Расчёт вместимости СХД: дисковые полки, JBOD и реальная ёмкость массива в 2026 году

Вместимость массива считают по трём числам: сколько слотов даёт полка, какова ёмкость одного диска и сколько дисков уходит на чётность. Полка 2U формата LFF 3.5" вмещает 12 дисков, такая же по высоте полка SFF 2.5" - 24. С дисками 20 ТБ первая даёт до 240 ТБ raw, вторая с SSD на 3.84 ТБ - около 92 ТБ raw.

Полезная ёмкость меньше raw всегда. RAIDZ2 забирает два диска на каждый vdev, OpenZFS держит служебный резерв slop space размером 1/32 от объёма пула (не больше 128 ГиБ), а блоки данных выравниваются по recordsize. 28 дисков по 20 ТБ в одном RAIDZ2 дают около 500 ТБ доступного места, и это до вычета снапшотов и запаса под рост.

Дальше: расчёт по форм-факторам, типы JBOD, интерфейсы подключения, пропускная способность и разбор конфигурации на 500 ТБ полезной ёмкости.

Как форм-фактор дисковых полок определяет число слотов и итоговую ёмкость

Число слотов задают высота полки в юнитах и форм-фактор дисков. Типовые комбинации: 2U LFF на 12 слотов, 4U LFF на 24 или 36 слотов, 2U SFF на 24-25 слотов, 1U SFF на 8-10 слотов. Один и тот же юнит в LFF и SFF различается по сырой ёмкости в разы.

Плотность на юнит считают просто: слоты x ёмкость диска. У LFF выше ёмкость на слот, у SFF выше число слотов и производительность на юнит. Потери на RAIDZ2 одинаковы в обоих случаях: два диска на vdev.

LFF 3.5": максимальная ёмкость на слот

Серийные серверные HDD 3.5" в 2026 году дают 20, 22 и 24 ТБ. Последовательное чтение у таких моделей 200-280 МБ/с на внешних дорожках, случайная нагрузка 7200 rpm - около 150 IOPS на диск. Полка 12 слотов с дисками 24 ТБ даёт 288 ТБ raw. Полка 4U на 36 слотов с дисками 20 ТБ - 720 ТБ raw.

Ограничения формата: высота накопителя 26.1 мм у самых ёмких моделей, охлаждение 200+ CFM на 36 дисков в 4U, чувствительность к вибрации. На 36 дисках заметен эффект rotational vibration, поэтому полку ставят на жёсткое основание, а платформу выбирают с виброкомпенсацией. Масса полки с 36 дисками около 25 кг без шасси.

По цене за терабайт LFF остаётся самым выгодным вариантом, поэтому под архивы, бэкапы, медиатеки и длинные цепочки снапшотов берут именно 3.5". Перед закупкой дисков посчитайте полезную ёмкость с учётом чётности и служебных резервов, чтобы не докупать полку через полгода: как рассчитать и спланировать объём хранилища.

SFF 2.5": плотность и производительность

Формат 2.5" даёт больше слотов на юнит и низкую задержку. Ёмкости в 2026 году: SATA SSD до 7.68 ТБ, SAS SSD до 15.36 ТБ, NVMe U.2 до 30.72 ТБ. Полка 2U на 24 слота с NVMe по 7.68 ТБ даёт 184 ТБ raw при задержке около 100 мкс и миллионах IOPS на пул.

Узкое место формата SFF - линии PCIe. Каждому U.2 нужны 4 линии, то есть 24 накопителя требуют 96 линий. Столько не отдаёт напрямую ни один двухсокетный сервер, поэтому нужен PCIe-коммутатор в полке или несколько HBA. Для TrueNAS это значит, что NVMe-полку подключают либо через backplane с ретаймерами, либо через tri-mode HBA, который отдаёт накопители системе как обычные устройства. Замеры реальной производительности таких сборок на fio собраны в материале производительность дисковых подсистем в 2026: SSD, RAID и ZFS на практике.

По цене за терабайт SFF проигрывает LFF в разы: NVMe на 7.68 ТБ стоит заметно больше HDD на 20 ТБ в пересчёте на терабайт. Поэтому SFF и U.2 берут под базы данных, кэш, метаданные ZFS и виртуальные машины, где важны IOPS и задержка, а не объём.

Типы JBOD и их роль в расширении СХД на TrueNAS

JBOD (just a bunch of disks) - полка без RAID-контроллера, которая отдаёт накопители хосту по отдельности. ZFS нужен именно такой режим: каждый диск виден как самостоятельное устройство, и пул сам управляет чётностью, SMART и восстановлением.

На практике встречаются три типа: SAS JBOD со встроенным expander, NVMe JBOD с PCIe-коммутатором и простые корзины без expander, где к каждому диску идёт отдельный кабель. Последний вариант неудобен: на 12 дисков потребуется HBA минимум на 12 портов.

SAS JBOD: классика для ZFS

SAS expander адресует до 1024 устройств в одном домене и подключается к хосту одним или двумя кабелями SFF-8644 (mini-SAS HD). Типовая полка 4U LFF на 24 слота даёт 24 диска через два порта при скорости 12 Гбит/с на линию и четырёх линиях на порт.

Отдельно проверьте IT-режим HBA. RAID-контроллер скрывает физические диски за виртуальными томами, и ZFS теряет доступ к SMART, не может распределять чётность, а замена диска превращается в пересборку тома. Подбор контроллера и его прошивки разобран в руководстве сборка и настройка массива хранения TrueNAS: от выбора контроллера до конфигурации ZFS-пула.

NVMe JBOD: высокая скорость, но ограничения

NVMe-полка содержит PCIe-коммутатор и выходит на хост внешним кабелем PCIe x8 или x16. Один накопитель PCIe 4.0 x4 читает до 7 ГБ/с, но uplink делится между всеми дисками: 24 NVMe по 7 ГБ/с дают в сумме 168 ГБ/с потенциальных против 31.5 ГБ/с на линке PCIe 4.0 x16.

До покупки проверьте три вещи: поддержку hot-plug на уровне BIOS и операционной системы, работу без проприетарного драйвера и корректный импорт пула после перезагрузки. Часть полок с вендорской прошивкой отдаёт диски только своему драйверу и в TrueNAS не появится. Совместимость сверяйте по матрице поддерживаемых устройств FreeBSD для конкретной модели шасси.

Подключение внешних дисковых полок: интерфейсы и топология

Для внешних полок нужен HBA с внешними портами, встроенный SATA-контроллер материнской платы здесь не участвует. Основные разъёмы: SFF-8644 (mini-SAS HD) под SAS 12 и 24 Гбит/с, SFF-8088 (mini-SAS) для платформ предыдущих поколений, внешние PCIe-кабели для NVMe-полок.

Выбор HBA для внешних полок

Рабочие варианты для SAS: LSI/Broadcom 9300-8e и 9400-8e, каждый с двумя внешними портами, скоростью 12 Гбит/с на линию и поддержкой до 1024 устройств; под 24 Гбит/с берут 9600-серию. Прошивка должна быть в IT-режиме, а BIOS/UEFI включён для загрузки. HBA греется, ему нужен обдув, иначе после часа работы под нагрузкой появляются сбросы линка и выпавшие диски.

Число портов считают по полкам и по полосе. Один порт SFF-8644 - это 4 линии SAS 12 Гбит/с, то есть 4.8 ГБ/с теоретически. Два порта дают запас на мультипасинг и на разделение нагрузки между полками.

Каскадное подключение и мультипасинг

Полки соединяют каскадом: порт HBA - полка 1 - полка 2, дальше третья. Такой daisy chain допускает до 1024 устройств в домене, но полоса линка между полками общая, поэтому без заметной деградации в цепочку ставят 3-4 полки. Дальше добавляют второй порт HBA и разводят цепочки параллельно.

Мультипасинг повышает надёжность и удваивает полосу: полку подключают двумя кабелями SFF-8644 к двум портам HBA или к двум разным HBA. FreeBSD и TrueNAS поддерживают multipath для SAS, устройство видно один раз, а отказ кабеля или порта не роняет пул. Состояние проверяют командами gmultipath status и camcontrol devlist.

Ограничения пропускной способности интерфейсов при масштабировании

Полоса интерфейса ограничивает не число дисков, а скорость последовательных операций и время восстановления.

Сеть даёт более низкий потолок: 10 GbE - 1.18 ГБ/с, 25 GbE - 2.95 ГБ/с, 100 GbE - около 11.8 ГБ/с. Массив из 12 HDD способен отдать 2.4 ГБ/с локально, но по одному 10-гигабитному линку клиент получит меньше половины.

Расчёт необходимой полосы пропускания

Формула простая: суммарный поток = число дисков x поток одного диска в последовательном режиме. Ориентиры на 2026 год: HDD 3.5" - 150-250 МБ/с, SATA SSD - около 500 МБ/с, SAS SSD - 1000-2000 МБ/с, NVMe PCIe 4.0 - 3000-7000 МБ/с.

Пример: 12 HDD по 200 МБ/с дают 2.4 ГБ/с, это половина порта SAS 12 Гбит/с и вдвое больше линка 10 GbE. 24 HDD по 200 МБ/с дают 4.8 ГБ/с, что упирается в потолок одного порта.

Ключевой момент: в случайной нагрузке 24 диска почти никогда не отдают максимум одновременно, поэтому bottleneck не видно в повседневной работе. Он проявляется на scrub пула, на resilver после замены диска, на полном бэкапе и на восстановлении из снапшота, когда все диски читаются последовательно.

Когда интерфейс становится узким местом

Держите загрузку линка до 80%: для порта SAS 12 Гбит/с это 3.2-4 ГБ/с, для SAS 24 Гбит/с - 6-7 ГБ/с. Признаки перегрузки: scrub идёт сутками, resilver растягивается дольше расчётного, при бэкапе растут задержки на клиентах.

Что делать: перейти на SAS 24 Гбит/с, поставить второй HBA и разнести полки по разным портам, развести vdev по полкам так, чтобы одновременные операции не делили одну линию. Для NVMe-полок ограничение смещается в uplink PCIe: даже 16 линий PCIe 4.0 делятся между 24 накопителями.

Пошаговый пример расчёта конфигурации с расширением через JBOD

Задача: пул на 500 ТБ полезной ёмкости для бэкапов и архивов, расширение через JBOD, сервер TrueNAS.

1. Целевая полезная ёмкость: 500 ТБ. Заложите запас 20% на снапшоты и рост данных, то есть проектируйте пул примерно на 600 ТБ полезных.
2. Уровень избыточности: RAIDZ2, два диска на vdev. RAIDZ1 на дисках 20 ТБ не берём из-за длинного resilver, RAIDZ3 имеет смысл при 15+ дисках в vdev или при критичных данных.
3. Диски: LFF 3.5" на 20 ТБ, CMR, 7200 rpm.
4. Число дисков по упрощённой формуле (цель / ёмкость диска) + 2: (500 / 20) + 2 = 27, округляем до 28 дисков.
5. Слоты: 28 дисков не влезают в две полки 2U по 12 (24 слота). Подходит полка 4U на 36 слотов либо три полки 2U по 12. В варианте 3 x 12 остаётся 8 свободных слотов под рост.
6. Пропускная способность: 28 HDD по 200 МБ/с = 5.6 ГБ/с, это выше одного порта SAS 12 Гбит/с. Нужны два порта на HBA или SAS 24 Гбит/с.
7. Совместимость: HBA в IT-режиме, JBOD без RAID-логики, диски видны по отдельности, SMART читается.

Расчёт слотов и выбор полок

28 дисков по 20 ТБ в одном vdev RAIDZ2 дадут 26 x 20 = 520 ТБ raw и около 500 ТБ доступных: минус slop space 128 ГиБ и выравнивание блоков. На практике vdev такой ширины приводит к тому, что resilver одного диска занимает больше суток, и всё это время второй отказ остаётся критичным.

Разбейте пул на vdev по 10-12 дисков. Три vdev RAIDZ2 по 10 дисков из 20 ТБ дают 3 x 8 x 20 = 480 ТБ полезных при 30 дисках. Четыре таких vdev дают 640 ТБ при 40 дисках и требуют полку 4U на 36 слотов плюс вторую полку 2U. Если слотов мало, берите диски на 24 ТБ: три vdev по 10 дисков дают 576 ТБ полезных на тех же 30 слотах.

В ZFS пул расширяют добавлением нового vdev, а не расширением существующего. Запас слотов важнее запаса ёмкости: свободный слот всегда превращается в новый vdev, а узкий vdev навсегда останется узким.

Проверка совместимости и настройка TrueNAS

Порядок проверки: HBA в IT-режиме, полка определяется в SAS-домене, каждый диск виден как da0, da1 и далее. Пул создают командой вида zpool create tank raidz2 da0 da1 da2 ... da9, но в веб-интерфейсе TrueNAS это делают мастером создания пула: выбирают тип vdev RAIDZ2 и добавляют диски партиями по 10.

После создания проверьте: включён autotrim для SSD, задан recordsize под нагрузку (128 КБ для файлов, 16 КБ для баз данных и виртуальных машин), настроены scrub по расписанию и SMART-тесты. Снапшоты держите отдельно от данных, а hot spare добавляйте вне vdev, чтобы диск не участвовал в чётности.

Пошаговая настройка пулов, SMB и NFS с проверкой на живой системе описана в руководстве настройка TrueNAS: пошаговая инструкция от установки до настройки SMB и NFS в 2026 году. Сравнение RAIDZ1, RAIDZ2, RAIDZ3 и аппаратных RAID по сценариям собрано в материале RAID-массивы 2026: полный гид по выбору и настройке.

Цифры по дискам, HBA и интерфейсам выше соответствуют моделям, доступным в 2026 году. Перед закупкой сверяйте ревизию прошивки HBA и матрицу совместимости полки с версией TrueNAS: разные ревизии одного шасси ведут себя по-разному, а смена вендорской прошивки иногда ломает hot-plug.

Чек-лист для планирования масштабирования СХД

1. Определите полезную ёмкость, которая нужна через 2-3 года, с запасом 20% на снапшоты и рост.
2. Выберите уровень RAIDZ: RAIDZ2 как базовый, RAIDZ3 для широких vdev и критичных данных.
3. Посчитайте число дисков: цель / ёмкость диска, плюс диски чётности, минус служебные резервы ZFS.
4. Выберите форм-фактор: LFF под ёмкость и архивы, SFF и NVMe U.2 под IOPS, базы данных и кэш.
5. Проверьте совместимость JBOD с TrueNAS и FreeBSD, включая hot-plug и импорт пула после перезагрузки.
6. Убедитесь, что HBA в IT-режиме и поддерживает нужное число устройств.
7. Рассчитайте полосу: число дисков x скорость диска, сверьте с числом портов SAS и линками PCIe.
8. Заложите резервирование питания и охлаждение: два БП на полку, 200+ CFM на 36 дисков в 4U.
9. Проверьте наличие кабелей SFF-8644 или SFF-8088 нужной длины и запасных.
10. Оставьте свободные слоты и порты под новые vdev: расширить существующий vdev в ZFS нельзя.

Холодные копии и архивные снапшоты дешевле держать вне локальной стойки: объектное хранилище и виртуальные серверы снимают нагрузку с массива и упрощают восстановление после отказа полки. Например, Timeweb Cloud даёт серверы, VDS и хранилище с почасовой оплатой, что подходит для второго контура резервных копий, пока локальный JBOD обслуживается.

Типовые ошибки при масштабировании: RAID-контроллер вместо HBA, пул из одного широкого vdev, нехватка полосы на один порт SAS, отсутствие запаса слотов, игнорирование служебных резервов ZFS и снапшотов в расчёте. Каждая из них заканчивается либо потерей пула, либо повторной закупкой железа через год, поэтому проверяйте расчёт дважды до заказа полок.