Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

Testy wydajnościowe serwera DS1817 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 Lenovo serii x3750 M4 z adapterami sieciowymi Intel X540-T2. NAS i serwer testowy zostały podłączone do przełącznika sieciowego Netgear XSM4348S. W teście wykorzystaliśmy nośniki SATA 3,5" WD Red  o pojemności 1 TB oraz nośniki SSD Kingston SUV500 240GB.

Kopiowanie plików - protokół SMB

Testy kopiowania danych przeprowadziliśmy dla wszystkich typów macierzy obsługiwanych przez DS1817. Ponieważ w większości przypadków obserwowaliśmy podobne lub zbliżone wyniki wybraliśmy tylko kilka przykładów do prezentacji wyników. Wyraźnie widać, że gigabitowe interfejsy sieciowe cechuje wysoka wydajność jeśli chodzi o kopiowanie dużych, małych i niewielkich plików. Szybkość transferu danych w przypadku folderu szyfrowanego i dużych plików nie spada poniżej 100 MB/s. Nieco gorzej jest w podczas kopiowania plików o rozmiarze 2-3 MB. W przypadku folderu zaszyfrowanego możemy liczyć na wyniki rzędu 56-65 MB/s.

Wykorzystując technologię Pamięci podręcznej SSD lub stosując nośniki SSD widać zwiększenie szybkości kopiowania. W przypadku dużych plików są to wartości rzędu 2-7 MB/s. Jednak kopiując mniejsze pliki szybkość transferu wzrasta nawet o kilkanaście megabajtów.

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD  105
 110
RAID 1 HDD + SSD Cache  108
 111

RAID 1 SSD

 112
112
RAID 1 HDD folder szyfr.  103
 104
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr.  103
 104
RAID 1 SSD folder szyfr  105
 109
RAID 10 HDD  110
 111
RAID 10 HDD + SSD Cache  111
 111
RAID 10 SSD  111
 112
SHR HDD  107
 111
SHR HDD + SSD Cache  110
 112
SHR SSD 112
112

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD 55
64
RAID 1 HDD + SSD Cache 70
73

RAID 1 SSD

78
76
RAID 1 HDD folder szyfr. 56
57
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr. 59
60
RAID 1 SSD folder szyfr 65
61
RAID 10 HDD 77
79
RAID 10 HDD + SSD Cache 79
79
RAID 10 SSD 82
84
SHR HDD 72
72
SHR HDD + SSD Cache 74
74
SHR SSD 77
76

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD 0,31
0,33
RAID 1 HDD + SSD Cache 0,32
0,33

RAID 1 SSD

0,37
0,37
RAID 1 HDD folder szyfr. 0,12
0,21
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr. 0,21
0,27
RAID 1 SSD folder szyfr 0,33
0,33
RAID 10 HDD 0,25
0,33
RAID 10 HDD + SSD Cache 0,29
0,34
RAID 10 SSD 0,33
0,37
SHR HDD 0,25
0,27
SHR HDD + SSD Cache 0,27
0,28
SHR SSD 0,30
0,32

Kopiowanie plików - protokół iSCSI

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD 96
97
RAID 1 HDD + SSD Cache  101
 106

RAID 1 SSD

 105
108
RAID 10 HDD  103
 110
RAID 10 HDD + SSD Cache  108
 110
RAID 10 SSD  110
 112
SHR HDD  101
 102
SHR HDD + SSD Cache  103
 106
SHR SSD 105
110

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD 85
82
RAID 1 HDD + SSD Cache 86
84

RAID 1 SSD

90
93
RAID 10 HDD 90
90
RAID 10 HDD + SSD Cache 93
94
RAID 10 SSD 95
96
SHR HDD 85
84
SHR HDD + SSD Cache 88
85
SHR SSD 88
88

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

Typ macierzy Upload
Download
RAID 1 HDD 0,92
1,10
RAID 1 HDD + SSD Cache 1
1,20

RAID 1 SSD

1,02
1,27
RAID 10 HDD 0,95
1,27
RAID 10 HDD + SSD Cache 1,02
1,28
RAID 10 SSD 1,20
1,35
SHR HDD 0,98
1,18
SHR HDD + SSD Cache 0,99
1,20
SHR SSD 1,28
1,22

Maksymalna wydajność sieciowa - odczyt z NAS i zapis na NAS

Protokół SMB i iSCSI [MB/s]

Maksymalna wydajność sieciowa z wykorzystaniem interfejsów gigabitowych zmierzona została z użyciem narzędzia diskspd. Co zaskakuje, to dość wyrównane wyniki wszystkich typów macierzy niezależnie od zastosowanych nośników danych. Jedynie w przypadku folderu szyfrowanego szybkość zapisu na klasycznych nośnikach spadała do poziomu 104 MB/s. W większości przypadku odczyt z NAS-a kształtuje się na poziomie 112-113 MB/s a zapis w okolicach 110 MB/s.

Macierz / protokół SMB Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 113 109
RAID 0 HDD + SDD Cache 113 111
RAID 0 SSD 113 112
RAID 1 HDD 112 108
RAID 1 HDD + SSD Cache 112 109
RAID 1 SSD 113 111
RAID 1 HDD folder szyfr 111 104
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr 110 107
RAID 1 SDD folder szyfr 112 107
RAID 5 HDD 112 109
RAID 5 HDD + SSD Cache 112 108
RAID 5 SSD 112 109
RAID 10 HDD 112 110
RAID 10 HDD + SSD Cache 112 110
RAID 10 SSD 112 111
SHR HDD 111 110
SHR HDD + SSD Cache 111 112
SHR SSD 113 111
JBOD HDD 111 111
JBOD HDD + SSD Cache 112 112
JBOD SSD 113 111

 

Macierz / protokół iSCSI Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 106 112
RAID 0 HDD + SDD Cache 107 113
RAID 0 SSD 110 113
RAID 1 HDD 108 111
RAID 1 HDD + SSD Cache 109 112
RAID 1 SSD 109 113
RAID 1 HDD folder szyfr nd nd
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr nd nd
RAID 1 SDD folder szyfr nd nd
RAID 5 HDD 105 110
RAID 5 HDD + SSD Cache 105 111
RAID 5 SSD 108 112
RAID 10 HDD 108 112
RAID 10 HDD + SSD Cache 109 112
RAID 10 SSD 109 112
SHR HDD 111 112
SHR HDD + SSD Cache 111 112
SHR SSD 112 112
JBOD HDD 111 110
JBOD HDD + SSD Cache 111 111
JBOD SSD 112 111

IOPS - odczyt z NAS i zapis na NAS - sieć 1 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
Macierz / protokół SMB Odczyt [IOPS] Zapis [IOPS]
RAID 0 HDD 5445 1295
RAID 0 HDD + SDD Cache 15400 11022
RAID 0 SSD 15505 15975
RAID 1 HDD 5840 815
RAID 1 HDD + SSD Cache 15677 12573
RAID 1 SSD 15172 12222
RAID 1 HDD folder szyfr 323 149
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr 3389 1621
RAID 1 SDD folder szyfr 7200 2154
RAID 5 HDD 1641 456
RAID 5 HDD + SSD Cache 12933 4590
RAID 5 SSD 15035 6477
RAID 10 HDD 6964 1586
RAID 10 HDD + SSD Cache 14981 11849
RAID 10 SSD 15366 13688
SHR HDD 1403 466
SHR HDD + SSD Cache 12855 11409
SHR SSD 15586 11367
JBOD HDD 868 491
JBOD HDD + SSD Cache 8855 11705
JBOD SSD 15480 11713

 

Macierz / protokół iSCSI Odczyt [IOPS] Zapis [IOPS]
RAID 0 HDD 20023 1824
RAID 0 HDD + SDD Cache 20591 17309
RAID 0 SSD 21924 18887
RAID 1 HDD 19429 835
RAID 1 HDD + SSD Cache 20287 15212
RAID 1 SSD 21868 16243
RAID 1 HDD folder szyfr nd nd
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr nd nd
RAID 1 SDD folder szyfr nd nd
RAID 5 HDD 19415 461
RAID 5 HDD + SSD Cache 20954 14576
RAID 5 SSD 21929 13954
RAID 10 HDD 20429 1683
RAID 10 HDD + SSD Cache 21439 12731
RAID 10 SSD 23362 15789
SHR HDD 20359 644
SHR HDD + SSD Cache 22412 10962
SHR SSD 20397 12632
JBOD HDD 15933 1875
JBOD HDD + SSD Cache 21817 19850
JBOD SSD 22515 20292

Ponieważ dane tabelaryczne mogą być nieco nieczytelne przenieśliśmy je na wykres, w którym wyraźnie da się zauważyć wzrost liczby operacji wejścia wyjścia w przypadku stosowania nośników SSD lub wykorzystania pamięci podręcznej SSD. Pierwszy z wykresów prezentuje wartości IOPS dla protokołu SMB, drugi dla iSCSI

Kliknij na grafikę aby powiększyć

Kliknij na grafikę aby powiększyć

Wydajność LACP w sieci 1 GbE

Wydajność połączenia czterech interfejsów sieciowych sprawdziliśmy tworząc dwa LAG-i 802.3ad z użyciem przełącznika Netgear M4100. Do kopiowania użyliśmy 4 notebooków, które transmitowały dane w tym samym czasie. Macierz RAID została skonfigurowana z 4 dysków SSD w trybie RAID 0. Utworzyliśmy dwa połaczenia zagregowane - jedno z interfejsów gigabitowych, drugie z portów 10 GbE. Celowo jednak podłączyliśmy NAS-a do gigabitowego przełącznika by mieć możliwość porównania transferów w sieci gigabitowej i 10 GbE.

Wydajność zagregowanych połączeń jest na wysokim poziomie. Każdy z komputerów mógł swobodnie wymieniać dane z szybkością porównywaną z wynikami pojedynczych interfejsów sieciowych. Łączna szybkość zapisu danych wynosiła 422 MB/s. Z kopie pobieranie danych z serwera odbywało się z szybkością o 5 MB/s wyższą.

  PC1 [MB/s] PC2 [MB/s] PC3 [MB/s] PC4 [MB/s] Suma [MB/s]
Pobieranie z NAS 105 108 106 108 427
Wysyłanie na NAS 103 110 104 105 422

Wydajność sieci 10 GbE

Testy wydajności połączeń 10 GbE przeprowadziliśmy z wykorzystaniem wyżej wymienionego serwera IBM. Z uwagi na brak dodatkowych urządzeń klienckich obsługujących 10 GbE nie byliśmy w stanie przeprowadzić testów zagregowanego połączenia dwóch interfejsów 10 GbE. Dlatego nasze wyniki zaprezentujemy tylko dla pojedynczej karty sieciowej.

Testy przeprowadziliśmy z wykorzystaniem benchmarków a także wykonując klasyczne operacje kopiowania danych z użyciem Eksploratora Windows. Pomiary zostały wykonane dla macierzy RAID 0 złożonej z nośników SSD oraz dla protokołów SMB i iSCSI. Poniżej grafiki prezentujące szybkości kopiowania danych.

Protokół SMB - pobieranie i wysyłanie

Protokół iSCSI pobieranie i wysyłanie

Jak na dość tani serwer do zastosowań biznesowych wyniki dla obudwu protokołów są bardzo dobre. Oczywiście serwery NAS wyższych klas (chociażby FS1018) potrafią przetwarzać dane ze znacznie większą szybkością. Jednak w przypadku DS1817 na uwadze należy mieć pewne ograniczenia związane z nośnikami danych, ich maksymalną szybkością zapisu i magistralą SATA. Szybkość kopiowania z NAS-a na poziomie blisko 900 MB/s oraz zapis z szybkością ponad 660 MB/s to rewelacyjny wynik jak na niedrogą jednostkę DS1817.

Maksymalna wydajność sieciowa - odczyt z NAS i zapis na NAS w sieci 10 GbE

By sprawdzić jak wygląda maksymalna wydajność sieciowa z wykorzystaniem sieci 10 GbE wykorzystaliśmy ponownie aplikację diskspd. Pod uwagę wzięliśmy dwa typy macierzy: RAID 0 oraz RAID 5 w trzech scenariuszach: tylko dyski HDD, dyski HDD z technologią SSD Cache oraz dyski SSD.

O ile w przypadku sieci 1 GbE różnice w szybkości kopiowania były niewielkie to wyniki w sieci 10 GbE wyraźnie widać zależność szybkości od stosowanego nośnika lub technologii. Dla macierzy złożonych z klasycznych nośników możemy liczyć na wydajność na poziomie maksymalnej wydajności dysków mechanicznych. Dołożenie technologii SDD Cache sprawia, że wzrost jest zauważalny o ponad 100 MB/s w porównaniu z macierzą HDD. Z kolei wykorzystanie samych nośników SSD sprawia, że szybkość wzrasta dwu- a nawet blisko trzykrotnie.

Protokół SMB [MB/s]

Macierz / protokół SMB Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 319 307
RAID 0 HDD + SDD Cache 426 350
RAID 0 SSD 883 668
RAID 5 HDD 297 287
RAID 5 HDD + SSD Cache 575 341
RAID 5 SSD 679 578

Protokół iSCSI [MB/s]

Macierz / protokół iSCSI Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 347 346
RAID 0 HDD + SDD Cache 397 618
RAID 0 SSD 476 645
RAID 5 HDD 281 311
RAID 5 HDD + SSD Cache 341 596
RAID 5 SSD 416 619

IOPS - odczyt z NAS i zapis na NAS w sieci 10 GbE

Test pomiaru wartości IOPS dla 2 typów macierzy oraz 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
Macierz / protokół SMB Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 1201 774
RAID 0 HDD + SDD Cache 14433 10498
RAID 0 SSD 18111 10562
RAID 5 HDD 573 617
RAID 5 HDD + SSD Cache 3377 7869
RAID 5 SSD 6559 9867

 

Macierz / protokół iSCSI Odczyt [MB/s] Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD 20632 1253
RAID 0 HDD + SDD Cache 29925 12973
RAID 0 SSD 29736 24281
RAID 5 HDD 1374 659
RAID 5 HDD + SSD Cache 22417 10283
RAID 5 SSD 24206 11823

Podobnie jak w przypadku sieci 1 GbE różnice w liczbie operacji wejścia wyjścia dla poszczególnych nośników zastosowanych w macierzach wyraźniej widać na wykresach. Pierwsza grafika dotyczy protokołu SMB, druga iSCSI.

Kliknij aby powiększyć

Kliknij aby powiększyć

Co ciekawe - wyniki testów praktycznych w porównaniu z benchmarkami ATTO Disk Benchmark a szczególnie CrystalDiskMark są wyższe. Po lewej stronie znajdują się testy protokołu SMB, po prawej iSCSI.

Test – protokół SMB i iSCSI ATTO Disk Benchmark sieć 10 GbE

Test – protokół SMB i iSCSI, CrystalDiskMark - sieć 10 GbE