Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

przeczytasz w 6 min.

Testy wydajnościowe serwera Synology DS916+ 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 NAS DS916+ wyposażony został w dyski WD RED 1TB (WD10EFRX). Podłączenie serwera do sieci LAN z wykorzystaniem obydwu interfejsów sieciowych ustawionych w tzw. bond (łącze zagregowane).

Ustawienia sieci oraz platformy testowej dla łącza zagregowanego i sprawdzenia maksymalnej szybkości transmisji danych:

  • wykorzystaliśmy 2 hypervisory Hyper-V (na platformie serwerowej IBM), każdy z uruchomionymi 4 maszynami wirtualnymi. Schemat systemu testowego wygląda następująco

Testy, które przeprowadziliśmy dla protokołu CIFS/SMB oraz iSCSI w zakresie kopiowania danych potwierdzają wysoką wydajność DS916+. Po pierwsze realne wartości transferów. W przypadku kopiowania dużych plików NAS bez trudu osiąga wartości oscylujące w granicach 110 MB/s. Nieco gorzej jest w przypadku protokołu iSCSI, gdzie szybkość spada do 93 MB/s (pobieranie z NAS-a) i 83 MB/s (wysyłanie na NAS).

Co ciekawe świetnie sprawdza się folder szyfrowany - 110 MB/s w odczycie i to bez zauważalnego wpływu procesów kopiowania na moc obliczeniową procesora. W przypadku mniej wydajnych jednostek wyraźnie było widać znaczne obciążenie CPU. Gdybyśmy chcieli wykorzystywać dyski USB 3.0 do rozbudowy powierzchni to DS916+ świetnie się do tego nadaje. Szybkość odczytu i zapisu przekracza 93 MB/s.

Również w przypadku mniejszych i małych plików jest wyjątkowo dobrze. DS916+ to jeden z niewielu serwerów, w których kilkukilobajtowe pliki są odczytywane z szybkością powyżej 1 MB/s. Wspomnieliśmy o tym, że w przypadku protokołu iSCSI i dużych plików szybkość jest niższa niż 100 MB/s. Ważniejszym elementem w przypadku protokołu iSCSI jest szybkość odczytu i zapisu małych plików - i tu DS916+ bije na głowę konkurencję - ponad 2,3 MB/s w obydwu kierunkach to doskonały wynik.

Wysoką wydajność NAS-a we wszystkich typach macierzy określa jeszcze jeden parametr - ilość operacji wejścia/wyjścia na sekundę. Tu musimy przyjąć pewne założenia wstępne, które określiliśmy dla każdego z testów:

  • wielkość bloku 4 KB
  • IOPS mierzone oddzielnie dla odczytu i zapisu
  • liczba wątków - 8
  • długość kolejki dla każdego wątku - 8
  • losowy zapis i odczyt

Liczbę IOPS mierzyliśmy dla protokołu SMB oraz iSCSI i macierzy RAID 0. W przypadku protokołu SMB i odczytu z serwera łączna liczba operacji IOPS to wynik 13478. Z kolei zapis to wartość 9543. Protokół iSCSI cechuje w teście nieco wyższymi wartościami. Łączna wartość IOPS jest równa 16122 w odczycie i 8816 w zapisie.

Wróćmy jeszcze na chwilę do testu wydajności NAS-a w przypadku połączenia zagregowanego. Wykorzystując bond dwóch kart sieciowych mamy do dyspozycji pasmo 2 Gb/s nie oznacza, że osiągniemy taką wydajność wykorzystując do testu np. jeden komputer z dwoma kartami sieciowymi transmitujący dane do/z NAS-a. By móc faktycznie sprawdzić jak zachowa się DS916+ musimy wykorzystać kilka komputerów, które będą w tym samym czasie transmitowały dane do lub z serwera. Jeśli ustawienia kart sieciowych w komputerach (w naszym przypadku serwerach Hyper-V), NAS-ie i przede wszystkim przełączniku sieciowym zostały prawidłowo skonfigurowane to mechanizm działa bez zarzutu.

Wielowątkowe kopiowanie z różnych hostów spowoduje, że ruch sieciowy zostanie rozłożony na obydwa interfejsy sieciowe. W ogólnym rozrachunku wydajność zostanie zwiększona. Deklaracje producenta mówią o wydajności na poziomie 226,21 MB/s - odczyt i 221,98 MB/s - zapis na NAS. Wykonując test uzyskaliśmy tylko potwierdzenie tych wartości - a nawet wyniki były lekko wyższe - 228,5 MB/s - odczyt oraz 224,17 MB/s - zapis. Jak faktycznie wyglada rozkład transmisji danych na poszczególne interfejsy NAS-a dość łatwo zauważyć jeśli wykorzystujemy system monitorowania SNMP. W przypadku mocno obciążonych urządzeń wyraźnie widać, że ruch jest rozkładany na obydwa interfejsy sieciowe, nawet w przypadku gdy obciążenie pojedynczego interfejsu jest na poziomie 5-10%.

Poniżej prezentujemy zestawienie wykresów obrazujących szybkości kopiowania danych z wykorzystaniem protokołu CIFS/SMB oraz iSCSI dla poszczególnych macierzy i dysków. Dla formalności na samym dole znalazły się zrzuty ekranów z testów syntetycznych.

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

  Upload
Download
Pojedynczy 112
108
SHR 100
104
RAID0 111
115
RAID1 109
111
RAID5 109
109
RAID10 110
112
JBOD 109
111
iSCSI 81
93
Folder szyfrowany 99
110
Dysk USB 3.0 91
93

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

  Upload
Download
Pojedynczy 68
71
SHR 72
76
RAID0 74
75
RAID1 61
64
RAID5 68
72
RAID10 74
83
JBOD 75
79
iSCSI 67
68
Folder szyfrowany 61
72
Dysk USB 3.0 60
62

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

  Upload
Download
Pojedynczy 0,71
1,1
SHR 0,56
0,78
RAID0 0,69
0,84
RAID1 0,68
1,01
RAID5 0,52
0,88
RAID10 0,69
0,92
JBOD 0,61
0,92
iSCSI 2,28
2,33
Folder szyfrowany 0,48
0,89
Dysk USB 3.0 0,37
0,49

Test – protokół SMB i iSCSI ATTO Disk Benchmark

  • pojedynczy dysk, protokół SMB

  • SHR, protokół SMB

  • RAID 0, protokół SMB

  • RAID 1, protokół SMB

  • RAID 5, protokół SMB

  • RAID 10, protokół SMB

  • JBOD, protokół SMB

  • iSCSI, protokół SMB

  • Folder szyfrowany, protokół SMB

  • USB 3.0, protokół SMB

Test – protokół SMB i iSCSI, CrystalDiskMark 3.0.2

  • pojedynczy, protokół SMB

  • SHR, protokół SMB

  • RAID 0, protokół SMB

  • RAID 1, protokół SMB

  • RAID 5, protokół SMB

  • RAID 10, protokół SMB

  • JBOD, protokół SMB

  • iSCSI

  • folder szyfrowany, protokół SMB

  • USB 3.0, protokół SMB

  • Protokół iSCSI