Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

przeczytasz w 9 min.

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 SMBOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD113109
RAID 0 HDD + SDD Cache113111
RAID 0 SSD113112
RAID 1 HDD112108
RAID 1 HDD + SSD Cache112109
RAID 1 SSD113111
RAID 1 HDD folder szyfr111104
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr110107
RAID 1 SDD folder szyfr112107
RAID 5 HDD112109
RAID 5 HDD + SSD Cache112108
RAID 5 SSD112109
RAID 10 HDD112110
RAID 10 HDD + SSD Cache112110
RAID 10 SSD112111
SHR HDD111110
SHR HDD + SSD Cache111112
SHR SSD113111
JBOD HDD111111
JBOD HDD + SSD Cache112112
JBOD SSD113111

 

Macierz / protokół iSCSIOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
RAID 0 HDD106112
RAID 0 HDD + SDD Cache107113
RAID 0 SSD110113
RAID 1 HDD108111
RAID 1 HDD + SSD Cache109112
RAID 1 SSD109113
RAID 1 HDD folder szyfrndnd
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfrndnd
RAID 1 SDD folder szyfrndnd
RAID 5 HDD105110
RAID 5 HDD + SSD Cache105111
RAID 5 SSD108112
RAID 10 HDD108112
RAID 10 HDD + SSD Cache109112
RAID 10 SSD109112
SHR HDD111112
SHR HDD + SSD Cache111112
SHR SSD112112
JBOD HDD111110
JBOD HDD + SSD Cache111111
JBOD SSD112111

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 SMBOdczyt [IOPS]Zapis [IOPS]
RAID 0 HDD54451295
RAID 0 HDD + SDD Cache1540011022
RAID 0 SSD1550515975
RAID 1 HDD5840815
RAID 1 HDD + SSD Cache1567712573
RAID 1 SSD1517212222
RAID 1 HDD folder szyfr323149
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfr33891621
RAID 1 SDD folder szyfr72002154
RAID 5 HDD1641456
RAID 5 HDD + SSD Cache129334590
RAID 5 SSD150356477
RAID 10 HDD69641586
RAID 10 HDD + SSD Cache1498111849
RAID 10 SSD1536613688
SHR HDD1403466
SHR HDD + SSD Cache1285511409
SHR SSD1558611367
JBOD HDD868491
JBOD HDD + SSD Cache885511705
JBOD SSD1548011713

 

Macierz / protokół iSCSIOdczyt [IOPS]Zapis [IOPS]
RAID 0 HDD200231824
RAID 0 HDD + SDD Cache2059117309
RAID 0 SSD2192418887
RAID 1 HDD19429835
RAID 1 HDD + SSD Cache2028715212
RAID 1 SSD2186816243
RAID 1 HDD folder szyfrndnd
RAID 1 HDD + SDD Cache folder szyfrndnd
RAID 1 SDD folder szyfrndnd
RAID 5 HDD19415461
RAID 5 HDD + SSD Cache2095414576
RAID 5 SSD2192913954
RAID 10 HDD204291683
RAID 10 HDD + SSD Cache2143912731
RAID 10 SSD2336215789
SHR HDD20359644
SHR HDD + SSD Cache2241210962
SHR SSD2039712632
JBOD HDD159331875
JBOD HDD + SSD Cache2181719850
JBOD SSD2251520292

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 NAS105108106108427
    Wysyłanie na NAS103110104105422

    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 SMBOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
    RAID 0 HDD319307
    RAID 0 HDD + SDD Cache426350
    RAID 0 SSD883668
    RAID 5 HDD297287
    RAID 5 HDD + SSD Cache575341
    RAID 5 SSD679578

    Protokół iSCSI [MB/s]

    Macierz / protokół iSCSIOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
    RAID 0 HDD347346
    RAID 0 HDD + SDD Cache397618
    RAID 0 SSD476645
    RAID 5 HDD281311
    RAID 5 HDD + SSD Cache341596
    RAID 5 SSD416619

    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 SMBOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
    RAID 0 HDD1201774
    RAID 0 HDD + SDD Cache1443310498
    RAID 0 SSD1811110562
    RAID 5 HDD573617
    RAID 5 HDD + SSD Cache33777869
    RAID 5 SSD65599867

     

    Macierz / protokół iSCSIOdczyt [MB/s]Zapis [MB/s]
    RAID 0 HDD206321253
    RAID 0 HDD + SDD Cache2992512973
    RAID 0 SSD2973624281
    RAID 5 HDD1374659
    RAID 5 HDD + SSD Cache2241710283
    RAID 5 SSD2420611823

    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