Nvme-накопители

КомпанияSynologyуже давно выпускает различные системы хранения данных, но жестких дисков иSSDв ассортименте до сих пор не было. Что побудилоSynologyпредставить на рынок собственные накопители? И чем они лучше конкурентов? Давайте разберемся. И начнем мы с жестких дисков.

В поисках надежности

При выборе системы хранения данных многие даже не задумываются, насколько важную роль играют жесткие диски. Между тем требования в бизнес-окружениях становятся все более строгими, здесь требуется не только высокая производительность, но инадежность и предсказуемость.

Synologyконтролирует все компоненты, из которых собираютсяNAS. Компания разрабатывает операционную системуDiskStationManager(DSM) и приложения, которые формируют программную экосистему. Что позволяет оптимизировать аппаратную и программную составляющую под слаженную работу. Но как быть с сотнями разных моделейHDDна рынке?

Synologyуже давно проводит расширенные тесты совместимости, по итогам которых рекомендует те или иные модели жестких дисков в списке совместимости с аппаратными компонентамиHCL(hardwarecompatibilitylist), который еще называют списком совместимости свендорамиQVL(qualifiedvendorlist). Надо сказать,подобные тесты требуют немалых сил и затрат.

У производителей жестких дисков обычно насчитывается не менее четырех линеекHDD(настольные, видеонаблюдение,NAS, корпоративные) и различные варианты емкости (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 Тбайт и выше), причем их приходится тестировать под различными системами хранения, которых за последние пять лет насчитывается уже более 60.

Поэтому не секрет, что многие результаты тестированияHDD"наследуются" по другим линейкам, вариантам емкости и системам хранения. У производителейNASпросто нет времени и ресурсов, чтобы протестировать все возможные комбинации, исходя из упомянутого разнообразия.

Однако рынок накопителей постоянно меняется. ПроизводителиHDDпредставляют новые варианты, иногда под старыми модельными номерами, даже если технология записи, прошивка или техпроцесс принципиально различаются. Даже вроде бы незначительные изменения на аппаратном или программном уровнеHDDмогут привести к проблемам, особенно при интенсивных нагрузках на систему хранения данных.

Что еще хуже, не все производители жестких дисков облегчают задачу для потребителей, которымприходится покупать "кота в мешке"без подробных спецификаций и технических характеристик. Со стороныSynologyподобная секретность производителей жестких дисков тоже затрудняет сертификациюHCL.

Для надежной работы системы хранения требуется предсказуемость. И только переход на жесткие диски собственного производства позволитSynologyобеспечить предсказуемость для своих клиентов они могут быть уверены, что специалистыSynologyвыбрали самое лучше.

Дополнительные преимущества

ЦельSynologyзаключалась в поиске наиболее надежных жестких дисков, для этого использовалась методика стрессового тестирования, которую компания применяет уже два десятилетия. Жесткие дискиHAT5300тестировались более 300.000 часов на каждой платформе, выпущенной после 2017 года.

Стрессовые тесты, состоящие из тысяч тестовых прогонов, симулируют окружение дата-центров и сценарии нагрузки 24/7. Проводились и простые тесты, такие как перезагрузка системы при разных температурных условиях, и сложные, связанные с доступом на уровне файлов. Задача ставилась в проверке работы накопителей в неидеальных и "тяжелых" условиях.

Впрочем, инженерыSynologyуделяли внимание не только надежности, но и производительности. Вертикальная интеграция между системами хранения и жесткими дисками позволяет оптимизировать их друг под друга. В итоге удалось добиться увеличения производительности до 23% по сравнению со сравнимыми жесткими дисками на рынке.

КлиентыSynologyполучат не только тщательно протестированное решение, но и самые быстрые жесткие диски на рынке для систем хранения данныхSynology.

Тесты оценивали пропускную способность последовательного чтения при обращении нескольких клиентов.Synologyиспользовала 12 жестких дисков в системеSA3600, которые были объединены в массивRAID5. Для сравнения были взяты жесткие диски идентичной емкости 12 Тбайт и класса (Enterprise). Нагрузка выполнялась с помощью тестаIOMeter(блоки по 64 кбайт). Как можно видеть по графику, на системахSynologyжесткие дискиHAT5300 обеспечили более высокую последовательную скорость передачи данных.

Тесная интеграция сDSMдает и другие преимущества, такие как обновление прошивкиHDD, которое выполняется вместе с обновлением ОС. Знание всех спецификаций накопителей и их характеристик упрощает поиск проблем и их исправление в будущем, если таковые возникнут.

Наконец, поскольку теперь переменных в уравнении меньше,Synologyможет обеспечивать более быструю и эффективную поддержку клиентов.

Фокус на корпоративных клиентов, но в выигрыше оказываются все

Представив собственные накопители,Synologyсделала важный шаг вперед. Системы храненияSynologyтеперь стали еще более надежными, упростились поддержка и обслуживание, увеличилась производительность.

Проработанная годами методикавалидациипродуктов позволяет наиболее эффективно провести стрессовое тестирование. Что, как надеются инженерыSynology, увеличит доверие к продуктам компании со стороны корпоративных клиентов.

Первый пул на трех дисках HAT5300 8TBвRAID5, сетевое хранилищеSynologyDS1621xs+. Он используется для хранения обычных данных, когда высокая производительность ввода/вывода не требуется.

К этому можно добавить многолетнюю компетенцию и ноу-хау инженеровSynologyпо интеграции накопителей вDSM.

ЛинейкаHAT5300 не просто еще одни жесткие диски на рынке, это огромный шагSynologyв сторону повышения надежности, предсказуемости и производительности систем хранения данных. В конечном итоге в выигрыше окажутся все клиентыSynology.

СпецификацииHAT5300

Перейдем к спецификациям жестких дисков HAT5300. Жесткие диски пока представлены в трех вариантах емкости на 8, 12 и 16 Тбайт. Все они относятся к корпоративному классу (7.200 об/мин, кэш 256/512 Мбайт, нагрузка записи 550 Тбайт, гарантия 5 лет и т.д.). Ниже приведены ключевые спецификации новыхHDD, полную таблицу спецификаций можно посмотретьна сайтеSynology.

• Обновление прошивкиHDDчерезSynologyDSM

• Максимальная скорость до 274 Мбайт/с, для меньших емкостей указывается 230-262 Мбайт/с

• Заявлен прирост последовательной скорости чтения в окруженииSynologyNASдо 23%

• Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин у всех емкостей

• Кэш 256 или 512 Мбайт, в зависимости от емкости

• Рассчитаны на работу в режиме 24/7

• Протестированы 300К часов, чтобы гарантировать стабильную производительность в стрессовых условиях

• Время наработки на отказ 2,5 млн. часов у всех моделейHDD

• Нагрузка записи 550 Тбайт в год

• Гарантия 5 лет (только при использовании в совместимыхSynologyNAS)

В Диспетчере хранения сетевого хранилищаSynologyDS1621xs+ отображаются жесткие дискиHAT5300-8T.

Если обратиться ктаблице спецификаций, жесткие дискиSynologyHAT5300потребляют меньше или равное количество энергиив режиме бездействия и под нагрузкой по сравнению с корпоративными конкурентами такой же емкости, при этом они обеспечиваютболее высокую скорость передачи данных. Также иуровень шума ниже.

Кроме спецификаций не следует забывать овозможности обновления прошивкичерезDiskstationManager(DSM). Прошивку жестких дисков можно обновлять без их извлечения изNASи использования сторонних решений (подключение к ПК, запуск специальных утилит для прошивки). Что снижает время простоя хранилища и риск человеческой ошибки. Кроме того, теперь проще гарантировать, что все накопителиNASбудут использовать одинаковую версию прошивки. Независимо от того, когдаHDDбыли добавлены в массив и при каких условиях.

По сравнению с жесткими дисками других производителей линейкаSynologyHAT5300 выглядит очень привлекательной, поскольку спецификации весьма впечатляют. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и вNASклассаSOHOи домашних системах.

Дополнительные подробности жестких дисков HAT5300 можноузнать на сайтеSynology.

2,5" накопителиSAT5200

В 2020 годуSynologyвыпустила собственную линейку твердотельных накопителей SAT5200, которые ориентированы, главным образом, на использование всистемахFlashStation. В данном случае акцент ставится на максимальной производительности ввода/вывода и сокращении задержек в работе критически важных служб и приложений.SSDпредназначены для обработки интенсивных круглосуточных рабочих нагрузок без влияния на долговечность.

Synologyзаявила отличную нагрузку записи1,3DWPD, то есть накопитель может ежедневно перезаписываться 1,3 раза от своей емкости в течение гарантийного срока. Производительность произвольной записи блоками по 4 кбайт составляетдо 67.000IOPS.

Использование SAT5200 в составе систем FlashStation позволяет добиться уровня производительности 138 тысячIOPSiSCSIблоками по 4 кбайт (FS3400), 195 тысяч (FS3600) или 226 тысяч (FS6400).

Накопители SAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны пользователям классаSOHOи домашним энтузиастам. Конечно, купить такойSSDможно, он будет работать вNASс высокой производительностью, но цена решения будет непропорциональной.

На сетевом хранилищеSynologyDS1621xs+ был создан второй пул на трех SAT5200 для высокой производительности ввода/вывода.

С другой стороны, если вNASс большим числом отсеков нужен отдельный массив с высокой производительностью ввода/вывода и минимальными задержками, то установить один или несколько SAT5200 можно. Здесь все зависит от сценариев использования.

Наконец, если вNASSynologyнет отдельного разъемаM.2, то дляSSD-кэширования можно выбрать и SAT5200. Но придется пожертвовать слотом дляHDD,что нежелательно.

Дополнительные подробностиSSDSAT5200 можно узнатьна сайтеSynology.

Кэширование: за и против

Твердотельные накопители NVMe серииSynologySNV3000 занимают отдельную нишу, поскольку они предназначены не для создания массивов хранения данных, а длякэширования сложных рабочих нагрузок в многопользовательской среде. Высокая производительность ввода/вывода повышает быстродействие системы и ускоряет обработку часто используемых данных.

ЛинейкаSNV3400в формате M.2 2280 NVMeориентирована наSynologyNASсо встроенными слотамиM.2. А линейкаSNV3500в формате M.2 22110 NVMe на стоечные серверыSynology. У моделей SNV3500 удлинение формата позволило добавить конденсаторы для защиты от сбоя электропитания.

Кэш наSSDили флэш-памяти являетсявесьма выгодным средством увеличения производительности массивовHDD, поскольку наиболее часто используемые данные хранятся наSSD. Конечно, отSSD-кэша выигрывают не все сценарии. Ниже мы как раз об этом и поговорим.

Сначала следует узнать, даст лиSSD-кэш значимый прирост в выбранном сценарии. Затем следует определиться с кэшем "только на чтение" или "на чтение/запись". И на последнем этапе подбираются оптимальныеSSD.

Для каких сценариев рекомендуетсяSSD-кэш?

SSD-кэш увеличивает производительность в сценариях, когдатребуется частый доступ к случайно расположенным блокам данных. Как правило,SSD-кэш увеличит производительностьSynologyNASв следующих сценариях:

• Файловый сервер (чем больше пользователей обращаются одновременно, и чем больше мелких файлов им требуется, тем больше будет выигрыш производительности). Под мелкими файлами подразумевается объем меньше 1 Мбайт.

• ХранилищаiSCSIиFibreChannel

• ВиртуальныемашиныиSynology Virtual Machine Manager

• Сервер баз данных

• Web-сервер

• Повторяющиеся задачи резервирования данных черезSynologyActiveBackupforBusiness

• Почтовый сервер

ИспользоватьSSD-кэш не рекомендуется, если объем часто используемых данных наSynologyNASпревышает максимальную емкость кэшаSSDили массив постоянно находится под высокой нагрузкой. Сброс кэша на дисковый массив требует определенных ресурсов, он может повлиять на производительность, если выполняется не в часы с минимальной нагрузкой. Мырекомендуем хранить большие объемы часто используемых данных на массивах, полностью состоящих изSSD, например, SAT5200, о чем рассказано выше. То же самое касается и запуска сценариев с интенсивной нагрузкой.

Не рекомендованные сценарии

SSD-кэш не будет улучшать производительность в сценариях, где преобладает последовательный доступ к данным. Поэтому прирост производительности отSSD-кэша будет минимальным, еслиSynologyNASиспользуется для следующих сценариев:

• Файловый сервер, который используется для скачивания/закачки крупных файлов

• Файловый сервер, у которого преобладает последовательный доступ

• Стриминг/воспроизведение видео

Кэш только на чтение или на чтение/запись?

SynologyNASпозволяет выбиратьдва типа кэшаSSD: только на чтение или на чтение/запись. Оба типа полезны для разных сценариев.

Выбор режима кэша.

SSD-кэш с чтением/записью всегда имеет избыточность. Если для кэша только для чтения требуется одинSSD, то для кэша чтения/записи нужны уже не меньше двухSSD.

Выбор устройствM.2 для кэширования.

SSD-кэш с чтением/записью возможен только на массиве с избыточностью. В данном случае дваSSD M.2вRAID 1.

Требования по оперативной памяти

У кэшаSSDимеются дополнительные требования по системной памяти.

• Для каждого гигабайтаSSD-кэша выделяется 416 кбайт системной памяти

• Максимум, одну четверть системной памяти можно выделить под поддержкуSSD-кэша

• Для поддержкиSSD-кэша можно использовать всю системную память, установленную дополнительно

• SSD-кэш нельзя сделать крупнее, чем позволяет системная память

Пример: для создания 800-ГбайтSSD-кэша требуется 800x416 = 332.800 кбайт = 333 Мбайт системной памяти.

Для 372 Гбайт кэша требуется 151,1 Мбайт системной памяти.

Подбираем правильныеSSD

При выборе кэширующихSSDдляSynologyNASследует оцениватьнадежность, стабильность производительности и защиту от сбоя электропитания.

Надежность: производители публикую значение нагрузки записиDriveWritesperDay(DWPD), которое указывает, сколько раз можно полностью перезаписать емкость накопителя в день на протяжении гарантийного периода.

Стабильность производительности:SSDдолжен показывать хорошие результаты по случайным операциям чтения/записи блоками по 4Kза определенное время. Данная производительность обычно представлена показателемIOPS(число операций ввода/вывода в секунду).ТакжеSSDдолжен гарантировать определенные минимальные задержки. Высокие значенияIOPSи стабильные низкие задержки очень важны для корпоративных окружений.

Защита от сбоя электропитания: если вSSDвстроена подобная защита, то после отключения электропитания данные не будут потеряны,SSDвернется к нормальной работе после восстановления питания.

Специально для функцийSSD-кэшированияSynologyпредлагает накопители форматаM.2 2280 и 22110NVMeв линейкахSNV3400иSNV3500, а также карты расширенияM2D20иE10M20-T1с двумяSSDM.2. Причем в последнем случае карта расширения предлагает еще и порт 10 Гбит/с.

НакопителиM.2 имеют расчетную ежедневную нагрузку записиDWPD0,68на протяжении пяти лет гарантии. Последовательная скорость чтения составляет3.100 Мбайт/с, записи 550 Мбайт/с (400 Гбайт) или1.000 Мбайт/с(800 Гбайт). У 400-ГбайтSSDзаявлена скорость случайного чтения блоками по 4 кбайт до 205KIOPS, у 800-Гбайт до375KIOPS. Производительность случайной записи блоками по 4 кбайт составляет 40К или70KIOPS, в зависимости от емкости. У накопителейM.2 "длинного" форм-фактора 22110 имеется дополнительная защита от сбоев электропитания.

Дополнительные подробности M.2 NVMe можно узнатьна сайтеSynology.

Производительность кэширования

Здесь мы хотели бы порекомендовать видеоролик, на котором показана производительностьвиртуальной машиныWindows10 под управлениемSynologyVirtualMachineManagerна массиве изHDDс кэшированием и без. Выше мы как раз отмечали, что сценарий виртуальных машин является рекомендованным дляSSD-кэша.

Без кэширования виртуальная машина в тестеCrystalDiskMark7 показала353 Мбайт/спо последовательному чтению и 189 Мбайт/с по последовательной записи. По случайному чтению и записи ситуация хуже. С очередьюQ32T16 результаты составили5,56и27,57 Мбайт/спо чтению и записи, с очередьюQ1T1 0,84и13,49 Мбайт/с, соответственно.

После активации кэша чтения/записи результаты оказались существенно выше:664 Мбайт/спо последовательному чтению, скорость записи немного "просела". ПроизводительностьIOPSувеличилась до85,89и100,84 Мбайт/ссочередью Q32T16 по чтению и записи, с очередьюQ1T1рост тоже заметный до12,44и27,66 Мбайт/с, соответственно.

К первому разделу на жестких дисках подключен кэшSSDдля ускорения работы.

Заключение

В статье мы рассмотрели историю создания жестких дисковSynologyHAT5300, а также преимущества по сравнению с обычнымиHDD. ДляNASSynologyжесткие диски HAT5300 станут лучшим выборомпо многим причинам, в том числе по производительности, надежности, удобству обслуживания и прошивки. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и в NAS для дома и малого/среднего офиса.

2,5"SSDSAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны домашним энтузиастам. Разве что в некоторых специальных сценариях.

А вотSSDM.2 в линейкеSNV3400емкостью на 400 или 800 Гбайт можно рекомендовать для усиления современных сетевых хранилищSynology, оснащенных слотамиM.2. С помощью SNV3400 можно легкодобавить уровень кэширования данных, который даст преимущества во многих сценариях. В статье мы как раз из привели. В принципе, для кэширования можно использовать и упомянутый 2,5"SSD, но при этом теряется драгоценный слотHDD.

СегодняSynologyпредлагает и различные системы хранения данных, и накопители в ассортименте. Поэтому компания может предоставить готовые вертикальные решения со всеми оптимизациями производительности и гарантиями надежности. Паззл сложился.