Serwery plików NAS

Pierwsze uruchomienie

Uruchomienie systemu Synology zawsze poprzedzone jest instalacją systemu operacyjnego. Możemy to zrobić na dwa sposoby - przy użyciu zewnętrznej aplikacji Synology Assistant, lub też nieco prościej poprzez panel WWW. Wystarczy wpisać w dowolnej przeglądarce adres: find.synology.com by pojawił się interfejs serwera. Rozpocznie się proces konfiguracji. O ile serwer podłączony jest do infrastruktury sieciowej posiadającej dostęp do internetu, możemy pobrać najnowsze oprogramowanie w procesie konfiguracji. Jeśli serwer znajduje się w wyodrębnionej sieci LAN bez dostępu do internetu, to konieczne będzie pobranie oprogramowania ze strony producenta i wgrania go ręcznie.

Po procesie pobierania, instalacji i konfiguracji wstępnej możemy zalogować się do systemu Synology. W momencie opracowywania materiału najnowszą wersją systemy Synology DiskStation Manager była kompilacja 4.3-3810.

Jeśli w trakcie procesu konfiguracji wybraliśmy opcję automatycznego tworzenia wolumenów, to system wykorzysta wszystkie zainstalowane i dostępne dyski twarde i utworzy macierz SHR (Synology Hybrid Raid). To autorskie rozwiązanie Synology, które w odróżnieniu od klasycznych systemów macierzowych RAID pozwala na maksymalne wykorzystanie dostępnych pojemności dysków twardych.

Oczywiście SHR nie jest jedynym typem macierzy jaki możemy skonfigurować. Cztery zatoki na dyski umożliwiają na utworzenie kilku typów wolumenów wybierając pomiędzy macierzami o zwiększonej ochronie, pojemności lub szybkości:

Synology Hybrid RAID - optymalizuje przydział miejsca wolumenu/grupy dysków w przypadku łączenia dysków twardych o różnych rozmiarach. Jeśli wolumen SHR/grupa dysków obejmuje 2 lub 3 dyski twarde, integralność danych jest chroniona w przypadku awarii dowolnego z dysków. Jeśli wolumen SHR/grupa dysków obejmuje 4 lub więcej dysków twardych, integralność danych jest chroniona w przypadku awarii jednego lub dwóch dysków.

  • Podstawowy - używa tylko jednego dysku twardego do tworzenia wolumenu/grupy dysków, bez żadnego mechanizmu ochrony danych.
  • JBOD - macierz złożona z co najmniej 2 dysków twardych. Dostępna pojemność wolumenu/grupy dysków równa jest całkowitej pojemności wszystkich dysków. JBOD umożliwia łączenie dysków twardych o różnych rozmiarach.
  • RAID 0 - do utworzenia macierzy poziomu RAID0 potrzeba dwa lub więcej dysków twardych. Mechanizm nie oferuje żadnej ochrony. Awaria któregokolwiek z dysków powoduje utratę danych z całej macierzy. Pojemność RAID 0 jest równa sumie pojemności wszystkich dysków.
  • RAID 1 - macierz złożona z 2 do 4 dysków twardcyh. Odporna na awarię, gdy co najmniej jeden dysk jest sprawny. Pojemność macierzy jest równa pojemności najmniejszego dysku użytego do budowy macierzy.
  • RAID 5 - w odróżnieniu od RAID 1 czy JBOD do utworzenia RAID 5 niezbędne są już co najmniej 3 dyski twarde. Pojemność macierzy jest równa pojemności najmniejszego dysku pomnożona przez liczbę dysków pomniejszoną o jeden.
  • RAID 5+Spare - łączy co najmniej 4 dyski twarde. Jeden z dysków pełni funkcję dysku hot spare - 1 dysk będzie używany jako dysk hot spare, a pozostałe do utworzenia RAID 5. Dyski spare to zapasowe dyski twarde, za pomocą których można zreperować zdegradowany wolumen automatycznie zmieniając uszkodzony dysk.
  • RAID 6 - łączy co najmniej 4 twarde dyski. Odporny na uszkodzenie nawet 2 dysków twardych. Pojemność macierzy RAID 6 jest równa sumie pojemności najmniejszego dysku pomnożona przez liczbę dysków pomniejszoną o dwa.
  • RAID 10 - do utworzenia macierzy RAID 10 potrzebna jest parzysta liczba dysków, ale mnie mniejsza niż 4. Oferuje szybkość zapisu na poziomie RAID 0 oraz poziom ochrony RAID 1.

Tworząc określony typ macierzy warto pamiętać, że nie Synology pozwala na dość swobodną migrację z jednego typu macierzy do innego. I tak w przypadku RS812+ możemy bez utraty danych możemy przechodzić i zmieniać typ macierzy:

  • Podstawowy na RAID 1, RAID 5 lub RAID 5+Spare
  • RAID 1 na RAID 5 lub RAID 5+Spare

Dodanie dysku kopii lustrzanej do macierzy RAID 1

  • RAID 5 na RAID 5+Spare lub RAID 6
  • RAID 5+Spare na RAID 6

Tę czynność wykonujemy w menu Zarządzanie przechowywaniem - Zarządzaj. W zależności od pierwotnego typu macierzy DSM udostępnia określone opcje do rozszerzenia macierzy RAID.

W przypadku 4-dyskowej jednostki możliwe jest także rozszerzanie powierzchni dyskowej danego typu macierzy: SHR, RAID 1, RAID 5, RAID 5+Spare i RAID 6. Rozszerzenie polega na wymianie dysków twardych na nośniki o większej pojemności. W modelu RS812+ dyski możemy wymieniać bez wyłączania serwera, gdyż urządzenie obsługuje funkcję hot swap. Oczywiście możemy także rozszerzać pojemność macierzy przez dodanie do nich dodatkowych nośników. Jest to możliwe w przypadku SHR, JBOD, RAID 5, RAID 5+Spare w ramach wolnych kieszeni dyskowych.

Bardzo ciekawą funkcją jest także mechanizm hot spare. To rozwiązanie pozwala na montaż zapasowego dysku twardego dla macierzy. Podczas normalnej pracy dysk nie jest wykorzystywany w systemie. Dopiero w momencie awarii któregokolwiek z dysków, system aktywuje dysk hot spare i pozwoli naprawić uszkodzony wolumen, grupę dysków lub jednostkę LUN. Konfiguracja dysków hot spare odbywa się w sekcji Zarządzanie przechowywaniem - Hot Spare. W kreatorze wskazujemy wolumen lub grupę dysków dla której przypiszemy dysk Hot Spare. Następnie wskazujemy, które dysk lub dyski będą dyskami hot spare.

Przed ostateczną konfiguracją wolumenów warto także zastanowić się nad logicznym rozplanowaniem powierzchni dyskowej. DSM umożliwia bardzo elastyczne dopasowanie dostępnej powierzchni dyskowej do potrzeb użytkownika poprzez tworzenie grup dysków. Podczas tworzenia wolumenu dyskowego jesteśmy pytani o to, czy utworzyć pojedynczy wolumen w macierzy, czy też wiele wolumenów w macierzy RAID. Pierwsza opcja zarezerwuje całą dostępną powierzchnię macierzy i utworzy jeden logiczny wolumen. Z kolei w przypadku wyboru drugiej opcji, możemy tworzyć wiele wolumenów logicznych i grup, które dodatkowo możemy konfigurować pod względem pojemności dyskowej.

Synology RS812+ świetnie sprawdzi się również w roli magazynu jednostek LUN iSCSI. Dodatkowym atutem jest pełna kompatybilność z mechanizmami wirtualizacji VMware, Citrix oraz Hyper-V. Dzięki wykorzystaniu protokołu iSCSI (zarówno w ESXi jak i w XenServer czy Hyper-V) możemy tworzyć powierzchnie dyskowe dla maszyn wirtualnych podłączając do hypervisorów cele poprzez iSCSI.

Synology oferuje możliwość konfiguracji dwóch typów jednostek iSCSI:

  • iSCSI LUN zwykłe pliki - LUN jest tworzony na części powierzchni wolumenu. Jego wielkość można dowolne rozszerzać.
  • iSCSI LUN na poziomie bloku pojedynczy LUN w RAID i wiele LUN w RAID - jednostki LUN są tworzone z wykorzystaniem całej powierzchni wolumenu, lub też w przypadku wielu LUN w RAID rezerwowana jest określona powierzchnia w danej grupie dysków. Jednostkę tę można dowolnie rozszerzać w ramach wolnej przestrzeni dyskowej w grupie dysków.

Tworząc jednostkę LUN w kreatorze określamy jej nazwę, przynależność do wolumenu, ustalamy pojemność oraz czy dana jednostka będzie mapowana do określonego celu iSCSI. Warto jeszcze skupić się na dwóch ustawieniach: Thin Provisioning, który pozwala na bardziej elastyczne zarządzanie zajmowaną powierzchnią dyskową poprzez jednostki LUN. Funkcja rezerwuje tylko tyle miejsca na wolumenie, ile w danym momencie jest potrzebne. Z kolei pod niepozornym menu Zaawansowane funkcje LUN kryje się technologia VMware VAAI oraz Windows ODX - obie technologie mają za zadanie podnieść wydajność macierzy i transmisji danych.

Ułatwieniem zarządzania jednostkami LUN jest mechanizm migawek. Pozwala on na błyskawicznie zapisanie stanu jednostki LUN i zamrożenie jej stanu w określonym czasie i np. zabezpieczenie jednostki w przypadku przeprowadzania zmian w Synology, czy też na powierzchniach dyskowych jednostek. System pozwala na utworzenie do 256 migawek, które mogą być w każdej chwili przywracane. Dodatkowym ułatwieniem dla administratorów będzie możliwość tworzenia klonów jednostek LUN - np. na potrzeby przeprowadzenia testów na jednostce bez konieczności wykonywania ich na jednostce produkcyjnej.

W modelu RS812+ Synology przygotował jeszcze jedno drobne usprawnienie - chodzi o pamięć podręczną SSD. W pracującym serwerze NAS bardzo często tylko niewielka część składowanych danych jest bardzo często używana. Są ona lokowane w pamięci RAM, której jest jednak niewiele w stosunku do ilości przetwarzanych danych. Z kolei wszystkie dane przechowywane są na dyskach twardych NAS-a. Jeśli system nie znajdzie pliku w pamięci podręcznej RAM, sięga po niego na dysk co powoduje wzrost opóźnień. By poprawić wydajność serwera możemy przy użyciu dysków SSD utworzyć bufor, w którym będą przechowywane często używane pliki. W praktyce do utworzenia pamięci podręcznej SSD musimy wykorzystać dwa dyski twarde SSD, które wkładamy do zatok dyskowych.

System montuje dyski w konfiguracji RAID 0, a pamięć podręczną można przypisać do dowolnego wolumenu oraz jednostki LUN na poziomie pliku i bloku. W przypadku 4-dyskowej jednostki konfiguracja cache SSD to dość znaczna strata miejsca. W takim przypadku możemy podratować się stacją rozszerzającą, do której zamontujemy dyski mechaniczne. Kolejnym ważnym elementem jest ilość pamięci RAM i współczynnik pamięci podręcznej SSD do RAM. Każdy gigabajt pamięci podręcznej wymaga około 6 MB pamięci RAM. W przypadku 1-gigabajtowej kości wielkość pamięci podręcznej może być ograniczona. W trakcie pracy pamięci podręcznej dane są kopiowane na dyski SSD, a następnie w pamięci RAM jest tworzona mapa pamięci podręcznej - stąd korelacja ilości pamięci RAM do pojemności pamięci cache. Po zapełnieniu pamięci cache SSD dane są z niej usuwane z godnie z zasada FIFO.

Do budowy pamięci podręcznej użyliśmy 2 dysków 2,5” 60 GB. Co powinno dać blisko 120 GB pamięci podręcznej. Jednak z uwagi na kość RAM 1 GB, pamięć ta została ograniczona do nieco ponad 40 GB. Pamięć podręczna jest pamięcią tylko do odczytu.

W praktyce mechanizm daje znać o sobie właśnie w przypadku pracy z często używanymi plikami. Po kilkunastu przebiegach odczytu i zapisu zauważalny stał się wzrost szybkości pobierania i wysyłania plików. Szczególnie w przypadku zapisu pobierania dużych plików szybkość wzrosła o ponad 15%, z kolei małe (1-3 MB pliki) to wzrost o około 10%. Największe wartości wzrostu wydajności są zauważalne w przypadku niewielkich kilku- kilkusetkilobajtowych plików. Tu zarejestrowaliśmy wzrost szybkości odczytu o 20%, a zapisu aż o 65%. Potwierdzają to także pomiary syntetyczne. Zauważalne jest skrócenie średniego czasu odpowiedzi nie tylko dla dużych pakietów, ale także wzrost ilości operacji wejścia/wyjścia w ciągu sekundy.

SHR, Protokół iSCSI - bez cache SSD
Czas odpowiedzi [ms]

Seq 4 MB 56,5
43,6
4k 0,57
3,0
4k QD4 2,7
4,5
4k QD16 27,6
11,8
  Upload
Download

SHR, Protokół iSCSI - bez cache SSD
IOPS

Seq 4 MB 17
23
4k 1731
330
4k QD4 1458
871
4k QD16 578
1350
  Upload
Download

SHR, Protokół iSCSI z cache SSD
Czas odpowiedzi [ms]

Seq 4 MB 49,7
36,09
4k 0,41
2,57
4k QD4 2,7
4,23
4k QD16 18,4
7,45
  Upload
Download

SHR, Protokół iSCSI - z cache SSD
IOPS

Seq 4 MB 20
27
4k 1875
355
4k QD4 1845
889
4k QD16 873
2145
  Upload
Download