nas专用ssd 科普NAS上SSD到底有用没

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我是加勒比考斯,很高兴再次和大家见面。

很多玩家在纠结NAS上SSD到底有没有用?这次考斯就来做个最全科普,来给大家讲讲SSD在NAS上面的三种用法:Qtier分层存储、SSD高速缓存加速以及单独静态卷,并讲清楚这3种方式的表现区别以及使用场景,最后给大家讲一下关于威联通的存储机制,大家可以放心抄作业!

正文

这次我采用的测试平台:NAS是威联通TS-264C,硬盘是西部数据红盘Plus 4TB以及西部数据红盘SN700 NVMe SSD。

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威联通TS-264C是一款2盘位旗舰NAS,采用Intel Celeron N5095/5105四核心处理器,睿频达2.9GHz,可扩充至16GB DDR4内存,内置的2个2.5GbE RJ45网口可灵活部署高速内网环境。注意:相比较J4125而言,它的处理器性能提升30%,集显性能提升4倍。它采用2块3.5英寸硬盘槽位和2块M.2 NVMe SSD硬盘槽位,独特的4盘位设计可以让其灵活使用威联通独家Qtier混合存储技术,搭配强悍处理器和双2.5G网口,适合影音爱好者、游戏玩家以及专业人员使用。

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机械硬盘采用是西部数据红盘Plus,西部数据红盘 Plus 采用独家 NASWare 3.0 技术,该技术可提高 NAS 存储性能,且让平均故障间隔时间比标准硬盘改善 35%。此外,它还采用了 StableTrac 稳定寻道技术,降低系统引起的震动,稳定盘片,确保读写过程的准确度。而且,最值得一提的是,西部数据红盘Plus凭借内置的智能错误恢复控制功能,NASware3.0 还可以防止硬盘由于扩展的错误恢复而减 弱 RAID 的性能。该功能提高了可用性,缩短重建 RAID 时的停机时间,这对于NAS十分重要。

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NVMe SSD我采用的是西部数据红盘SN700 NVMe SSD 500GB版本,它采用 PCIe 3.0×4 通道,支持 NVMe 1.3 协议。速度方面,顺序读取最高 3400MB/s,顺序写入最高 3100MB/s。西部数据红盘SN700 NVMe SSD根据NAS环境对主控做了专门调校,可靠性高,寿命长!且使用 3D TLC 存储颗粒,也具有高寿命的特点,完全能够满足 NAS 存储 7×24 小时的工作状况。

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通过CrystalDiskMark工具进行测试,可以看到西部数据红盘SN700 NVMe SSD连续读取速度达到了3431MB/s,连续写入速度达到了3109MB/s。这个表现十分不错。

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通过AS SSD工具进行测试,可以看到西部数据红盘SN700 NVMe SSD连续读取速度达到了3046MB/s,连续写入速度达到了2610MB/s。总得分高达4221,也是十分好的数据。

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通过HD TUNE进行测试它的SLC Cache,可以看到当块数据达到14GB的时候就开始掉速,掉速后的速度依然有1700MB/s,对于NAS而言非常合适。

1、SSD做静态卷是啥?

首先表示:它是笔者目前最推荐的家庭场景下SSD的使用方式。

简而言之,它就是就是把SSD组成静态卷来使用,通过SSD创建的这个存储卷拥有SSD所有的优点,包括高速稳定等。目前支持把SSD作为独立静态卷来使用的NAS厂商并不多。所以我把这个功能单独拎出来说一下。

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打开存储与快照总管,可以查看SSD的信息与寿命。请注意这个寿命,威联通是可以预测SSD寿命的,笔者建议当SSD的寿命低于94%的时候就可以考虑更换以保证数据安全。

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通过威联通自带的测速工具,可以查看每块硬盘的读写速度,可以看到西部数据红盘Plus的读写速度为193MB/s,西部数据红盘SN700的读写速度为1.6GB/s,为什么没有达到峰值速度,因为威联通只给了SSD PCIe3.0*2的通道,但是对于NAS传输数据足够,因为NAS最高也就配置万兆网口,最高传输速度已经被限制到1GB/s左右,哪怕SSD速度给了再高也没用了。

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威联通可以将SSD直接创建为单一静态卷,每个卷的容量如上,我已经用了几年时间,这样子有以下几点好处:

1、SSD创建的单一静态卷无论是连续读写还是随机读写速度都非常高,适合做系统卷来使用,无论是打开应用,还是在玩虚拟机、软路由、Dcoker的时候,都会提升使用体验。

2、SSD的可靠性比机械硬盘更高,所以可以用来存储重要资料,如笔者就将家人相册以及重要资料都丢在SSD创建的静态卷中,但是以防万一,还是推荐重要资料多备份。

2、Qiter是什么?

从 2008 年将 SLC 存储介质引入 EMCDMX 开始,向全闪存存储过渡约有十年的时间。但是全闪存成本太高,而作为过渡使用的混合存储系统也逐渐成为一种新的主流。威联通在混合存储领域的研究是目前所有 NAS 品牌里面最为深入的。目前威联通提供了 Qtier 技术和 SSD 高速缓存加速技术,这两种技术相信大家肯定都有所了解。但是这次我们需要好好进行比较一下。

QNAP Qtier 技术是威联通独有的实现自动分层存储解决方案,它也是目前最优秀的 SSD 与 HDD 应用组合方案,可识别数据的存取频率,自动将频繁存取的「热」数据移动到性能较高的磁盘层,而将较少存取的「冷」数据移动到成本低、大容量的磁盘层,让企业享有性能与成本 (TCO) 兼顾的存储服务。

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Qtier 几点特色值得一说:

1、自动学习。

用户可以启用自动排程,由系统主动分析存储池读取及写入的 I/O 量,决定适合的时间点进行数据分层转移,并自动调整数据迁移的速度。智能数据感知的学习机制每一天都会运作,让存储效率达到最佳。

2、智能感知 (IO Aware),性能提升更明显。

系统将在 SSD 层将能保有预留空间,随时支援临时出现的高随机读写重要应用,提供如同 SSD 高速缓存般加速 IOPS 性能的好处。此功能将可避免若 SSD 层空间已完全被占用,而无法应付突如其来的高密集存取重要应用的需求。随选即用

3、随选随用,自定义配置。

Qtier 在每个阶段都可弹性启用,不再受限于一开始建立存储池时的设定。您可依应用需求弹性为 NAS 安装 SSD、QM2 扩充卡,或连接存储扩充设备,再透过存储与快照总管,将单一存储池自由加入新的分层,并立即升级启用 Qtier。

它的操作也非常简单,在创建存储池的时候勾选“启用Qtier”即可。

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它也是目前最优秀的 SSD 与 HDD 应用组合方案,它可以将 SSD 和 HDD 组合成一个存储池,这个存储池即拥有 SSD 的速度,又拥有 HDD 的容量,而且读写速度会调用所有硬盘参与,保证高超的读写能力。唯一的要求是至少4GB的内存。

3、SSD高速缓存加速是什么?

与 Qtier 相似的技术是 SSD 高速缓存技术,基本所有 NAS 厂商都有。这个技术类似于将 SSD 作为 HDD 的 SLC Cache 来使用,从而有效提升磁盘访问的 IOPS 性能。

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首先介绍一下 SLC Cache。

TLC SSD 为了解决 NAND Flash 读写较慢的问题,就为产品配备了 SLC Cache,之所以称之为 SLC Cache,是因为它并不是真正意义上的 SLC NAND Flash,我们知道 SLC NAND Flash 因为每个 Cell 只存储 1bit 数据,所以读写速率全面领先 MLC 和 TLC,TLC SSD 里面配备的 SLC Cache 实际上是在既有的 TLC NAND Flash 里面划出一部分空间,在其中的每个 Cell 中只写入 1bit 的数据,以提升 SSD 的读写性能。

而SSD高速缓存的机制与此类似,只是把 SSD 区域作为 SLC Cache 来使用,在该容量内 NAS 可以一直保持 SSD 的读写速度,但是当单次传输超过 SSD 区域容量时候,会出现明显掉速情况。但是这样也是极大提升原本NAS的读写性能了。

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开启这个也十分简单,只需要选定磁盘,选择高速缓存类型即可,包括 RAID 类型。

高速缓存类型包括有:只读高速缓存,读写高速缓存,只写高速缓存。根据选择的种类不同,SSD 选择的 RAID 不同,用来加速的场景也不同。

1、对于只读高速缓存,可以使用 RAID 0 来提高性能,但是如果 SSD 损坏,SSD 中的部分数据可能丢失。

2、对于读写高速缓存和只写高速缓存,应当使用受保护的 RAID 类型(RAID1、5、6、10)来保护高速缓存中的数据。对于多个 SSD,为了获得最佳写入性能,应当使用 RAID 10。请注意,如果组建读写高速缓存和只写高速缓存,SSD 损坏会导致所在存储卷数据丢失。

4、关于威联通的存储机制

威联通的存储池架构如下:

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这张图是威联通 QTS 的存储系统架构,底层是物理硬盘,上层是逻辑存储区域。物理硬盘 HDD/SSD 构成存储池 Storage Pool,存储池之上划分卷 Volume,卷上划分共享文件夹 Shared Folder。

用我们平常使用的 Windows 系统进行类比:

1、Shared Folder 相当于 Windows 下的一个文件夹,可以单独配置用户的存取(Access)权限。

2、Volume 即是逻辑分区,例如 C 盘、D 盘这样的。

3、Storage Pool 即是对底层硬盘的一层逻辑封装,将 RAID 等底层细节隐藏,不暴露给上层的操作系统或应用程序。当底层硬盘发生更换、故障时,都不会影响上层系统的运行(前提是你做了 RAID1 等冗余设置)。

4、Hard Drives 即是在现实中真实存在的硬盘本体。

通过 HDD/SSD 构成存储池 Storage Pool 的过程就是使用磁盘阵列(RAID)来进行。

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。

简而言之,RAID 可以提供安全性、读写性能、存储池容量,具体根据阵列类型而定!

一般而言,建立完存储池后就需要在上面建卷,咱们以威联通的 NAS 系统为例,在存储池上又提供厚卷、精简卷 2 种卷形式。请注意,静态卷由于不具备存储池的属性(快照、Qtier、版本控制),所以这个是单独另外建立的,它与存储池层级并列,且建立好就可使用。

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静态卷:适合放置对磁盘性能要求高的应用或文件,例如作为下载盘,或者用于存放虚拟机的硬盘。不支持快照。

厚卷:支持快照、LUN,适合存放照片等一般文件。没有特殊需求的话一般使用厚卷。

精简卷:支持快照、LUN,空间非常灵活,用多少就占用多少,原理和虚拟机的虚拟硬盘类似。性能比较差。

对于一般玩家玩家而言,如果没有快照与 Qiter 的需求,笔者更推荐静态卷,性能大概会好个 10%~20%。

5、总结

很高兴又到了结尾部分,NAS使用SSD可以选择3种方式:

1、Qtier自动分层技术:可以将HDD与SSD融合成一个存储池来使用,既有SSD的速度,又有HDD的容量,且SSD的容量也不浪费。适合办公环境以及视频剪辑工作者使用。

2、SSD高速缓存加速技术:可以将SSD作为HDD存储卷的高速缓存,SSD的容量会浪费,但是HDD的速度会提升。可以根据个人需求来选择此功能。

3、SSD作为单一静态卷,这个静态卷拥有SSD的全部优点,速度快,稳定等,推荐家庭用户选择这个,对于做虚拟机、放应用、放Docker有一定的体验提升效果。

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