私たちは非常に多くの NAS システムをレビューしているため、これらのシステム内で利用可能なすべての機能を調査する時間がほとんどありません。 QNAP の観点から見ると、QNAP はシステム内でフラッシュを活用する方法を強化し続けることに取り組んできました。これは、2.5 インチおよび/または M.2 スロットを介して大量のフラッシュを可能にする積極的なハードウェア設計と、NAS オペレーティング システム自体 (QNAP QTS) の両方の観点からです。ソフトウェア面では、QNAP は SSD で NAS のパフォーマンスを高速化する XNUMX つの方法を提供します。 XNUMX つ目は Qtier と呼ばれる自動階層化メカニズムで、XNUMX つ目は SSD キャッシュ経由です。このレビューでは、両方のオプションを検討して、各テクノロジーのパフォーマンス上の利点を説明します。
私たちは非常に多くの NAS システムをレビューしているため、これらのシステム内で利用可能なすべての機能を調査する時間がほとんどありません。 QNAP の観点から見ると、QNAP はシステム内でフラッシュを活用する方法を強化し続けることに取り組んできました。これは、2.5 インチおよび/または M.2 スロットを介して大量のフラッシュを可能にする積極的なハードウェア設計と、NAS オペレーティング システム自体 (QNAP QTS) の両方の観点からです。ソフトウェア面では、QNAP は SSD で NAS のパフォーマンスを高速化する XNUMX つの方法を提供します。 XNUMX つ目は Qtier と呼ばれる自動階層化メカニズムで、XNUMX つ目は SSD キャッシュ経由です。このレビューでは、両方のオプションを検討して、各テクノロジーのパフォーマンス上の利点を説明します。
まずは、Qtier と SSD キャッシュについての簡単な入門書です。 Qtier は、同社の自動階層化テクノロジーです。 Qtier は、ホット データをより高性能の SSD に移動し、パフォーマンスの低いデータまたはより低温のデータを SAS または SATA HDD に移動することにより、ストレージのパフォーマンスと効率を最適化します。これにより、ユーザーは SSD のパフォーマンスを享受しながら、HDD のコスト効率の高い大容量を活用できます。 QNAP は、データは通常の IO を妨げることなく移行されると述べています。あるいは、SSD キャッシュは、最高のパフォーマンスが必要なデータをすべての SSD に書き込み、キャッシュから読み戻すことができるため、パフォーマンスが向上します。データの整合性を保護するために、データは SSD と HDD の両方に同時に存在できます。
Qtier管理
Qtier 機能のセットアップは非常に簡単です。 QTS オペレーティング システムでは、[ストレージとスナップショット] 画面を表示するだけです。ここで、ストレージ プールとそのステータスを確認できます。 Qtier は右上近くにあるオプションの 1 つです。
Qtier オプションを開くと、メイン画面として Qtier Auto Tiering と Storage Pool が表示されます。 Qtier Auto Tiering には、さまざまな階層を含むストレージ プールの設定に関する情報があります。この画面には、階層化スケジュール、階層化オンデマンド、および統計という 3 つのオプションがあります。
階層化スケジュールはその名の通りです。ユーザーは、自動階層化をセットアップすることも、手動で階層化をスケジュールすることもできます。ワークロードによっては、どちらのオプションも適切な場合があります。
ユーザーが特定のデータを自動的に階層化するために Qtier のみが必要な場合は、オンデマンド階層化機能を使用してこれを設定できます。
Qtier Auto Tiering Statistics を通じて、ユーザーはデータがいつ、どこに移動されるかを確認できます。
性能
この場合のテストベッドは、 QNAP TS-1685、大容量ストレージ用の 3.5 個の 2.5 インチ ベイと 2 個の専用 64 インチ SSD ベイが含まれています。前面からアクセス可能なストレージに加えて、QNAP は内部で最大 8 台の SATA ベースの m.XNUMX SSD もサポートします。テスト対象のシステムは XNUMXGB RAM、XNUMX 個の XNUMXTB RAM で構成されています Seagate Enterprise NAS HDD 960GB が XNUMX つと Samsung 860 DCT SSD。 HDD は 12 ドライブ RAID6 で構成され、SSD は、QNAP SSD プロファイリング ツールによって提案された 4% のオーバープロビジョニングを備えた 10 ドライブ RAID10 の Qtier 経由でストレージ プールに接続されました。このストレージ プールから 1TB LUN を切り出し、VMware ESXi 6.7u1 ホストに接続してテストを実行しました。
このレビューの目的で、次の 3 つの構成をテストしました。
- 12ドライブRAID6 HDDプールの標準性能
- RAID6 HDD プール + SSD キャッシュ (当社の 10 台の SSD による RAID4)
- RAID6 HDD プール + SSD 層 (10 台の SSD による RAID4)
VDBench ワークロード分析
プロフィール：
- 4K ランダム読み取り: 100% 読み取り、128 スレッド、0 ～ 120% iorate
- 4K ランダム書き込み: 100% 書き込み、64 スレッド、0 ～ 120% iorate
- 64K シーケンシャル読み取り: 100% 読み取り、16 スレッド、0 ～ 120% の iorate
- 64K シーケンシャル書き込み: 100% 書き込み、8 スレッド、0 ～ 120% iorate
- 合成データベース: SQL および Oracle
4K のピーク読み取りパフォーマンスでは、標準パフォーマンスは 245 IOPS および 9.3 ミリ秒のレイテンシーで始まり、2,329 IOPS および 1,737 ミリ秒のレイテンシーでピークに達しました。 Qtier と SSD キャッシュはどちらも約 7K IOPS、遅延が 1ms 未満で開始され、どちらの構成も約 1K IOPS まで 52ms 未満のままでした。 SSD キャッシュは、Qtier のピークである約 64,770 IOPS (レイテンシ 63 ミリ秒) と比較して、63,300 ミリ秒で 60.1 IOPS でピークに達し、その後若干低下しました。
4K ランダム書き込みを見ると、標準パフォーマンスは 50μs で 343 IOPS の開始と 518.5μs での 336.8 IOPS のピークで短命でした。 SSD キャッシュは 4,100 IOPS および 308.1μs で開始され、約 1K IOPS で 11ms を割りました。 SSD キャッシュは、レイテンシ 48,231 ミリ秒で 23.3 IOPS でピークに達しました。ここでのトップパフォーマーは Qtier で、5,599μs で 201 IOPS で始まり、約 1 IOPS まで 12ms 未満を維持し、その後 55,721ms のレイテンシーで 36.3 IOPS でピークに達しました。
シーケンシャル ワークロードに切り替えると、64K 読み取りでの標準パフォーマンスは 629 IOPS または 39MB/s で始まり、レイテンシは 398μs でした。標準パフォーマンスは、7ms 遅延で約 437K IOPS または約 2M/s でピークに達し、その後パフォーマンスが低下し、遅延が急増しました。 SSD キャッシュは、1,402μs で 87 IOPS または 355.4MB/s で始まり、次にパフォーマンスが高く、15ms で約 944K IOPS または 8.6MB/s でピークに達し、その後低下しました。ここでの Qtier は、レイテンシー 1,498 μs で 94 IOPS または 377MB/s から始まり、約 14K IOPS までミリ秒未満のレイテンシーを維持することができ、最高のパフォーマンスを発揮しました。 Qtier は 15K をわずかに超える、つまり 963MB/s でピークに達し、遅延は 17.2ms になり、その後低下しました。
64K シーケンシャル書き込みの場合、標準は 349 IOPS または 21.8MB/s、レイテンシ 729.8μs で開始されました。この標準では、約 2,500 IOPS (約 150MB/s) まではミリ秒未満の遅延があり、その後 3,116ms の遅延で 194.7 IOPS (57.4MB/s) でピークに達しました。 SSD キャッシュは 1,098 IOPS または 68.6MB/秒、遅延 1.03 ミリ秒で開始されました。キャッシュは、レイテンシー 10,583 ミリ秒で 672 IOPS または 23.8MB/秒でピークに達しました。 Qtier は、1,599μs のレイテンシーで 100 IOPS または 571.8MB/s で開始されました。その後、13,300 ミリ秒の遅延で約 827 IOPS または 8.1MB/秒でピークに達し、その後低下しました。
次は SQL ワークロードです。ここでは、標準は 221 IOPS および 11.1 ミリ秒の遅延で開始され、2,141 ミリ秒で 478.7 IOPS に達しました。 Qtier は、4,807μs のレイテンシで 529.6 IOPS で開始され、19 ミリ秒未満で約 1 IOPS に達しました。 Qtier のピークは 47,398 IOPS、遅延は 21.6 ミリ秒でした。 SSD キャッシュは 5,401 IOPS で 657.1 μs のレイテンシーで開始され、約 1 IOPS まで 16 ミリ秒未満を維持しました。 SSD キャッシュのピークは 52,465 IOPS、遅延は 19.5 ミリ秒でした。
SQL 90-10 の場合、標準は 180 ミリ秒の遅延で 13.4 IOPS で開始され、1,720 ミリ秒の遅延で 594 IOPS でピークに達しました。 Qtier は 4,607μs のレイテンシーで 556.9 IOPS で開始され、約 1K IOPS で 10ms を超えてポップしました。 Qtier は 45,528 ミリ秒の遅延で 22.5 IOPS に達しました。 SSD キャッシュは 4,997 IOPS および 817.4μs のレイテンシで開始され、48,808 IOPS および 21.1ms のレイテンシでピークに達しました。
SQL 80-20 では、標準は 139.7 ミリ秒のレイテンシで 16.3 IOPS で始まり、1,332 ミリ秒のレイテンシで 749.6 IOPS でピークに達しました。 SSD キャッシュは 4,399 ミリ秒の遅延で 1.53 IOPS で開始され、43,196 ミリ秒の遅延で 23.5 IOPS でピークに達しました。 Qtier は、4,391μs のレイテンシで 574.7 IOPS で開始し、43,250ms のレイテンシで 23.7 IOPS でピークに達しました。
このレビューの最後のテスト バッチは、Oracle ワークロードです。ここで、標準は 139.8 ミリ秒のレイテンシで 16.1 IOPS で始まり、1,378 ミリ秒のレイテンシで 921 IOPS でピークに達しました。 Qtier は 3,894 IOPS および 599.8μs レイテンシで開始され、39,101 IOPS および 32.7ms レイテンシでピークに達しました。 SSD キャッシュは 4,199 IOPS および 641.3μs のレイテンシーで開始され、42,100 ミリ秒のレイテンシーで 30.4 IOPS でピークに達しました。
Oracle 90-10 では、標準は 180.1 IOPS (遅延 12.9 ミリ秒) で始まり、ピークは 1,757 IOPS (遅延 400 ミリ秒) でした。 Qtier は 4,696 IOPS、レイテンシー 556.7 μs で開始され、ピークには約 46 IOPS、レイテンシー 12.6 ミリ秒でした。 SSD キャッシュは 5,196 IOPS および 624.3 μs のレイテンシーで開始され、51,340 ミリ秒のレイテンシーで 12.6 IOPS のピークに達しました。
最終テストは Oracle 80-20 で、標準は 140.4 IOPS、レイテンシー 16.1 ミリ秒で開始され、最大 1,344 IOPS、レイテンシー 496 ミリ秒でした。 Qtier は 84,497 IOPS で開始され、592μs が約 1K IOPS で 9ms を超え、その後 44,233ms のレイテンシーで 13.9 IOPS でピークに達しました。 SSD キャッシュは、4,697μs のレイテンシで 904.1 IOPS で開始され、48,345ms のレイテンシで 13 IOPS でピークに達しました。
まとめ
フラッシュには、回転ディスクに比べて明らかにパフォーマンス上の利点がありますが、後者は前者に比べてコストと容量の面で利点があります。 NAS にフラッシュのみを搭載することは、おそらくほとんどの組織では実行できないことを認識しているため、QNAP は、ユーザーが HDD の容量と価値を活用しながらフラッシュのパフォーマンスを最大限に活用するためのオプションを提供します。 QNAP は、フラッシュに送信されるホット データのパフォーマンスを高速化するために、SSD への書き込みと SSD からの読み取りを行う SSD キャッシュ オプションを提供します。同社は、アクセス頻度に応じてデータを適切なメディアに自動的に移動する、Qtier という名前の階層化オプションも提供しています。
テストでは、ベンチマークとして RAID6 のすべての HDD の標準を調べました。この標準は期待どおりに動作しましたが、ここでは再びどのように動作したかを深く掘り下げるというよりは比較にすぎません。 4K ランダム読み取りテストでは、SSD キャッシュと Qtier の両方をオンにすると、レイテンシが大幅に低下し、60 ミリ秒以上の差で 1,700 IOPS を超えるパフォーマンスが得られました。 4K 読み取りでは、SSD キャッシュのピーク パフォーマンスがわずかに向上しました。ランダム 4K 書き込みでは、SSD キャッシュが標準を上回る 44K IOPS、Qtier が標準を上回る 51K IOPS を示しました。シーケンシャル ワークロードの場合、キャッシュ オプションと階層化オプションの両方が標準と比較して 500MB/秒を超えるパフォーマンスの向上を示し、64K 読み取りでは Qtier の方がわずかに優れていました。 64K 書き込みでは、SSD キャッシュは標準より約 470MB/s 良く実行され、Qtier は標準より約 630MB/s 良く実行されました。
合成データベースのワークロードでは、SQL および Oracle のワークロードを実行しました。 SQL では、Qtier は標準を上回る 45K IOPS に達し、SSD キャッシュは標準を上回る 50K IOPS に達しました。 SQL 90-10 では、Qtier は標準を上回る 43K IOPS に達し、SSD キャッシュは標準を上回る 46K IOPS に達しました。 SQL 80-20 では、SSD キャッシュのピークが標準よりも約 42K IOPS 高く、Qtier のピークはわずかに高かったものの、ほぼ同じでした。 Oracle を見ると、Qtier は標準を上回る約 37 IOPS のピークに達し、SSD キャッシュは標準を上回る約 40 IOPS のピークに達しました。 Oracle 90-10 では、Qtier のピークが標準を上回る約 44 IOPS となり、SSD キャッシュのピークが標準を上回る 50 IOPS 近くに達しました。そして最後に、Oracle 80-20 では、Qtier のピークが標準を上回る約 42 IOPS となり、SSD キャッシュのピークは標準を上回る約 46 IOPS になりました。
全体として、どちらの機能も期待どおりに動作し、いくつかの SSD と組み合わせることで、NAS の新たなレベルのパフォーマンスを向上させることができました。どちらか一方が勝つベンチマークがいくつかありましたが、いずれの場合でも、ユーザーはどちらかのテクノロジーを活用することでパフォーマンスが大幅に向上することは間違いありません。オールフラッシュ データセンターの準備がまだ整っていない組織に対して、QNAP は追加のライセンスを必要とせず、数台の SSD を使用するだけで運用できる優れた代替手段を提供します。
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