1. Wyzwania i rozwiązania
Jako że najważniejszymi czynnikami decydującymi o wydajności pamięci masowej zawsze będzie konflikt między wydajnością operacji we/wy (odczytu i zapisu) a pojemnością, przy rozważaniu sposobów konfiguracji i wdrożenia różnych typów dysków w celu osiągnięcia najlepszych wyników, poszczególne opcje mają różne zalety i wady:
1. Same dyski SATA/NL-SAS
Wysoka pojemność, ale ograniczona wydajność we/wy
2. Same dyski SSD
Maksymalna wydajność we/wy, ale nie tylko kosztowna opcja – oferuje też mniejszą dostępną pojemność pamięci masowej.
3. Zarówno SATA, jak i SSD
Połączenie zalet dysków SSD i SATA w zakresie pojemności i wydajności poprzez ręczne rozdzielenie danych między dwa różne zasoby pamięci masowej, jednak bez elastyczności.
Najlepsza opcja może być jednocześnie najbardziej uciążliwą, ponieważ personel IT będzie musiał zaplanować i ręcznie skonfigurować, które dane mają być przechowywane w danym zasobie pamięci masowej – i właśnie tutaj z pomocą przychodzi Qtier™. Qtier™ to wielowarstwowy system zarządzania pamięcią masową, który automatycznie utrzymuje najbardziej aktywne dane na dyskach o wysokiej wydajności, dzieląc pamięć masową QNAP NAS na 3 różne warstwy – dzięki temu nie tylko odciąża administratorów, ale umożliwia też bardziej precyzyjne rozdzielanie danych w dążeniu do osiągnięcia najlepszej wydajności pamięci masowej.
Łącząc 3 poziomy warstwowej pamięci masowej i pool, Qtier™ jest w stanie przenosić dane do różnych warstw na podstawie częstotliwości dostępu do danych przez hosta, maksymalizując w ten sposób wydajność urządzenia QNAP NAS przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej pojemności do przechowywania danych.
W laboratorium QNAP do przetestowania wydajności technologii Qtier™ na urządzeniu TVS-EC1580MU-SAS-RP (z użyciem 6 x SAS-SSD RAID 10*) wykorzystaliśmy serwer wyposażony w dwa procesory Intel Xeon E5-2620v3 (każdy procesor z 6 rdzeniami i 12 wątkami) oraz łącznie 24 wątki robocze w programie IOmeter. Wynik dla 4k IO, 100% losowy odczyt, 12 oczekujących operacji we/wy na wątek roboczy, wynosi 140 000 IOPs. Średni czas odpowiedzi na operację we/wy to 0,3 ms przy interfejsach 40 GbE i 0,7 ms przy interfejsach 10 GbE.
*Sprzęt użyty do testów:
Serwer: Supermicro SYS-6028U-TR4T+
Pamięć RAM: 16 GB
Procesor: 2 x Intel Xeon E5-2620 v3 2,40 GHz
QNAP NAS: TVS-EC1580MU-SAS-RP
Pamięć RAM: 12 GB
Procesor: Intel Xeon E3-1246 V3 3,50 GHz
Dyski twarde: Seagate SAS-SSD ST400FM0053 x 6, pozostałe to Seagate NL-SAS ST1000NM0023.
Konfiguracja RAID: RAID 10 dla dysków SSD, RAID 5 dla dysków NL-SAS
Przy użyciu urządzenia TVS-EC1580MU-SAS-RP (z 6 x SAS-SSD RAID 10 + 8 x NL-SAS HDD RAID 5) uzyskano wynik powyżej 100 000 IOPs dla 4k 100% losowego odczytu przy czasie odpowiedzi poniżej 1 ms.
Technologia Qtier™ jest również kompatybilna z pamięcią podręczną SSD wbudowaną w system QTS 4.2. Pamięć podręczna SSD ma na celu poprawę współczynnika trafień w pamięci podręcznej poprzez przenoszenie często odczytywanych losowo danych do pamięci podręcznej SSD. Z kolei technologia Qtier™ przenosi dane zgodnie z wynikami analizy danych i harmonogramem. Poniżej przedstawiono podstawowe porównanie pamięci podręcznej SSD i funkcji automatycznego tiering'u Qtier™:
| Porównanie | Qtier™ | Pamięć podręczna SSD | Pełne SSD |
|---|---|---|---|
| 1. Dostępna przestrzeń SSD | Rozszerzana według potrzeb | Ograniczona dostępną pamięcią* | Rozszerzana według potrzeb |
| 2. Cena | Niska | Niska | Wysoka |
| 3. Obsługiwana pamięć masowa | Wolumin/LUN | Wolumin/LUN | Wolumin/LUN |
| 4. Metoda migracji danych | Według harmonogramu | Automatyczna | - |
| 5. Mechanizm migracji danych | Przenosi dane do wyższej warstwy zgodnie z częstotliwością dostępu | Replikuje często odczytywane dane do pamięci SSD | Wszystkie dane przechowywane na dyskach SSD |
| 6. Scenariusze zastosowania | Stosowana przy przewidywalnych obciążeniach we/wy, takich jak serwery plików/WWW/poczty e-mail oraz wirtualizacja aplikacji lub montaż wideo. | Stosowana w środowiskach z bardzo częstym dostępem do danych, takich jak wirtualizacja aplikacji lub montaż wideo. | Zazwyczaj stosowana w aplikacjach wymagających szybkich/intensywnych operacji we/wy, takich jak bazy danych lub środowiska zwirtualizowane. |
*Aby uzyskać więcej informacji na temat pamięci podręcznej SSD, kliknij tutaj.
*Dysków SSD używanych w technologii Qtier™ nie można używać jako pamięci podręcznej SSD.
2. Wprowadzenie
2.1. Wymagania systemowe
Qtier jest obsługiwane tylko przez określone modele urządzeń NAS. Więcej informacji można znaleźć w opisie technologii Qtier.
Ponadto należy zaktualizować oprogramowanie sprzętowe QNAP NAS do wersji 4.2 i zainstalować w urządzeniu NAS zarówno dyski SSD, jak i HDD*, aby korzystać z technologii Qtier™.
*Aby korzystać z warstwy o wysokiej prędkości, należy również zainstalować dyski SAS, które są obsługiwane wyłącznie przez modele oznaczone jako „SAS".
3. Tworzenie przestrzeni dyskowej z technologią Qtier™
Aby korzystać z technologii Qtier™, należy najpierw zainstalować różne typy dysków w urządzeniu QNAP NAS*. Gdy wszystkie dyski są podłączone i gotowe, utwórz nowy pool, otwierając „Menedżer pamięci masowej" > „Przestrzeń dyskowa" > „Utwórz nowy pool". W przypadku modelu obsługującego technologię Qtier™ pierwszym krokiem kreatora tworzenia poola będzie wybór, czy włączyć automatyczny tiering. Zaznacz pole wyboru i kontynuuj.
Włącz automatyczny tiering dla poola, który zamierzasz utworzyć, aby korzystać z technologii Qtier™.
W następnym kroku zostanie wyświetlona kolumna „Typ grupy RAID" z zaznaczoną wartością „Ultra-wysoka prędkość (SSD)". Teraz możesz wybrać dyski SSD, które zostaną użyte do zbudowania tego poola z grupą RAID warstwy Ultra-wysokiej prędkości. Po potwierdzeniu wyboru postępuj zgodnie z instrukcjami kreatora, aby ukończyć tworzenie poola z pierwszą warstwą.
Wybierz dysk SSD, który zostanie użyty w grupie RAID Ultra-wysokiej prędkości tego poola
Po utworzeniu poola zostanie wyświetlony komunikat z prośbą o skonfigurowanie pozostałych warstw. Po kliknięciu „OK" będzie można wybrać różne typy dysków, które zostaną użyte jako kolejne warstwy tego poola*. W poniższym przykładzie konfigurowana jest grupa RAID „Pojemność (SATA, NL-SAS)".
Kontynuuj konfigurowanie pozostałych warstw poola
W tym przykładzie jako następna zostanie skonfigurowana grupa RAID typu „Pojemność (SATA, NL-SAS)" i będzie można wybrać dyski, które zostaną użyte w tej warstwie.
Po skonfigurowaniu różnych warstw zostanie wyświetlony raport podsumowujący umożliwiający sprawdzenie konfiguracji.
Po ustawieniu wszystkich warstw system wyświetli monit o włączenie harmonogramu automatycznego tiering'u. W tym widoku można wybrać, kiedy system ma rozpocząć przenoszenie danych. Ponieważ operacja przenoszenia danych może mieć wpływ na wydajność we/wy pamięci masowej, zaleca się, aby nie ustawiać zbyt intensywnego harmonogramu i włączać tiering tylko w godzinach bezczynności, gdy żądania dostępu do danych są rzadsze*.
*Należy pamiętać, że automatyczny tiering nie może zostać uruchomiony bezpośrednio po utworzeniu poola, ponieważ system musi najpierw zebrać informacje o częstotliwości dostępu do danych. Ponadto nie można zaplanować jego działania w trybie ciągłym, gdyż wzorzec dostępu do danych nie będzie wtedy dokładny.
Skonfiguruj harmonogram funkcji Auto Tiering z częstotliwością raz dziennie, od 20:00 do 8:00 następnego dnia.
Skonfiguruj harmonogram funkcji Auto Tiering z częstotliwością dwa razy dziennie, od poniedziałku do piątku w godzinach 8:00–14:00 i 19:00–1:00 (maksymalnie po 6 godzin każdy).
Wersja QTS 4.3.0 i nowsze dodają opcję automatycznej realokacji danych przez Qtier bez konieczności ustawiania harmonogramu tieringu. Qtier będzie przenosić dane wówczas, gdy obciążenie systemu jest niskie, i zatrzyma działanie, gdy obciążenie wzrośnie. Ten tryb jest idealny dla pamięci masowej używanej 24/7 bez określonych godzin niskiego obciążenia. Aby skorzystać z tej funkcji, wybierz opcję „Automatycznie realokuj dane, gdy system jest bezczynny" w oknie ustawień harmonogramu Auto Tiering Qtier.
Użyj opcji „Automatycznie realokuj dane, gdy system jest bezczynny", jeśli nie wiesz, kiedy najlepiej ustawić harmonogram tieringu.
Po skonfigurowaniu harmonogramu nowy pool pamięci masowej będzie oznaczony etykietą „Auto Tiering" i będzie możliwe utworzenie woluminu lub jednostki LUN w tym nowo utworzonym poolu. Zadanie Auto Tiering będzie wykonywane zgodnie z harmonogramem – analizowane będą zapisywane dane w czasie rzeczywistym według częstotliwości dostępu, a poszczególne dane będą przenoszone do odpowiednich warstw. Klikając przycisk „Zarządzaj" przy danym poolu pamięci masowej, można przejrzeć grupy RAID utworzone dla każdej warstwy; w tym widoku dostępne będą również opcje zarządzania funkcją Auto Tiering oraz jej podsumowanie.
Pool pamięci masowej skonfigurowany z funkcją Auto Tiering będzie oznaczony.
Po wybraniu poolu pamięci masowej z funkcją Auto Tiering i kliknięciu przycisku „Zarządzaj" można zobaczyć szczegółową konfigurację grup RAID i dalej konfigurować funkcję Auto Tiering.
4. Konfigurowanie i monitorowanie funkcji Auto Tiering po utworzeniu
4.1. Konfigurowanie funkcji Auto Tiering
Wybierz pool pamięci masowej i kliknij „Zarządzaj". Zobaczysz również podsumowanie postępu funkcji Auto Tiering. „Status relokacji" pokazuje, czy funkcja Auto Tiering jest aktualnie uruchomiona zgodnie z harmonogramem; „Włącz harmonogram" pokazuje, czy funkcja Auto Tiering jest włączona.
W tym miejscu można skonfigurować dwie dodatkowe opcje. Pierwsza to „Szybkość alokacji danych" – ustawienie jej na niską wartość sprawi, że serwer NAS nie będzie zużywał wielu zasobów podczas migracji danych, minimalizując tym samym wpływ na wydajność podczas wykonywania funkcji Auto Tiering. Ustawienie jej na wysoką wartość spowoduje, że serwer NAS przeznaczy więcej zasobów na zadania Auto Tiering; choć tiering będzie mógł przenosić więcej danych w zaplanowanym czasie, wydajność serwera NAS będzie ograniczona.
Druga opcja to „Priorytet alokacji danych" – jeśli zostanie wybrana warstwa SSD, wszystkie nowe dane będą najpierw zapisywane na dyskach SSD, chyba że są one pełne*. Zgodnie z tą logiką, jeśli wybrana zostanie pojemność, wszystkie nowe dane będą najpierw zapisywane na dyskach SATA i przenoszone na dyski SSD dopiero po relokacji przez funkcję Auto Tiering.
Obie te opcje, a także harmonogram, będą konfigurowalne po otwarciu karty „Zarządzaj" w tym widoku.
*Jeśli warstwa ustawiona jako pierwsza w kolejności jest już pełna, system automatycznie zapisze dane do następnej warstwy.
Informacje podsumowujące postęp funkcji Auto Tiering można przeglądać na stronie „Zarządzaj", gdzie można również skonfigurować dodatkowe ustawienia.
Otwórz kartę „Zarządzaj", aby skonfigurować harmonogram, szybkość relokacji i poziom alokacji.
4.2. Monitorowanie funkcji Auto Tiering
Oprócz konfiguracji widoczne będą również wartości „Ilość danych zoptymalizowanych pod kątem wydajności" i „Ilość danych zoptymalizowanych pod kątem pojemności" – te dwie liczby stanowią podsumowanie ilości danych przeniesionych w górę lub w dół między różnymi warstwami podczas ostatniego zaplanowanego zadania Auto Tiering.
Naciskając przycisk „Statystyki", można monitorować funkcję Auto Tiering bardziej szczegółowo. Kolumna „Używane" pokazuje całkowite zajęte miejsce w każdej warstwie, kolumna „Łącznie" pokazuje całkowitą pojemność każdej warstwy, a kolumny „Przeniesiono w górę" i „Przeniesiono w dół" pokazują dane przeniesione między różnymi warstwami podczas ostatniego zaplanowanego zadania Auto Tiering. Kolumny „Nazwa/Alias" i „Typ RAID" pomagają zidentyfikować, do której grupy RAID należy dana warstwa.
Szczegółowe statystyki funkcji Auto Tiering będą wyświetlane w oknie statystyk Auto Tiering.
Można również sprawdzić „Raport historyczny", aby zobaczyć szczegóły każdego zadania tieringu, w tym ilość danych przeniesionych w górę/dół w ramach zadania, całkowite zajęte miejsce po zakończeniu zadania oraz czas trwania zadania wraz z wykresem trendu ułatwiającym monitorowanie.
Wybierz warstwę „Ultra-High Speed" lub inną warstwę w historii, aby monitorować wyniki funkcji Auto Tiering dla każdego zadania tieringu.
Podczas korzystania z opcji „Automatycznie realokuj dane, gdy system jest bezczynny" wykres statystyk udostępnia opcję przeglądania aktywności tieringu według ostatniego dnia, tygodnia lub miesiąca.