DIY NAS界的天花板
联想M720Q魔改6盘位NAS深度测评：3D打印机箱与PCIe拆分终极玩法
在当今数据**的时代，家庭和企业对网络存储的需求与日俱增。专业NAS设备虽然性能稳定但价格高昂，而传统DIY方案又往往体积庞大、功耗惊人。有没有一种兼顾小巧体积、强大扩展性和经济性的解决方案？经过一个月的深度搜索，发现有up主将一**想M720Q迷你主机打造成6盘位高性能NAS，通过 ** 3D打印定制机箱 ** 、 ** PCIe通道拆分 ** 和 ** 双路供电方案 ** ，实现了专业级存储设备的功能，成本却不到品牌NAS的三分之一。
1 硬件基础与改造优势
联想ThinkCentre M720Q作为一款1升容积的迷你商用主机，其工业设计堪称迷你主机中的典范。我们使用的这台配置为 ** i5-8500T处理器 ** （6核6线程，TDP 35W）、 ** 16GB DDR4内存 ** 和 ** 512GB NVMe SSD ** ，体积仅18.2×34×17.9厘米，重量约2.42千克，却蕴含着惊人的扩展潜力，该机型采用Intel B360芯片组，但出厂仅配置一个2.5英寸硬盘位，这为我们改造提供了硬件基础。选择M720Q作为NAS改造平台具有三大独特优势：
• ** 卓越的能效比 ** ：35W低功耗处理器配合180W电源，在性能和功耗间取得完美平衡
• ** 隐藏的扩展能力 ** ：尽管机身小巧，但通过PCIe 插槽（联想非标准pcie插槽，通过转接卡，拆分为pciex8 + pciex4插槽）可进行扩展改造
• ** 低廉的二手机价格 ** ：闲鱼平台准系统仅需270元左右，成本远低于专用NAS设备
表：联想M720Q基础硬件规格
| ** 组件类型 ** |
** 具体型号/参数 ** |
** 可扩展性 ** |
| ** 处理器 ** |
Intel i5-8500T (6C/6T) |
最高支持i9-9900T (8C/16T) |
| ** 内存 ** |
2×8GB DDR4 2666MHz |
双插槽，最大64GB |
| ** 存储接口 ** |
1×M.2 NVMe, 1×2.5" SATA |
通过扩展可支持6盘位 |
| ** PCIe插槽 ** |
PCIe 3.0 非标(实际x8+x4) |
支持拆分转双槽位 |
| ** 网络接口 ** |
Intel I219-V千兆网卡 |
支持万兆网卡扩展 |
| ** 电源 ** |
180W外置适配器 |
20V/9A输出 |
M720Q通过硬件改造和BIOS破解，我们成功解锁了其扩展潜能
2 这正是本次改造的核心所在——将一台普通商用迷你机变身为专业级存储服务器
传统NAS改造面临的最大挑战是盘位扩展和散热空间，而3D打印技术为这一难题提供了创新解决方案。up主采用的6盘位机箱设计源于自主设计，采用 ** 模块化结构 ** 和 ** 科学风道设计 ** ，成本仅200-300元，却实现了专业机箱的功能
2.1 结构设计与安装
这款3D打印机箱采用 ** 增强型ABS材料 ** 制作，框架厚度达5.5mm。机箱内部设计有：
• ** 单层硬盘支架 ** ：上层支持6个3.5英寸硬盘，下层则是机器前置开关io面板
• ** 可拆卸主板托盘 ** ：完美适配M720Q的安装孔位，支持简易拆装
• ** 背部120mm风扇位 ** ：配备PWM温控风扇，直接对硬盘阵列进行强制散热
• **磁吸****前面板 ** ：磁吸设计方便硬盘插拔，内置SATA硬盘热插拔背板
另外机箱底部预留了** NVMe转接开口 ** ，方便更换内存以及m2硬盘，另外这种设计也使M.2接口朝下的主机能够通过转接卡连接更多的SATA硬盘，这种设计巧妙地解决了迷你主机扩展存储的物理限制。
特别值得一提的是机箱的兼容性设计，机箱可以兼容联想、惠普、dell各种型号小主机，具体参见up主介绍。
2.2 散热优化设计
针对多盘位NAS最令人头痛的散热问题，该机箱采用了 ** 前进后出 ** 的风道设计：
• **兼容120mm、140mm以及双8025风扇风扇 ** ：最高风量达80CFM，噪音控制在22dBA以下
• ** 硬盘分区散热 ** ：每个硬盘位底部预留通风槽，减少散热死角
l PWM温控：背板自带单片机pwm温控，根据NCT电阻，智能调整风扇转速，背板预留2路pwm风扇接口以及单片机程序下载接口。
• ** 温度实测表现 ** ：在28℃室温环境下，满载6块16TB希捷酷狼硬盘时，最高温度仅43℃
与市售成品NAS机箱相比，这款3D打印方案虽然在外观精细度上稍逊一筹，但其 ** 成本仅为品牌产品的1/5 ** （类似规格的成品机箱约600元），且可以根据个人需求自由定制颜色和扩展功能。实际装机后，整个系统的体积控制在传统4盘位NAS大小，却提供了6盘位存储能力，真正实现了空间与扩展的完美平衡。
3 PCIe拆分与双槽扩展实战
M720Q的PCIe扩展能力是本次改造的核心技术难点，也是实现6盘位NAS的关键一步。原生联想非标PCIe插槽需要经过 ** 物理转向 ** 和 ** 通道拆分 ** 才能发挥最大效用，通过转接拆分卡的巧妙设计，将原非标插槽转为x8 + x4 插槽。
3.1 转接卡改造过程
采用特制的 PCIe **转双x8 + x4拆分卡 ** ，通过以下步骤实现功能突破：
- **插槽转向改造 ** ：将竖插式PCIe接口转为水平方向，解决空间冲突问题
- **通道拆分技术 ** ：利用pcie拆分卡将主板原有pcie通道拆分为x8 + x4通道
改造后的双槽位可同时支持：
• ** 槽位1 ** ：ASM1166-based 6口SATA扩展卡（用于硬盘背板）
• ** 槽位2 ** ：Chelsio T520万兆网卡（或类似低功耗高性能网卡）
值得注意的技术细节是，在tiny5系列（M720q，M920q，M920x，P330，NEC8），tiny6系列（M930x，P340）主机上启用PCIe通道拆分不需要额外操作，在tiny4机型（M910x，P320）实现则需要修改识别电阻。
3.2 硬盘控制器选型
经过多款扩展卡测试，ASM1166芯片方案最终胜出，原因在于：
• ** 原生支持6个SATA 6Gbps接口 ** ：完美匹配6盘位需求
• ** 低功耗高性能 ** ：待机功耗仅1.8W，峰值不超过5W
• ** 顺序启动功能 ** ：避免多盘同时启动造成的电流冲击
实际安装中，ASM1166扩展卡直接固定在3D打印的硬盘背板上，通过背板连接各硬盘，背板与主机之间连接仅需要一根pciex4的转接线，大大简化了线缆管理。背板背面仅需一根供电线 以及风扇线，省去了大量的sata数据线以及大4D供电线。
4 硬盘背板与供电方案
多盘位NAS的稳定运行离不开精心设计的供电系统，尤其当使用功耗较高的氦气盘时。方案采用 ** 双路供电设计 ** ，通过一分二线材，将20v供电一分为二，兼顾安全性与扩展性。
4.1 背板供电架构
表：供电系统规格与实测数据
| ** 供电模块 ** |
** 输出规格 ** |
** 最大负载 ** |
用途 |
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| ** 原生20V电源 ** |
20V/9A(180W) |
120W持续输出 |
主板+SSD系统盘 |
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| **类****华为20V转12V模块 ** |
12V/20A(240W) |
192W峰值输出 |
6块机械硬盘 |
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| 华为12v转5v模块 |
5V/2A(100W) |
100W持续输出 |
6块机械硬盘 |
|
|
背板核心供电采用类华为20V转12V模块 ，具有：
• ** 高效转换率 ** ：20V转12V效率达95%以上
• ** 超大电流输出 ** ：持续18A，峰值20A（约240W）
• ** 多重保护机制 ** ：过流、过压、短路全保护
该模块直接安装在ASM1166硬盘背板，通过 联想方口****接口 ** 连接外部电源配合ASM1166硬盘背板自带的类华为20V转12V模块** ，以及华为12v转5v模块实现供电。
另外还有简化供电版本可供选择，背板核心供电采用主机pcie转接供电，pcie插槽可以提供12v 5.5a 的供电能力，实测配合背板顺序启动功能，6块机械硬盘可以稳定运行。
4.2 硬盘启动管理
面对6块机械硬盘同时工作的挑战，实施了 ** 分时启动控制 ** ：
- **顺序通电机制 ** ：背板控制硬盘间隔2秒顺序启动
- **运行功耗优化 ** ：西数HC550 16TB氦气盘运行功耗约6W/块
实测数据表明，6块氦气盘同时启动的峰值电流控制在14A（168W）以内，而正常运行后稳定在40W左右。搭配华为电源模块的240W输出能力，留有充足的安全余量。
5 散热优化实战
紧凑空间内的散热是多盘位NAS必须面对的挑战，尤其是当6块7200转硬盘同时工作时。散热方案结合了 ** 主动散热 ** 和 ** 被动优化 ** 策略。
5.1 3D打印风道设计
机箱内部的空气流通经过精心规划：
• ** 分区隔离设计 ** ：将硬盘区与主板区分隔，避免热量相互影响
• ** 导流风道优化 ** ：打印件内部设计导流槽，引导气流经过每个硬盘
• ** 负压系统构建 ** ：后置120mm风扇形成稳定负压，吸入冷空气排出热风
5.2 硬盘温度实测
在不同环境温度下对6块硬盘进行72小时压力测试，结果令人满意：
• ** 28℃室温 ** ：待机温度36-38℃，持续读写峰值43℃
• ** 32℃高温环境 ** ：持续读写峰值47℃，仍低于硬盘工作上限（60℃）
• ** 温差控制 ** ：最外侧与最内侧硬盘温差不超过3℃
这一成绩甚至优于许多品牌4盘位NAS产品，证明了3D打印机箱散热设计的有效性
6 性能测试与应用场景
完成硬件改造后，我们对这台魔改NAS进行了全面性能评估，探索其在实际应用中的价值。
6.1 存储性能测试
在Ubuntu 22.04环境下，通过不同RAID配置测试存储性能：
• ** RAID 0模式 ** ：6块希捷酷狼4TB组RAID 0，连续读写速度达1120MB/s
• ** RAID 5模式 ** ：连续读写780MB/s，iops性能达15K
• ** RAID 10模式 ** ：平衡性能与安全，读写速度达950MB/s
安装Chelsio T520万兆网卡后，通过iSCSI挂载到工作站测试：
• ** SMB文件共享 ** ：传输4K视频素材，平均速度780MB/s
• ** iSCSI块存储 ** ：作为Premiere Pro媒体缓存盘，延迟低于0.5ms
这些性能指标完全满足4K视频剪辑、虚拟机运行等专业需求
6.2 虚拟化应用
利用M720Q的6核处理器和64GB内存支持，我们部署了Proxmox VE虚拟化平台：
- **软路由系统 ** ：OpenWRT负责网络流量管理
- **媒体服务器 ** ：Jellyfin提供4K视频硬解转码
- **家庭自动化 ** ：HomeAssistant管理智能设备
- **开发环境 ** ：Ubuntu Server运行Docker容器
即使同时运行以上服务，CPU平均负载仍低于45%，证明了平台的强大处理能力
6.3 适用场景分析
• ** 家庭媒体中心 ** ：6盘位提供充足存储空间，支持4K视频硬解
• ** 中小型企业NAS ** ：万兆网络满足多用户文件共享需求
• ** 虚拟化实验平台 ** ：支持部署多个虚拟机和服务
• ** 视频编辑辅助存储 ** ：高速读写性能适合4K视频剪辑
7 总结
通过联想M720Q改造的6盘位NAS系统，成功融合了 ** 迷你主机的高效计算 ** 、 ** 3D打印的低成本扩展 ** 和 ** 专业存储的可靠性 ** 三大优势。整机成本控制在1300元以内（不含硬盘），却提供了接近专业NAS的功能体验。
** 核心优势总结： **
• ** 空间效率革命 ** ：1升主机扩展为6盘位，体积仅为传统方案1/3
• ** 供电创新设计 ** ：双路供电+顺序启动，轻松驱动6块氦气盘
• ** 散热突破 ** ：3D打印风道+涡轮风扇，硬盘温度**在安全范围
• ** 扩展潜力 ** ：PCIe拆分实现万兆网络+多硬盘并行访问
在数据即黄金的时代，这台由二手迷你主机改造而来的存储怪兽，用不到专业设备三分之一的成本，实现了90%以上的功能。它不仅是硬件改造的胜利，更是创客精神的完美诠释——在限制中发现可能，在平凡中创造非凡。
2025-8-26 20:16:37
2025-8-27 11:03:06 楼主
两三年好像就有类似的小主机 m2改sata扩展口把小主机扩展成nas的操作 就感觉太折腾 一直没下手（3d打印机箱都买了 但还要买硬盘背板 降压模块 改线之类。。。。）
