Wir testen so viele NAS-Systeme, dass wir selten Zeit haben, alle in diesen Systemen verfügbaren Funktionen zu erkunden. Aus Sicht von QNAP haben sie daran gearbeitet, die Möglichkeiten, Flash in ihren Systemen zu nutzen, weiter zu verbessern. Dies gilt sowohl für aggressive Hardware-Designs, die eine Menge Flash über 2.5-Zoll- und/oder M.2-Steckplätze ermöglichen, als auch für das NAS-Betriebssystem selbst (QNAP QTS). Softwareseitig bietet QNAP zwei Möglichkeiten, die NAS-Leistung mit SSDs zu beschleunigen. Der erste ist ihr Auto-Tiering-Mechanismus namens Qtier, der zweite erfolgt über SSD-Cache. In diesem Test werfen wir einen Blick auf beide Optionen, um die Leistungsvorteile jeder Technologie zu veranschaulichen.
Wir testen so viele NAS-Systeme, dass wir kaum Zeit haben, alle in diesen Systemen verfügbaren Funktionen zu erkunden. Aus Sicht von QNAP haben sie daran gearbeitet, die Möglichkeiten, Flash in ihren Systemen zu nutzen, weiter zu verbessern. Dies gilt sowohl für aggressive Hardware-Designs, die eine Menge Flash über 2.5-Zoll- und/oder M.2-Steckplätze ermöglichen, als auch für das NAS-Betriebssystem selbst (QNAP QTS). Softwareseitig bietet QNAP zwei Möglichkeiten, die NAS-Leistung mit SSDs zu beschleunigen. Der erste ist ihr Auto-Tiering-Mechanismus namens Qtier, der zweite erfolgt über SSD-Cache. In diesem Test werfen wir einen Blick auf beide Optionen, um die Leistungsvorteile jeder Technologie zu veranschaulichen.
Zunächst eine kurze Einführung in Qtier und SSD-Caching. Qtier ist die automatisierte Tiering-Technologie des Unternehmens. Qtier optimiert die Leistung und Effizienz des Speichers, indem es heiße Daten auf leistungsstärkere SSDs und leistungsschwächere oder kühlere Daten entweder auf SAS- oder SATA-Festplatten verschiebt. Dadurch erhalten Benutzer die Leistung von SSDs und profitieren gleichzeitig von den kostengünstigeren größeren Kapazitäten von HDDs. QNAP gibt an, dass die Daten migriert werden, ohne die normale E/A zu beeinträchtigen. Alternativ schreibt der SSD-Cache die Daten, die die höchste Leistung erfordern, auf alle SSDs und kann aus dem Cache zurückgelesen werden, wodurch die Leistung verbessert wird. Die Daten können gleichzeitig auf SSDs und Festplatten vorhanden sein, um die Datenintegrität zu schützen.
Qtier-Management
Die Qtier-Funktion ist relativ einfach einzurichten. Im QTS-Betriebssystem muss man einfach den Bildschirm „Speicher & Snapshots“ aufrufen. Hier können sie die Speicherpools und deren Status sehen. Qtier ist eine der Optionen oben rechts.
Beim Öffnen der Qtier-Option sehen Benutzer Qtier Auto Tiering und Storage Pool als Hauptbildschirme. Im Qtier Auto Tiering finden Sie Informationen zur Einrichtung der Speicherpools einschließlich der verschiedenen Ebenen. Auf diesem Bildschirm gibt es drei Optionen: Tiering-Zeitplan, Tiering auf Abruf und Statistiken.
Der Tiering-Zeitplan ist so, wie es sich anhört. Benutzer können entweder das automatische Tiering einrichten oder das Tiering manuell planen. Je nach Arbeitsbelastung kann eine der beiden Optionen sinnvoll sein.
Wenn Benutzer Qtier nur zum automatischen Tiering bestimmter Daten benötigen, können sie dies mit der Tiering On Demand-Funktion einrichten.
Durch Qtier Auto Tiering Statistics können Benutzer sehen, wann und wohin ihre Daten verschoben werden.
Kennzahlen
Der Prüfstand ist in diesem Fall der QNAP TS-1685, das zwölf 3.5-Zoll-Schächte für Speicher mit hoher Kapazität sowie vier dedizierte 2.5-Zoll-SSD-Schächte umfasst. Zusätzlich zum von vorne zugänglichen Speicher unterstützt QNAP intern auch bis zu sechs SATA-basierte m.2-SSDs. Das getestete System ist mit 64 GB RAM und zwölf 8 TB ausgestattet Seagate Enterprise NAS-Festplatten und vier 960 GB Samsung 860 DCT SSDs. Die Festplatten wurden in einem RAID12 mit 6 Laufwerken konfiguriert und die SSDs wurden über Qtier in einem RAID4 mit 10 Laufwerken an den Speicherpool angeschlossen, wobei über das QNAP SSD-Profiling-Tool eine Überbereitstellung von 10 % empfohlen wurde. Aus diesem Speicherpool haben wir eine 1-TB-LUN herausgearbeitet, die wir an einen VMware ESXi 6.7u1-Host angeschlossen haben, um Tests darauf durchzuführen.
Für diesen Test haben wir drei Konfigurationen getestet:
- Standardleistung des RAID12-Festplattenpools mit 6 Laufwerken
- RAID6-HDD-Pool + SSD-Cache (RAID10 über unsere 4 SSDs)
- RAID6-HDD-Pool + SSD-Stufe (RAID10 über unsere 4 SSDs)
VDBench-Workload-Analyse
Profile:
- 4K Random Read: 100 % Read, 128 Threads, 0-120 % Iorate
- 4K Random Write: 100 % Schreiben, 64 Threads, 0-120 % Iorate
- 64K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 16 Threads, 0-120 % Leserate
- 64K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 8 Threads, 0-120 % Iorate
- Synthetische Datenbank: SQL und Oracle
Bei der 4K-Spitzenleseleistung begann die Standardleistung bei 245 IOPS und 9.3 ms Latenz, bevor sie ihren Höhepunkt bei 2,329 IOPS mit einer Latenz von 1,737 ms erreichte. Sowohl der Qtier- als auch der SSD-Cache starteten mit etwa 7 IOPS und einer Latenz von unter 1 ms. Beide Konfigurationen blieben unter 1 ms, bis etwa 52 IOPS erreicht wurden. Der SSD-Cache erreichte mit 64,770 IOPS bei 63 ms einen höheren Spitzenwert als der Qtier-Spitzenwert von etwa 63,300 IOPS bei einer Latenz von 60.1 ms, bevor er etwas abfiel.
Bei 4K-Zufallsschreibvorgängen war die Standardleistung mit einem Start von 50 IOPS bei 343 μs und einem Spitzenwert von 518.5 IOPS bei 336.8 μs nur von kurzer Dauer. Der SSD-Cache startete bei 4,100 IOPS und 308.1 μs und brach nach 1 ms bei etwa 11 IOPS ab. Der SSD-Cache erreichte mit 48,231 IOPS bei einer Latenz von 23.3 ms seinen Höhepunkt. Der Spitzenreiter war hier der Qtier, der mit 5,599 IOPS bei 201 μs begann und unter 1 ms blieb, bis er etwa 12 IOPS erreichte und schließlich mit 55,721 IOPS und einer Latenz von 36.3 ms seinen Höhepunkt erreichte.
Bei der Umstellung auf sequentielle Workloads begann die Standardleistung beim 64K-Lesevorgang bei 629 IOPS oder 39 MB/s mit einer Latenz von 398 μs. Die Standardleistung erreichte ihren Höhepunkt bei etwa 7 IOPS oder etwa 437 M/s bei einer Latenz von 2 ms, bevor die Leistung abnahm und die Latenz anstieg. Der SSD-Cache war mit 1,402 IOPS oder 87 MB/s bei 355.4 μs der nächstbeste und erreichte seinen Höhepunkt bei etwa 15 IOPS oder 944 MB/s bei 8.6 ms, bevor er abfiel. Der Qtier war hier der Spitzenreiter, beginnend bei 1,498 IOPS oder 94 MB/s bei 377 μs Latenz, und konnte eine Latenz von unter einer Millisekunde bis etwa 14 IOPS aufrechterhalten. Der Qtier erreichte seinen Spitzenwert bei knapp über 15 oder 963 MB/s mit einer Latenz von 17.2 ms, bevor er abfiel.
Für sequentielles Schreiben mit 64 KB begann der Standard bei 349 IOPS oder 21.8 MB/s bei einer Latenz von 729.8 μs. Der Standard hatte eine Latenz von weniger als einer Millisekunde bis etwa 2,500 IOPS oder etwa 150 MB/s und erreichte anschließend einen Spitzenwert von 3,116 IOPS oder 194.7 MB/s mit einer Latenz von 57.4 ms. Der SSD-Cache begann mit 1,098 IOPS oder 68.6 MB/s bei einer Latenz von 1.03 ms. Der Cache erreichte seinen Spitzenwert bei 10,583 IOPS oder 672 MB/s bei einer Latenzzeit von 23.8 ms. Das Qtier begann bei 1,599 IOPS oder 100 MB/s bei einer Latenz von 571.8 μs. Es erreichte seinen Höhepunkt bei etwa 13,300 IOPS oder 827 MB/s bei einer Latenz von 8.1 ms, bevor es abfiel.
Als nächstes kommen unsere SQL-Workloads. Hier begann der Standard bei 221 IOPS und 11.1 ms Latenz und erreichte seinen Höhepunkt bei 2,141 IOPS bei 478.7 ms. Qtier begann bei 4,807 IOPS mit einer Latenz von 529.6 μs und erreichte etwa 19 IOPS unter 1 ms. Der Qtier erreichte einen Spitzenwert von 47,398 IOPS mit einer Latenz von 21.6 ms. Der SSD-Cache begann bei 5,401 IOPS mit einer Latenz von 657.1 μs und blieb unter 1 ms, bis etwa 16 IOPS erreicht waren. Der SSD-Cache erreichte einen Spitzenwert von 52,465 IOPS und einer Latenz von 19.5 ms.
Für SQL 90-10 begann der Standard bei 180 IOPS mit einer Latenz von 13.4 ms und erreichte seinen Höhepunkt bei 1,720 IOPS mit einer Latenz von 594 ms. Der Qtier begann bei 4,607 IOPS bei einer Latenz von 556.9 μs und stieg nach über 1 ms auf etwa 10 IOPS. Der Qtier erreichte seinen Spitzenwert bei 45,528 IOPS bei einer Latenz von 22.5 ms. Der SSD-Cache begann mit 4,997 IOPS und einer Latenz von 817.4 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei 48,808 IOPS mit einer Latenz von 21.1 ms.
Mit SQL 80-20 begann der Standard bei 139.7 IOPS bei einer Latenz von 16.3 ms und erreichte seinen Höhepunkt bei 1,332 IOPS bei einer Latenz von 749.6 ms. Der SSD-Cache begann bei 4,399 IOPS bei einer Latenz von 1.53 ms und erreichte seinen Höhepunkt bei 43,196 IOPS bei einer Latenz von 23.5 ms. Qtier begann bei 4,391 IOPS mit einer Latenz von 574.7 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei 43,250 IOPS mit einer Latenz von 23.7 ms.
Unsere letzte Testreihe für diese Überprüfung betrifft unsere Oracle-Workloads. Hier begann der Standard bei 139.8 IOPS bei einer Latenz von 16.1 ms und erreichte seinen Höhepunkt bei 1,378 IOPS mit einer Latenz von 921 ms. Qtier startete bei 3,894 IOPS und 599.8 μs Latenz und erreichte seinen Höhepunkt bei 39,101 IOPS mit 32.7 ms Latenz. Der SSD-Cache begann mit 4,199 IOPS und einer Latenz von 641.3 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei 42,100 IOPS mit einer Latenz von 30.4 ms.
Mit Oracle 90-10 begann der Standard bei 180.1 IOPS mit einer Latenz von 12.9 ms und erreichte seinen Höhepunkt bei 1,757 IOPS mit einer Latenz von 400 ms. Das Qtier begann bei 4,696 IOPS und einer Latenz von 556.7 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei etwa 46 IOPS mit einer Latenz von 12.6 ms. Der SSD-Cache begann mit 5,196 IOPS und einer Latenz von 624.3 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei 51,340 IOPS mit einer Latenz von 12.6 ms.
Unser letzter Test ist der Oracle 80-20, bei dem der Standard bei 140.4 IOPS und einer Latenz von 16.1 ms begann und bei 1,344 IOPS mit einer Latenz von 496 ms seinen Höhepunkt erreichte. Das Qtier begann bei 84,497 IOPS mit 592 μs, ging über 1 ms bei etwa 9 IOPS und erreichte seinen Höhepunkt bei 44,233 IOPS bei einer Latenz von 13.9 ms. Der SSD-Cache begann bei 4,697 IOPS mit einer Latenz von 904.1 μs und erreichte seinen Höhepunkt bei 48,345 IOPs mit einer Latenz von 13 ms.
Schlussfolgerung
Flash bietet offensichtliche Leistungsvorteile gegenüber rotierenden Festplatten, letztere haben jedoch einen Kosten-Kapazitäts-Vorteil gegenüber ersteren. QNAP ist sich bewusst, dass die meisten Unternehmen wahrscheinlich nicht in der Lage sind, nur Flash in ein NAS einzubauen. Daher bietet QNAP seinen Benutzern die Möglichkeit, die Leistung von Flash voll auszunutzen und gleichzeitig die Kapazität und den Wert von Festplatten zu nutzen. QNAP bietet eine SSD-Caching-Option zum Schreiben und Lesen von SSDs für eine schnellere Leistung der an Flash gesendeten Hot-Daten. Das Unternehmen bietet außerdem eine Tiering-Option namens Qtier an, die Daten je nach Häufigkeit des Zugriffs automatisch auf die entsprechenden Medien verschiebt.
Zum Testen haben wir uns einen Standard aller Festplatten im RAID6 als Benchmark angesehen. Der Standard hat die erwartete Leistung erbracht und ist eher ein Vergleich als eine allzu tiefe Betrachtung der Leistung hier. Bei unserem 4K-Random-Read-Test führte die Aktivierung sowohl des SSD-Cache als auch von Qtier zu einer Leistung von über 60 IOPS mit deutlich geringerer Latenz, einem Unterschied von über 1,700 ms. Beim 4K-Lesen war der SSD-Cache in der Spitzenleistung etwas besser. Zufälliges 4K-Schreiben zeigte, dass der SSD-Cache 44 IOPS über dem Standard und der Qtier über 51 IOPS über dem Standard lag. Bei sequenziellen Arbeitslasten zeigten sowohl die Caching- als auch die Tiering-Optionen eine über 500 MB/s bessere Leistung im Vergleich zum Standard, wobei Qtier bei 64-KB-Lesevorgängen etwas besser war. Beim 64K-Schreiben lief der SSD-Cache etwa 470 MB/s besser als der Standard und der Qtier lief etwa 630 MB/s besser als der Standard.
Für unsere synthetischen Datenbank-Workloads haben wir unsere SQL- und Oracle-Workloads ausgeführt. Mit SQL erreichte das Qtier einen Spitzenwert von 45 IOPS über dem Standard und der SSD-Cache erreichte einen Spitzenwert von 50 IOPS über dem Standard. In SQL 90-10 erreichte Qtier einen Spitzenwert von 43 IOPS über dem Standard, während der SSD-Cache einen Spitzenwert von 46 IOPS über dem Standard erreichte. Bei SQL 80-20 lag der SSD-Cache-Spitzenwert bei etwa 42 IOPS über dem Standardwert, während Qtier einen etwas höheren, aber ungefähr gleich hohen Spitzenwert erreichte. Bei Oracle erreichte der Qtier-Spitzenwert etwa 37 IOPS über dem Standard, während der SSD-Cache einen Spitzenwert von etwa 40 IOPS über dem Standard erreichte. In Oracle 90-10 erreichte Qtier einen Spitzenwert von etwa 44 IOPS über dem Standard und der SSD-Cache erreichte einen Spitzenwert von fast 50 IOPS über dem Standard. Und schließlich verzeichnete Oracle 80-20 einen Qtier-Spitzenwert von etwa 42 IOPS über dem Standard, während der SSD-Cache einen Spitzenwert von etwa 46 IOPS über dem Standard erreichte.
Insgesamt funktionierten beide Funktionen wie erwartet und trugen in Verbindung mit einigen SSDs dazu bei, die Leistung des NAS auf ein neues Niveau zu heben. Es gab einige Benchmarks, bei denen sich die eine oder andere durchsetzte, aber in beiden Fällen werden Benutzer durch die Nutzung der einen oder anderen Technologie definitiv eine große Leistungssteigerung feststellen. Für Unternehmen, die noch nicht ganz bereit für das All-Flash-Rechenzentrum sind, bietet QNAP eine großartige Alternative, die keine zusätzliche Lizenz erfordert, sondern nur ein paar SSDs, um betriebsbereit zu sein.
QNAP SSD-Beschleunigungslösungen
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