`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

+77
голосов

Поддержка трехуровневого хранения данных традиционно рассматривалась как возможность корпоративного класса, однако QNAP сумела реализовать такую функциональность в своих NAS, нацеливаемых на средний и малый бизнес.

По мере наращивания вычислительной производительности и снижения стоимости твердотельных накопителей, функциональность, прежде встречавшаяся только в корпоративных системах, становится доступной и в гораздо более доступных по цене решениях. Так выпускаемые QNAP сетевые хранилища категории СМБ уже получили функции кэширования с помощью SSD и многоуровневого хранения. Мы решили изучить эту функциональность на примере модели QNAP TS-453D.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

NAS QNAP TS-453D позволяет установку до четырех 2,5/3,5-дюймовых накопителей с «горячей» заменой

Согласно классификации производителя NAS TS-453D нацеливается на малый и средний бизнес, поскольку позволяет установку до четырех 3,5-дюймовых накопителей с интерфейсом SATA II или SATA III, причем предусмотрена возможность их горячей замены. А его аппаратная платформа включает четырехъядерный процессор Intel Celeron J4125 с тактовой частотой 2,0 ГГц, а объем оперативной памяти DDR4 составляет 4 (модель TS-453D-4G) или 8 ГБ (TS-453D-8G). Имеется и слот расширения PCIe 2.0×2, который позволяет установку как дополнительного сетевого адаптера на 5 или 10 Гбит/с, так и SSD либо беспроводного адаптера Wi-Fi 6 802.11ax (на базе Intel AX200) для создания единой сетевой среды Wi-Fi 6. Среди особенностей модели стоит отметить и наличие двух портов RJ45 с поддержкой пропускной способности 2,5 Гбит/с.

Конструктивно модель TS-453D выполнена в башенном форм-факторе с габаритами 168×170×226 мм и предназначена для установки на стол. Закрывающая фронтальную часть панель может сдвигаться, чтобы предоставить доступ к устанавливаемым в NAS накопителям. На передней панели также расположены кнопка включения и порт USB 3.0. Остальные коммуникационные разъемы, включая HDMI, USB 3.2 Gen 2, три USB 2.0 и два 2.5 Gigabit Ethernet находятся на задней панели. Причем основную ее площадь занимает решетка системы воздушного охлаждения на вазе 120-миллиметровой крыльчатки. Заявлено, что ее уровень шума не превышает 21,1 дБ (A).

Тестирование

Для оценки возможностей этого решения мы оснастили модель TS-453D-4G тремя жесткими дисками 4 ТБ Seagate (ST4000VN008) и SSD M.2 NVMe 480 ГБ Seagate IronWolf 510. При этом соединение с сервером Entry выполнялось посредством канала 2,5 Гбит/с. Стоит отметить, что QNAP реализовала в своем сетевом хранилище поддержку стандарта Ethernet 802.3bz, который на скоростях до 5 Гбит/с позволяет использовать не экранированные кабели категории 5е.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Структура тестового стенда

В состав тестового стенда вошел сервер Entry на базе процессоров Intel Xeon Platinum 8160 с 32 ГБ оперативной памяти DDR4-2666, подключение к нему выполнялось посредством сетевого адаптера QNAP QXG-2G1T-I225. В программе исследований были задействованы тестовые приложения AJA Test System, ATTO Disk Benchmark 4.00.0f2, fio-3.18, Windows Performance Monitor.

Поскольку главной целью тестирования являлось знакомство с возможностями SSD-кэширования и функцией многоуровневого хранения, прежде всего мы оценили производительность самих установленных в NAS жестких дисков и SSD. Для этого были использованы встроенные функции ПО QNAP. Выяснилось, что производительность установленных HDD при последовательном чтении составляет примерно 180 МБ/с, а для SSD — 860 МБ/с.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Наличие двух встроенных адаптеров 2,5 GE позволяет организовать подключение 5GE

Для создания виртуальных хранилищ в составе NAS QNAP доступно три типа томов:

  • толстый (Thick)

  • тонкий (Thin)

  • статический (Static).

Их возможности для большей наглядности сведены в таблицу.

Таблица 1. Характеристики различных типов томов

 
 
 
Тип тома 
 
Статический 
 
Толстый 
 
Тонкий 
 
Трактовка 
 
Лучшая общая производительность чтения / записи, но не поддерживает большинство дополнительных функций 
 
Хороший баланс между производительностью и гибкостью 
 
Позволяет более эффективно распределять дисковое пространство 
 
Скорость чтения / записи 
 
Самый быстрый для произвольной записи 
 
Хорошо 
 
Хорошо 
 
Гибкость 
 
Негибкий Том может быть расширен только путем добавления дополнительных дисков в NAS. 
 
Гибкий Размер тома можно легко изменить. 
 
Очень гибкий Размер тома можно изменить. Кроме того, неиспользуемое пространство можно освободить и добавить обратно в родительский пул хранения. 
 
Родительское хранилище 
 
RAID группа 
 
Пул хранения 
 
Пул хранения 
 
Допустимые тома в родительском хранилище 
 
Один 
 
Один и более 
 
Один и более 
 
Начальный размер
 
Размер родительской RAID группы 
 
Определяется пользователем 
 
Нуль Пространство пула хранения выделяется по запросу, так как данные записываются на том. Это называется тонкой подготовкой. 
 
Максимальный размер
 
Размер родительской RAID группы 
 
Размер родительских пулов 
 
В 20 раз больше свободного места в родительском пуле хранения Размер тонкого тома может быть больше размера его родительского пула хранения. Это называется перераспределением. 
 
Процедура удаления данных 
 
В томе освобождается пространство 
 
В томе освобождается пространство 
 
QTS может освободить пространство и добавить его обратно в родительский пул хранения. 
 
Способ добавления места для хранения
 
Добавить диски в NAS замените существующие диски дисками большейемкости
 
Выделение больше места из родительского пула хранения 
 
Выделение больше места из родительского пула хранения 
 
Поддержка моментальных снимков (быстрое резервное копирование и восстановление)
 
Нет 
 
Да 
 
Да 
 
Поддержка Qtier (автоматическое многоуровневое хранение данных)
 
Нет 
 
Да 
 
Да 

Для исследования функции SSD-кеширования на тестируемом NAS был создан «Толстый том» на базе жестких дисков. При настройке SSD-кеша QNAP рекомендует выбирать его размер в зависимости от объема оперативной памяти самого устройства. Поскольку в модели TS-453D-4G установлено ОЗУ на 4 ГБ, поэтому под кешировние целесообразно выделить до 1 ТБ. Соответственно, потребовался весь объем SSD на 480 ГБ. Стоит иметь в виду, что для кэширования операций записи QNAP рекомендует использовать RAID-массив одного из защищенных типов. Но так как мы только исследовали эту функциональность, был использован одиночный SSD.

Таблица 2. Рекомендации по выбору размера SSD-кеша

   
Размер SSD-кэша   
   
Объем ОЗУ   
   
512GB   
   
≧   1GB   
   
1TB   
   
≧ 4GB   
   
2TB   
   
≧   8GB   
   
4TB   
   
≧ 16GB   

При создании SSD-кэша резервируется 10% (43,33 ГБ) его объема. Для оптимальной работы SSD-кэша существует механизм ограничения (экономии) его объема. В нашем исследовании был задан пороговый уровень в 1 МБ как для блоков при произвольном доступе, так и для файлов при последовательном. Тестирование производительности системы ввода/вывода с применением технологии SSD Cache выполнялось для файлового протокол SMB и для блочного iSCSI.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Производительность накопителей была проверена встроенными средствами

Пакет AJA System Test позволил изучить работу в файловом протоколе SMB. Напомним, что этот тест дает точные и подробные оценки производительности хранилищ и помогает спрогнозировать его возможности для записи и воспроизведения видео различных разрешений и кодеков. Немаловажно и обеспечиваемое в данном ПО графическое отображение стабильности записи и чтения, что существенно при работе с видео-форматами. Для тестирования был выбран файл 4К-видео формата 4096×3112. Как видно на приведенных иллюстрациях, использование SSD-кеширования не только повысило производительность, но и существенно улучшило стабильность записи и чтения.

Для исследования также использовался тест ATTO Disk Benchmark. В нем была задан файл 16 ГБ, а размеры блока для тестирования лежали в пределах от 64 КБ до 1 МБ. Выяснилось, что использование SSD-кэша на одном потоке не принесло повышения быстродействия.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Настройка Thick-хранилища

В пакете FIO были заданы режимы с одним и двумя пользователями, которые генерировали запросы к системе хранения данных с размерами блоков 4 КБ.

Подводя итог раздела по тестированию в режиме файлового доступа, отметим, что использование технологии SSD-Cache показало: сетевое хранилище данной конфигурации вполне может справиться с небольшим нагрузками при работе с базами данных (один или два пользователя). Причем производительность по записи возросла в 6,5 раз и составила почти 5 KIOPs, тогда как латентность составила всего 0,2 мс. Для сравнения СХД, которые работают с такими повышенными нагрузками, обеспечивают латентность в пределах 1,5 — 2 мс.

Однако при последовательных операциях существенного роста производительности при активации SSD-кеша, не произошло.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

При настройке SSD Cache для записи рекомендовано использовать защищенные RAID-массивы

Для исследования технологии многоуровнего хранения данных QTier мы использовали режим блочного доступа по протоколу iSCSI. В отличие от рассмотренного выше SSD-кеширования, QTier позволяет автоматически разделить данные на «горячие» (часто используемые) и «холодные». Первые помещаются на быстродействующий уровень (часть хранилища на SSD), а остальные размещают на втором (или вторых) уровнях хранения (HDD).

При настройке функции QTier было создано хранилище, куда вошло SSD и HDD. Для достижения стабильной производительности рекомендуется оставить не менее 10% объема SSD под over provisioning. С этой же целью в хранилище на базе HDD также желательно оставить не менее 20% свободного пространства. Управление средствами QTier, а также получение аналитики доступно в специальном меню интерфейса операционной системы NAS. Отметим, что процесс QTier может работать как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.

Результаты тестирования функций QTier и SSD-Cache для наглядности были сведены воедино. Примечательно, что при увеличении нагрузки (QD=2) производительность в случае протокола iSCSI ниже, чем для SMB.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

При работе тестового ПО создается тестовый файл, который, при наличии кэша, должен быть размещен именно в нем

В программу испытаний вошло также тестирование с использованием статического тома. Стоит отметить, что режим «тонкого выделения» мы не стали включать, поскольку он характеризуется самой низкой производительностью. Для выяснения максимально возможных показателей скорости NAS под статический том был выделен SSD. По итогам теста AJA выяснилось, что скорость чтения и записи одинаковы и составляют 277 МБ/с. При этом стабильность операций оказалась выше всяких похвал.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

При тестировании использовались SSD и HDD компании Seagate

Произвольные операции тестировались с помощью пакета FIO. Как видно на приведенной диаграмме, полученные значения соизмеримы с результатами Thick-пула. При этом производительность хранилища «Static» без кэширования выше, чем у хранилища «Thick», но намного ниже, чем в случае активации технологии SSD-Cache. Да и в целом кеширование более благоприятно сказывается на Thick-хранилище по сравнению со «Static».

Итоги

Главная цель нашего тестирования достигнута — изученные в его рамках функции SSD-Cache и QTier оказались весьма полезны, особенно при OLTP-нагрузках, которые характерны при работе с базами данных. Действительно, сетевое хранилище, ориентированное на сегмент малого и среднего бизнеса, получило корпоративные возможности. Понятно, что производительность этого NAS рассчитана на свой сегмент. Но вполне возможно ее улучшить путем несложного оснащения твердотельными накопителями. И уже установка одного M.2 SSD позволила заметно улучшить показатели.

Выбор того, какую именно из этих функций — SSD-Cache или QTier — активировать, зависит от характера нагрузок. Так SSD-Cache позволяет эффективно использовать кэш при произвольных коротких операциях, тогда как последовательные данные можно сразу передавать на центральный массив с помощью установления порога обхода.

Этим свойством не обладает QTier, где SSD становится отдельным хранилищем, которое не требует тратить время на синхронизацию информации, как это происходит в SSD-Cache. Причем обмен данными между слоями QTier проводится автоматически.

Единственное неудобство QTier заключается в том, что при заполнении слоя SSD обращение будет происходить к слою HDD, а это приводит к некоторой потере производительности. Но на этот случай в операционной среде QNAP предусмотрено ручное управление переносом данных: установка обмена может быть назначена в удобное для пользователя время, чтобы вовремя разгрузить слой «горячих» данных.

Сравнение хранилищ «Thick» и «Static» показало, что в случае только произвольной нагрузки и использования SSD, предпочтtние лучше отдать варианту «Static». Тогда как при смешанной нагрузке лучше себя показал «Thick». И не стоит забывать, что «Static» обладает урезанным функциональным набором, так как, в частности, не поддерживает технологии многоуровневого хранения.

Хотелось бы также поделиться следующим наблюдением. При настройке протокола iSCSI операционная система QNAP предоставила информацию о возможности использования протокола iSER (iSCSI с RDMA) в виртуальной среде VMware при условии установки сетевого адаптера Mellanox с поддержкой такого протокола. Если такая возможность будет реализована, это в несколько раз позволит увеличить производительность канала ввода/вывода.

Отметим также удобный экранный интерфейс QNAP и широкую функциональность исследованного решения, что позволяет получать аналитику хранилища с целью принятия правильного решения по обеспечению его эффективной работы.

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Результаты теста AJA без SSD-кеша

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Результаты теста AJA с активацией SSD-кеша

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Результаты теста ATTO без SSD-кеша

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Результаты теста ATTO с активацией SSD-кеша

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Производительность в тесте FIO

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Латентность в тесте FIO

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Принцип работы технологии многоуровневого хранения

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Настройка QTier

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Выделение ресурсов для QTier

QNAP TS-453D — корпоративные возможности для СМБ

Сводные данные по тестированию QTier и SSD Cache

Дізнайтесь більше про мікро-ЦОД EcoStruxure висотою 6U

+77
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Slack подает жалобу на Microsoft и требует антимонопольного расследования от ЕС

 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT