCIe 擴充卡擴充）
3. 具備 10GbE 網路孔之 NAS（如 DS1819+）
4. 兩孔以上的 10GbE 交換器（後面建議連接一般 Router 透過 DHCP 分配區域網路 IP）

當然為了改進 10GbE 對接沒有網路的這個缺點，市面上也推出了 10GbE Switch 交換器的產品，因為採用交換器就可以建立區網，會有區域網路的 IP 方便連接，也可以透過額外的連接孔來串連網路

又因為區域網路內的使用者都可以存取至 NAS，網路環境與一般的 DHCP IP 分配的相同，在多人使用上特為便利，推薦工作室或大公司採用這個方案
有了 Router 做 DHCP 分配 IP，你能透過 Router 後台查看 NAS IP 即可，或者也可以透過 find.synology.com 來尋找到你的 NAS IP，並且 NAS 也是具備連網功能

步驟 III [實戰/軟體篇] 連線方式 AFP / SMB - NAS 端

▼ 在 Windows 和 macOS 中，和 NAS 建立連線的方式主要有兩種，AFP（macOS）和 SMB（macOS / Windows）

3-1. NAS 端的連線設定

▼ NAS 部分的相關連接方式均可於於 DSM 控制台中開啟，就這麼簡單
另外要注意的是 SMB 本身有分 V1~V3 版，SMB V1（CIFS） 就是當初爆出勒索病毒災情有漏洞的版本，而最新的 V3 在雙系統中都被採用，並且推出了許多傳輸優化與安全性協定，可以依照需求於進階設定中更改

SMB v1 = WinXP或更早版本採用. SMB v2 = Win7採用. SMB v3 = Win8與Win10採用

 

步驟 IV [實戰/軟體篇] 連線方式 - macOS 系統 / Windows 系統

4-1. macOS 系統

▼ macOS 的連接方式很簡單，於 Finder 中開啟連接伺服器功能，並輸入 smb://IP 等地址格式即可

▼ 而關於目前 SMB 網路磁碟的連接版本，macOS 上可以透過終端機指令即時查詢：smbutil statshares -a，例如我預設沒調整就是使用 SMB V2 連接

4-2. Windows 系統

▼ Windows 與 NAS 的連接方式是採用網路磁碟機的方式，可以直接掛載成為一個網路硬碟，並且設定完成之後重開機後不需要重新設定，蠻方便的。

[實測] 簡易速度大考驗

測試裝置：MBPR 2018 15" Core i9 via AKiTiO TB3-10G & Synology DS1819+
Plextor M8V 512GB x4 組 RAID 0
測試環境：Windows 10 Pro 1803 (CrystalaDiskMark 5.5) / macOS 10.14.4 (Blackmagic)，MTU 9000
▼ 因為 DS1819+ 儲存空間僅支援安裝 SATA 硬碟，因此最快的模式就是裝滿 SATA SSD 然後做 RAID 0，如果專業工作者有高速需求也推薦這樣的組合，你可以選擇2~4顆 SSD 組 RAID 0 的儲存空間（更上去的數量其實就到了傳輸極限了，但也可以 8 顆組 RAID 6 同時具有速度與備份的優勢）
我們這次採用的測試硬碟都為 Plextor M8V SSD，最大容量 512GB，與 Synology DSM 可以無痛相容
P.S. 本次實測是直接使用手邊現有 SSD 測試，建議大家還是參考 NAS 官方相容清單選擇硬碟。

首先先將 SSD 都透過 Thunderbolt 3 接上 macOS 建立 4 Bay RAID 0 測試四顆 SSD 之下組 RAID 能得到的最高速度，雖然單顆 SSD 具有達到 500 MB/s 的寫入速度，但 RAID 0 因為架構上的原因速度大約 1000 MB/s 而已，不過以這次測試的 10Gb （也是 1000 MB/s 內）網路來說夠用了～（所以才建議如果 8bay 的人可以選擇別的方案ＸＤ）

▼ 得知理想情況的最高數據之後，再來我將 Plextor SSD 都裝入 DS1819+ 內。Synology DSM 內可以以 RAID 0 建立儲存空間，並分別透過 Windows 及 macOS 系統連接 10GbE 裝置測試

▼ 測試結果可以注意到透過 SMB 連接方式在 macOS 和 Windows 上有顯著速度差異（灰色是 4xSSD RAID 0 的實測最高值）。稍微爬了一下文，原因是 Windows & Linux 的 SMB 都是採用 Samba 架構，但 macOS 中 SMB 協定是 Apple 在 10.12.6 之後自己維護的，優化相對就沒這麼佳
不過其實看下來 macOS AFP 及 Windows SMB 的表現都可以到 840 MB/s 左右的表現，換算大約 7 Gbps，大約就是 10GbE 的傳輸理論值x衰減的速率（當然也會因為硬碟及 NAS CPU 控制器等因素影響）
但這速度已經超越一般隨身硬碟、硬碟陣列 HDD 及單顆 SATA SSD 了！加上又具有共享雲的功能，對於影音修圖編輯等使用上來說效能綽綽有餘
對於影像工作者而言，非常推薦可以按照這篇教學去挑選適合你的 Synology NAS，並將 10GbE+NAS 這個組合列入工作流程中