QNAP Qtier et examen du cache SSD

Nous examinons tellement de systèmes NAS que nous avons rarement le temps d'explorer toutes les fonctionnalités disponibles dans ces systèmes. Du point de vue de QNAP, ils ont travaillé pour continuer à améliorer les façons dont le flash peut être utilisé dans leurs systèmes. C'est à la fois en termes de conceptions matérielles agressives qui permettent une tonne de flash via des emplacements 2.5″ et/ou M.2, et au sein du système d'exploitation NAS lui-même (QNAP QTS). Côté logiciel, QNAP propose deux façons d'accélérer les performances du NAS avec les SSD. Le premier est leur mécanisme de hiérarchisation automatique baptisé Qtier, le second via le cache SSD. Dans cette revue, nous examinons les deux options pour illustrer les avantages de performance de chaque technologie.

Tout d'abord, une introduction rapide sur Qtier et la mise en cache SSD. Qtier est la technologie de hiérarchisation automatisée de l'entreprise. Qtier optimise les performances et l'efficacité du stockage en déplaçant les données chaudes vers les SSD les plus performants et les données moins performantes ou plus froides vers les disques durs SAS ou SATA. Cela donne aux utilisateurs les performances des disques SSD tout en profitant des capacités plus importantes et économiques des disques durs. QNAP indique que les données seront migrées sans interférer avec les E/S normales. Alternativement, le cache SSD écrit les données qui nécessitent les performances les plus élevées sur tous les SSD et peut être relu à partir du cache, améliorant ainsi les performances. Les données peuvent exister à la fois sur les disques SSD et les disques durs pour aider à protéger l'intégrité des données.

Gestion Qtier

La fonctionnalité Qtier est assez facile à configurer. Dans le système d'exploitation QTS, il suffit d'afficher l'écran Stockage et instantanés. Ici, ils peuvent voir les pools de stockage et leur état. Qtier est l'une des options en haut à droite.

En ouvrant l'option Qtier, les utilisateurs voient la hiérarchisation automatique Qtier et le pool de stockage comme écrans principaux. La hiérarchisation automatique de Qtier contient des informations sur la configuration des pools de stockage, y compris les différents niveaux. À partir de cet écran, il y a trois options : Planification de la hiérarchisation, Hiérarchisation à la demande et Statistiques.

Le calendrier de hiérarchisation est comme ça en a l'air. Les utilisateurs peuvent soit configurer la hiérarchisation automatique, soit planifier manuellement la hiérarchisation. Selon la charge de travail, l'une ou l'autre option peut avoir du sens.

Si les utilisateurs n'ont besoin que de Qtier pour hiérarchiser automatiquement certaines données, ils peuvent le configurer avec la fonctionnalité Hiérarchisation à la demande.

Grâce aux statistiques de hiérarchisation automatique de Qtier, les utilisateurs peuvent voir quand et où leurs données sont déplacées.

Performance

Le banc d'essai dans ce cas est le QNAP TS-1685, qui comprend douze baies 3.5" pour un stockage haute capacité ainsi que quatre baies SSD 2.5" dédiées. En plus du stockage accessible par l'avant, QNAP prend également en charge jusqu'à six SSD m.2 basés sur SATA en interne. Le système testé est configuré avec 64 Go de RAM, douze 8 To Disques durs Seagate Enterprise NAS et quatre 960 Go SSD Samsung 860 DCT. Les disques durs ont été configurés dans un RAID12 à 6 disques et les SSD ont été connectés au pool de stockage via Qtier dans un RAID4 à 10 disques avec un surprovisionnement de 10 % suggéré via l'outil de profilage SSD QNAP. À partir de ce pool de stockage, nous avons créé un LUN de 1 To que nous avons attaché à un hôte VMware ESXi 6.7u1 pour effectuer des tests.

Pour les besoins de cet examen, nous avons testé trois configurations :

Performances standard du pool de disques durs RAID12 à 6 disques
Pool RAID6 HDD + cache SSD (RAID10 via nos 4 SSD)
Pool de disques durs RAID6 + niveau SSD (RAID10 via nos 4 SSD)

Analyse de la charge de travail VDBench

Profils:

Lecture aléatoire 4K : 100 % de lecture, 128 threads, 0-120 % d'iorate
Écriture aléatoire 4K : 100 % d'écriture, 64 threads, 0-120 % de vitesse
Lecture séquentielle 64K : 100 % de lecture, 16 threads, 0-120 % d'iorate
Écriture séquentielle 64K : 100 % d'écriture, 8 threads, 0-120 % d'iorate
Base de données synthétique : SQL et Oracle

Dans les performances de lecture maximales 4K, les performances standard ont commencé à 245 IOPS et une latence de 9.3 ms avant de culminer à 2,329 1,737 IOPS avec une latence de 7 1 ms. Le cache Qtier et SSD a démarré autour de 1 52 IOPS et sous 64,770 ms de latence, les deux configurations sont restées sous 63 ms jusqu'à environ 63,300 60.1 IOPS. Le cache SSD a culminé avec XNUMX XNUMX IOPS à XNUMX ms par rapport au pic du Qtier d'environ XNUMX XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX ms avant d'en baisser.

En ce qui concerne l'écriture aléatoire 4K, les performances standard ont été de courte durée avec un début de 50 IOPS à 343 μs et un pic de 518.5 IOPS à 336.8 μs. Le cache SSD a commencé à 4,100 308.1 IOPS et 1 μs et a cassé 11 ms à environ 48,231 23.3 IOPS. Le cache SSD a atteint un sommet avec 5,599 201 IOPS à une latence de 1 ms. Le plus performant ici était le Qtier commençant avec 12 55,721 IOPS à 36.3 μs et restant sous XNUMX ms jusqu'à environ XNUMX XNUMX IOPS et atteignant un pic à XNUMX XNUMX IOPS avec XNUMX ms de latence.

En passant aux charges de travail séquentielles, dans la lecture 64K, les performances standard ont commencé à 629 IOPS ou 39 Mo/s avec une latence de 398 μs. Les performances standard ont culminé à environ 7 437 IOPS ou environ 2 M/s à une latence de 1,402 ms avant de chuter en performances et de grimper en latence. Le cache SSD était le deuxième plus performant à partir de 87 355.4 IOPS ou 15 Mo/s à 944 μs et a culminé à environ 8.6 1,498 IOPS ou 94 Mo/s à 377 ms avant de chuter. Le Qtier était le plus performant ici à partir de 14 15 IOPS ou 963 Mo/s à 17.2 μs pour la latence et a pu maintenir une latence inférieure à la milliseconde jusqu'à environ XNUMX XNUMX IOPS. Le Qtier a culminé à un peu plus de XNUMX XNUMX ou XNUMX Mo/s avec une latence de XNUMX ms avant de chuter.

Pour l'écriture séquentielle 64K, la norme a commencé à 349 IOPS ou 21.8 Mo/s avec une latence de 729.8 μs. La norme avait une latence inférieure à la milliseconde jusqu'à environ 2,500 150 IOPS ou environ 3,116 Mo/s et a culminé à 194.7 57.4 IOPS ou 1,098 Mo/s avec une latence de 68.6 ms. Le cache SSD a démarré à 1.03 10,583 IOPS ou 672 Mo/s avec une latence de 23.8 ms. Le cache a culminé à 1,599 100 IOPS ou 571.8 Mo/s à 13,300 ms pour la latence. Le Qtier a démarré à 827 8.1 IOPS ou XNUMX Mo/s avec une latence de XNUMX μs. Il a ensuite culminé à environ XNUMX XNUMX IOPS ou XNUMX Mo/s à une latence de XNUMX ms avant de chuter.

Ensuite, nos charges de travail SQL. Ici, la norme a commencé à 221 IOPS et une latence de 11.1 ms et a culminé à 2,141 478.7 IOPS à 4,807 ms. Qtier a commencé à 529.6 19 IOPS avec une latence de 1 μs et a atteint environ 47,398 21.6 IOPS en moins de 5,401 ms. Le Qtier a culminé à 657.1 1 IOPS avec une latence de 16 ms. Le cache SSD a commencé à 52,465 19.5 IOPS avec une latence de XNUMX μs et est resté inférieur à XNUMX ms jusqu'à environ XNUMX XNUMX IOPS. Le cache SSD a culminé à XNUMX XNUMX IOPS et une latence de XNUMX ms.

Pour SQL 90-10, la norme a commencé à 180 IOPS avec une latence de 13.4 ms et a culminé à 1,720 594 IOPS avec une latence de 4,607 ms. Le Qtier a commencé à 556.9 1 IOPS avec une latence de 10 μs et a dépassé 45,528 ms à environ 22.5 4,997 IOPS. Le Qtier a culminé à 817.4 48,808 IOPS avec une latence de 21.1 ms. Le cache SSD a commencé à XNUMX XNUMX IOPS et une latence de XNUMX μs et a culminé à XNUMX XNUMX IOPS avec XNUMX ms de latence.

Avec SQL 80-20, la norme a commencé à 139.7 IOPS avec une latence de 16.3 ms et a culminé à 1,332 749.6 IOPS avec une latence de 4,399 ms. Le cache SSD a commencé à 1.53 43,196 IOPS avec une latence de 23.5 ms et a culminé à 4,391 574.7 IOPS avec une latence de 43,250 ms. Qtier a commencé à 23.7 XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX μs et a culminé à XNUMX XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX ms.

Notre dernier lot de tests pour cet examen concerne nos charges de travail Oracle. Ici, la norme a commencé à 139.8 IOPS avec une latence de 16.1 ms et a culminé à 1,378 921 IOPS avec 3,894 ms de latence. Qtier a commencé à 599.8 39,101 IOPS et une latence de 32.7 μs et a culminé à 4,199 641.3 IOPS avec une latence de 42,100 ms. Le cache SSD a commencé à 30.4 XNUMX IOPS et une latence de XNUMX μs et a culminé à XNUMX XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX ms.

Avec Oracle 90-10, la norme a commencé à 180.1 IOPS avec une latence de 12.9 ms et a culminé à 1,757 400 IOPS avec une latence de 4,696 ms. Le Qtier a commencé à 556.7 46 IOPS et une latence de 12.6 μs et a culminé à environ 5,196 624.3 IOPS avec une latence de 51,340 ms. Le cache SSD a commencé à 12.6 XNUMX IOPS et une latence de XNUMX μs et a culminé à XNUMX XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX ms.

Notre test final est l'Oracle 80-20 où la norme a commencé à 140.4 IOPS et une latence de 16.1 ms et a culminé à 1,344 496 IOPS avec une latence de 84,497 ms. Le Qtier a commencé à 592 1 IOPS avec 9 μs dépassant 44,233 ms à environ 13.9 4,697 IOPS et culminant à 904.1 48,345 IOPS avec une latence de 13 ms. Le cache SSD a commencé à XNUMX XNUMX IOPS avec une latence de XNUMX μs et a culminé à XNUMX XNUMX IOPS avec XNUMX ms de latence.

Conclusion

Flash présente des avantages évidents en termes de performances par rapport aux disques en rotation, mais ce dernier a un avantage en termes de coût et de capacité par rapport au premier. Sachant que mettre rien d'autre que du flash dans un NAS n'est probablement pas quelque chose que la plupart des organisations peuvent faire, QNAP offre aux utilisateurs des options pour tirer pleinement parti des performances du flash tout en tirant parti de la capacité et de la valeur des disques durs. QNAP propose une option de mise en cache SSD pour écrire et lire sur les SSD pour des performances plus rapides pour les données chaudes envoyées à la mémoire flash. La société propose également une option de hiérarchisation, nommée Qtier, qui déplace automatiquement les données vers le support approprié en fonction de la fréquence d'accès.

Pour les tests, nous avons examiné une norme de tous les disques durs en RAID6 comme référence. La norme a fonctionné comme prévu et est plus une comparaison que de plonger trop profondément dans la façon dont elle a fonctionné à nouveau ici. Pour nos tests de lecture aléatoire 4K, l'activation à la fois du cache SSD et de Qtier a entraîné une performance de plus de 60K IOPS avec une latence considérablement plus faible, plus de 1,700 4 ms de différence. En lecture 4K, le cache SSD était légèrement meilleur en termes de performances de pointe. L'écriture aléatoire 44K a montré le cache SSD avec 51K IOPS par rapport à la norme et le Qtier avec plus de 500K IOPS par rapport à la norme. Pour les charges de travail séquentielles, les options de mise en cache et de hiérarchisation ont montré des performances supérieures à 64 Mo/s par rapport à la norme, le Qtier étant légèrement meilleur en lecture 64K. En écriture 470K, le cache SSD fonctionnait à environ 630 Mo/s de mieux que la norme et le Qtier fonctionnait à environ XNUMX Mo/s de mieux que la norme.

Pour nos charges de travail de base de données synthétiques, nous avons exécuté nos charges de travail SQL et Oracle. Avec SQL, le Qtier a culminé à 45 50 IOPS par rapport à la norme et le cache SSD a culminé à 90 10 IOPS par rapport à la norme. Dans SQL 43-46, Qtier a culminé à 80 20 IOPS par rapport à la norme tandis que le cache SSD a culminé à 42 37 IOPS par rapport à la norme. SQL 40-90 a vu le cache SSD culminer à environ 10 44 IOPS par rapport à la norme tandis que Qtier a culminé légèrement plus haut mais à peu près le même. En regardant Oracle, le Qtier a culminé à environ 50 80 IOPS par rapport à la norme tandis que le cache SSD a culminé à environ 20 42 IOPS par rapport à la norme. Oracle 46-XNUMX a vu Qtier culminer à environ XNUMX XNUMX IOPS par rapport à la norme et le cache SSD a culminé à près de XNUMX XNUMX IOPS par rapport à la norme. Et enfin, Oracle XNUMX-XNUMX a vu le pic Qtier d'environ XNUMX XNUMX IOPS par rapport à la norme tandis que le cache SSD a culminé à environ XNUMX XNUMX IOPS par rapport à la norme.

Dans l'ensemble, les deux fonctionnalités ont fonctionné comme prévu et, associées à quelques SSD, ont permis d'atteindre de nouveaux niveaux de performances à partir du NAS. Il y avait des points de repère où l'un ou l'autre gagnerait, mais dans les deux cas, les utilisateurs verront certainement une forte augmentation des performances en tirant parti d'une technologie ou de l'autre. Pour les organisations qui ne sont pas encore tout à fait prêtes pour le centre de données XNUMX % flash, QNAP offre une excellente alternative qui ne nécessite aucune licence supplémentaire, juste quelques SSD pour devenir opérationnel.

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