基本硬體架設FreeNAS　自建企業級網路儲存

儘管雲端硬碟的使用已是相當普及，但傳統的網路連接儲存（Network Attached Storage，NAS）設備在現今的IT世界裡，無論是企業、校園、政府單位、家庭還是個人似乎都相當需要，其主要原因肯定是需要儲存的檔案資料真的太多了。不過還好，目前的硬碟容量不僅越做越大，其轉速也越來越來快，並且價位也都相當低廉，想要建置一部大容量的NAS主機肯定不是問題。

只是如果想要讓建置的成本更加低廉，那麼從硬體組裝到系統的建置，如果都自己動手DIY來實作，那麼肯定是最經濟實惠的，並且也會更有成就感。在此就為大家介紹一款設計相當棒的免費網路儲存系統「FreeNAS」，顧名思義它就是一套既免費且又是開源的NAS系統，不僅內建多國語言功能，還採用了高運行效能的64位元架構，讓有興趣的企業IT人員可以自行下載。

FreeNAS的32位元最新版本9.2.19還能夠從官網下載，但目前最新版以及後續版本，為因應高效能的運行需求以及更大記憶體的支援，將僅唯一提供64位元版本（https://archive.freenas.org/9.2.1.9/RELEASE/x86/）。

‧最新64位元FreeNAS下載網址：https://www.freenas.org/download/

關於FreeNAS主要提供的功能，分別介紹如下：

1. 提供Web多國語言圖形管理介面

2. 支援將系統安裝在USB 3.0介面的隨身碟

3. 在相容32位元版本的時期，支援UFS與ZFS檔案系統，不過打從唯一支援64位元版本開始，便僅支援以OpenZFS技術為主ZFS檔案系統的磁區，除了可進行基本的配額管理（Quota）、快照排程設定（Snapshot）、壓縮設定（Compression）、異機複寫（Replication）等功能外，還能更有效率地檢查資料一致性，並且能夠在發生系統升級失敗或無法開機時，切換到先前可正常運行的作業系統副本來完成。

4. 支援儲存區域網路（SAN）中的iSCSI Target/Initiator之IP-SAN儲存架構。

5. 支援的共用存取機制，包含NFS（UNIX）、CIFS（Windows）、AFP（Apple）、FTP、TFTP、SSH等網路服務。

6. 支援的使用者驗證機制，包含了本機帳戶、LDAP、Active Directory。

7. 支援Windows ACLs及UNIX兩種檔案系統權限管控

8. 磁碟陣列設定支援RAID 0、RAID 1、RAID 5。

9. 支援系統警示Email通知系統管理員

10. 可用作為媒體伺服器（Media Server），它提供了與許多第三方外掛的整合，包括了Plex Media Server等等。

11. 內建提供更新管理員（Update Manager）功能，讓管理者可以隨時取得及安裝最新的修正程式與新功能套件。

快速安裝設定

在開始講解安裝設定之前，首先必須知道的重點是可以將FreeNAS選擇安裝在2GB空間左右的CF，或是USB實體儲存裝置上。關於這個系統安裝空間，當然也可以使用虛擬機器來建置，而不需要準備一個實體的大容量硬碟，因為大容量的硬碟可以做為後續儲存大量共用資料時使用，至於系統只需要給它小小夠用的空間即可，否則針對那些多出來的空間，往後也無法拿來作為網路上共用的儲存空間，這一點在建置時要特別留意。

準備好FreeNAS的開機安裝光碟後，如圖1所示便是它的開機選單，基本上不需要按下任何按鍵，它便會自動進入到預設的開機設定。

未來如果需要開機進入某一項啟動模式（例如Safe Mode安全模式），則必須在選單一出現就先按下空白按鍵，這樣才不會直接進入到預設的第一個選項。

隨後，在主控台選單中選取「Install/Upgrade」項目，並且點選「OK」。如圖2所示，將會列出目前偵測到的所有硬碟清單。範例中可以看到本例是將FreeNAS安裝在VMware的虛擬硬碟中，在把虛擬硬碟設定為動態擴充大小時，其實就不會一次占用掉實體的20GB空間。

接著將會出現警示訊息，其內容主要是告知系統的安裝將會清除指定硬碟中的所有資料，並且在此硬碟中的剩餘空間，也將無法用來作為網路共用資料使用。緊接著，它也會提醒請優先選擇可移動式的儲存裝置來安裝FreeNAS。確認之後，選取「Yes」。

在看到成功完成安裝的訊息，提示移除安裝光碟或是虛擬機器中的ISO檔連線設定時，點選「OK」。再次回到主控台的選單後，點選「Reboot System」項目，完成重新啟動作業。

重新開機後，將會來到命令主控台選單。在預設的狀態下，系統將會以DHCP方式來取得TCP/IP位址設定，如圖3所示，因此只要在同一個網路中的電腦上開啟瀏覽器，然後輸入頁面中所顯示的URL即可連線Web主控台。此外，也可以在這個命令主控台中，透過選項來進行網路IP設定、VLAN介面設定、靜態路由設定、DNS設定、重置Web介面的登入認證、重置成為原廠預設值、進入到命令提示字元、重新啟動系統以及關機等等設定。

連線Web主控台之後，預設會顯示「System Information」頁面，在此可以先檢視到目前主機的名稱、版本資訊、處理器規格、記憶體大小、系統時間、上線時間、平均負載值、連線的IP等資訊。

接著，可能也會看到在畫面右上角中的警示燈亮起紅燈。加以點選後，會出現警示訊息。主要是提示須記得修改預設的管理員密碼，因為目前的連線操作是不需要登入的。

如圖4所示，便是點選「帳號」連結後所開啟的「變更密碼」頁面，輸入兩次的新密碼後，在此建議也將「也請變更root密碼」設定一併勾選，然後按下〔變更管理者密碼〕按鈕。完成修改後，警示燈應當會變成綠燈。

上述的操作是只有修改目前預設admin的登入密碼，如果要有更安全的配置，建議最好能夠再切換到「變更管理者」頁面，修改預設的帳號名稱並輸入姓名，然後再按下〔變更管理者〕按鈕。

在前面的帳號管理中，可能會發現介面語系怎麼會忽然間從英文變成繁體中文了。其實，只要如圖5所示切換到「Settings」頁面中，分別修改「Language」與「Timezone」兩個欄位即可，這裡設定為【Traditional Chinese】及【Asia/Taipei】。最後，按下〔Save〕按鈕完成設定。

完成以上有關帳號、密碼以及介面語系的基本設定後，接著嘗試將它重新啟動以利於生效。點選左方功能選單中的「重開機」，此時便會開啟「Reboot」頁面。然後，按下〔重開機〕按鈕。重新啟動系統後，當再一次連線時，便需要輸入登入的管理員帳號與密碼。

Email通知設定

為了讓FreeNAS後續可以結合郵件系統來發送一些電子郵件通知，因此接下來必須完成此系統與郵件系統的連線設定。如圖6所示，切換到「設定」→「電子信箱」頁面中，然後分別輸入「從電子郵件」、「外寄郵件伺服器」、「連接的通訊埠」、「TLS/SSL」等欄位，以及決定是否使用SMTP驗證，如果需要則必須輸入登入的帳號密碼。

在此範例中，以連線Gmail郵件主機為例，因此必須設定smtp.gmail.com為外寄郵件伺服器、通訊埠為465、採用SSL安全連線以及勾選使用SMTP驗證，並且輸入登入Gmail的電子郵件位址與密碼。以上設定如果是企業內部的郵件伺服器，則通訊埠號碼通常是25，並且是沒有採用TLS/SSL驗證。

由於FreeNAS預設的各種系統警示通知，皆是發送給root這位超級管理員，因此還必須到使用者管理頁面中，針對root使用者按下〔變更電子郵件〕按鈕，來設定它的Email地址。完成root使用者的Email地址設定後，便能夠在前兩個步驟的頁面中按下〔寄送測試郵件〕按鈕，查看是否會順利接收到測試的電子郵件。

進行網路配置

系統預設所配置的動態IP位址，可能不是我們希望配置的設定，此時可透過Web主控台或命令主控台來修改網路介面的相關設定值。在修改之前，可以先在「網路設定」的「網路現況」頁面中，檢視目前IPv4介面的名稱、IP位址、名稱伺服器、預設路由設定值。

接著，點選至「網路設定」的「全區組態」頁面中，如圖7所示修改各項IP位址的設定值，進一步則可以連同預設主機名稱以及網域名稱一併修改。最後，按下〔儲存〕按鈕以完成設定。

如果想透過開機時的命令主控台來直接修改IP位址設定，則如圖8所示先輸入「1」，進入修改網路介面配置的提示下，然後輸入「1」來選擇預設的網路介面em0。隨後，輸入「n」，表示不是要重置網路組態，輸入「n」表示不採用DHCP配置方式，再輸入「y」表示設定IPv4網路位址，然後輸入「em0」網路介面名稱，最後便可以指定所要設定的固定IP位址以及子網路遮罩（Netmask）。至於是否要進一步配置IPv6設定，則是根據實際需求來決定。

做好儲存管理

緊接著要進入重頭戲了，那就是NAS儲存的管理部分。按下〔儲存〕按鈕圖示，開啟「使用中的磁區」頁面，在預設狀態下，並沒有任何的可用磁區，因此點選「Volume Manager」圖示。

在「Volume Manager」頁面中，可以看到新加入的兩個成員磁碟，如果看不到任何可用磁碟，即表示在目前FreeNAS系統中，除了系統磁碟外，並沒有任何磁碟。在此先設定一個唯一磁區名稱，接著當連續選取兩個磁碟時，除了可以選擇功能較強的ZFS為系統格式外，還可以決定磁碟陣列的類型，範例中以選取Mirror為例，也就是RAID 1。

至於是否啟用加密以及防止儲存資料重複的Deduplication功能，則可以根據實際需求來決定，不過啟用後者的功能可能多少會影響到效能的運作，但是卻可以有效降低在大量資料儲存環境中的重複資料問題。點選「新增磁區」，如圖9所示，便可以看到剛剛新建立的ZFS磁區。後續可以針對此磁區設定配額、壓縮、複寫、快照等設定。

圖10所示便是點選「檢視磁碟」圖示後所呈現的頁面，可以檢視目前RAID 1磁碟陣列架構下的每個磁碟狀態，必要的話，還可以針對個別的磁碟進行編輯、移轉，或是設定為離線。

當進一步開啟「管理ZFS選項」設定頁面，便可以設定壓縮的等級以及磁區配額、磁區的預留空間、Deduplication（刪除重複資料）。

設定共享管理

完成資料磁區的建立後，緊接著動手設定共享的系統類型。點選「共享」圖示，開啟如圖11所示的「Shares」頁面設定。這裡可以建立的網路共享的對象系統分別有Apple系統的AFP、UNIX系統的NFS、Windows系統的CIFS，這裡將以Windows的網路共享為例。按下〔Add Windows (CIFS) Share〕按鈕，繼續後面的設定。

在「Add Windows (CIFS) Share」頁面中，首先給予一個網路共用名稱、註解資訊以及即將共享的資料夾路徑，關於這個資料夾可以預先在Shell命令提示列中透過mkdir命令先建立好，以及使用chmod與chown設定好相關存取權限。

在進階部分，則可以設定是否提供資源回收筒功能、是否顯示隱藏的檔案、是否允許訪客連線或是只允許訪客連線。此外，還可以進一步設定允許連線的主機位址清單。完成以上設定與儲存後，預設將會出現訊息來提示啟動CIFS的共享服務，往後仍然可以隨時回頭來管理目前的共享設定。

關於CIFS的服務，可以在「服務」頁面中檢視到此項服務目前是否已經啟動，如圖12所示，進一步則可以點選旁邊的設定圖示來修改其組態。

在「CIFS設定」頁面中，主要經常設定的重點有說明、DOS與UNIX的字元編碼、記錄層級、訪客帳號。在後面與Active Directory的整合中，還得再進來修改相關的設定。

完成CIFS的共享設定後，接著便可以從網路中的其他Windows電腦連線此FreeNAS主機。如圖13所示，在此便可以看到前面步驟中所建立的共享名稱，加以點選開啟，並且輸入有權限的本機使用者帳號及密碼即可。

設定用戶管理

不同的使用者或群組，可能需要授予不同的共享權限，這時候便可直接透過Web主控台進行使用者與群組的管理。在「帳號」→「使用者」頁面中，可以編輯現有使用者的密碼、電子郵件、群組以及屬性，如果要新增，則點選「新增使用者」。如圖14所示，在「新增使用者」頁面中，除了必須設定使用者編號、帳號、密碼外，還能夠配置主要群組、家目錄、家目錄權限、指令列、全名、電子郵件。

在進階部分，則可以設定是否要關閉密碼登入、SSH公開金鑰以及附屬群組。至於「封鎖使用者」選項，可以用於當員工離職時，在暫時不刪除帳戶的狀況下先勾選此設定，以防止該人員繼續登入存取。完成設定後，按下〔確定〕按鈕。

如圖15所示，便是完成新增使用者的結果頁面，在預設狀態下會把所有新增的使用者放在上方清單列中，管理員可以隨時針對任一新增的使用者做修改或刪除。

當完成了新增使用者後，還必須賦予他相關共享資料夾的存取權限，當然也可以直接授予其所屬的群組權限，一旦完成適當的權限配置，就可以嘗試以該帳戶進行連線。圖16所示是以一個剛新增的本機帳號，成功登入存取FreeNAS共享檔案的範例。

磁碟區快照管理

當磁碟區中的檔案資料越積越多時，就必須適當地做好備份工作，以防硬體損毀或是人為誤刪。針對FreeNAS中共享資料的備份方法有很多種，除了使用內建的快照功能或複寫功能之外，其實也建議可以採用任何一種免費的排程備份軟體，透過其他網路電腦來連線備份，但是無論如何，善用內建的備份機制也是不可或缺的。

在「儲存」→「使用中的磁區」管理頁面中，按下〔建立快照〕按鈕。接著，便可以立即在「ZFS快照」頁面中，看到剛剛手動所建立的快照項目，可以隨時還原或銷毀此快照。針對ZFS的磁區，除了進行手動快照外，當然也可以設定排程快照。如圖17所示，在「儲存」→「定期快照工作」頁面中，點選「Add Periodic Snapshot」圖示。

隨後來到「快照工作週期」頁面，如果希望快照的建立，會週期性地覆蓋掉先前的快照，則勾選「遞迴」設定。接著，設定快照生命週期的時間長短（Lifetime），再指定每一天快照的開始與結束時間，最後設定每一次快照的區間時間以及指定快照的工作日。如圖18所示，便完成了一個定期快照工作的新增，可以隨時在此新增其他的快照設定，以及刪除或修改現有的快照設定。

進行iSCSI儲存管理

FreeNAS除了可以作為一般網路共享的NAS系統外，在進階的儲存應用上還能夠做為IP SAN的儲存設備，然而關於IP SAN的應用，如今經常被使用在私有雲端的虛擬機器共同儲存區架構中，以作為高可用性（HA）快速容錯備援的基礎。在接下來的實作中，將以Windows Server作為iSCSI Initiator端，而以FreeNAS作為iSCSI Target端。

首先，在「服務」→「Core」頁面中，點選位於「iSCSI」項目的設定圖示。如圖19所示，接著在「iSCSI」→「目標全區組態」頁面中，先自訂易於識別的基本名稱，再決定是否需要使用指定的CHAP認證方式，一旦指定了CHAP認證方式，則後續Initiator端也必須同樣搭配相關設定才能夠連線。此外，若有需要還可以強制設定最大的工作階段（Session）與連線數量。

在「iSCSI」→「入口」頁面中，如圖20所示則是一項已經新增完成的入口首頁，此設定主要用以提供Initiator端連線的IP位址與埠口。按下〔新增入口首頁〕按鈕來查看設定的方法。

切換至「新增入口首頁」頁面後，在註解欄位中輸入一個針對此儲存入口的描述，然後決定是否要指定專用的IP位址，如果保持0.0.0.0，即表示接受目前任何可用的IP位址設定。至於埠口號碼，建議採用預設值即可。設定完成後，按下〔確定〕按鈕。

如圖21所示，在「iSCSI」→「啟動器」頁面中，則可以設定授權的啟動器以及授權的網路清單，只要按下〔Add Initiator〕按鈕來新增即可，至於後續的修改，則按下〔管理〕按鈕。

在「管理」頁面中，可以發現無論是啟動器還是網路連線授權，目前皆是設定為「ALL」，代表目前沒有限制任何的連線。可根據實際存取需要，僅加入指定的啟動名稱以及網路的IP位址清單。設定完畢，記得按下〔確定〕按鈕。

而在「iSCSI」→「目標」頁面中，可以為FreeNAS根據不同的存取需要，新增多個目標以供不同的啟動器進行連線。按下〔新增目標〕按鈕，來加入全新目標設定，而按下〔管理〕按鈕，則可修改現有目標設定。在這個目標「管理」頁面中，除了可以自訂目標的名稱、別名、對應的入口群組ID、認證方式外，還能夠設定此目標是否為可讀寫。

在「iSCSI」→「File Extents」頁面中，必須新增當啟動器連線目標時，提供給它們存取的實際儲存空間，而這個空間便是以檔案型態來模擬。範例中，已經預先建立好的設定，所以按下〔管理〕按鈕來查看其設定。

在「管理」頁面中，必須先設定新延伸磁區的名稱，然後按下〔Browse〕按鈕來指定相對儲存檔案的路徑與檔名，接著指定所要給予的可用容量，當然這個容量設定不可以大於實體磁碟目前的可用容量。最後，建議將這個延伸磁碟的用途輸入在「註解」欄位中，以利於識別。最後，按下〔確定〕按鈕。

如圖22所示，在「iSCSI」→「相關目標」頁面中，必須把前面步驟中所新增的目標與延伸磁區一一進行對應設定，如此才能夠提供啟動器在連線目標時，存取相對應的延伸磁區。

iSCSI Initiator配置

在iSCSI Target的準備都就緒後，接下來必須來到擔任啟動器的Windows Server主機上，點選開啟「控制台」中的「iSCSI啟動器」，準備完成與FreeNAS的iSCSI儲存區完成連接。第一次執行「iSCSI啟動器」時會出現如圖23所示的訊息，按下〔是〕按鈕以便能夠在每一次啟動電腦時自動啟動此項服務。

開啟「iSCSI啟動器」內容頁面後，在「目標」頁面中可以輸入目標（Target）主機的IP位址，然後按下〔快速連線〕按鈕，加入至下方的清單中。而針對所探索到的目標項目，在選取後按下〔連線〕即可。接著，在「探索」頁面中，可以看到目前已加入的目標入口清單，如圖24所示，iSCSI啟動器將會以這些入口來探索目標的連線。

在「我的最愛目標」頁面中，會看到目前已探索與加入的目標，這些目標上所提供的磁區後續將可以被這個啟動器來連線，即使重新啟動電腦也是一樣。另外，可以針對某些已不需要使用的目標，在選取後按下〔移除〕按鈕。接著，按下〔詳細資料〕按鈕，如圖25所示，將會顯示目前所選取的目標之詳細資料，包括此目標的完整名稱、IP位址、連接埠口、驗證方式等資訊。

最後，在「設定」頁面中，除了可以異動目前的啟動器名稱外，進一步則能夠設定CHAP的驗證機制，以及使用IPsec的網路通道連線方式。若要產生相關連線報告，則按下〔報告〕按鈕。

完成iSCSI啟動器的連接設定後，接下來開啟「電腦管理」介面，然後點選至「磁碟管理」頁面，便會發現多了一個由啟動器連線後所發現的目標磁碟，在此磁碟上按下滑鼠右鍵，然後點選快速選單中的【連線】，如圖26所示。

成功連線iSCSI磁碟後，緊接著對於選定的iSCSI磁碟按下滑鼠右鍵，然後點選快速選單中的【初始化磁碟】。隨即開啟「初始化磁碟」頁面，可設定想要建立之磁碟分割區的樣式，分別有傳統的MBR格式，以及較為先進的GPT格式，當所初始化的磁碟區容量大於2TB時，則選擇GPT。

完成初始化磁碟分割區後，在相對的磁碟分割區上按下滑鼠右鍵，並點選快速選單中的【新增簡單磁碟區】選項，然後完成簡單磁區的設定與建立，並且在完成必要的格式化後，便可以開始存取。如圖27所示，在此可以看到在Windows Server 2012的「電腦」頁面中，所連線存取的FreeNAS iSCSI Target磁碟。可以善用這些iSCSI共享磁碟，來做為Windows Server容錯移轉叢集或Hyper-V Quick Migration、Live Migration等HA應用的基礎。

整合Active Directory驗證

關於FreeNAS與Active Directory的整合，不僅可以讓用戶端直接以網域的帳號進行共享資源的存取，在權限配置上也允許管理員在Windows電腦上以Windows ACLs的方式來配置權限。

要使用此驗證功能的整合機制，首先必須到FreeNAS「服務」頁面中，開啟「Active Directory」設定頁面，如圖28所示必須設定網域名稱、NetBIOS名稱、工作群組名稱、連線的網域管理員帳號密碼。必須注意的是，其中NetBIOS名稱指的是FreeNAS的電腦名稱，而所謂的工作群組名稱則是AD網域名稱。

緊接著按下〔Advanced Mode〕按鈕，便可以設定進階組態。建議將網域控制站（Domain Controller）與全域類別伺服器（Global Catalog Server）的主機名稱都輸入進去。最後，如果還有與這個網域相互信任的其他網域，也希望能夠來連線存取FreeNAS資源，那麼也將「Allow Trusted Domain」項目勾選。設定完畢，按下〔確定〕按鈕。

完成以上的設定後，如圖29所示，將Active Directory的服務設定為「ON」。請注意！當此服務無法設定為「ON」狀態時，就表示目前的組態設定有問題，以至於無法成功與指定的網域進行連線。

在成功啟用Active Directory服務後，點選開啟「指令列」視窗，然後執行「Wbinfo -u」命令，便可以查看到目前所有的使用者清單，包含本機使用者以及Active Directory使用者。

為了讓FreeNAS上的儲存區，能夠被Active Directory的使用者正常登入存取，還必須修改儲存區的權限配置方式。

首先，在「儲存」→「使用中的磁區」頁面中，針對這個現有的磁碟區項目按下〔變更權限〕按鈕。

開啟「變更權限」頁面後，將「所有者帳號」以及「所有者群組」的對象，皆修改為Active Directory的使用者與群組，這裡便以預設的Administrator使用者以及Domain Admins網域群組為設定。

而在「模式」中的「Owner」與「Group」權限配置部分，將Read、Write、Execute設定皆勾選。

最後，則是把「ACL類別」修改為「Windows」即可。完成以上所有的設定之後，記得按下〔儲存〕按鈕。

接下來，開啟之前設定過的CIFS共享設定。如圖30所示，將「工作群組」欄位值修改成目前連線的Active Directory網域名稱即可，最後按下〔儲存〕按鈕。

基本上，在完成以上幾個步驟的設定後便大功告成。之後，便可以在任一部已使用網域管理員身分登入Active Directory的Windows電腦中，連線開啟位於FreeNAS中的共享資料夾內容。

可以在「安全性」頁面中查看到目前的權限清單（ACLs），如果需要修改，則按下〔編輯〕按鈕。而在安全性權限編輯的頁面中，可以按下〔新增〕或〔移除〕按鈕來加入或移除使用者，並且完成權限配置。

＜本文作者：顧武雄，Microsoft MVP 2004-2016、MCITP與MCTS認證專家、台灣微軟Technet、TechDays、Webcast、MVA特約資深顧問講師、VMware vExpert 2016-217、IBM Unified Communications/Notes/Domino/Connections Certified。＞