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QNAP Qtier 和 SSD 缓存评测



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QNAP Qtier 和 SSD 缓存评测

 4年2019月XNUMX日

我们审查了如此多的 NAS 系统,以至于我们很少有时间探索这些系统中的所有可用功能。 从 QNAP 的角度来看,他们一直致力于继续增强闪存在其系统中的利用方式。 这既体现在通过 2.5 英寸和/或 M.2 插槽允许大量闪存的激进硬件设计方面,也体现在 NAS 操作系统本身 (QNAP QTS) 中。 在软件方面,QNAP 提供两种方式来使用 SSD 加速 NAS 性能。 第一个是他们称为 Qtier 的自动分层机制,第二个是通过 SSD 缓存。 在这篇评论中,我们将研究这两种选择,以说明每种技术的性能优势。

首先,快速入门 Qtier 和 SSD 缓存。 Qtier 是该公司的自动分层技术。 Qtier 通过将热数据移动到性能更高的 SSD 并将性能较低或较冷的数据移动到 SAS 或 SATA HDD 来优化存储的性能和效率。 这为用户提供了 SSD 的性能,同时利用 HDD 具有成本效益的更大容量。 QNAP 表示将在不干扰正常 IO 的情况下迁移数据。 或者,SSD 缓存确实将需要最高性能的数据写入所有 SSD,并且可以从缓存中读回,从而提高性能。 数据可以同时存在于 SSD 和 HDD 上,以帮助保护数据完整性。

会员管理

Qtier 功能非常容易设置。 在 QTS 操作系统中,只需打开存储和快照屏幕即可。 他们可以在这里看到存储池及其状态。 Qtier 是靠近右上角的选项之一。

打开 Qtier 选项,用户会看到 Qtier Auto Tiering 和 Storage Pool 作为主屏幕。 在 Qtier Auto Tiering 中,有关于存储池设置的信息,包括各个层。 在此屏幕上有三个选项:分层计划、按需分层和统计。

分层时间表就像听起来一样。 用户可以设置自动分层或手动安排分层。 根据工作负载,任一选项都可能有意义。

如果用户只需要 Qtier 自动对某些数据进行分层,他们可以使用按需分层功能进行设置。

通过 Qtier Auto Tiering Statistics,用户可以看到他们的数据何时何地被移动。

性能

这种情况下的试验台是 威联TS-1685,其中包括十二个用于大容量存储的 3.5 英寸托架以及四个专用的 2.5 英寸 SSD 托架。 除了前端可访问的存储,QNAP 还支持多达六个内部基于 SATA 的 m.2 SSD。 被测系统配置64GB RAM,8个XNUMXTB 希捷企业级网络存储硬盘 和四个 960GB 三星 860 DCT 固态硬盘. HDD 配置为 12 驱动器 RAID6,SSD 通过 Qtier 连接到 4 驱动器 RAID10 中的存储池,通过 QNAP SSD 分析工具建议 10% 的超额配置。 从这个存储池中,我们分出了一个 1TB LUN,我们将其连接到 VMware ESXi 6.7u1 主机以执行测试。

出于本次审查的目的,我们测试了三种配置:

  • 12 驱动器 RAID6 硬盘池的标准性能

  • RAID6 HDD 池 + SSD 缓存(RAID10 通过我们的 4 个 SSD)

  • RAID6 HDD 池 + SSD 层(RAID10 通过我们的 4 个 SSD)

VDBench 工作负载分析

简介:

  • 4K 随机读取:100% 读取,128 个线程,0-120% 重复率

  • 4K 随机写入:100% 写入,64 线程,0-120% iorate

  • 64K 顺序读取:100% 读取,16 线程,0-120% 迭代

  • 64K 顺序写入:100% 写入,8 个线程,0-120% 迭代

  • 综合数据库:SQL 和 Oracle

在 4K 峰值读取性能中,标准性能从 245 IOPS 和 9.3ms 延迟开始,然后达到峰值 2,329 IOPS,延迟为 1,737ms。 Qtier 和 SSD 缓存开始时都在 7K IOPS 左右,延迟低于 1 毫秒,两种配置都保持在 1 毫秒以下,直到大约 52K IOPS。 SSD 缓存在 64,770 毫秒时达到峰值 63 IOPS,而 Qtier 的峰值约为 63,300 IOPS,延迟为 60.1 毫秒,然后下降一些。

看看 4K 随机写入,标准性能是短暂的,开始时为 50 IOPS,时间为 343μs,峰值为 518.5 IOPS,时间为 336.8μs。 SSD 缓存以 4,100 IOPS 和 308.1μs 开始,并在大约 1K IOPS 时突破 11ms。 SSD 缓存继续达到 48,231 IOPS 的峰值,延迟为 23.3 毫秒。 这里表现最好的是 Qtier,从 5,599μs 的 201 IOPS 开始,一直保持在 1ms 以下,直到大约 12K IOPS,然后以 55,721 IOPS 的峰值达到 36.3ms 的延迟。

切换到顺序工作负载,在 64K 读取中,标准性能从 629 IOPS 或 39MB/s 开始,延迟为 398μs。 标准性能在 7 毫秒延迟时达到约 437K IOPS 或约 2M/s 的峰值,然后性能下降和延迟激增。 SSD 缓存的性能次之,从 1,402 IOPS 或 87MB/s(355.4μs)开始,然后在 15ms 时达到大约 944K IOPS 或 8.6MB/s 的峰值,然后下降。 Qtier 是这里表现最好的,从 1,498 IOPS 或 94MB/s 开始,延迟为 377μs,并且能够维持亚毫秒延迟直到大约 14K IOPS。 Qtier 的峰值刚好超过 15K 或 963MB/s,延迟为 17.2ms,然后下降。

对于 64K 顺序写入,标准以 349μs 延迟时的 21.8 IOPS 或 729.8MB/s 开始。 该标准在达到约 2,500 IOPS 或约 150MB/s 之前具有亚毫秒级延迟,并以 3,116ms 的延迟达到 194.7 IOPS 或 57.4MB/s 的峰值。 SSD 缓存以 1,098 IOPS 或 68.6MB/s 的速度启动,延迟为 1.03 毫秒。 缓存在 10,583 毫秒延迟时达到 672 IOPS 或 23.8MB/s 的峰值。 Qtier 在 1,599μs 延迟时以 100 IOPS 或 571.8MB/s 开始。 在下降之前,它以 13,300 毫秒的延迟达到大约 827 IOPS 或 8.1MB/s 的峰值。

接下来是我们的 SQL 工作负载。 此处标准以 221 IOPS 和 11.1ms 延迟开始,在 2,141ms 时达到 478.7 IOPS 的峰值。 Qtier 以 4,807 IOPS 和 529.6μs 延迟开始,并在 19ms 内达到约 1K IOPS。 Qtier 的峰值为 47,398 IOPS,延迟为 21.6 毫秒。 SSD 缓存从 5,401 IOPS 开始,延迟为 657.1μs,一直保持在 1ms 以下,直到大约 16K IOPS。 SSD 缓存的峰值为 52,465 IOPS,延迟为 19.5 毫秒。

对于 SQL 90-10,该标准以 180 IOPS 和 13.4 毫秒延迟开始,在 1,720 毫秒延迟时达到 594 IOPS 的峰值。 Qtier 在 4,607 微秒延迟时以 556.9 IOPS 开始,并在大约 1K IOPS 时突然超过 10 毫秒。 Qtier 在 45,528 毫秒延迟时达到 22.5 IOPS 的峰值。 SSD 缓存以 4,997 IOPS 和 817.4μs 的延迟开始,然后以 48,808 IOPS 和 21.1 毫秒的延迟达到峰值。

对于 SQL 80-20,该标准以 139.7 IOPS 和 16.3 毫秒延迟开始,并在 1,332 毫秒延迟时达到 749.6 IOPS 的峰值。 SSD 缓存在 4,399 毫秒延迟时以 1.53 IOPS 开始,在 43,196 毫秒延迟时达到 23.5 IOPS 的峰值。 Qtier 以 4,391 IOPS 和 574.7 微秒延迟开始,然后以 43,250 毫秒延迟达到 23.7 IOPS 的峰值。

我们这次审查的最后一批测试是我们的 Oracle 工作负载。 此处标准以 139.8 IOPS 和 16.1 毫秒延迟开始,峰值为 1,378 IOPS 和 921 毫秒延迟。 Qtier 以 3,894 IOPS 和 599.8μs 延迟开始,并以 39,101ms 延迟达到 32.7 IOPS 的峰值。 SSD 缓存以 4,199 IOPS 和 641.3μs 的延迟开始,然后以 42,100 IOPS 和 30.4 毫秒的延迟达到峰值。

对于 Oracle 90-10,该标准以 180.1 IOPS 和 12.9 毫秒的延迟开始,并以 1,757 IOPS 的峰值和 400 毫秒的延迟达到峰值。 Qtier 以 4,696 IOPS 和 556.7μs 的延迟开始,并以大约 46K IOPS 和 12.6ms 延迟达到峰值。 SSD 缓存以 5,196 IOPS 和 624.3μs 的延迟开始,然后以 51,340 IOPS 和 12.6 毫秒的延迟达到峰值。

我们的最终测试是 Oracle 80-20,其中标准开始时为 140.4 IOPS,延迟为 16.1 毫秒,峰值为 1,344 IOPS,延迟为 496 毫秒。 Qtier 从 84,497 IOPS 开始,592μs 在大约 1K IOPS 时超过 9 毫秒,然后在 44,233 毫秒的延迟时达到 13.9 IOPS 的峰值。 SSD 缓存开始时为 4,697 IOPS,延迟为 904.1μs,峰值为 48,345 IOPS,延迟为 13 毫秒。

结论

与旋转磁盘相比,闪存具有明显的性能优势,但与前者相比,后者的容量优势成本更高。 QNAP 知道在 NAS 中只放闪存可能不是大多数组织可以做的事情,因此 QNAP 为用户提供了多种选择,以充分利用闪存的性能,同时仍然利用 HDD 的容量和价值。 QNAP 提供了一个 SSD 缓存选项,用于写入和读取 SSD,以提高发送到闪存的热数据的性能。 该公司还提供了一个名为 Qtier 的分层选项,它可以根据访问频率自动将数据移动到适当的媒体。

为了进行测试,我们将 RAID6 中所有 HDD 的标准作为基准。 该标准按预期执行,更多的是比较,而不是深入研究它在这里再次执行的方式。 对于我们的 4K 随机读取测试,同时打开 SSD 缓存和 Qtier 导致超过 60K IOPS 性能,延迟显着降低,差异超过 1,700 毫秒。 在 4K 读取中,SSD 缓存的峰值性能稍好一些。 随机 4K 写入显示 SSD 缓存超过标准 44K IOPS,而 Qtier 超过标准 51K IOPS。 对于顺序工作负载,缓存和分层选项均显示出超过 500MB/s 的性能优于标准,而 Qtier 在 64K 读取方面略胜一筹。 在 64K 写入中,SSD 缓存比标准快 470MB/s,Qtier 比标准快 630MB/s。

对于我们的合成数据库工作负载,我们运行了 SQL 和 Oracle 工作负载。 使用 SQL,Qtier 达到了超过标准 45K IOPS 的峰值,而 SSD 缓存达到了超过标准 50K IOPS 的峰值。 在 SQL 90-10 中,Qtier 达到了超过标准 43K IOPS 的峰值,而 SSD 缓存达到了超过标准 46K IOPS 的峰值。 SQL 80-20 看到 SSD 缓存峰值超过标准约 42K IOPS,而 Qtier 峰值略高但大致相同。 查看 Oracle,Qtier 的峰值超过标准约 37K IOPS,而 SSD 缓存的峰值超过标准约 40K IOPS。 Oracle 90-10 看到 Qtier 峰值超过标准约 44K IOPS,SSD 缓存峰值超过标准近 50K IOPS。 最后,Oracle 80-20 看到 Qtier 峰值超过标准约 42K IOPS,而 SSD 缓存峰值超过标准约 46K IOPS。

总体而言,这两项功能均按预期执行,再加上一些 SSD,有助于将 NAS 的性能提升到新的水平。 在某些基准测试中,一个或另一个会胜出,但无论哪种情况,用户肯定会看到利用一种技术或另一种技术的性能大幅提升。 对于尚未完全准备好使用全闪存数据中心的组织,QNAP 提供了一个很好的替代方案,不需要额外的许可,只需几个 SSD 即可运行。

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