Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

opublikowano przez Piotr Romański w dniu 2017-04-06

Testy wydajnościowe serwera QNAP TS-231P przeprowadziliśmy przy wykorzystaniu benchmarków ATTO Disk Benchmark, CrystalDiskMark oraz kopiując pliki z serwera i na serwer przy użyciu Eksploratora Windows (SMB, iSCSI). Dodatkowo sprawdziliśmy wydajność urządzenia pod kątem operacji wejścia/wyjścia. Procedura kopiowania obejmowała próby przeprowadzone trzykrotnie:

  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera jednego pliku o wielkości 2 GB
  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera 1000 plików o wielkości 2 MB każdy
  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera 10000 plików o wielkości 2 KB każdy

Platformą sprzętową do testów wykorzystania protokołów SMB, iSCSI był serwer HP ProLiant MicroServer N36L ze skonfigurowaną macierzą RAID 0

  • System operacyjny: Windows Server 2008 R2
  • Procesor AMD Athlon DualCore 1,3 GHz
  • Pamięć RAM: 8 GB
  • Dysk twardy: macierz RAID 0
  • Sieć ethernet: 4x1 Gbps (zagregowane połączenie)
  • NAS i serwer testowy zostały podłączone do przełącznika sieciowego Netgear M4100.

Serwer QNAP TS-231P w trakcie testów skonfigurowany został następująco:

  • 2 dyski twarde WD RED 1 TB WD10EFRX
  • macierze RAID 0, 1, JBOD, single - w zależności od typu testu
  • połączenie LAN - bond dwóch interfejsów sieciowych (802.3ad)

Zużycie energii

Czy urządzenie pracujące nieprzerwanie 24 godziny na dobę będzie obciążeniem dla naszego portfela jeśli chodzi o energię? Producent twierdzi, że TS-231P zużywa około 15,6 W - niewiele. Dokonaliśmy kilku pomiarów dla różnych scenariuszy wykorzystania. Oto wyniki:

  • praca 1 WD Red z dyskiem SSD jako cache - 11 W
  • praca 2 dyski WD Red RAID 1 - 14 W
  • migracja macierzy - pojedynczy dysk na RAID 1 - 17 W
  • kopiowanie danych 1 dysk WD Red z dyskiem SSD jako cache - 14 W
  • kopiowanie danych (RAID 1) - odczyt z NAS-a - 15 W
  • kopiowanie danych (RAID 1) - zapis na NAS - 16 W

Jak widać w przypadku typowej pracy NAS-a z dwoma klasycznymi nośnikami pobór mocy jest na poziomie 14-16 W. Przyjmijmy zatem 15 W jako średni pobór oraz średnią cenę energii 56 groszy za 1 kWh. Jakie będą miesięczne koszty pracującego non stop NAS-a? To około 6-7 złotych. 

Wydajność sieciowa - serwer NAS

Przyglądając się wynikom transferom w sieci LAN jesteśmy bardzo pozytywnie zaskoczeni. Jednostka, która kosztuje w granicach 800-850 złotych potrafi transmitować dane z szybkością porównywalną do NAS-ów segmentu SMB i kosztujących dwu- trzykrotnie więcej. Na uwagę zasługują porównywalne wartości pobierania i wysyłania niezależnie od typu macierzy - RAID 0, 1 i JBOD. Nieco niższe wartości zanotowaliśmy dla wolumenu szyfrowanego. Jednak ponad 100 MB/s dla wolumenu szyfrowanego w przypadku jednostki NAS dla domu jest bardzo dobrym wynikiem.

Kopiowanie dużego pliku (2 GB)
Protokół SMB [MB/s]

  Upload
Download
Pojedynczy 105
105
RAID0 105
112
RAID1 105
112
JBOD 111
112
Wolumen szyfrowany 101
105
Dysk USB 3.0 71
88

Kopiowanie małych plików (1000 x 2 MB)
Protokół SMB [MB/s]

  Upload
Download
Pojedynczy 55
69
RAID0 56
65
RAID1 55
64
JBOD 55
64
Wolumen szyfrowany 54
62
Dysk USB 3.0 50
62

Kopiowanie niewielkich plików (10000 x 2 KB)
Protokół SMB [MB/s]

  Upload
Download
Pojedynczy 0,23
0,31
RAID0 0,21
0,4
RAID1 0,21
0,41
JBOD 0,24
0,32
Wolumen szyfrowany 0,23
0,43
Dysk USB 3.0 0,12
0,25

W testach maksymalnej wydajności sieciowej osiągnęliśmy podobne wyniki. Maksymalna szybkość pobierania wyniosła 112 MB/s. Podobną wartość zobaczymy w przypadku wysyłania danych na serwer. Plusem jest również dość wysoka wydajność w przypadku użycia dysków USB 3.0 zarówno dla partycji FAT32 jak i NTFS.

Maksymalna wydajność sieciowa - odczyt z NAS i zapis na NAS
Protokół SMB [MB/s]

  Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
Pojedynczy 111 107
RAID 0 112 106
RAID 1 112 109
JBOD 112 112
Wolumen szyfrowany 111 109
USB 3.0 FAT32 81 73
USB 3.0 NTFS 90 72

Maksymalna wydajność sieciowa - odczyt z NAS i zapis na NAS
Protokół iSCSI [MB/s]

  Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
Pojedynczy 111 109
RAID 0 112 104
RAID 1 112 107
JBOD 112 107
Wolumen szyfrowany 105 96
USB 3.0 FAT32 nie dotyczy nie dotyczy
USB 3.0 NTFS nie dotyczy nie dotyczy

IOPS - odczyt z NAS i zapis na NAS
Protokół SMB i iSCSI

Obiecaliśmy podać informacje dotyczące operacji wejścia/wyjścia dla macierzy z pamięcią podręczną i bez niej. W trakcie testu narzędziem diskspd ustawiliśmy następujące parametry:

  • czas testu: 120 sekund
  • blok danych: 4 KB
  • liczba wątków: 8
  • wielkość pliku: 4 GB
  • oddzielny test dla odczytu: 100% read
  • oddzielny test dla zapisu: 100% write

Skupmy się teraz na wartościach IOPS dla wolumenu z dyskiem pojedynczym oraz wolumenu z dyskiem pojedynczym i pamięcią podręczną. Czy użycie pamięci podręcznej w postaci dysku SSD faktycznie spowoduje wzrost IOPS i zmniejszą się opóźnienia?

  Odczyt [IOPS] Zapis [IOPS] Opóźnienie odczyt [ms] Opóźnienie zapis [ms]
Protokół SMB  - dysk pojedynczy bez pamięci podręcznej 481 788 32,942 8,374
Protokół SMB - dysk pojedynczy z pamięcią podręczną SSD 6348 1943 4,043 1,197
Protokół iSCSI - dysk pojedynczy bez pamięci podręcznej 9567 1190 2,54 2,137
Protokół iSCSI - dysk pojedynczy z pamięcią podręczną SSD 12849 10802 1,88 1,761

Bez uważnej analizy danych widać wyższe wartości IOPS zarówno dla protokołu SMB jak i iSCSI. Jedyny niewielki wzrost odnotowaliśmy w przypadku odczytu w przypadku iSCSI - 15%. W pozostałych przypadkach wartości są kilkukrotnie większe. Pamięć podręczna wyraźnie ogranicza opóźnienia. Szczególnie jest to widoczne w przypadku protokołu SMB gdzie opóźnienie w odczycie spadło z 32 do zaledwie 4 ms. W przypadku iSCSI różnice są mniej zauważalne.

Jak wygląda użycie pamięci podręcznej w rzeczywistości? Poniższa grafika prezentuje wykres zapisu i odczytu z celnością trafień.

Test łącza zagregowanego i dwóch połączeń LAN

TS-231P to jeden z najtańszych serwerów NAS wyposażonych w dwa interfejsy sieci LAN. Jeśli w sieci będziemy dość intensywnie wykorzystywać QNAP-a, to warto skonfigurować jednostkę do pracy z interfejsem zagregowanym z użyciem protokołu 802.3ad. Należy jednak pamiętać o drobnym szczególe. By mechanizm działał prawidłowo powinniśmy podłączyć NAS-a do przełącznika sieciowego obsługującego 802.3ad i utworzyć LAG.

Jak w takiej konfiguracji sprawdza się TS-231P? Czy wysoka wydajność pojedynczego interfejsu idzie w parze z wydajnością łącza zagregowanego? Przeprowadziliśmy test, w którym wykorzystaliśmy 4 stacje robocze podłączone do przełącznika Netgear M4100-26G. Jednocześnie zapisywaliśmy i odczytywaliśmy dane z serwera QNAP. Schemat instalacji prezentuje poniższa grafika.

Wyniki testów są bardzo dobre. W przypadku pobierania danych łączna wydajność utrzymywała się stale na poziomie ponad 200-205 MB/s. Łącza szybkość pobierania to 214,4 MB/s - czyli niewiele ponad 9 MB/s mniej niż deklaruje producent. Bardzo pozytywnie zaskoczył nas wynik zapisu na serwer NAS. QNAP w swoim laboratorium osiągnął sumaryczny wynik 176 MB/s. W naszych testach maksymalna szybkość kopiowania z użyciem zagregowanego łącza wyniosła 182,4 MB/s.

Dokładne wyniki pomiarów testu prezentuje poniższa tabela (NBx - notebooki, SRV - serwer). Poszczególne kolumny zawierają dokładne wyniki szybkości pobierania i wysyłania danych dla poszczególnych stacji roboczych.

  NB1 [MB/s] NB2 [MB/s] NB3 [MB/s] SRV [MB/s] Suma [MB/s]
Download z NAS 57,7 52,8 48,8 55,1 214,4
Upload na NAS 38,1 39,4 53,7 51,2 182,4

Na zakończenie wyniki testów syntetycznych dla pojedynczego dysku, RAID 1, RAID 0 oraz wolumenu szyfrowanego dla protokołów SMB (lewa grafika) i iSCSI (prawa grafika) oraz dysku USB 3.0 FAT32.

Test – protokół SMB i iSCSI ATTO Disk Benchmark

  • Pojedynczy, protokół SMB i iSCSI

  • RAID 0, protokół SMB i iSCSI

RAID 1, protokół SMB i iSCSI

  • Wolumen szyfrowany, protokół SMB i iSCSI

  • USB 3.0, protokół SMB

Test – protokół SMB i iSCSI CrystalDiskMark

  • Pojedynczy, protokół SMB i ISCSI

  • RAID 0, protokół SMB i iSCSI

  • RAID 1, protokół SMB i iSCSI

  • Wolumen szyfrowany, protokół SMB i iSCSI


  • USB 3.0, protokół SMB