Analisamos tantos sistemas NAS que raramente temos tempo para explorar todos os recursos disponíveis nesses sistemas. Do ponto de vista da QNAP, eles têm trabalhado para continuar a aprimorar as formas como o flash pode ser aproveitado em seus sistemas. Isso ocorre tanto em termos de designs de hardware agressivos que permitem uma tonelada de flash via slots de 2.5″ e/ou M.2, quanto dentro do próprio sistema operacional NAS (QNAP QTS). Do lado do software, a QNAP oferece duas maneiras de acelerar o desempenho do NAS com SSDs. O primeiro é o mecanismo de classificação automática chamado Qtier, o segundo é via cache SSD. Nesta revisão, examinamos as duas opções para ilustrar os benefícios de desempenho de cada tecnologia.
Revisamos tantos sistemas NAS que raramente temos tempo para explorar todos os recursos disponíveis nesses sistemas. Do ponto de vista da QNAP, eles têm trabalhado para continuar a aprimorar as formas como o flash pode ser aproveitado em seus sistemas. Isso ocorre tanto em termos de designs de hardware agressivos que permitem uma tonelada de flash via slots de 2.5″ e/ou M.2, quanto dentro do próprio sistema operacional NAS (QNAP QTS). Do lado do software, a QNAP oferece duas maneiras de acelerar o desempenho do NAS com SSDs. O primeiro é o mecanismo de classificação automática chamado Qtier, o segundo é via cache SSD. Nesta revisão, examinamos as duas opções para ilustrar os benefícios de desempenho de cada tecnologia.
Em primeiro lugar, uma cartilha rápida sobre cache Qtier e SSD. Qtier é a tecnologia de camadas automatizada da empresa. O Qtier otimiza o desempenho e a eficiência do armazenamento, movendo os dados quentes para os SSDs de maior desempenho e os dados de desempenho inferior ou mais frios para os HDDs SAS ou SATA. Isso oferece aos usuários o desempenho dos SSDs, aproveitando as capacidades maiores e econômicas dos HDDs. A QNAP declara que os dados serão migrados sem interferir no IO normal. Alternativamente, o cache SSD grava os dados necessários para o desempenho mais alto em todos os SSDs e pode ser lido novamente do cache, melhorando assim o desempenho. Os dados podem existir nos SSDs e nos HDDs ao mesmo tempo para ajudar a proteger a integridade dos dados.
Gerenciamento Qtier
O recurso Qtier é bastante fácil de configurar. No sistema operacional QTS, basta abrir a tela Storage & Snapshots. Aqui eles podem ver os pools de armazenamento e seus status. Qtier é uma das opções no canto superior direito.
Abrindo a opção Qtier, os usuários veem o Qtier Auto Tiering e o Storage Pool como as telas principais. No Qtier Auto Tiering, há informações sobre a configuração dos pools de armazenamento, incluindo as várias camadas. Nessa tela, há três opções: Agendamento de níveis, Nível sob demanda e Estatísticas.
Tiering Schedule é como parece. Os usuários podem configurar níveis automáticos ou agendar níveis manualmente. Dependendo da carga de trabalho, qualquer uma das opções pode fazer sentido.
Se os usuários precisarem apenas que o Qtier classifique automaticamente determinados dados, eles podem configurar isso com o recurso Tiering On Demand.
Por meio do Qtier Auto Tiering Statistics, os usuários podem ver quando e para onde seus dados estão sendo movidos.
Performance
O testbed neste caso é o QNAP TS-1685, que inclui doze baias de 3.5” para armazenamento de alta capacidade, bem como quatro baias dedicadas para SSD de 2.5”. Além do armazenamento acessível pela frente, a QNAP também oferece suporte interno para até seis SSDs m.2 baseados em SATA. O sistema em teste está configurado com 64 GB de RAM, doze 8 TB HDDs Seagate Enterprise NAS e quatro 960GB SSD Samsung 860 DCT. Os HDDs foram configurados em um RAID12 de 6 unidades e os SSDs foram conectados ao pool de armazenamento via Qtier em um RAID4 de 10 unidades com 10% de superprovisionamento sugerido por meio da ferramenta de criação de perfil SSD QNAP. A partir desse pool de armazenamento, criamos um LUN de 1 TB que conectamos a um host VMware ESXi 6.7u1 para realizar testes.
Para os fins desta revisão, testamos três configurações:
- Desempenho padrão do pool de HDD RAID12 de 6 unidades
- Conjunto de HDD RAID6 + cache SSD (RAID10 através de nossos 4 SSDs)
- Conjunto de HDD RAID6 + Tier SSD (RAID10 por meio de nossos 4 SSDs)
Análise de Carga de Trabalho do VDBench
perfis:
- Leitura aleatória em 4K: 100% de leitura, 128 threads, 0-120% de atualização
- Gravação aleatória em 4K: 100% de gravação, 64 threads, 0-120% de atualização
- Leitura sequencial de 64K: 100% de leitura, 16 threads, 0-120% iorado
- Gravação sequencial de 64K: 100% gravação, 8 threads, 0-120% iorado
- Banco de Dados Sintético: SQL e Oracle
No desempenho de leitura de pico de 4K, o desempenho padrão começou em 245 IOPS e 9.3 ms de latência antes de chegar ao pico de 2,329 IOPS com uma latência de 1,737 ms. O cache do Qtier e do SSD começou em torno de 7K IOPS e menos de 1ms de latência, ambas as configurações permaneceram abaixo de 1ms até cerca de 52K IOPS. O cache SSD atingiu um pico mais alto com 64,770 IOPS a 63 ms em comparação com o pico do Qtier de aproximadamente 63,300 IOPS com uma latência de 60.1 ms antes de cair um pouco.
Observando a gravação aleatória de 4K, o desempenho padrão durou pouco com um início de 50 IOPS a 343μs e um pico de 518.5 IOPS a 336.8μs. O cache do SSD começou em 4,100 IOPS e 308.1μs e quebrou 1ms em cerca de 11K IOPS. O cache do SSD atingiu o pico com 48,231 IOPS a uma latência de 23.3 ms. O melhor desempenho aqui foi o Qtier, começando com 5,599 IOPS a 201 μs e permanecendo abaixo de 1 ms até cerca de 12 IOPS e chegando ao pico de 55,721 IOPS com 36.3 ms de latência.
Mudando para cargas de trabalho sequenciais, na leitura de 64K, o desempenho padrão começou em 629 IOPS ou 39MB/s com uma latência de 398μs. O desempenho padrão atingiu um pico de cerca de 7K IOPS ou cerca de 437M/s com latência de 2ms antes de cair no desempenho e aumentar a latência. O cache SSD foi o próximo com melhor desempenho, começando com 1,402 IOPS ou 87 MB/s a 355.4 μs e chegou ao pico de aproximadamente 15K IOPS ou 944 MB/s a 8.6 ms antes de cair. O Qtier teve o melhor desempenho aqui, começando com 1,498 IOPS ou 94 MB/s a 377μs para latência e foi capaz de sustentar latência abaixo de milissegundos até cerca de 14K IOPS. O Qtier atingiu um pico de pouco mais de 15K ou 963MB/s com uma latência de 17.2ms antes de cair.
Para gravação sequencial de 64K, o padrão começou em 349 IOPS ou 21.8 MB/s com latência de 729.8 μs. O padrão tinha latência abaixo de milissegundos até cerca de 2,500 IOPS ou cerca de 150 MB/s e chegou ao pico de 3,116 IOPS ou 194.7 MB/s com uma latência de 57.4 ms. O cache SSD começou em 1,098 IOPS ou 68.6 MB/s com uma latência de 1.03 ms. O cache atingiu o pico de 10,583 IOPS ou 672 MB/s a 23.8 ms de latência. O Qtier começou com 1,599 IOPS ou 100 MB/s com latência de 571.8 μs. Ele atingiu o pico de aproximadamente 13,300 IOPS ou 827 MB/s com latência de 8.1 ms antes de cair.
A seguir, nossas cargas de trabalho SQL. Aqui, o padrão começou com 221 IOPS e 11.1 ms de latência e atingiu o pico de 2,141 IOPS a 478.7 ms. O Qtier começou em 4,807 IOPS com latência de 529.6μs e chegou a cerca de 19K IOPS abaixo de 1ms. O Qtier atingiu um pico de 47,398 IOPS com uma latência de 21.6 ms. O cache SSD começou em 5,401 IOPS com latência de 657.1μs e permaneceu abaixo de 1ms até cerca de 16K IOPS. O cache SSD atingiu um pico de 52,465 IOPS e uma latência de 19.5 ms.
Para o SQL 90-10, o padrão começou em 180 IOPS com latência de 13.4 ms e atingiu o pico de 1,720 IOPS com latência de 594 ms. O Qtier começou em 4,607 IOPS com latência de 556.9μs e disparou em 1ms com cerca de 10K IOPS. O Qtier atingiu um pico de 45,528 IOPS com latência de 22.5ms. O cache do SSD começou com 4,997 IOPS e 817.4 μs de latência e atingiu o pico de 48,808 IOPS com 21.1 ms de latência.
Com o SQL 80-20, o padrão começou em 139.7 IOPS com latência de 16.3 ms e atingiu o pico de 1,332 IOPS com latência de 749.6 ms. O cache SSD começou em 4,399 IOPS com latência de 1.53 ms e atingiu o pico de 43,196 IOPS com latência de 23.5 ms. O Qtier começou com 4,391 IOPS com latência de 574.7 μs e atingiu o pico de 43,250 IOPS com 23.7 ms de latência.
Nosso lote final de testes para esta revisão são nossas cargas de trabalho Oracle. Aqui, o padrão começou em 139.8 IOPS com 16.1 ms de latência e atingiu o pico de 1,378 IOPS com 921 ms de latência. O Qtier começou com 3,894 IOPS e 599.8μs de latência e atingiu o pico de 39,101 IOPS com 32.7ms de latência. O cache SSD começou com 4,199 IOPS e 641.3 μs de latência e atingiu o pico de 42,100 IOPS com uma latência de 30.4 ms.
Com o Oracle 90-10, o padrão começou em 180.1 IOPS com latência de 12.9 ms e atingiu o pico de 1,757 IOPS com latência de 400 ms. O Qtier começou com 4,696 IOPS e uma latência de 556.7μs e atingiu um pico de aproximadamente 46K IOPS com 12.6ms de latência. O cache SSD começou com 5,196 IOPS e 624.3 μs de latência e atingiu o pico de 51,340 IOPS com uma latência de 12.6 ms.
Nosso teste final é o Oracle 80-20, onde o padrão começou em 140.4 IOPS e uma latência de 16.1ms e atingiu o pico de 1,344 IOPS com 496ms de latência. O Qtier começou em 84,497 IOPS com 592 μs ultrapassando 1ms em cerca de 9K IOPS e atingindo o pico em 44,233 IOPS com uma latência de 13.9 ms. O cache SSD começou em 4,697 IOPS com 904.1 μs de latência e atingiu o pico de 48,345 IOPs com 13 ms de latência.
Conclusão
O Flash tem benefícios óbvios de desempenho em relação aos discos giratórios, mas o último tem um custo para benefício de capacidade em relação ao primeiro. Sabendo que colocar nada além de flash em um NAS provavelmente não é algo que a maioria das organizações pode fazer, a QNAP oferece opções para o usuário aproveitar ao máximo o desempenho do flash enquanto ainda aproveita a capacidade e o valor dos HDDs. A QNAP oferece uma opção de cache SSD para gravar e ler a partir dos SSDs para um desempenho mais rápido para os dados quentes que são enviados para flash. A empresa também oferece uma opção de escalonamento, chamada Qtier, que move automaticamente os dados para a mídia apropriada, dependendo da frequência com que são acessados.
Para o teste, analisamos um padrão de todos os HDDs em RAID6 como referência. O padrão teve o desempenho esperado e é mais uma comparação do que um aprofundamento do desempenho novamente aqui. Para nosso teste de leitura aleatória de 4K, ativar o cache SSD e o Qtier resultou em um desempenho de mais de 60K IOPS com latência drasticamente menor, com mais de 1,700 ms de diferença. Na leitura de 4K, o cache do SSD foi um pouco melhor no desempenho máximo. A gravação aleatória de 4K mostrou o cache SSD com 44K IOPS acima do padrão e o Qtier com mais de 51K IOPS acima do padrão. Para cargas de trabalho sequenciais, as opções de armazenamento em cache e camadas mostraram um desempenho superior a 500 MB/s em relação ao padrão, com o Qtier sendo um pouco melhor na leitura de 64K. Na gravação de 64K, o cache SSD funcionou cerca de 470 MB/s melhor que o padrão e o Qtier funcionou cerca de 630 MB/s melhor que o padrão.
Para nossas cargas de trabalho de banco de dados sintéticos, executamos nossas cargas de trabalho SQL e Oracle. Com o SQL, o Qtier atingiu um pico de 45 IOPS em relação ao padrão e o cache SSD atingiu um pico de 50 IOPS em relação ao padrão. No SQL 90-10, o Qtier atingiu o pico de 43K IOPS sobre o padrão, enquanto o cache SSD atingiu o pico de 46K IOPS sobre o padrão. O SQL 80-20 viu o cache do SSD atingir um pico de cerca de 42K IOPS acima do padrão, enquanto o Qtier atingiu um pico um pouco mais alto, mas aproximadamente o mesmo. Olhando para o Oracle, o Qtier atingiu um pico de cerca de 37K IOPS sobre o padrão, enquanto o cache SSD atingiu um pico de cerca de 40K IOPS sobre o padrão. O Oracle 90-10 viu o Qtier atingir um pico de cerca de 44 IOPS em relação ao padrão e o cache SSD atingiu um pico de quase 50 IOPS em relação ao padrão. E, finalmente, o Oracle 80-20 viu o Qtier atingir um pico de cerca de 42K IOPS sobre o padrão, enquanto o cache SSD atingiu um pico de cerca de 46K IOPS sobre o padrão.
No geral, ambos os recursos tiveram o desempenho esperado e, juntamente com alguns SSDs, ajudaram a impulsionar novos níveis de desempenho do NAS. Houve alguns benchmarks em que um ou outro venceria, mas em ambos os casos, os usuários definitivamente verão um grande aumento no desempenho alavancando uma tecnologia ou outra. Para organizações que ainda não estão prontas para o datacenter totalmente flash, a QNAP oferece uma ótima alternativa que não requer licenciamento adicional, apenas alguns SSDs para ficar operacional.
Soluções de aceleração SSD da QNAP
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