QNAP Qtier en SSD Cache Review

We beoordelen zoveel NAS-systemen dat we zelden tijd hebben om alle beschikbare functies van deze systemen te verkennen. Vanuit een QNAP-perspectief hebben ze gewerkt aan het verbeteren van de manieren waarop flash binnen hun systemen kan worden gebruikt. Dit is zowel in termen van agressieve hardware-ontwerpen die een hoop flash mogelijk maken via 2.5″- en/of M.2-slots, als binnen het NAS-besturingssysteem zelf (QNAP QTS). Wat de software betreft, biedt QNAP twee manieren om NAS-prestaties te versnellen met SSD's. De eerste is hun automatische tiering-mechanisme genaamd Qtier, de tweede is via SSD-cache. In deze review bekijken we beide opties om de prestatievoordelen van elke technologie te illustreren.

Allereerst een snelle inleiding over Qtier- en SSD-caching. Qtier is de geautomatiseerde tiering-technologie van het bedrijf. Qtier optimaliseert de prestaties en efficiëntie van opslag door hot data te verplaatsen naar de beter presterende SSD's en minder presterende of coolere data naar SAS of SATA HDD's. Dit geeft gebruikers de prestaties van SSD's terwijl ze profiteren van de kosteneffectieve grotere capaciteiten van HDD's. QNAP stelt dat de gegevens zullen worden gemigreerd zonder de normale IO te verstoren. Als alternatief schrijft SSD-cache de gegevens die nodig zijn voor de hoogste prestaties naar alle SSD's en kan deze worden teruggelezen uit de cache, waardoor de prestaties worden verbeterd. De gegevens kunnen tegelijkertijd op zowel SSD's als HDD's staan om de gegevensintegriteit te helpen beschermen.

Qtier-beheer

De Qtier-functie is vrij eenvoudig in te stellen. In het QTS-besturingssysteem hoeft u alleen maar het scherm Storage & Snapshots op te roepen. Hier kunnen ze de Storage Pools en hun status zien. Qtier is een van de opties rechtsboven.

Door de Qtier-optie te openen, zien gebruikers Qtier Auto Tiering en Storage Pool als de hoofdschermen. Vanuit de Qtier Auto Tiering is er informatie over de opzet van de storage pools inclusief de verschillende tiers. Vanuit dit scherm zijn er drie opties: Tiering Schedule, Tiering On Demand en Statistics.

Tiering Schedule is zoals het klinkt. Gebruikers kunnen automatische tiering instellen of tiering handmatig plannen. Afhankelijk van de werklast kunnen beide opties zinvol zijn.

Als gebruikers Qtier alleen nodig hebben om bepaalde gegevens automatisch te tieren, kunnen ze dit instellen met de functie Tiering On Demand.

Via Qtier Auto Tiering Statistics kunnen gebruikers zien waar en wanneer hun gegevens worden verplaatst.

Prestatie

Het testbed is in dit geval de QNAP TS-1685, waaronder twaalf 3.5-inch bays voor opslag met hoge capaciteit en vier speciale 2.5-inch SSD-bays. Naast de aan de voorzijde toegankelijke opslag, ondersteunt QNAP intern ook maximaal zes op SATA gebaseerde m.2 SSD's. Het geteste systeem is geconfigureerd met 64 GB RAM, twaalf 8 TB Seagate Enterprise NAS HDD's en vier 960GB Samsung 860 DCT SSD's. De HDD's werden geconfigureerd in een RAID12 met 6 schijven en de SSD's werden via Qtier aan de opslagpool gekoppeld in een RAID4 met 10 schijven met 10% overbevoorrading voorgesteld via de QNAP SSD-profileringstool. Uit deze opslagpool hebben we een LUN van 1 TB gemaakt die we hebben gekoppeld aan een VMware ESXi 6.7u1-host om tests op uit te voeren.

Voor deze review hebben we drie configuraties getest:

Standaardprestaties van de 12-drive RAID6 HDD-pool
RAID6 HDD-pool + SSD-cache (RAID10 via onze 4 SSD's)
RAID6 HDD Pool + SSD Tier (RAID10 via onze 4 SSD's)

VDBench-werkbelastinganalyse

profielen:

4K willekeurig lezen: 100% lezen, 128 threads, 0-120% joate
4K willekeurig schrijven: 100% schrijven, 64 threads, 0-120% snelheid
64K sequentieel lezen: 100% lezen, 16 threads, 0-120% jorate
64K sequentieel schrijven: 100% schrijven, 8 threads, 0-120% snelheid
Synthetische database: SQL en Oracle

In 4K-piekleesprestaties begonnen de standaardprestaties bij 245 IOPS en 9.3 ms latentie voordat ze piekten op 2,329 IOPS met een latentie van 1,737 ms. Zowel de Qtier- als de SSD-cache begonnen rond 7K IOPS en minder dan 1 ms latentie, beide configuraties bleven onder 1 ms tot ongeveer 52K IOPS. De SSD-cache piekte hoger met 64,770 IOPS bij 63 ms vergeleken met de piek van de Qtier van ongeveer 63,300 IOPS met een latentie van 60.1 ms voordat er wat afviel.

Kijkend naar willekeurig schrijven in 4K, waren de standaardprestaties van korte duur met een start van 50 IOPS bij 343 μs en een piek van 518.5 IOPS bij 336.8 μs. SSD-cache begon bij 4,100 IOPS en 308.1μs en brak 1ms bij ongeveer 11K IOPS. SSD-cache piekte met 48,231 IOPS bij een latentie van 23.3 ms. De beste prestatie hier was de Qtier die begon met 5,599 IOPS bij 201μs en onder de 1 ms bleef tot ongeveer 12K IOPS en vervolgens piekte op 55,721 IOPS met 36.3 ms voor latentie.

Overschakelen naar sequentiële workloads, in de 64K read begonnen de standaardprestaties bij 629 IOPS of 39MB/s met een latentie van 398μs. De standaardprestaties bereikten een piek van ongeveer 7K IOPS of ongeveer 437M/s bij een latentie van 2ms voordat de prestaties terugliepen en de latentie piekte. De SSD-cache presteerde het op één na best, beginnend bij 1,402 IOPS of 87 MB/s bij 355.4 μs en bereikte een piek van ongeveer 15 IOPS of 944 MB/s bij 8.6 ms voordat hij stopte. De Qtier presteerde hier het best vanaf 1,498 IOPS of 94MB/s bij 377μs voor latentie en kon een latentie van minder dan een milliseconde aanhouden tot ongeveer 14K IOPS. De Qtier piekte op iets meer dan 15K of 963 MB/s met een latentie van 17.2 ms voordat hij wegviel.

Voor 64K sequentieel schrijven begon de standaard bij 349 IOPS of 21.8 MB/s bij 729.8 μs latentie. De standaard had een latentie van minder dan een milliseconde tot ongeveer 2,500 IOPS of ongeveer 150 MB/s en piekte op 3,116 IOPS of 194.7 MB/s met een latentie van 57.4 ms. De SSD-cache begon bij 1,098 IOPS of 68.6 MB/s bij een latentie van 1.03 ms. De cache bereikte een piek van 10,583 IOPS of 672 MB/s bij 23.8 ms voor latentie. De Qtier begon met 1,599 IOPS of 100 MB/s bij een latentie van 571.8 μs. Het bereikte een piek van ongeveer 13,300 IOPS of 827 MB/s bij een latentie van 8.1 ms voordat het stopte.

De volgende stap is onze SQL-workloads. Hier begon de standaard bij 221 IOPS en 11.1 ms latentie en piekte op 2,141 IOPS bij 478.7 ms. Qtier begon bij 4,807 IOPS met een latentie van 529.6 μs en bereikte ongeveer 19 IOPS onder 1 ms. De Qtier piekte op 47,398 IOPS met een latentie van 21.6 ms. De SSD-cache begon bij 5,401 IOPS met een latentie van 657.1 μs en bleef onder de 1 ms tot ongeveer 16 IOPS. De SSD-cache piekte op 52,465 IOPS en een latentie van 19.5 ms.

Voor SQL 90-10 begon de standaard bij 180 IOPS met 13.4 ms latentie en piekte op 1,720 IOPS bij 594 ms latentie. De Qtier begon bij 4,607 IOPS bij 556.9 μs latentie en knalde meer dan 1 ms bij ongeveer 10 IOPS. De Qtier piekte op 45,528 IOPS bij een latentie van 22.5 ms. De SSD-cache begon bij 4,997 IOPS en 817.4 μs latentie en piekte op 48,808 IOPS met 21.1 ms voor latentie.

Met SQL 80-20 begon de standaard bij 139.7 IOPS bij 16.3 ms latentie en piekte bij 1,332 IOPS bij 749.6 ms latentie. De SSD-cache begon bij 4,399 IOPS bij een latentie van 1.53 ms en piekte bij 43,196 IOPS bij een latentie van 23.5 ms. Qtier begon met 4,391 IOPS met een latentie van 574.7 μs en bereikte een piek van 43,250 IOPS met een latentie van 23.7 ms.

Onze laatste reeks tests voor deze beoordeling zijn onze Oracle-workloads. Hier begon de standaard bij 139.8 IOPS met een latentie van 16.1 ms en piekte op 1,378 IOPS met een latentie van 921 ms. Qtier begon met 3,894 IOPS en 599.8 μs latentie en piekte op 39,101 IOPS met 32.7 ms latentie. De SSD-cache begon bij 4,199 IOPS en 641.3 μs latentie en piekte op 42,100 IOPS met een latentie van 30.4 ms.

Met Oracle 90-10 begon de standaard bij 180.1 IOPS met een latentie van 12.9 ms en piekte op 1,757 IOPS met een latentie van 400 ms. De Qtier begon bij 4,696 IOPS en een latentie van 556.7 μs en piekte op ongeveer 46K IOPS met 12.6 ms latentie. De SSD-cache begon bij 5,196 IOPS en 624.3 μs latentie en piekte op 51,340 IOPS bij een latentie van 12.6 ms.

Onze laatste test is de Oracle 80-20 waar de standaard begon bij 140.4 IOPS en een latentie van 16.1 ms en piekte op 1,344 IOPS met 496 ms latentie. De Qtier begon bij 84,497 IOPS met 592μs en ging over 1ms bij ongeveer 9K IOPS en piekte op 44,233 IOPS bij een latentie van 13.9ms. De SSD-cache begon bij 4,697 IOPS met een latentie van 904.1 μs en piekte op 48,345 IOP's met een latentie van 13 ms.

Conclusie

Flash heeft duidelijke prestatievoordelen ten opzichte van draaiende schijven, maar de laatste heeft een kostenvoordeel ten opzichte van de eerste. Wetende dat het plaatsen van niets anders dan flash in een NAS waarschijnlijk niet iets is wat de meeste organisaties kunnen doen, biedt QNAP de gebruiker opties om ten volle te profiteren van de prestaties van flash en tegelijkertijd de capaciteit en waarde van HDD's te benutten. QNAP biedt een SSD-cachingoptie om te schrijven naar en te lezen van de SSD's voor snellere prestaties voor de hot data die naar flash worden gestuurd. Het bedrijf biedt ook een tiering-optie, Qtier genaamd, die automatisch gegevens naar de juiste media verplaatst, afhankelijk van hoe vaak er toegang toe is.

Voor het testen hebben we gekeken naar een standaard van alle HDD's in RAID6 als benchmark. De standaard presteerde zoals verwacht en is meer een vergelijking dan te diep ingaan op hoe het hier opnieuw presteerde. Voor onze 4K willekeurige leestesten resulteerde het inschakelen van zowel de SSD-cache als Qtier in meer dan 60K IOPS-prestaties met dramatisch lagere latentie, meer dan 1,700 ms verschil. In 4K lezen was de SSD-cache iets beter in piekprestaties. Willekeurig 4K-schrijven toonde de SSD-cache met 44K IOPS boven standaard en de Qtier met meer dan 51K IOPS boven standaard. Voor sequentiële workloads vertoonden zowel de caching- als de tiering-opties meer dan 500 MB/s betere prestaties dan standaard, waarbij de Qtier iets beter was in 64K lezen. Bij 64K schrijven liep de SSD-cache ongeveer 470 MB/s beter dan standaard en de Qtier liep ongeveer 630 MB/s beter dan standaard.

Voor onze synthetische database-workloads hebben we onze SQL- en Oracle-workloads uitgevoerd. Met SQL piekte de Qtier 45K IOPS boven standaard en de SSD-cache piekte 50K IOPS boven standaard. In SQL 90-10 piekte Qtier 43K IOPS boven standaard, terwijl de SSD-cache 46K IOPS piekte boven standaard. SQL 80-20 zag de SSD-cache een piek bereiken van ongeveer 42K IOPS boven de standaard, terwijl Qtier iets hoger piekte maar ongeveer hetzelfde. Als we naar Oracle kijken, bereikte de Qtier een piek van ongeveer 37 IOPS boven de standaard, terwijl de SSD-cache een piek bereikte van ongeveer 40 IOPS boven de standaard. Oracle 90-10 zag Qtier een piek bereiken van ongeveer 44K IOPS boven standaard en de SSD-cache piekte bijna 50K IOPS boven standaard. En ten slotte zag Oracle 80-20 de Qtier-piek van ongeveer 42K IOPS boven de standaard, terwijl de SSD-cache een piek bereikte van ongeveer 46K IOPS boven de standaard.

Over het algemeen presteerden beide functies zoals verwacht, en in combinatie met een paar SSD's hielpen ze om nieuwe prestatieniveaus van de NAS te bereiken. Er waren enkele benchmarks waarbij de een of de ander zou winnen, maar in beide gevallen zullen gebruikers zeker een grote prestatieverbetering zien door gebruik te maken van de ene of de andere technologie. Voor organisaties die nog niet helemaal klaar zijn voor het all-flash datacenter, biedt QNAP een geweldig alternatief dat geen extra licenties vereist, slechts een paar SSD's om operationeel te worden.

QNAP SSD-versnellingsoplossingen

QNAP NAS bij Amazon

Bespreek deze recensie

Meld u aan voor de StorageReview-nieuwsbrief