Esaminiamo così tanti sistemi NAS che raramente abbiamo il tempo di esplorare tutte le funzionalità disponibili all'interno di questi sistemi. Dal punto di vista di QNAP, hanno lavorato per continuare a migliorare le modalità con cui è possibile sfruttare la tecnologia Flash all'interno dei loro sistemi. Questo sia in termini di design hardware aggressivo che consente un sacco di flash tramite slot da 2.5″ e/o M.2, sia all'interno del sistema operativo NAS stesso (QNAP QTS). Dal punto di vista software, QNAP offre due modi per accelerare le prestazioni del NAS con gli SSD. Il primo è il meccanismo di suddivisione automatica denominato Qtier, il secondo è tramite cache SSD. In questa recensione esamineremo entrambe le opzioni per illustrare i vantaggi prestazionali di ciascuna tecnologia.
Esaminiamo così tanti sistemi NAS che raramente abbiamo il tempo di esplorare tutte le funzionalità disponibili all'interno di questi sistemi. Dal punto di vista di QNAP, hanno lavorato per continuare a migliorare le modalità con cui è possibile sfruttare la tecnologia Flash all'interno dei loro sistemi. Questo sia in termini di design hardware aggressivo che consente un sacco di flash tramite slot da 2.5" e/o M.2, sia all'interno del sistema operativo NAS stesso (QNAP QTS). Dal punto di vista software, QNAP offre due modi per accelerare le prestazioni del NAS con gli SSD. Il primo è il meccanismo di suddivisione automatica denominato Qtier, il secondo avviene tramite cache SSD. In questa recensione esamineremo entrambe le opzioni per illustrare i vantaggi prestazionali di ciascuna tecnologia.
Prima di tutto, una rapida introduzione su Qtier e caching SSD. Qtier è la tecnologia di tiering automatizzata dell’azienda. Qtier ottimizza le prestazioni e l'efficienza dell'archiviazione spostando i dati più importanti sugli SSD con prestazioni più elevate e i dati con prestazioni inferiori o più freddi su HDD SAS o SATA. Ciò offre agli utenti le prestazioni degli SSD sfruttando al tempo stesso le maggiori capacità convenienti degli HDD. QNAP afferma che i dati verranno migrati senza interferire con il normale IO. In alternativa, la cache SSD scrive i dati che necessitano delle massime prestazioni su tutti gli SSD e possono essere riletti dalla cache, migliorando così le prestazioni. I dati possono esistere contemporaneamente sia sugli SSD che sugli HDD per proteggere l'integrità dei dati.
Gestione Qtier
La funzionalità Qtier è abbastanza semplice da configurare. Nel sistema operativo QTS è sufficiente aprire la schermata Archiviazione e istantanee. Qui possono vedere gli storage pool e il loro stato. Qtier è una delle opzioni in alto a destra.
Aprendo l'opzione Qtier, gli utenti visualizzano il tiering automatico e lo storage pool di Qtier come schermate principali. Dalla suddivisione automatica di Qtier sono disponibili informazioni sulla configurazione dei pool di archiviazione, inclusi i vari livelli. Da questa schermata sono disponibili tre opzioni: Pianificazione tiering, Tiering on demand e Statistiche.
Il programma di suddivisione in livelli è come sembra. Gli utenti possono impostare la suddivisione in livelli automatica o pianificarla manualmente. A seconda del carico di lavoro, entrambe le opzioni potrebbero avere senso.
Se gli utenti necessitano solo di Qtier per classificare automaticamente determinati dati, possono configurarlo con la funzione Tiering On Demand.
Attraverso le statistiche di suddivisione automatica di Qtier gli utenti possono vedere quando e dove i loro dati vengono spostati.
Performance
Il banco di prova in questo caso è il QNAPTS-1685, che comprende dodici alloggiamenti da 3.5" per storage ad alta capacità e quattro alloggiamenti SSD da 2.5" dedicati. Oltre allo spazio di archiviazione accessibile frontalmente, QNAP supporta internamente anche fino a sei SSD m.2 basati su SATA. Il sistema in prova è configurato con 64 GB di RAM, dodici 8 TB Unità HDD NAS Seagate Enterprise e quattro da 960 GB SSD Samsung 860 DCT. Gli HDD sono stati configurati in un RAID12 da 6 unità e gli SSD sono stati collegati allo storage pool tramite Qtier in un RAID4 da 10 unità con un overprovisioning del 10% suggerito tramite lo strumento di profilazione SSD QNAP. Da questo pool di archiviazione abbiamo ricavato una LUN da 1 TB che abbiamo collegato a un host VMware ESXi 6.7u1 su cui eseguire i test.
Ai fini di questa recensione, abbiamo testato tre configurazioni:
- Prestazioni standard del pool di HDD RAID12 da 6 unità
- Pool HDD RAID6 + cache SSD (RAID10 tramite i nostri 4 SSD)
- Pool HDD RAID6 + livello SSD (RAID10 tramite i nostri 4 SSD)
Analisi del carico di lavoro VDBench
Profili:
- Lettura casuale 4K: 100% di lettura, 128 thread, 0-120% irate
- Scrittura casuale 4K: scrittura al 100%, 64 thread, 0-120% irate
- Lettura sequenziale 64K: lettura al 100%, 16 thread, 0-120% irate
- Scrittura sequenziale 64K: scrittura al 100%, 8 thread, 0-120% irate
- Database sintetici: SQL e Oracle
Nelle prestazioni di picco in lettura 4K, le prestazioni standard sono iniziate con 245 IOPS e una latenza di 9.3 ms prima di raggiungere il picco di 2,329 IOPS con una latenza di 1,737 ms. Sia Qtier che la cache SSD hanno iniziato a circa 7 IOPS e con una latenza inferiore a 1 ms, entrambe le configurazioni sono rimaste sotto 1 ms fino a circa 52 IOPS. La cache SSD ha raggiunto un picco più alto con 64,770 IOPS a 63 ms rispetto al picco di Qtier di circa 63,300 IOPS con una latenza di 60.1 ms prima di diminuire leggermente.
Osservando la scrittura casuale 4K, le prestazioni standard sono state di breve durata con un inizio di 50 IOPS a 343μs e un picco di 518.5 IOPS a 336.8μs. La cache SSD è iniziata a 4,100 IOPS e 308.1μs e ha interrotto 1 ms a circa 11 IOPS. La cache SSD ha raggiunto il picco con 48,231 IOPS con una latenza di 23.3 ms. Il prodotto con le prestazioni migliori in questo caso è stato il Qtier che ha iniziato con 5,599 IOPS a 201μs ed è rimasto sotto 1 ms fino a circa 12 IOPS per poi raggiungere il picco a 55,721 IOPS con 36.3 ms di latenza.
Passando ai carichi di lavoro sequenziali, nella lettura da 64K le prestazioni standard sono iniziate a 629 IOPS o 39MB/s con una latenza di 398μs. Le prestazioni standard hanno raggiunto il picco a circa 7K IOPS o circa 437 M/s con una latenza di 2 ms prima di diminuire nelle prestazioni e aumentare la latenza. La cache SSD è stata la successiva con le prestazioni più elevate a partire da 1,402 IOPS o 87 MB/s a 355.4 μs e ha raggiunto il picco a circa 15 IOPS o 944 MB/s a 8.6 ms prima di scendere. Qtier è stato il migliore in questo caso a partire da 1,498 IOPS o 94 MB/s a 377μs per la latenza ed è stato in grado di sostenere una latenza inferiore al millisecondo fino a circa 14K IOPS. Il Qtier ha raggiunto il picco a poco più di 15K o 963 MB/s con una latenza di 17.2 ms prima di scendere.
Per la scrittura sequenziale da 64K lo standard partiva da 349 IOPS o 21.8 MB/s con una latenza di 729.8 μs. Lo standard aveva una latenza inferiore al millisecondo fino a circa 2,500 IOPS o circa 150 MB/s e ha raggiunto il picco a 3,116 IOPS o 194.7 MB/s con una latenza di 57.4 ms. La cache SSD è iniziata a 1,098 IOPS o 68.6 MB/s con una latenza di 1.03 ms. La cache ha raggiunto il picco di 10,583 IOPS o 672 MB/s con 23.8 ms di latenza. Qtier è iniziato a 1,599 IOPS o 100 MB/s con una latenza di 571.8 μs. Ha raggiunto il picco a circa 13,300 IOPS o 827 MB/s con una latenza di 8.1 ms prima di scendere.
Il prossimo passo sono i nostri carichi di lavoro SQL. In questo caso lo standard è iniziato con 221 IOPS e 11.1 ms di latenza e ha raggiunto il picco di 2,141 IOPS a 478.7 ms. Qtier è partito da 4,807 IOPS con una latenza di 529.6μs ed è arrivato a circa 19 IOPS in meno di 1 ms. Il Qtier ha raggiunto il picco di 47,398 IOPS con una latenza di 21.6 ms. La cache SSD è iniziata a 5,401 IOPS con una latenza di 657.1 μs ed è rimasta sotto 1 ms fino a circa 16 IOPS. La cache SSD ha raggiunto il picco di 52,465 IOPS e una latenza di 19.5 ms.
Per SQL 90-10 lo standard è iniziato con 180 IOPS con una latenza di 13.4 ms e ha raggiunto il picco di 1,720 IOPS con una latenza di 594 ms. Il Qtier è iniziato con 4,607 IOPS con una latenza di 556.9 μs ed è aumentato in 1 ms a circa 10 IOPS. Il Qtier ha raggiunto il picco di 45,528 IOPS con una latenza di 22.5 ms. La cache SSD è iniziata con 4,997 IOPS e 817.4 μs di latenza e ha raggiunto il picco di 48,808 IOPS con 21.1 ms di latenza.
Con SQL 80-20 lo standard è iniziato con 139.7 IOPS con una latenza di 16.3 ms e ha raggiunto il picco di 1,332 IOPS con una latenza di 749.6 ms. La cache SSD è iniziata a 4,399 IOPS con una latenza di 1.53 ms e ha raggiunto il picco a 43,196 IOPS con una latenza di 23.5 ms. Qtier è iniziato con 4,391 IOPS con una latenza di 574.7 μs e ha raggiunto il picco di 43,250 IOPS con una latenza di 23.7 ms.
Il nostro ultimo gruppo di test per questa recensione riguarda i nostri carichi di lavoro Oracle. In questo caso lo standard è partito da 139.8 IOPS con una latenza di 16.1 ms e ha raggiunto il picco di 1,378 IOPS con 921 ms di latenza. Qtier è iniziato con 3,894 IOPS e una latenza di 599.8 μs e ha raggiunto il picco a 39,101 IOPS con una latenza di 32.7 ms. La cache SSD è iniziata con 4,199 IOPS e una latenza di 641.3 μs e ha raggiunto il picco di 42,100 IOPS con una latenza di 30.4 ms.
Con Oracle 90-10 lo standard è iniziato a 180.1 IOPS con una latenza di 12.9 ms e ha raggiunto il picco a 1,757 IOPS con una latenza di 400 ms. Il Qtier è iniziato con 4,696 IOPS e una latenza di 556.7 μs e ha raggiunto il picco a circa 46 IOPS con una latenza di 12.6 ms. La cache SSD è iniziata con 5,196 IOPS e una latenza di 624.3 μs e ha raggiunto il picco di 51,340 IOPS con una latenza di 12.6 ms.
Il nostro test finale è Oracle 80-20, dove lo standard è iniziato con 140.4 IOPS e una latenza di 16.1 ms e ha raggiunto il picco a 1,344 IOPS con una latenza di 496 ms. Il Qtier è iniziato con 84,497 IOPS con 592μs che sono andati oltre 1 ms a circa 9K IOPS e hanno raggiunto il picco a 44,233 IOPS con una latenza di 13.9 ms. La cache SSD è iniziata a 4,697 IOPS con una latenza di 904.1 μs e ha raggiunto il picco a 48,345 IOPS con 13 ms di latenza.
Conclusione
Flash offre evidenti vantaggi in termini di prestazioni rispetto ai dischi rotanti, ma quest'ultimo presenta un vantaggio in termini di costi in termini di capacità rispetto al primo. Sapendo che mettere solo la memoria flash in un NAS probabilmente non è qualcosa che la maggior parte delle organizzazioni può fare, QNAP offre agli utenti opzioni per sfruttare appieno le prestazioni della memoria flash sfruttando al tempo stesso la capacità e il valore degli HDD. QNAP offre un'opzione di memorizzazione nella cache SSD per scrivere e leggere dagli SSD per prestazioni più veloci per i dati importanti inviati alla memoria flash. L'azienda offre anche un'opzione di suddivisione in livelli, denominata Qtier, che sposta automaticamente i dati sul supporto appropriato a seconda della frequenza con cui si accede.
Per i test abbiamo considerato lo standard di tutti gli HDD in RAID6 come punto di riferimento. Lo standard ha funzionato come previsto ed è più un confronto che un'indagine troppo approfondita su come si è comportato di nuovo qui. Per i nostri test di lettura casuale 4K, l'attivazione sia della cache SSD che di Qtier ha prodotto prestazioni di oltre 60 IOPS con una latenza notevolmente inferiore, con una differenza di oltre 1,700 ms. Nella lettura 4K la cache SSD era leggermente migliore nelle prestazioni di picco. La scrittura casuale 4K ha mostrato la cache SSD con 44 IOPS rispetto allo standard e Qtier con oltre 51 IOPS rispetto allo standard. Per i carichi di lavoro sequenziali, entrambe le opzioni di caching e tiering hanno mostrato prestazioni migliori di oltre 500 MB/s rispetto allo standard, con Qtier leggermente migliore nella lettura a 64 KB. Nella scrittura a 64K la cache SSD ha funzionato a circa 470 MB/s meglio dello standard e Qtier ha funzionato a circa 630 MB/s meglio dello standard.
Per i nostri carichi di lavoro di database sintetici abbiamo eseguito i nostri carichi di lavoro SQL e Oracle. Con SQL Qtier ha raggiunto un picco di 45 IOPS rispetto allo standard e la cache SSD ha raggiunto un picco di 50 IOPS rispetto allo standard. In SQL 90-10 Qtier ha raggiunto il picco di 43 IOPS rispetto allo standard, mentre la cache SSD ha raggiunto il picco di 46 IOPS rispetto allo standard. SQL 80-20 ha visto la cache SSD raggiungere un picco di circa 42 IOPS rispetto allo standard mentre Qtier ha raggiunto un picco leggermente più alto ma più o meno lo stesso. Considerando Oracle, Qtier ha raggiunto un picco di circa 37 IOPS rispetto allo standard, mentre la cache SSD ha raggiunto un picco di circa 40 IOPS rispetto allo standard. Oracle 90-10 ha visto Qtier raggiungere un picco di circa 44 IOPS rispetto allo standard e la cache SSD ha raggiunto un picco di quasi 50 IOPS rispetto allo standard. Infine, Oracle 80-20 ha visto Qtier raggiungere un picco di circa 42 IOPS rispetto allo standard, mentre la cache SSD ha raggiunto un picco di circa 46 IOPS rispetto allo standard.
Nel complesso, entrambe le funzionalità hanno funzionato come previsto e, abbinate ad alcuni SSD, hanno contribuito a raggiungere nuovi livelli di prestazioni dal NAS. C'erano alcuni benchmark in cui l'uno o l'altro avrebbe prevalso, ma in entrambi i casi gli utenti vedranno sicuramente un grande aumento delle prestazioni sfruttando l'una o l'altra tecnologia. Per le organizzazioni che non sono ancora pronte per il data center all-flash, QNAP offre un'ottima alternativa che non richiede licenze aggiuntive, solo un paio di SSD per diventare operativi.
Soluzioni di accelerazione SSD QNAP
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