Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

Testy wydajnościowe serwera QNAP HS-453DX przeprowadziliśmy przy wykorzystaniu benchmarka CrystalDiskMark i ATTO Disk Benchmark oraz kopiując pliki z serwera i na serwer, przy użyciu Eksploratora Windows (SMB). 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 Lenovo serii x3750 M4 z adapterami sieciowymi Intel X540-T2. QNAP i serwer testowy zostały podłączone do przełącznika sieciowego Netgear XSM4348S. W teście wykorzystaliśmy nośniki SATA 3,5" WD Red o pojemności 1 TB i nośniki SSD Kingston SUV500 240GB oraz M.2 SUV500M8 240 GB.

Kopiowanie plików - protokół SMB i iSCSI

Kopiowanie danych z wykorzystaniem protokołu CIFS/SMB i iSCSI przeprowadziliśmy dla wszystkich typów macierzy, nośników WD RED oraz gigabitowego interfejsu ethernet.

W przypadku sieci 1 GbE NAS cechuje się wyrównanymi i wysokimi wynikami. Szybkość transmisji podczas kopiowania dużych plików wynosiła w każdym przypadku ponad 110 MB/s. Z kolei maksymalna wartość pobierania dla macierzy RAID 0 to aż 114 MB/s. Kopiowanie małych 2-megabajtowych plików również nie budzi zastrzeżeń - wyniki od 70-80 MB/s.

Dość wyrównane, choć nieco niższe niż w CIFS/SMB, wyniki możemy zaobserwować w scenariuszu użycia protokołu iSCSI. Szybkość kopiowania dużych plików jest o około 4-5 MB/s niższa. Z kolei zapisując mniejsze pliki na jednostkę LUN możemy liczyć na wyższe niż w SMB transfery.

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

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0  113
 114
RAID 1  112
 113

JBOD

 112
 113
Pojedynczy dysk 110
112

Kopiowanie małych plików (1000x2 MB)
Protokół SMB [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0 HDD 77
80
RAID 1 72
74

JBOD

74
78
Pojedynczy dysk 71
76

Kopiowanie małych plików (10000x2 KB)
Protokół SMB [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0 HDD 0,31
0,48
RAID 1 0,3
0,46

JBOD

0,31
0,48
Pojedynczy dysk 0,30
0,42

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

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0  108
103
RAID 1  107
 103

JBOD

 106
 103
Pojedynczy dysk 107
102

Kopiowanie małych plików (1000x2 MB)
Protokół iSCSI [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0 HDD 91
79
RAID 1 84
63

JBOD

84
68
Pojedynczy dysk 85
67

Kopiowanie małych plików (10000x2 KB)
Protokół iSCSI [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
RAID 0 HDD 1,39
1,29
RAID 1 1,34
1,22

JBOD

1,36
1,30
Pojedynczy dysk 1,35
1,33

IOPS - odczyt z NAS i zapis na NAS - sieć 1 GbE i 10 GbE

Test pomiaru wartości IOPS dla dwóch protokołów przeprowadziliśmy z użyciem następujących parametrów testowych diskpsd:

  • 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

Z uwagi na skumulowaną ilość danych wartości IOPS przedstawimy na wykresach. Test został przeprowadzony dla:

  • protokołu SMB i iSCSI
  • macierzy RAID 0, 1, 5 (dla sieci 10 GbE), JBOD oraz pojedynczego HDD
  • zwykłych dysków HDD, dysków SSD SATA i M.2 SSD

Jak nie trudno się domyślić zastosowanie mechanicznych nośników HDD wiąże się z niższymi wartościami operacji wejścia-wyjścia. Jednak w przypadku multimediów nie jest to wadą. Multimedia (a w szczególności filmy) potrafią zajmować kilkadziesiąt gigabajtów i odtwarzając je wykorzystujemy promil maksymalnej wydajności kopiowania. Dlatego wysoka wydajność IOPS schodzi na drugi plan, by ustąpić miejsca innemu czynnikowi - niskiemu kosztowi przechowywania 1 GB danych. Jak wiadomo klasyczne dyski HDD będą tu idealnym rozwiązaniem przy zachowaniu dobrego stosunku szybkość odczytu/zapisu-cena.

Zastosowanie nośników SSD w połączeniu z gigabitową transmisją danych znacząco podnosi liczbę IOPS - szczególnie w zapisie. A jeśli wykorzystamy nośniki SSD i sieć 10 GbE to uwolnimy prawdziwy potencjał dysków SSD. Co to znaczy? Obserwujemy niemal dwukrotny wzrost liczby operacji wejścia-wyjścia w odczycie oraz kilkunastoprocentowy w zapisie.

IOPS - protokół SMB

Kliknij na grafikę aby powiększyć

IOPS - protokół iSCSI

Kliknij na grafikę aby powiększyć

Wydajność w sieci 1 GbE i 10 GbE

Mając w pamięci wyrównane wyniki testów kopiowania danych w sieci 1 GbE nie mieliśmy wątpliwości, że maksymalna wydajność sieciowa również zaprezentuje wysokie wyniki. I nie myliliśmy się. Dla wszystkich typów macierzy maksymalna szybkość kopiowania wynosiła od 114-116 MB/s.

W testach interfejsu 10 GbE z użyciem protokołu CIFS/SMB producent zadeklarował wartości 677 MB/s pobieranie i 648 MB/s wysyłanie. Biorąc pod uwagę możliwości interfejsu nie są to maksymalne możliwości sieci 10 GbE. Jednak w przypadku zastosowań domowych wartości ponad 670 MB/s to rewelacyjny wynik.

A jak wygląda transfer w praktyce? Bez trudu udało nam się osiągnąć szybkość ponad 660 MB/s podczas odczytywania danych z wykorzystaniem protokołu CIFS/SMB. Z kolei maksymalne wyniki wynosiły 671 MB/s w kierunku pobieranie oraz 650 MB/s w kierunku wysyłanie.

Używając protokołu iSCSI jest jeszcze szybciej. Serwer pozwolił na pobieranie danych z prędkością ponad 680 MB/s, a wartości chwilowe często podnosiły się do ponad 710 MB/s.

Wyniki wydajności kopiowania potwierdziliśmy w ATTO Disk Benchmark. Widać, że HS-453DX nie ma problemu z uzyskiwaniem szybkości transmisji ponad 650 MB/s. Na poniższej grafice po lewej stronie test dla protokołu SMB, po prawej iSCSI.