Ubuntu下R读取挂载NAS存储asc栅格文件速度异常缓慢问题

局域网部署NAS存储各类栅格数据，测试环境如下：

• 设备1：Ubuntu系统台式机，1Gbps有线以太网接入局域网
• 设备2：Windows 10系统笔记本，WiFi 5接入局域网
  两台设备通过R语言访问NAS存储的栅格数据，本地SSD存储同份数据时，两台设备执行相同读取任务耗时均低于0.4秒，符合本地存储性能预期；除R读取特定格式栅格的场景外，两台设备其余网络任务性能均正常，同网络环境下可稳定复现异常。

测试1：NetCDF格式文件读取 #

测试代码如下：

library(ncdf4)
library(raster)
a1<-Sys.time()
setwd(..nas_path..)
a<-list.files()
for (i in 1:24){
    q1<-nc_open(a[1])
    q0<-raster(a[1],varname="wind_speed",band=i)/100
    nc_close(q1)
}
a2<-Sys.time()
a2-a1

测试结果：

• Ubuntu有线环境：耗时18秒
• Windows WiFi环境：耗时32秒
  该结果与网络带宽性能预期一致

测试2：ASC格式文件读取 #

测试代码如下：

library(raster)
setwd(..nas_path..)
a<-list.files()
a1<-Sys.time()
for (i in 1:24){
    q1<-raster(a[i])
}
a2<-Sys.time()
a2-a1

测试结果：

• Ubuntu有线环境：耗时1.9分钟
• Windows WiFi环境：耗时3.2秒
  该结果完全偏离性能预期：按带宽推算Ubuntu读取速度应为Windows的2倍左右，实际Windows读取速度是Ubuntu的近40倍

补充说明：多组重复基准测试验证了该结果的稳定性，时间统计单位均为秒，测试顺序、单次数值波动不影响最终结论。

该问题由Ubuntu默认SMB/CIFS挂载配置的缓存策略，与raster包读取ASC文件的IO模式不匹配导致，具体逻辑如下：

• ASC是纯文本栅格格式，raster包读取ASC文件时不会发起连续的大尺寸顺序读请求，而是会产生大量碎片化的极小随机读请求：先多次小范围读取文件头解析元数据，再按栅格块偏移做随机寻址读取，单文件读取过程会产生数千到数万次不等的小块IO请求。
• Windows访问SMB共享（NAS默认共享协议）时，默认开启大粒度文件预读、小IO自动合并机制，会把这类碎片化的小读请求批量合并，提前将对应文件块拉取到本地缓存，哪怕是WiFi连接，这类小IO场景的处理效率也极高。
• Ubuntu默认挂载SMB共享时采用cache=strict配置，预读窗口尺寸极小，不会对碎片化随机小IO做合并和预读处理，每一次小读请求都会单独产生网络往返开销。1Gbps网络下单次网络往返延迟约1ms，数万次请求累积下来的耗时就会达到分钟级，和观测到的现象完全吻合。
• 读取NetCDF格式时，raster包采用大粒度顺序读逻辑，不会触发海量小IO开销，因此两个系统下的性能表现完全符合带宽预期；本地存储的随机IO延迟极低，哪怕是碎片化小请求也不会产生明显耗时，因此本地读取速度正常。

Ubuntu挂载NAS的SMB共享时，追加以下挂载参数即可解决问题：
cache=loose,rsize=1048576,wsize=1048576,actimeo=1
重新挂载后再执行ASC读取测试，性能会回到与Windows同量级、甚至因有线带宽更高超过Windows的水平。
注意：不建议在该场景下用NFS协议挂载NAS，NFS默认的属性缓存、小IO调度策略比默认配置的SMB表现更差，也会出现类似的慢读问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者testversion