우리는 너무 많은 NAS 시스템을 검토하므로 이러한 시스템에서 사용 가능한 모든 기능을 탐색할 시간이 거의 없습니다. QNAP의 관점에서 그들은 시스템 내에서 플래시를 활용할 수 있는 방법을 지속적으로 개선하기 위해 노력해 왔습니다. 이는 2.5인치 및/또는 M.2 슬롯을 통해 그리고 NAS 운영 체제 자체(QNAP QTS) 내에서 엄청난 양의 플래시를 허용하는 공격적인 하드웨어 설계 측면에서 모두 그렇습니다. 소프트웨어 측면에서 QNAP는 SSD로 NAS 성능을 가속화하는 두 가지 방법을 제공합니다. 첫 번째는 Qtier라는 자동 계층화 메커니즘이고 두 번째는 SSD 캐시를 통한 것입니다. 이 검토에서는 각 기술의 성능 이점을 설명하기 위해 두 옵션을 모두 살펴봅니다.
우리는 너무 많은 NAS 시스템을 검토하므로 이러한 시스템 내에서 사용 가능한 모든 기능을 탐색할 시간이 거의 없습니다. QNAP의 관점에서 그들은 시스템 내에서 플래시를 활용할 수 있는 방법을 지속적으로 개선하기 위해 노력해 왔습니다. 이것은 2.5인치 및/또는 M.2 슬롯을 통해 그리고 NAS 운영 체제 자체(QNAP QTS) 내에서 엄청난 양의 플래시를 허용하는 공격적인 하드웨어 설계 측면에서 모두 그렇습니다. 소프트웨어 측면에서 QNAP는 SSD로 NAS 성능을 가속화하는 두 가지 방법을 제공합니다. 첫 번째는 Qtier라는 자동 계층화 메커니즘이고 두 번째는 SSD 캐시를 통한 것입니다. 이 검토에서는 각 기술의 성능 이점을 설명하기 위해 두 옵션을 모두 살펴봅니다.
먼저 Qtier 및 SSD 캐싱에 대한 빠른 입문서입니다. Qtier는 회사의 자동화된 계층화 기술입니다. Qtier는 핫 데이터를 고성능 SSD로 이동하고 성능이 낮거나 더 낮은 데이터를 SAS 또는 SATA HDD로 이동하여 스토리지의 성능과 효율성을 최적화합니다. 이것은 사용자에게 SSD의 성능을 제공하는 동시에 HDD의 비용 효율적인 더 큰 용량을 활용합니다. QNAP는 정상적인 IO를 방해하지 않고 데이터가 마이그레이션될 것이라고 말합니다. 또는 SSD 캐시는 최고 성능에 필요한 데이터를 모든 SSD에 쓰고 캐시에서 다시 읽을 수 있으므로 성능이 향상됩니다. 데이터는 데이터 무결성을 보호하기 위해 SSD와 HDD 모두에 동시에 존재할 수 있습니다.
Qtier 관리
Qtier 기능은 설정이 매우 쉽습니다. QTS 운영 체제에서 스토리지 및 스냅샷 화면을 불러오기만 하면 됩니다. 여기에서 스토리지 풀과 그 상태를 볼 수 있습니다. Qtier는 오른쪽 상단에 있는 옵션 중 하나입니다.
Qtier 옵션을 열면 Qtier 자동 계층화 및 스토리지 풀이 기본 화면으로 표시됩니다. Qtier 자동 계층화에는 다양한 계층을 포함하여 스토리지 풀 설정에 대한 정보가 있습니다. 이 화면에는 Tiering Schedule, Tiering On Demand 및 Statistics의 세 가지 옵션이 있습니다.
계층화 일정은 소리처럼 들립니다. 사용자는 자동 계층화를 설정하거나 계층화를 수동으로 예약할 수 있습니다. 워크로드에 따라 두 옵션 중 하나가 적합할 수 있습니다.
사용자가 특정 데이터를 자동으로 계층화하기 위해 Qtier만 필요한 경우 주문형 계층화 기능으로 이를 설정할 수 있습니다.
Qtier 자동 계층화 통계를 통해 사용자는 데이터가 이동되는 시기와 위치를 확인할 수 있습니다.
퍼포먼스
이 경우의 테스트베드는 큐냅 TS-1685여기에는 고용량 스토리지를 위한 3.5개의 2.5인치 베이와 2개의 전용 64인치 SSD 베이가 포함됩니다. 전면에서 액세스 가능한 스토리지 외에도 QNAP는 내부적으로 최대 8개의 SATA 기반 m.XNUMX SSD를 지원합니다. 테스트 중인 시스템은 XNUMXGB RAM, XNUMX개의 XNUMXTB로 구성됩니다. Seagate 엔터프라이즈 NAS HDD 960개의 XNUMXGB 삼성 860 DCT SSD. HDD는 12개 드라이브 RAID6에 구성되었고 SSD는 QNAP SSD 프로파일링 도구를 통해 제안된 4% 초과 프로비저닝과 함께 10개 드라이브 RAID10의 Qtier를 통해 스토리지 풀에 연결되었습니다. 이 스토리지 풀에서 테스트를 수행하기 위해 VMware ESXi 1u6.7 호스트에 연결한 1TB LUN을 조각했습니다.
이 검토를 위해 세 가지 구성을 테스트했습니다.
- 12-드라이브 RAID6 HDD 풀의 표준 성능
- RAID6 HDD 풀 + SSD 캐시(10개의 SSD를 통한 RAID4)
- RAID6 HDD 풀 + SSD 계층(10개의 SSD를 통한 RAID4)
VDBench 워크로드 분석
프로필 :
- 4K 임의 읽기: 100% 읽기, 128 스레드, 0-120% iorate
- 4K 임의 쓰기: 100% 쓰기, 64 스레드, 0-120% iorate
- 64K 순차 읽기: 100% 읽기, 16 스레드, 0-120% iorate
- 64K 순차 쓰기: 100% 쓰기, 8개 스레드, 0-120% 속도
- 합성 데이터베이스: SQL 및 Oracle
4K 피크 읽기 성능에서 표준 성능은 245 IOPS 및 9.3ms 대기 시간에서 시작하여 2,329ms 대기 시간으로 1,737 IOPS에서 정점에 도달했습니다. Qtier와 SSD 캐시는 모두 약 7K IOPS에서 시작했고 지연 시간은 1ms 미만이었습니다. 두 구성 모두 약 1K IOPS까지 52ms 미만을 유지했습니다. SSD 캐시는 64,770ms에서 63 IOPS로 정점을 찍었고, 대기 시간이 63,300ms인 약 60.1 IOPS의 Qtier 피크와 비교하여 약간 떨어졌습니다.
4K 임의 쓰기를 살펴보면 표준 성능은 50μs에서 343 IOPS로 시작하여 518.5μs에서 336.8 IOPS로 최고치로 수명이 짧았습니다. SSD 캐시는 4,100 IOPS 및 308.1μs에서 시작하여 약 1K IOPS에서 11ms를 중단했습니다. SSD 캐시는 48,231ms의 대기 시간에서 23.3 IOPS로 정점을 찍었습니다. 여기서 최고의 성능을 발휘한 Qtier는 5,599μs에서 201 IOPS로 시작하여 약 1K IOPS까지 12ms 미만을 유지하고 대기 시간이 55,721ms인 36.3 IOPS에서 정점에 도달했습니다.
순차 워크로드로 전환하면 64K 읽기에서 표준 성능은 629μs의 대기 시간으로 39 IOPS 또는 398MB/s에서 시작되었습니다. 표준 성능은 7ms 대기 시간에서 약 437K IOPS 또는 약 2M/s로 정점을 찍은 후 성능이 떨어지고 대기 시간이 급증했습니다. SSD 캐시는 1,402μs에서 87 IOPS 또는 355.4MB/s에서 시작하여 15ms에서 약 944K IOPS 또는 8.6MB/s에서 정점에 도달한 후 떨어졌습니다. Qtier는 대기 시간이 1,498μs에서 94 IOPS 또는 377MB/s에서 시작하여 약 14K IOPS까지 밀리초 미만의 대기 시간을 유지할 수 있는 최고의 성능을 보였습니다. Qtier는 15K 또는 963MB/s를 약간 넘는 최고 속도를 기록했으며 지연 시간은 17.2ms였습니다.
64K 순차 쓰기의 경우 표준은 349μs 대기 시간에서 21.8 IOPS 또는 729.8MB/s에서 시작했습니다. 이 표준은 약 2,500 IOPS 또는 약 150MB/s까지 3,116밀리초 미만의 대기 시간을 가졌고 대기 시간이 194.7ms인 57.4 IOPS 또는 1,098MB/s에서 정점에 도달했습니다. SSD 캐시는 68.6ms의 대기 시간에서 1.03 IOPS 또는 10,583MB/s에서 시작되었습니다. 캐시는 지연 시간이 672ms에서 23.8 IOPS 또는 1,599MB/s로 정점을 찍었습니다. Qtier는 100μs 대기 시간에서 571.8 IOPS 또는 13,300MB/s에서 시작했습니다. 약 827 IOPS 또는 8.1ms 대기 시간에서 XNUMXMB/s로 정점에 도달한 후 감소했습니다.
다음은 SQL 워크로드입니다. 여기서 표준은 221 IOPS 및 11.1ms 대기 시간에서 시작하여 2,141ms에서 478.7 IOPS로 정점에 도달했습니다. Qtier는 4,807μs 대기 시간으로 529.6 IOPS에서 시작하여 19ms 미만에서 약 1K IOPS로 만들었습니다. Qtier는 대기 시간이 47,398ms인 21.6 IOPS로 정점을 찍었습니다. SSD 캐시는 5,401μs 대기 시간으로 657.1 IOPS에서 시작하여 약 1K IOPS까지 16ms 미만으로 유지되었습니다. SSD 캐시는 최고 52,465 IOPS와 19.5ms의 대기 시간을 기록했습니다.
SQL 90-10의 경우 표준은 대기 시간이 180ms인 13.4 IOPS에서 시작하여 대기 시간이 1,720ms인 594 IOPS에서 정점에 도달했습니다. Qtier는 4,607μs 대기 시간에서 556.9 IOPS에서 시작하여 약 1K IOPS에서 10ms 이상 터졌습니다. Qtier는 45,528ms 대기 시간에서 22.5 IOPS로 정점을 찍었습니다. SSD 캐시는 4,997 IOPS 및 817.4μs 대기 시간에서 시작하여 대기 시간이 48,808ms인 21.1 IOPS에서 정점에 도달했습니다.
SQL 80-20에서 표준은 139.7ms 대기 시간에서 16.3 IOPS에서 시작하여 1,332ms 대기 시간에서 749.6 IOPS로 정점에 도달했습니다. SSD 캐시는 4,399ms 대기 시간에서 1.53 IOPS에서 시작하여 43,196ms 대기 시간에서 23.5 IOPS로 정점에 도달했습니다. Qtier는 대기 시간이 4,391μs인 574.7 IOPS에서 시작하여 대기 시간이 43,250ms인 23.7 IOPS에서 정점을 찍었습니다.
이 검토를 위한 최종 테스트 배치는 Oracle 워크로드입니다. 여기에서 표준은 139.8ms 대기 시간에서 16.1 IOPS에서 시작하여 대기 시간이 1,378ms인 921 IOPS에서 정점에 도달했습니다. Qtier는 3,894 IOPS 및 599.8μs 대기 시간에서 시작하여 39,101ms 대기 시간으로 32.7 IOPS에서 정점에 도달했습니다. SSD 캐시는 4,199 IOPS 및 641.3μs 대기 시간에서 시작하여 대기 시간 42,100ms의 30.4 IOPS에서 정점에 도달했습니다.
Oracle 90-10에서 표준은 대기 시간이 180.1ms인 12.9 IOPS에서 시작하여 대기 시간이 1,757ms인 400 IOPS에서 정점에 도달했습니다. Qtier는 4,696 IOPS와 556.7μs의 대기 시간에서 시작하여 46ms의 대기 시간으로 약 12.6K IOPS에서 정점에 도달했습니다. SSD 캐시는 5,196 IOPS 및 624.3μs 대기 시간에서 시작하여 51,340ms 대기 시간에서 12.6 IOPS로 정점에 도달했습니다.
우리의 마지막 테스트는 표준이 80 IOPS와 20ms의 대기 시간에서 시작하여 140.4ms의 대기 시간으로 16.1 IOPS에서 정점에 도달한 Oracle 1,344-496입니다. Qtier는 84,497 IOPS에서 시작하여 592μs가 약 1K IOPS에서 9ms를 거쳐 44,233ms의 대기 시간에서 13.9 IOPS로 최고조에 달했습니다. SSD 캐시는 대기 시간이 4,697μs인 904.1 IOPS에서 시작하여 대기 시간이 48,345ms인 13 IOPS에서 정점에 도달했습니다.
결론
플래시는 회전 디스크에 비해 분명한 성능 이점이 있지만 후자는 전자에 비해 용량 대비 비용 이점이 있습니다. NAS에 플래시만 넣는 것이 대부분의 조직에서 할 수 있는 일이 아니라는 것을 알고 있는 QNAP은 사용자가 HDD의 용량과 가치를 계속 활용하면서 플래시의 성능을 최대한 활용할 수 있는 옵션을 제공합니다. QNAP는 플래시로 전송되는 핫 데이터의 성능을 더 빠르게 하기 위해 SSD에 쓰고 읽을 수 있는 SSD 캐싱 옵션을 제공합니다. 이 회사는 또한 액세스 빈도에 따라 자동으로 데이터를 적절한 미디어로 이동하는 Qtier라는 계층화 옵션을 제공합니다.
테스트를 위해 RAID6의 모든 HDD 표준을 벤치마크로 살펴보았습니다. 표준은 예상대로 수행되었으며 여기서 다시 수행 방법을 너무 깊이 파고드는 것보다 비교에 가깝습니다. 4K 임의 읽기 테스트에서 SSD 캐시와 Qtier를 모두 켜면 대기 시간이 60ms 이상 차이가 나면서 1,700K IOPS 이상의 성능을 보였습니다. 4K 읽기에서 SSD 캐시는 최고 성능에서 약간 더 좋았습니다. 무작위 4K 쓰기는 표준보다 44K IOPS가 높은 SSD 캐시와 표준보다 51K IOPS가 넘는 Qtier를 보여주었습니다. 순차 워크로드의 경우 캐싱 및 계층화 옵션 모두 표준에 비해 500MB/s 이상의 성능을 보였고 Qtier는 64K 읽기에서 약간 더 우수했습니다. 64K 쓰기에서 SSD 캐시는 표준보다 약 470MB/s 더 잘 실행되었고 Qtier는 표준보다 약 630MB/s 더 잘 실행되었습니다.
합성 데이터베이스 워크로드의 경우 SQL 및 Oracle 워크로드를 실행했습니다. SQL을 통해 Qtier는 표준에 비해 최고 45K IOPS를, SSD 캐시는 표준에 비해 최고 50K IOPS를 기록했습니다. SQL 90-10에서 Qtier는 표준보다 최고 43K IOPS인 반면 SSD 캐시는 표준보다 최고 46K IOPS였습니다. SQL 80-20은 SSD 캐시 피크가 표준보다 약 42K IOPS인 반면 Qtier는 약간 높지만 거의 동일했습니다. Oracle을 살펴보면 Qtier는 표준보다 약 37K IOPS가 높았고 SSD 캐시는 표준보다 약 40K IOPS가 높았습니다. Oracle 90-10은 Qtier가 표준보다 약 44K IOPS 최고치를 보였고 SSD 캐시는 표준보다 거의 50K IOPS 최고치를 기록했습니다. 마지막으로 Oracle 80-20은 Qtier가 표준보다 약 42K IOPS 최고치를 기록한 반면 SSD 캐시는 표준보다 약 46K IOPS 최고치를 기록했습니다.
전반적으로 두 기능 모두 예상대로 수행되었고 몇 개의 SSD와 결합되어 NAS에서 새로운 수준의 성능을 이끌어내는 데 도움이 되었습니다. 둘 중 하나가 승리하는 벤치마크가 몇 가지 있었지만 두 경우 모두 사용자는 한 기술 또는 다른 기술을 활용하여 성능이 크게 향상되는 것을 분명히 볼 수 있습니다. 아직 올플래시 데이터 센터를 사용할 준비가 되지 않은 조직을 위해 QNAP는 추가 라이센스가 필요하지 않고 운영을 위해 SSD 몇 개만 있으면 되는 훌륭한 대안을 제공합니다.
