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V2EX  ›  NAS

UPS 方案,大家帮忙看看用超级电容是否可行

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  •   byte10 · 158 天前 · 1638 次点击
    这是一个创建于 158 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    背景

    最近在准备搞一个最 mini 的五盘位的 NAS ,买了 77 八八的东西了。主要是买了基础的 nuc 主板和硬盘,还有机箱那些还没想搞怎么玩,超级 mini 的 5 盘位。目前机箱方案是 1:150x110x200mm, 2:160x150x195mm ,3:160x150x240mm ,几个机箱的方案都不一样,都可行。3 的大小可以搞 12x12cm 的主板。后面在跟大家分享具体的思路。

    目前有一个问题就是 ups 的问题,因为很多人都试过断电后硬盘可能会坏了的。现在我有一个方案不知道是否可行,就是使用电容就行处理。

    方案

    方案:硬盘单独进行供电(其实电源可以一起,只要加一个二极管),然后挂一个超级电容,当断电的时候,主机就会先挂掉,那么这个时候,硬盘还处于工作中吗?我记得主机卸载硬盘后,硬盘就会停止,硬盘就可以热拔插了吧。但是我不确定主机断电后,硬盘是否也会停止?因为 5 电容并联在 12V3A 的情况下,都能持续工作大概是 20 秒,这样足够硬盘在停止后再停电了吧?

    这样的电容在淘宝上,5 个电容 27 块就可以搞定了,实际上如果不需要那么 20 秒长的电容量,2 个都可以了。而且 4-5 个硬盘也不一定在 12V3A 的下工作。当然还有一个 5V 的,不过也是接在 12V 降 5V 模块上的。

    我看那些外接 12v 电源的 usb 硬盘 一般都是拔出 USB 后,然后再拔掉电源的。如果这种情况不影响硬盘的问题,那么我的上述的方案,应该会在主机挂掉之后,就停止运行,然后过一会儿断电,理论上没啥问题吧。

    我看到大部分硬盘笼背板都焊接了电容,不过比较小一些,不知道是不是就作用于断电后的保护。我看着太小了,不确定是否能很抗多久。或者说主机断电后,硬盘到底需要多长时间的供电后才可以断电?

    存留的疑问

    回到核心问题,主机断电后,硬盘还会转吗??如果说是在拷贝的过程中,主机发生断电了,数据虽然会丢失,但是还会不会伤硬盘??如果会的话,那么我的这方案意义就比较一般了,只适合非工作时候合适。

    PS:ups 挺大的,家里房间又小,要是能做成电源那样就好了,抗个十几秒就好啦,有这样的 UPS 吗?

    目前找到一个路由器的 UPS 刚好也是 12V 的跟电排插一样大,而且我的主机也是 12V 的电源( nuc 主板),但它也就是一个大充电宝不是 ups ,而且电流输出也不够只有 2A 。

    end

    eason1874
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    eason1874  
       158 天前
    正经的主板和硬盘自带断电保护,突然停电一般坏不了

    NAS 配 UPS 主要不是为了断电保护,是为了数据保护,避免数据处理一半没电了,丢数据,脏数据
    delectate
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    delectate  
       158 天前
    楼主属于天马行空,异想天开了。

    读写数据突然中断,鲁棒性再强的文件系统,也会产生大量异常,开机后要长时间检查和修复。
    主机突然断联,硬盘仍然供电,那么此刻硬盘磁头未必会回到 landing zone ,仍然存在物理损坏风险。

    所以最好的办法就是买个 ups ,在线式后备式都可以,断电后由主机自行判断并选择关机,最大限度保护硬盘。
    一个 12t 硬盘 2000 多块,4 个硬盘,外加主机、主板、电源,10k 的价格,舍不得一个 300 块的 ups ?
    byte10
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    byte10  
    OP
       158 天前
    @eason1874 喔,我感觉不对。。硬盘:顶多加个电容顶上一小段时间让磁头有时间归位。

    @delectate 你说的大量异常需要长时间检查和修复,我觉得没问题,能接受。但是“主机突然断联,硬盘仍然供电,那么此刻硬盘磁头未必会回到 landing zone ” ,这个我觉得应该可以验证下,参考 usb 时候的硬盘,拔掉数据线 我认为会回到安全区。我的 nas 预算很便宜的,需求比较少,几个 T 就可以了,ups 稍微大了一点。

    刚查询了一下, 硬盘笼背板的 电容主要是滤波作用,应该不是主要作用于备电的。
    documentzhangx66
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    documentzhangx66  
       158 天前
    业界对数据与硬盘的默认看法是:数据无价,数据的价值远大于硬盘。

    因此,你应该做好硬盘的 raid 与备份,这样就算停电,已落盘 + 已备份的数据也没啥问题。

    硬盘坏就坏了,买个新的就好,多大点事。

    如果你一定要加 UPS ,你还得把停电时,如何检测停电、停电后各软件各系统如何安全关闭等,全套运维脚本,自己写好,还要测试。
    eason1874
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    eason1874  
       158 天前
    @byte10 现在硬盘在设计层面就考虑了断电保护,特别是商用级别的,这是卖点之一,英文缩写是 PLP ,看看你的硬盘资料,应该也有
    v2tudnew
        6
    v2tudnew  
       158 天前
    @eason1874 #5 你都这么相信断电保护了,还上啥电容呢?
    eason1874
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    eason1874  
       158 天前
    @v2tudnew #6 要上电容的是楼主,我的看法是没必要,要上就上 UPS
    v2tudnew
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    v2tudnew  
       158 天前
    @eason1874 #7 不好意思,看错了。😅
    IvanLi127
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    IvanLi127  
       158 天前
    我觉得。。。只要你的 NAS 电源符合标准,掉电只是可能丢正在写的数据,顶多这个文件损坏了。盘应该是不会坏的。我看评测说电源掉电后,还会保持输出多少毫秒,并且有信号发给主板。如果是机械硬盘,好像靠硬盘自己都能自动让磁头归位,不需要额外供电。
    现在某宝上有卖那种比较粗糙的锂电池的 “UPS”,可惜不能通知主机掉市电了,也不能实现来电自启啥的。。。要是有大佬实现一波就好了。那种挺小的,我买了一个给软路由,只能实现掉市电的时候继续维持工作。要是太久没来电,还是会因为电压关机。。。也不知道电压不足是不是会坏硬件 QAQ
    v2tudnew
        10
    v2tudnew  
       158 天前
    @IvanLi127 #9 你可以搞个脚本 PING 家里不带后备电源的网络设备,超过一定时间执行关机,来电开机这个也得 BIOS 支持,也有那种纽扣电池接在开机针脚上实现来电模拟按开机按钮的,不过一两年要换。
    软路由不是搞了大量写入程序的话其实不需要 UPS ,固件自身一天都写不了几 KB 。
    byte10
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    byte10  
    OP
       158 天前
    @IvanLi127 嗯我觉得写的时候断电丢失是正常的,应该只是丢失那部分数据。我也看到了好的电源会有输出几百毫秒足够硬盘归位,但是一个电源还有信号给主板?还能给信号硬盘么?我的理解是断电后,主机直接没电了,然后硬盘发现没有数据连接了,然后正好有几百毫秒电量归位。所以我觉得搞个电容也应该合理的,而且不确定我的电源是否具备几百毫秒的输出。
    @eason1874 嗯,应该有断电保护的。我只是想 了解 下这个方案是否可行,主机异常断电后,硬盘是否归位正常。
    @documentzhangx66 我就是不想加入 ups ,怕麻烦。我是想知道主机异常断电后,而外接电容的硬盘是否能归位正常,但是这知识我也不懂,就是想请教大家,如果十几块大电容就能避免硬盘坏掉,还是愿意去接一个的,也不是很麻烦。等我硬盘到了我就去验证下这个事情。
    v2tudnew
        12
    v2tudnew  
       158 天前
    @v2tudnew #10 草率了,来电开机可能实现不了(当然加钱还是有其它办法的),没法给 UPS 断电,主机一直能接到 UPS 的电能。
    Kirscheis
        13
    Kirscheis  
       158 天前 via Android
    超级电容和电池在电气性质上没啥本质区别,要想输出特性良好,后级都得接 dcdc 稳压电源,否则工作过程中输出电压会持续下降,不一定能满足硬盘工作条件。另外直接并联在电源上会导致上电瞬间电压曲线拉长,有可能会误触发硬盘保护。

    真想用超级电容,后面多接一个稳压就可以,你可以参考微雪上树莓派的锂电 ups 就是类似的设计。但如果都做到这一步了,那和 ups 区别也不大,相当于单独供给硬盘的 ups 。
    byte10
        14
    byte10  
    OP
       158 天前
    @v2tudnew 你这个方案可以哈哈,666 ,那超级电容也是可行,能抗 10 秒足够了。
    @Kirscheis 也不是超级电容,就是稍微大一点的电容,某宝搜索 “电容 后备电源”,它是有电路板 应该是有稳压,挺有意思的,能抗挺久的。结合 12 楼的方案,牛 B plus ,还要啥 ups ,直接开飞啦
    IvanLi127
        15
    IvanLi127  
       158 天前
    @v2tudnew 主要是那个“UPS”除非电池没电,否则不会断电。所以来电自启虽然 BIOS 支持,可惜没办法做到。主要问题就在这了。
    (其实我不知道那个小主机叫啥,我习惯叫这货四网口软路由,我里面跑了 PVE ,嘿嘿嘿。
    ouqihang
        16
    ouqihang  
       158 天前
    问题来了,机器 /硬盘怎么知道断市电了,如果主控不知道断电了,只要外界供应 12V 它都以为没断电,只有主机发出指令或者主控知道,才能为断电做准备。以前有的 SSD 商用版和民用共用 PCB ,PCB 上有很多电容空位,有的人自己焊黄豆上去,以为这样就有了掉电保护,殊不知这是固件的功能,主要是没办法测试,一般民用 SSD 掉电不见得出问题。硬盘笼上的电容是滤波用的,应对电压不稳可能有点用。
    byte10
        17
    byte10  
    OP
       158 天前
    @ouqihang 我的意思是主机和硬盘分别单独供电,且硬盘有后备电源(大电容)。如果主机突然断电了,那么相当于直接拔掉硬盘的 sata 数据线对吧?那么这个时候硬盘是否会归位?如果能正常归位,那么过几秒后再断电就自然没有问题了。我现在就是想知道这个问题。当然楼上也说了,可能硬盘不会归位,还在继续瞎转,我觉得这个是可以去验证下的。
    ouqihang
        18
    ouqihang  
       158 天前
    现在的机械盘掉电会自动归位,掉电不会坏,数据难说。UPS 的目的是数据完整,不是坏盘。
    我推测以前断电坏盘是因为没有磁头自动归位,磁头留在盘片上。来电后磁头归位,因为盘片没有旋转或者转速不够,磁头不能飞起来,直接刮盘 gg 。
    WuSiYu
        19
    WuSiYu  
       157 天前
    只接硬盘不太可行,基本相当于没接。
    先不讨论对于文件数据和文件系统的破坏,仅仅讨论硬盘硬件本身,也会对硬盘有负面影响:
    以常见的 SATA 硬盘为例,这里参考西数 HC550 企业级 3.5 寸机械硬盘的手册,正常的关机流程需要主机至少发送 Standby 、Standby immediate 、Sleep 这 3 个 ATA 指令之一,执行这几个指令之一时磁头会正常归位,等待指令返回成功后才可以断电。否则如果直接断电,硬盘会执行 EPO (Emergency Power Off),手册中提到会影响下一次硬盘启动所需要的时间,一般认为磁头执行紧急归位也会对磁盘的寿命有更大影响。
    byte10
        20
    byte10  
    OP
       157 天前
    @WuSiYu 666 ,你这个回答专业。那么如果主机突然断电,大概率不会发送这 Standby 、Standby immediate 、Sleep 这 3 个 ATA 指令。
    @ouqihang 好的,明白。数据完整确实也很重要。坏盘概率 其实不是特别大。

    10 楼方案完美。现在主机和硬盘都一样的 12v 供电,然后接到同一个电容上,用 ping 路由器的方式 3 秒后直接睡眠或者关机,电容在 12V1A 可以支撑 60 秒,那么 12V10A 估计能支撑 5-6 秒的,简直就是神器。不过我用的是 nuc 主板,一般 12v 供电即可。
    lcy630409
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    lcy630409  
       157 天前
    @byte10
    磁盘保护 这个是固件功能,他不知道是否断电 这是核心问题,所以让关机是正确的道路。
    但是 10 楼的方法 曾经试过,脚本运行的可靠性很低,比较容易出现 误判操作,出现一次就很影响工作了。
    后来还是买了 UPS 直接 usb 接到主机上 断电让 ups 判断 然后给信号给主机,主机来执行存盘 关机操作。
    byte10
        22
    byte10  
    OP
       157 天前
    @lcy630409 嗯,但是 ping 路由器应该是可靠的吧,就是 ping 自己网线 lan 口的,只要路由器有电,问题不大把?这个我后续验证一下哈,多谢
    WuSiYu
        23
    WuSiYu  
       157 天前
    @byte10 这种方案还要注意个问题,就是电容放电时电压会逐渐下降的( E = 1/2 * C * V^2 ),比如一个 12V 的电容组,在放出大约 16%的能量后电压就会降到 11V ,而一般设备的 12V 供电都是要求 12V ± 10%或者± 5%的,再低就基本无法正常工作了。所以除非电容足够大,不然就不能直接把电容接到电源上,需要一个可以稳压的电路,比如接个 DC-DC 模块
    byte10
        24
    byte10  
    OP
       156 天前
    @WuSiYu 好的,到时候我验证一下,我也买了万能表,会测试下电压,找个 12V 设备先检验一下,另外应该会稳压的,因为那个淘宝买的时候,它是 5 个电容连接到一个电路板上的,按道理它是可以稳压的,不然怎么能称为后备电源呢😋。
    tnesa
        25
    tnesa  
       133 天前
    买一个施耐德的 ups 也才几百块( 300 左右),多方便呀
    byte10
        26
    byte10  
    OP
       133 天前
    @tnesa 电容还是不行,我计算过了,还是买电池好一些,一个 12V 电池 2000ma ,只有一个耳机盒子大小,可以运行半个小时,目前打算用这种方式。只要 30 元,可以内置到 机箱里面的。当然需要增加一些二极管和继电器,一个小电容。
    @WuSiYu 还是用电池把😄。电容只能跑几十秒,已经计算过了,不满足群晖关机。。。而电池可以跑 20-30 分钟。这样关机就方便多了。
    @Kirscheis 嗯决定选电池了。
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