Niniejszy przewodnik po najlepszych praktykach zawiera ogólne zalecenia dotyczące konfigurowania systemów pamięci masowej QNAP NAS w celu uzyskania najlepszej wydajności.
Niniejsze najlepsze praktyki są przeznaczone dla użytkowników, partnerów i klientów QNAP, którzy rozważają korzystanie z systemów QNAP NAS. W tym opracowaniu przedstawimy zalecenia dotyczące konfiguracji pamięci masowej QNAP pod kątem optymalnej wydajności w zależności od rodzaju obciążenia roboczego.
Poniższe wytyczne przedstawiają konkretne zalecenia konfiguracyjne, które zapewniają dobrą wydajność systemu pamięci masowej QNAP.
Rys. 2 Pool buforująca SSD
* Przykład ilustrujący sposób, w jaki pool buforująca SSD jest wykorzystywana w serwerze QNAP NAS.
Podstawowe wytyczne dotyczące wyboru właściwego typu nośnika dla pamięci masowej QNAP NAS. Dopasuj odpowiedni typ dysku do przewidywanego obciążenia roboczego w Twoim środowisku.
Najczęściej mierzonymi charakterystykami wydajności są operacje sekwencyjne i losowe. Wydajność dysków mierzymy w IOPS, czyli liczbie operacji wejścia/wyjścia na sekundę. Jedno żądanie odczytu lub jedno żądanie zapisu = 1 IOPS. Każdy dysk w systemie pamięci masowej może zapewnić określoną liczbę IOPS, wynikającą z prędkości obrotowej, średniego opóźnienia i średniego czasu wyszukiwania (seek time).
* Wydajność zależy od kontrolera SSD oraz typu komórek pamięci flash
Aby wykonać podstawowe obliczenie surowej (RAW) wartości IOPS dla 4 dysków twardych 7200 obr./min, możemy przyjąć, że łączna surowa wartość IOPS wynosi 500 IOPS. Obliczamy to, mnożąc łączną liczbę dysków przez liczbę surowych IOPS każdego dysku (4 HDD x 125 IOPS = 500 IOPS).
Dostęp losowy oznacza, że można odczytać dowolny fragment pliku w dowolnej kolejności. Na przykład można odczytać środkową część pliku przed jego początkiem.
Wzorce obciążenia roboczego o przeważnie losowym charakterze dostępu:
Dostęp sekwencyjny oznacza, że najpierw należy odczytać pierwszą część pliku, następnie drugą, potem trzecią itd.
Wzorce obciążenia roboczego o przeważnie sekwencyjnym charakterze dostępu:
Operacja wyszukiwania (seek), która zachodzi, gdy głowica dysku ustawia się nad właściwym cylindrem w celu uzyskania dostępu do żądanych danych, zajmuje więcej czasu niż jakikolwiek inny etap procesu we/wy.
Ze względu na naturę dysków mechanicznych sekwencyjny odczyt/zapis danych jest znacznie szybszy niż losowy — wynika to ze sposobu działania sprzętu dyskowego. Sekwencyjne operacje we/wy na dyskach mechanicznych mogą być z reguły obsługiwane z wyższą przepustowością, ponieważ głowica dysku wykonuje mniej operacji wyszukiwania, a jednocześnie podczas jednego obrotu talerza można odczytać/zapisać większy segment danych.
Dostęp losowy wiąże się z większą liczbą operacji wyszukiwania, co oznacza, że odczyt losowy, a zwłaszcza zapis losowy, zapewni niższą przepustowość i mniejszą liczbę IOPS. Podczas losowych operacji we/wy pozycjonowanie głowicy dysku, opóźnienie rotacyjne oraz czas wyszukiwania powodują znaczny spadek wydajności.
Rys. 3
Przykład
W systemach opartych na dyskach mechanicznych każda operacja wyszukiwania zajmuje około 10 ms. Sekwencyjny zapis danych na ten sam dysk zajmuje około 30 ms na MB. Zatem sekwencyjny zapis 100 MB danych na dysk potrwa około 3 sekund. Jeśli jednak wykonasz 100 losowych zapisów po 1 MB każdy, zajmie to łącznie 4 sekundy (3 sekundy na sam zapis oraz 10 ms × 100 = 1 sekunda na wszystkie operacje wyszukiwania).
Ponieważ dyski flash nie mają fizycznej głowicy, która musi się przemieszczać, nie występuje tu kara 10 ms czasu wyszukiwania, charakterystyczna dla dysków mechanicznych.
Funkcja buforowania odczytu/zapisu SSD w QNAP poprawia wydajność losowych IOPS poprzez ponowne sortowanie (redukcję zapisów) adresów bloków w buforze, co zmniejsza obciążenie dysków zaplecza (back-end).
Wpływ rozmiaru bufora: im większy, tym lepiej (więcej możliwości ponownego sortowania), jednak w praktyce ogranicza go koszt, ponieważ bufory zapisu są znacznie droższe niż dyski zaplecza.
Pamięć masowa QNAP NAS obsługuje różne poziomy RAID, a każdy poziom RAID ma inne parametry pojemności i wydajności. Przed wdrożeniem pamięci masowej należy zrozumieć, jakiego rodzaju obciążenie robocze będzie ona obsługiwać.
Przy wyborze typu macierzy RAID podczas budowy rozwiązania pamięci masowej zwykle decydują dwa czynniki: pojemność i wydajność.
RAID 10:
Najlepiej sprawdza się przy intensywnych obciążeniach transakcyjnych z dużym udziałem zapisów losowych (powyżej 30%).
RAID 5:
Najlepiej sprawdza się przy obciążeniach o średniej wydajności, ogólnego przeznaczenia oraz sekwencyjnych. Zazwyczaj wybiera się RAID 5, ponieważ jest to rozwiązanie bardziej ekonomiczne — tylko jeden dysk jest wykorzystywany na parzystość. Dla aplikacji wymagających wysokiej wydajności RAID 5 nie jest najlepszym wyborem.
RAID 6:
Najlepiej sprawdza się przy obciążeniach zdominowanych przez odczyt, takich jak archiwizacja i kopie zapasowe, ale nie jest najlepszym wyborem dla aplikacji wymagających wysokiej wydajności, zwłaszcza w środowiskach o intensywnym zapisie losowym.
Rozdzielenie maszyn wirtualnych o różnych wzorcach IOPS pomiędzy wiele pul pamięci masowej o różnych charakterystykach RAID znacząco poprawi wydajność i zredukuje wąskie gardła we/wy.
Założony sprzęt:
TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków twardych SATA 6 TB
Klient posiada środowisko IT z dwoma serwerami hostów VMware ESXi 6.0 pracującymi w klastrze i potrzebuje uruchomić 20 maszyn wirtualnych, wykorzystując serwer QNAP NAS jako zaplecze pamięci masowej. Klient przeprowadził inwentaryzację wszystkich swoich maszyn wirtualnych i zidentyfikował w swoim środowisku następujące wzorce obciążenia roboczego:
1 VM --> Serwer bazy danych MSSQL o wysokim obciążeniu (30%+ losowych operacji we/wy).
3 VM --> Serwery aplikacji o wysokim obciążeniu (30%+ losowych operacji we/wy).
1 VM --> Usługi vCenter o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
1 VM --> Kontroler domeny o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
1 VM --> Serwer kopii zapasowych o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
2 VM --> Usługi DNS o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
2 VM --> Serwery WWW o średnim obciążeniu (15% losowych operacji we/wy).
5 VM --> Wirtualne pulpity użytkowników ogólnego przeznaczenia.
4 VM --> Wewnętrzne serwery deweloperskie.
Zalecana konfiguracja:
Konfiguracja alternatywna:
* Dotyczy to środowisk VMware, Hyper-V, XenServer oraz innych hipernadzorców.
Użyj wydajnych dysków SSD, aby uzyskać najlepszy rezultat.
Założony sprzęt:
TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków SSD SATA 1 TB
Głównym priorytetem klienta jest uzyskanie najwyższej możliwej wydajności pamięci masowej; pojemność nie jest kwestią kluczową.
Wiele równoczesnych odczytów/zapisów do pamięci masowej oznacza więcej losowych IOPS.
Klient posiada farmę renderującą grafikę składającą się z około 50 węzłów. Wszystkie 50 węzłów jednocześnie odczytuje bibliotekę materiałów źródłowych z pamięci masowej, renderuje dane, a następnie zapisuje wyniki z powrotem do pamięci masowej w celu dalszego przetwarzania. Ponieważ wszystkie 50 węzłów najpierw odczytuje materiały, a następnie równocześnie zapisuje wyniki z powrotem do pamięci masowej, powstało poważne wąskie gardło losowych IOPS przy użyciu wyłącznie dysków mechanicznych. Ponieważ proces renderowania grafiki wymaga zarówno wysokiej wydajności, jak i dużej pojemności, możemy zoptymalizować pamięć masową QNAP NAS w następujący sposób.
Zalecana konfiguracja:
Założony sprzęt:
2 x TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków twardych SATA 6 TB
Konfiguracja alternatywna:
Urządzenia QNAP NAS wykorzystują zaawansowaną technologię poolu pamięci masowej (Storage Pool), oferując użytkownikom zarówno elastyczność, jak i wydajność.
Rys. 4 Pool pamięci masowej
Pool pamięci masowej z wykorzystaniem LVM
Możesz wykorzystać elastyczne zarządzanie woluminami QNAP, aby lepiej zarządzać pojemnością pamięci masowej. Pool pamięci masowej agreguje dyski twarde w większą przestrzeń, a dzięki możliwości obsługi wielu grup RAID może zapewnić wyższy poziom redundancji i zmniejszyć ryzyko utraty danych.
Po utworzeniu poolu pamięci masowej możesz wybrać jedną z trzech metod utworzenia woluminu na bazie poolu. Typ tworzonego woluminu zależy od tego, czy zależy Ci na elastyczności, czy na wydajności.
Wolumin statyczny (Static Volume):
Wolumin statyczny zajmuje całą dostępną przestrzeń w poolu pamięci masowej — wstępnie alokuje i przygotowuje przestrzeń pod kątem optymalnego dostępu do odczytu/zapisu. Ponieważ wolumin statyczny zajmuje całą przestrzeń poolu pamięci masowej, nie można utworzyć wielu woluminów w obrębie tej samej poolu.
Wolumin typu Thick (Thick Volume):
Wolumin typu Thick oferuje połączenie elastyczności przestrzeni i wydajności — możesz wybrać, ile przestrzeni z poolu pamięci masowej przydzielić woluminowi typu Thick. Oznacza to, że możesz utworzyć wiele woluminów typu Thick lub Thin w obrębie tej samej poolu pamięci masowej. Po wybraniu żądanego rozmiaru woluminu typu Thick przestrzeń jest wstępnie alokowana i przygotowywana do operacji odczytu/zapisu.
Wolumin typu Thin (Thin Volume):
Alokowanie elastyczne (thin provisioning) pozwala na bardziej elastyczne wykorzystanie przestrzeni dyskowej. Wolumin typu Thin nie zajmuje fizycznej przestrzeni dyskowej w momencie tworzenia woluminu — przestrzeń fizyczna jest wykorzystywana dopiero podczas alokacji zapisu. Oznacza to, że możesz utworzyć wolumin typu Thin o rozmiarze większym niż fizyczna pojemność pamięci masowej. W obrębie tej samej poolu pamięci masowej można utworzyć wiele woluminów typu Thin. Ze względu na elastyczność przestrzeni woluminu typu Thin podczas pracy pod obciążeniem występuje spadek wydajności.
Akceleracja buforowania odczytu/zapisu mSATA i SSD:
Technologia buforowania na dyskach półprzewodnikowych (SSD) opiera się na buforowaniu odczytów we/wy dysków. Gdy aplikacje serwera Turbo NAS uzyskują dostęp do dysków twardych, dane są zapisywane na dysku SSD. Gdy aplikacje ponownie odwołują się do tych samych danych, są one odczytywane/zapisywane z bufora SSD zamiast z dysków twardych. Najczęściej używane dane są przechowywane w buforze SSD. Dyski twarde są wykorzystywane tylko wtedy, gdy danych nie można znaleźć w buforze SSD.
Tradycyjna metoda dostępu do danych
Metoda dostępu do danych z buforem SSD
Źródła referencyjne:
Random access - Wikipedia
Sequential access - Wikipedia
IOPS - Wikipedia
Cel:
Niniejsze najlepsze praktyki są przeznaczone dla użytkowników, partnerów i klientów QNAP, którzy rozważają korzystanie z systemów QNAP NAS. W tym opracowaniu przedstawimy zalecenia dotyczące konfiguracji pamięci masowej QNAP pod kątem optymalnej wydajności w zależności od rodzaju obciążenia roboczego.
Jak osiągnąć najlepszą możliwą wydajność pamięci masowej:
Poniższe wytyczne przedstawiają konkretne zalecenia konfiguracyjne, które zapewniają dobrą wydajność systemu pamięci masowej QNAP.
- Wybierz odpowiedni serwer QNAP NAS klasy enterprise. Platformy klasy enterprise z wyższej półki są wyposażone w szybszy procesor, pamięć RAM oraz lepszą specyfikację we/wy. Dowiedz się więcej
- Rozbuduj pamięć RAM serwera do maksimum. Dowiedz się więcej
- Używaj dysków mSATA i SSD do buforowania odczytu/zapisu (cache), dostępnego w QTS 4.2.0 — użyj 2 lub 4 dysków SSD i utwórz RAID 1 lub 10 jako pool buforującą. Zobacz Rys. 1 i Rys. 2
- Wybierz właściwą konfigurację macierzy RAID i woluminu.
- Utwórz pool pamięci masowej RAID 10. Wyjaśnienie znajdziesz w Załączniku.
- Użyj „woluminu statycznego" (Static Volume) dla najlepszej wydajności lub „woluminu typu Thick" (Thick Volume) w ramach poolu pamięci masowej.
- P.S. Opcja „wolumin typu Thin" (Thin Volume) zapewnia większą elastyczność, ale może obniżyć wydajność pamięci masowej w przypadku wrażliwych aplikacji. Zobacz przykład na Rys. 4 oraz wyjaśnienie w Załączniku.
Rys. 2 Pool buforująca SSD
* Przykład ilustrujący sposób, w jaki pool buforująca SSD jest wykorzystywana w serwerze QNAP NAS.
Jak dobrać nośniki pamięci masowej:
Podstawowe wytyczne dotyczące wyboru właściwego typu nośnika dla pamięci masowej QNAP NAS. Dopasuj odpowiedni typ dysku do przewidywanego obciążenia roboczego w Twoim środowisku.
| Cechy | Tradycyjne dyski twarde | Dyski twarde SAS | Dyski SSD |
|---|---|---|---|
| Koszt | Niski | Średni | Wysoki |
| Wydajność | Niska | Średnia | Wysoka |
| Pojemność | Wysoka | Średnia | Niska |
Najczęściej mierzonymi charakterystykami wydajności są operacje sekwencyjne i losowe. Wydajność dysków mierzymy w IOPS, czyli liczbie operacji wejścia/wyjścia na sekundę. Jedno żądanie odczytu lub jedno żądanie zapisu = 1 IOPS. Każdy dysk w systemie pamięci masowej może zapewnić określoną liczbę IOPS, wynikającą z prędkości obrotowej, średniego opóźnienia i średniego czasu wyszukiwania (seek time).
Ogólna charakterystyka IOPS dysków twardych
| Urządzenie | Typ | IOPS | Interfejs |
|---|---|---|---|
| Dyski 5400 obr./min | HDD | ~75–100 IOPS | SATA III |
| Dyski 7200 obr./min | HDD | ~125–150 IOPS | SATA III |
| Dyski 10 000 obr./min | HDD | ~140 IOPS | SAS |
| Dyski 15 000 obr./min | HDD | ~175–210 IOPS | SAS |
| Dyski SSD | SSD | ~40 tys.–100 tys.+ IOPS* | SATA III |
* Wydajność zależy od kontrolera SSD oraz typu komórek pamięci flash
Aby wykonać podstawowe obliczenie surowej (RAW) wartości IOPS dla 4 dysków twardych 7200 obr./min, możemy przyjąć, że łączna surowa wartość IOPS wynosi 500 IOPS. Obliczamy to, mnożąc łączną liczbę dysków przez liczbę surowych IOPS każdego dysku (4 HDD x 125 IOPS = 500 IOPS).
Dostęp losowy:
Dostęp losowy oznacza, że można odczytać dowolny fragment pliku w dowolnej kolejności. Na przykład można odczytać środkową część pliku przed jego początkiem.
Wzorce obciążenia roboczego o przeważnie losowym charakterze dostępu:
- Równoczesny dostęp wielu klientów
- Aplikacje bazodanowe
- Dostęp maszyn wirtualnych w środowisku hipernadzorcy (hypervisor)
- IP-SAN wykorzystujący dane blokowe
Dostęp sekwencyjny:
Dostęp sekwencyjny oznacza, że najpierw należy odczytać pierwszą część pliku, następnie drugą, potem trzecią itd.
Wzorce obciążenia roboczego o przeważnie sekwencyjnym charakterze dostępu:
- Edycja wideo (bezpośrednia edycja za pomocą oprogramowania do montażu wideo z pojedynczej stacji roboczej)
- Nagrywanie wideo (pojedynczy klient, np. kamera IP lub rejestrator wideo)
- Strumieniowanie wideo (oglądanie filmu z serwera NAS)
- Przesyłanie dużych plików
- Zadania kopii zapasowej danych
Dostęp losowy a sekwencyjny:
Operacja wyszukiwania (seek), która zachodzi, gdy głowica dysku ustawia się nad właściwym cylindrem w celu uzyskania dostępu do żądanych danych, zajmuje więcej czasu niż jakikolwiek inny etap procesu we/wy.
Ze względu na naturę dysków mechanicznych sekwencyjny odczyt/zapis danych jest znacznie szybszy niż losowy — wynika to ze sposobu działania sprzętu dyskowego. Sekwencyjne operacje we/wy na dyskach mechanicznych mogą być z reguły obsługiwane z wyższą przepustowością, ponieważ głowica dysku wykonuje mniej operacji wyszukiwania, a jednocześnie podczas jednego obrotu talerza można odczytać/zapisać większy segment danych.
Dostęp losowy wiąże się z większą liczbą operacji wyszukiwania, co oznacza, że odczyt losowy, a zwłaszcza zapis losowy, zapewni niższą przepustowość i mniejszą liczbę IOPS. Podczas losowych operacji we/wy pozycjonowanie głowicy dysku, opóźnienie rotacyjne oraz czas wyszukiwania powodują znaczny spadek wydajności.
Rys. 3
Przykład
W systemach opartych na dyskach mechanicznych każda operacja wyszukiwania zajmuje około 10 ms. Sekwencyjny zapis danych na ten sam dysk zajmuje około 30 ms na MB. Zatem sekwencyjny zapis 100 MB danych na dysk potrwa około 3 sekund. Jeśli jednak wykonasz 100 losowych zapisów po 1 MB każdy, zajmie to łącznie 4 sekundy (3 sekundy na sam zapis oraz 10 ms × 100 = 1 sekunda na wszystkie operacje wyszukiwania).
Dlaczego buforowanie odczytu/zapisu na pamięci flash (SSD) poprawia losowe IOPS
Ponieważ dyski flash nie mają fizycznej głowicy, która musi się przemieszczać, nie występuje tu kara 10 ms czasu wyszukiwania, charakterystyczna dla dysków mechanicznych.
Funkcja buforowania odczytu/zapisu SSD w QNAP poprawia wydajność losowych IOPS poprzez ponowne sortowanie (redukcję zapisów) adresów bloków w buforze, co zmniejsza obciążenie dysków zaplecza (back-end).
Wpływ rozmiaru bufora: im większy, tym lepiej (więcej możliwości ponownego sortowania), jednak w praktyce ogranicza go koszt, ponieważ bufory zapisu są znacznie droższe niż dyski zaplecza.
Charakterystyka macierzy RAID
Pamięć masowa QNAP NAS obsługuje różne poziomy RAID, a każdy poziom RAID ma inne parametry pojemności i wydajności. Przed wdrożeniem pamięci masowej należy zrozumieć, jakiego rodzaju obciążenie robocze będzie ona obsługiwać.
Przy wyborze typu macierzy RAID podczas budowy rozwiązania pamięci masowej zwykle decydują dwa czynniki: pojemność i wydajność.
| Typ RAID | Min. liczba dysków | Odporność na awarie | Pojemność | Odczyt losowy | Zapis losowy | Odczyt sekwencyjny | Zapis sekwencyjny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 2 | Brak | 100% | Wysoki | Wysoki | Wysoki | Wysoki |
| RAID 1 | 2 | Awaria 1 dysku | 50% | Wysoki | Niski | Wysoki | Dobry |
| RAID 5 | 3 | Awaria 1 dysku | N - 1 | Wysoki | Niski | Wysoki | Dobry |
| RAID 6 | 4 | Awaria 2 dysków | N - 2 | Wysoki | Niski | Wysoki | Dobry |
| RAID 10 | 4 | Awaria 1 dysku w każdej podmacierzy RAID | 50% | Wysoki | Dobry | Wysoki | Dobry |
RAID 10:
Najlepiej sprawdza się przy intensywnych obciążeniach transakcyjnych z dużym udziałem zapisów losowych (powyżej 30%).
RAID 5:
Najlepiej sprawdza się przy obciążeniach o średniej wydajności, ogólnego przeznaczenia oraz sekwencyjnych. Zazwyczaj wybiera się RAID 5, ponieważ jest to rozwiązanie bardziej ekonomiczne — tylko jeden dysk jest wykorzystywany na parzystość. Dla aplikacji wymagających wysokiej wydajności RAID 5 nie jest najlepszym wyborem.
RAID 6:
Najlepiej sprawdza się przy obciążeniach zdominowanych przez odczyt, takich jak archiwizacja i kopie zapasowe, ale nie jest najlepszym wyborem dla aplikacji wymagających wysokiej wydajności, zwłaszcza w środowiskach o intensywnym zapisie losowym.
Studium przypadku 1: Zidentyfikuj wzorzec obciążenia roboczego
Rozdzielenie maszyn wirtualnych o różnych wzorcach IOPS pomiędzy wiele pul pamięci masowej o różnych charakterystykach RAID znacząco poprawi wydajność i zredukuje wąskie gardła we/wy.
Założony sprzęt:
TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków twardych SATA 6 TB
Klient posiada środowisko IT z dwoma serwerami hostów VMware ESXi 6.0 pracującymi w klastrze i potrzebuje uruchomić 20 maszyn wirtualnych, wykorzystując serwer QNAP NAS jako zaplecze pamięci masowej. Klient przeprowadził inwentaryzację wszystkich swoich maszyn wirtualnych i zidentyfikował w swoim środowisku następujące wzorce obciążenia roboczego:
1 VM --> Serwer bazy danych MSSQL o wysokim obciążeniu (30%+ losowych operacji we/wy).
3 VM --> Serwery aplikacji o wysokim obciążeniu (30%+ losowych operacji we/wy).
1 VM --> Usługi vCenter o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
1 VM --> Kontroler domeny o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
1 VM --> Serwer kopii zapasowych o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
2 VM --> Usługi DNS o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy).
2 VM --> Serwery WWW o średnim obciążeniu (15% losowych operacji we/wy).
5 VM --> Wirtualne pulpity użytkowników ogólnego przeznaczenia.
4 VM --> Wewnętrzne serwery deweloperskie.
Zalecana konfiguracja:
- Utwórz pool pamięci masowej 1 w konfiguracji RAID 10 z woluminem statycznym, używając 8 lub więcej dysków twardych.
- Umieść 4 maszyny wirtualne o wysokim obciążeniu (30% losowych operacji we/wy) na wydajnej macierzy RAID 10.
- Utwórz pool pamięci masowej 2 w konfiguracji RAID 6 z woluminem typu Thick lub statycznym, używając 4 lub więcej dysków twardych.
- Umieść 5 maszyn wirtualnych o niskim obciążeniu (głównie sekwencyjne operacje we/wy) na tej macierzy RAID 6.
- Utwórz pool pamięci masowej 3 w konfiguracji RAID 6 z woluminem typu Thick lub statycznym, używając 4 lub więcej dysków twardych.
- Umieść pozostałe maszyny wirtualne — serwery WWW, wirtualne pulpity użytkowników i wewnętrzne serwery deweloperskie — na tej macierzy RAID 6.
Konfiguracja alternatywna:
- Utwórz pool pamięci masowej 1 w konfiguracji RAID 10 z woluminem statycznym, używając 4 lub więcej dysków SSD.
- Umieść wszystkie maszyny wirtualne o wysokim i średnim obciążeniu na dyskach SSD.
- Utwórz pool pamięci masowej 2 w konfiguracji RAID 6 z woluminem typu Thick lub statycznym, używając 8 lub więcej dysków twardych.
- Umieść pozostałe maszyny wirtualne (głównie sekwencyjne operacje we/wy) na tej macierzy RAID 6.
* Dotyczy to środowisk VMware, Hyper-V, XenServer oraz innych hipernadzorców.
Studium przypadku 2: Najwyższa możliwa wydajność IOPS
Użyj wydajnych dysków SSD, aby uzyskać najlepszy rezultat.
Założony sprzęt:
TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków SSD SATA 1 TB
Głównym priorytetem klienta jest uzyskanie najwyższej możliwej wydajności pamięci masowej; pojemność nie jest kwestią kluczową.
- Utwórz pool pamięci masowej 1 w konfiguracji RAID 10 z woluminem statycznym, używając wszystkich dostępnych dysków SSD. Ponieważ dyski SSD nie zawierają żadnych ruchomych elementów mechanicznych, można osiągnąć bardzo wysokie wartości IOPS zarówno sekwencyjnych, jak i losowych.
Studium przypadku 3: Dostęp do plików przez wielu klientów
Wiele równoczesnych odczytów/zapisów do pamięci masowej oznacza więcej losowych IOPS.
Klient posiada farmę renderującą grafikę składającą się z około 50 węzłów. Wszystkie 50 węzłów jednocześnie odczytuje bibliotekę materiałów źródłowych z pamięci masowej, renderuje dane, a następnie zapisuje wyniki z powrotem do pamięci masowej w celu dalszego przetwarzania. Ponieważ wszystkie 50 węzłów najpierw odczytuje materiały, a następnie równocześnie zapisuje wyniki z powrotem do pamięci masowej, powstało poważne wąskie gardło losowych IOPS przy użyciu wyłącznie dysków mechanicznych. Ponieważ proces renderowania grafiki wymaga zarówno wysokiej wydajności, jak i dużej pojemności, możemy zoptymalizować pamięć masową QNAP NAS w następujący sposób.
Zalecana konfiguracja:
Założony sprzęt:
2 x TS-EC1680U-RP
https://www.qnap.com/i/en/product/model.php?II=126
16 dysków twardych SATA 6 TB
- Utwórz pool pamięci masowej 1 w konfiguracji RAID 10 z woluminem typu Thick lub statycznym, używając 10 lub więcej dysków.
- Zapisuj wszystkie wyniki do tej poolu pamięci masowej, aby wykorzystać zalety charakterystyki RAID 10.
- Utwórz pool pamięci masowej 2 w konfiguracji RAID 5 lub 6 z woluminem typu Thick lub statycznym, używając 10 lub więcej dysków.
- Odczytuj wszystkie dane z tej poolu pamięci masowej.
Konfiguracja alternatywna:
- Wyposaż serwer QNAP NAS 1 wyłącznie w dyski SSD i utwórz jedną dużą pool pamięci masowej 1.
- Zapisuj wszystkie wyniki na tym serwerze NAS — ze względu na charakter równoczesnych zapisów wyniki te należy traktować jako losowe IOPS.
- Wyposaż drugi serwer QNAP NAS 2 wyłącznie w dyski mechaniczne i utwórz dużą pool pamięci masowej 1.
- Odczytuj wszystkie dane z tego serwera NAS.
ZAŁĄCZNIK:
Urządzenia QNAP NAS wykorzystują zaawansowaną technologię poolu pamięci masowej (Storage Pool), oferując użytkownikom zarówno elastyczność, jak i wydajność.
Rys. 4 Pool pamięci masowej
Pool pamięci masowej z wykorzystaniem LVM
Możesz wykorzystać elastyczne zarządzanie woluminami QNAP, aby lepiej zarządzać pojemnością pamięci masowej. Pool pamięci masowej agreguje dyski twarde w większą przestrzeń, a dzięki możliwości obsługi wielu grup RAID może zapewnić wyższy poziom redundancji i zmniejszyć ryzyko utraty danych.
Po utworzeniu poolu pamięci masowej możesz wybrać jedną z trzech metod utworzenia woluminu na bazie poolu. Typ tworzonego woluminu zależy od tego, czy zależy Ci na elastyczności, czy na wydajności.
Wolumin statyczny (Static Volume):
Wolumin statyczny zajmuje całą dostępną przestrzeń w poolu pamięci masowej — wstępnie alokuje i przygotowuje przestrzeń pod kątem optymalnego dostępu do odczytu/zapisu. Ponieważ wolumin statyczny zajmuje całą przestrzeń poolu pamięci masowej, nie można utworzyć wielu woluminów w obrębie tej samej poolu.
Wolumin typu Thick (Thick Volume):
Wolumin typu Thick oferuje połączenie elastyczności przestrzeni i wydajności — możesz wybrać, ile przestrzeni z poolu pamięci masowej przydzielić woluminowi typu Thick. Oznacza to, że możesz utworzyć wiele woluminów typu Thick lub Thin w obrębie tej samej poolu pamięci masowej. Po wybraniu żądanego rozmiaru woluminu typu Thick przestrzeń jest wstępnie alokowana i przygotowywana do operacji odczytu/zapisu.
Wolumin typu Thin (Thin Volume):
Alokowanie elastyczne (thin provisioning) pozwala na bardziej elastyczne wykorzystanie przestrzeni dyskowej. Wolumin typu Thin nie zajmuje fizycznej przestrzeni dyskowej w momencie tworzenia woluminu — przestrzeń fizyczna jest wykorzystywana dopiero podczas alokacji zapisu. Oznacza to, że możesz utworzyć wolumin typu Thin o rozmiarze większym niż fizyczna pojemność pamięci masowej. W obrębie tej samej poolu pamięci masowej można utworzyć wiele woluminów typu Thin. Ze względu na elastyczność przestrzeni woluminu typu Thin podczas pracy pod obciążeniem występuje spadek wydajności.
Akceleracja buforowania odczytu/zapisu mSATA i SSD:
Technologia buforowania na dyskach półprzewodnikowych (SSD) opiera się na buforowaniu odczytów we/wy dysków. Gdy aplikacje serwera Turbo NAS uzyskują dostęp do dysków twardych, dane są zapisywane na dysku SSD. Gdy aplikacje ponownie odwołują się do tych samych danych, są one odczytywane/zapisywane z bufora SSD zamiast z dysków twardych. Najczęściej używane dane są przechowywane w buforze SSD. Dyski twarde są wykorzystywane tylko wtedy, gdy danych nie można znaleźć w buforze SSD.
Tradycyjna metoda dostępu do danych
Metoda dostępu do danych z buforem SSD
Źródła referencyjne:
Random access - Wikipedia
Sequential access - Wikipedia
IOPS - Wikipedia