我們審查瞭如此多的 NAS 系統，以至於我們很少有時間探索這些系統中的所有可用功能。 從 QNAP 的角度來看，他們一直致力於繼續增強閃存在其係統中的利用方式。 這既體現在通過 2.5 英寸和/或 M.2 插槽允許大量閃存的激進硬件設計方面，也體現在 NAS 操作系統本身 (QNAP QTS) 中。 在軟件方面，QNAP 提供兩種方式來使用 SSD 加速 NAS 性能。 第一個是他們稱為 Qtier 的自動分層機制，第二個是通過 SSD 緩存。 在這篇評論中，我們將研究這兩種選擇，以說明每種技術的性能優勢。
我們審查瞭如此多的 NAS 系統，以至於我們很少有時間探索這些系統中的所有可用功能。 從 QNAP 的角度來看，他們一直致力於繼續增強閃存在其係統中的利用方式。 這既體現在通過 2.5 英寸和/或 M.2 插槽允許大量閃存的激進硬件設計方面，也體現在 NAS 操作系統本身 (QNAP QTS) 中。 在軟件方面，QNAP 提供兩種方式來使用 SSD 加速 NAS 性能。 第一個是他們稱為 Qtier 的自動分層機制，第二個是通過 SSD 緩存。 在這篇評論中，我們將研究這兩種選擇，以說明每種技術的性能優勢。
首先，快速入門 Qtier 和 SSD 緩存。 Qtier 是該公司的自動分層技術。 Qtier 通過將熱數據移動到性能更高的 SSD 並將性能較低或較冷的數據移動到 SAS 或 SATA HDD 來優化存儲的性能和效率。 這為用戶提供了 SSD 的性能，同時利用 HDD 具有成本效益的更大容量。 QNAP 表示將在不干擾正常 IO 的情況下遷移數據。 或者，SSD 緩存確實將需要最高性能的數據寫入所有 SSD，並且可以從緩存中讀回，從而提高性能。 數據可以同時存在於 SSD 和 HDD 上，以幫助保護數據完整性。
會員管理
Qtier 功能非常容易設置。 在 QTS 操作系統中，只需打開存儲和快照屏幕即可。 他們可以在這裡看到存儲池及其狀態。 Qtier 是靠近右上角的選項之一。
打開 Qtier 選項，用戶會看到 Qtier Auto Tiering 和 Storage Pool 作為主屏幕。 在 Qtier Auto Tiering 中，有關於存儲池設置的信息，包括各個層。 在此屏幕上有三個選項：分層計劃、按需分層和統計。
分層時間表就像聽起來一樣。 用戶可以設置自動分層或手動安排分層。 根據工作負載，任一選項都可能有意義。
如果用戶只需要 Qtier 自動對某些數據進行分層，他們可以使用按需分層功能進行設置。
通過 Qtier Auto Tiering Statistics，用戶可以看到他們的數據何時何地被移動。
性能
這種情況下的試驗台是 威聯TS-1685，其中包括十二個用於大容量存儲的 3.5 英寸托架以及四個專用的 2.5 英寸 SSD 托架。 除了前端可訪問的存儲，QNAP 還支持多達六個內部基於 SATA 的 m.2 SSD。 被測系統配置64GB RAM，8個XNUMXTB 希捷企業級網絡存儲硬盤 和四個 960GB 三星 860 DCT 固態硬盤. HDD 配置為 12 驅動器 RAID6，SSD 通過 Qtier 連接到 4 驅動器 RAID10 中的存儲池，通過 QNAP SSD 分析工具建議 10% 的超額配置。 從這個存儲池中，我們分出了一個 1TB LUN，我們將其連接到 VMware ESXi 6.7u1 主機以執行測試。
出於本次審查的目的，我們測試了三種配置：
- 12 驅動器 RAID6 硬盤池的標準性能
- RAID6 HDD 池 + SSD 緩存（RAID10 通過我們的 4 個 SSD）
- RAID6 HDD 池 + SSD 層（RAID10 通過我們的 4 個 SSD）
VDBench 工作負載分析
簡介：
- 4K 隨機讀取：100% 讀取，128 個線程，0-120% 重複率
- 4K 隨機寫入：100% 寫入，64 線程，0-120% iorate
- 64K 順序讀取：100% 讀取，16 線程，0-120% 迭代
- 64K 順序寫入：100% 寫入，8 個線程，0-120% 迭代
- 綜合數據庫：SQL 和 Oracle
在 4K 峰值讀取性能中，標準性能從 245 IOPS 和 9.3ms 延遲開始，然後達到峰值 2,329 IOPS，延遲為 1,737ms。 Qtier 和 SSD 緩存開始時都在 7K IOPS 左右，延遲低於 1 毫秒，兩種配置都保持在 1 毫秒以下，直到大約 52K IOPS。 SSD 緩存在 64,770 毫秒時達到峰值 63 IOPS，而 Qtier 的峰值約為 63,300 IOPS，延遲為 60.1 毫秒，然後下降一些。
看看 4K 隨機寫入，標準性能是短暫的，開始時為 50 IOPS，時間為 343μs，峰值為 518.5 IOPS，時間為 336.8μs。 SSD 緩存以 4,100 IOPS 和 308.1μs 開始，並在大約 1K IOPS 時突破 11ms。 SSD 緩存繼續達到 48,231 IOPS 的峰值，延遲為 23.3 毫秒。 這裡表現最好的是 Qtier，從 5,599μs 的 201 IOPS 開始，一直保持在 1ms 以下，直到大約 12K IOPS，然後以 55,721 IOPS 的峰值達到 36.3ms 的延遲。
切換到順序工作負載，在 64K 讀取中，標準性能從 629 IOPS 或 39MB/s 開始，延遲為 398μs。 標準性能在 7 毫秒延遲時達到約 437K IOPS 或約 2M/s 的峰值，然後性能下降和延遲激增。 SSD 緩存的性能次之，從 1,402 IOPS 或 87MB/s（355.4μs）開始，然後在 15ms 時達到大約 944K IOPS 或 8.6MB/s 的峰值，然後下降。 Qtier 是這裡表現最好的，從 1,498 IOPS 或 94MB/s 開始，延遲為 377μs，並且能夠維持亞毫秒延遲直到大約 14K IOPS。 Qtier 的峰值剛好超過 15K 或 963MB/s，延遲為 17.2ms，然後下降。
對於 64K 順序寫入，標準以 349μs 延遲時的 21.8 IOPS 或 729.8MB/s 開始。 該標准在達到約 2,500 IOPS 或約 150MB/s 之前具有亞毫秒級延遲，並以 3,116ms 的延遲達到 194.7 IOPS 或 57.4MB/s 的峰值。 SSD 緩存以 1,098 IOPS 或 68.6MB/s 的速度啟動，延遲為 1.03 毫秒。 緩存在 10,583 毫秒延遲時達到 672 IOPS 或 23.8MB/s 的峰值。 Qtier 在 1,599μs 延遲時以 100 IOPS 或 571.8MB/s 開始。 在下降之前，它以 13,300 毫秒的延遲達到大約 827 IOPS 或 8.1MB/s 的峰值。
接下來是我們的 SQL 工作負載。 此處標準以 221 IOPS 和 11.1ms 延遲開始，在 2,141ms 時達到 478.7 IOPS 的峰值。 Qtier 以 4,807 IOPS 和 529.6μs 延遲開始，並在 19ms 內達到約 1K IOPS。 Qtier 的峰值為 47,398 IOPS，延遲為 21.6 毫秒。 SSD 緩存從 5,401 IOPS 開始，延遲為 657.1μs，一直保持在 1ms 以下，直到大約 16K IOPS。 SSD 緩存的峰值為 52,465 IOPS，延遲為 19.5 毫秒。
對於 SQL 90-10，該標準以 180 IOPS 和 13.4 毫秒延遲開始，在 1,720 毫秒延遲時達到 594 IOPS 的峰值。 Qtier 在 4,607 微秒延遲時以 556.9 IOPS 開始，並在大約 1K IOPS 時突然超過 10 毫秒。 Qtier 在 45,528 毫秒延遲時達到 22.5 IOPS 的峰值。 SSD 緩存以 4,997 IOPS 和 817.4μs 的延遲開始，然後以 48,808 IOPS 和 21.1 毫秒的延遲達到峰值。
對於 SQL 80-20，該標準以 139.7 IOPS 和 16.3 毫秒延遲開始，並在 1,332 毫秒延遲時達到 749.6 IOPS 的峰值。 SSD 緩存在 4,399 毫秒延遲時以 1.53 IOPS 開始，在 43,196 毫秒延遲時達到 23.5 IOPS 的峰值。 Qtier 以 4,391 IOPS 和 574.7 微秒延遲開始，然後以 43,250 毫秒延遲達到 23.7 IOPS 的峰值。
我們這次審查的最後一批測試是我們的 Oracle 工作負載。 此處標準以 139.8 IOPS 和 16.1 毫秒延遲開始，峰值為 1,378 IOPS 和 921 毫秒延遲。 Qtier 以 3,894 IOPS 和 599.8μs 延遲開始，並以 39,101ms 延遲達到 32.7 IOPS 的峰值。 SSD 緩存以 4,199 IOPS 和 641.3μs 的延遲開始，然後以 42,100 IOPS 和 30.4 毫秒的延遲達到峰值。
對於 Oracle 90-10，該標準以 180.1 IOPS 和 12.9 毫秒的延遲開始，並以 1,757 IOPS 的峰值和 400 毫秒的延遲達到峰值。 Qtier 以 4,696 IOPS 和 556.7μs 的延遲開始，並以大約 46K IOPS 和 12.6ms 延遲達到峰值。 SSD 緩存以 5,196 IOPS 和 624.3μs 的延遲開始，然後以 51,340 IOPS 和 12.6 毫秒的延遲達到峰值。
我們的最終測試是 Oracle 80-20，其中標准開始時為 140.4 IOPS，延遲為 16.1 毫秒，峰值為 1,344 IOPS，延遲為 496 毫秒。 Qtier 從 84,497 IOPS 開始，592μs 在大約 1K IOPS 時超過 9 毫秒，然後在 44,233 毫秒的延遲時達到 13.9 IOPS 的峰值。 SSD 緩存開始時為 4,697 IOPS，延遲為 904.1μs，峰值為 48,345 IOPS，延遲為 13 毫秒。
結論
與旋轉磁盤相比，閃存具有明顯的性能優勢，但與前者相比，後者的容量優勢成本更高。 QNAP 知道在 NAS 中只放閃存可能不是大多數組織可以做的事情，因此 QNAP 為用戶提供了多種選擇，以充分利用閃存的性能，同時仍然利用 HDD 的容量和價值。 QNAP 提供了一個 SSD 緩存選項，用於寫入和讀取 SSD，以提高發送到閃存的熱數據的性能。 該公司還提供了一個名為 Qtier 的分層選項，它可以根據訪問頻率自動將數據移動到適當的媒體。
為了進行測試，我們將 RAID6 中所有 HDD 的標準作為基準。 該標準的表現符合預期，更多的是比較，而不是深入研究它在這裡的表現。 對於我們的 4K 隨機讀取測試，同時打開 SSD 緩存和 Qtier 導致超過 60K IOPS 性能，延遲顯著降低，差異超過 1,700 毫秒。 在 4K 讀取中，SSD 緩存的峰值性能稍好一些。 隨機 4K 寫入顯示 SSD 緩存超過標準 44K IOPS，而 Qtier 超過標準 51K IOPS。 對於順序工作負載，緩存和分層選項均顯示出超過 500MB/s 的性能優於標準，而 Qtier 在 64K 讀取方面略勝一籌。 在 64K 寫入中，SSD 緩存比標準快 470MB/s，Qtier 比標準快 630MB/s。
對於我們的合成數據庫工作負載，我們運行了 SQL 和 Oracle 工作負載。 使用 SQL，Qtier 達到了超過標準 45K IOPS 的峰值，而 SSD 緩存達到了超過標準 50K IOPS 的峰值。 在 SQL 90-10 中，Qtier 達到了超過標準 43K IOPS 的峰值，而 SSD 緩存達到了超過標準 46K IOPS 的峰值。 SQL 80-20 看到 SSD 緩存峰值超過標準約 42K IOPS，而 Qtier 峰值略高但大致相同。 查看 Oracle，Qtier 的峰值超過標準約 37K IOPS，而 SSD 緩存的峰值超過標準約 40K IOPS。 Oracle 90-10 看到 Qtier 峰值超過標準約 44K IOPS，SSD 緩存峰值超過標準近 50K IOPS。 最後，Oracle 80-20 看到 Qtier 峰值超過標準約 42K IOPS，而 SSD 緩存峰值超過標準約 46K IOPS。
總體而言，這兩項功能均按預期執行，再加上一些 SSD，有助於將 NAS 的性能提升到新的水平。 在某些基準測試中，一個或另一個會勝出，但無論哪種情況，用戶肯定會看到利用一種技術或另一種技術的性能大幅提升。 對於尚未完全準備好使用全閃存數據中心的組織，QNAP 提供了一個很好的替代方案，不需要額外的許可，只需幾個 SSD 即可運行。
