10GbE NAS 效能新境界,QNAP TVS-951X 搭配 Seagate IronWolf 110 SSD + HDD 飙风混碟兼顾效能与成本

效能与成本始终是位于天枰两端的抉择,如果想要高速效能的话,选用 SSD 固态硬碟会让成本跟着直线上升,如果想要节省成本的话,就势必得选择机械硬碟并牺牲存取效能。这时候不妨选择固态硬碟加上机械硬碟的混搭方式,像是 QNAP 的 TVS-95

效能与成本始终是位于天枰两端的抉择,如果想要高速效能的话,选用 SSD 固态硬碟会让成本跟着直线上升,如果想要节省成本的话,就势必得选择机械硬碟并牺牲存取效能。这时候不妨选择固态硬碟加上机械硬碟的混搭方式,像是 QNAP 的  TVS-951X 即为可以混搭固态硬碟及机械硬碟的 NAS 机型,其採用 Qtier 自动分层储存技术 (Auto Tiering) ,加上 Seagate 专为 NAS 推出的 IronWolf 110 SSD 也支援这种混搭技术,同时兼顾速度与容量,满足多元储存需求,轻鬆顾及效能与成本的平衡。

 

分层储存就像不同车种票价

当储存于 NAS 的资料容量越来越大、种类也越来越多之后,我们甚至会透过iSCSI 连接 NAS 中的磁碟区并当成工作用的储存空间,我们除了要关心 NAS 的容量,还应该要开始注意 NAS 的存取效能。

以传统机械硬碟为例,它的特性是具有高储存容量但效能偏弱,所以全部使用机械硬碟的话,虽然可以在一样的成本下达成更高的储存容量,但是需要承担效能偏弱的状况。

至于固态硬碟则是有最佳效能但花费高昂,如果 NAS 全部使用固态硬碟虽然可以达到最佳效能,但需要花费更多钱,而且可用的储存空间也会比较少。

这个情况就跟搭车一样,如果我们要以最快的速度到目的地,那么高铁一定是最好的选择,但如果不想买那么贵的车票的话,可能就要改搭速度慢一点的火车或客运,来省下一些票价费用。

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▲我们在旅行时会考量交通时间与票价而搭乘不同的交通工具,在选用机械硬碟与固态硬碟时也会遇到一样的情况。

 

自动分层储存成显学

以往在 NAS 上安装固态硬碟,除了直接用于储存资料外,大多是将它当作快取空间,NAS 会在存取资料的时候先把资料暂存在固态硬碟,再转存到机械硬碟,以提高效能表现,但这样不但会浪费掉固态硬碟的容量,使用也比较缺乏弹性。

但现在有许多新的技术可以解决这个问题,举例来说 QNAP 提出的 Qtier 自动分层储存技术 (Auto Tiering),可以透过智能感知 (IO Aware) 能力辨识资料存取频率,自动将频繁存取的「热资料」移动到效能较高的固态硬碟,而将较少存取的「冷资料」移动到成本低、大容量的机械硬碟。

这样一来不仅可以减少设定与管理工作,更可使得资料的分层更加精确,让你获得储存设备的最佳应用与效能,而且可用的空间为固态硬碟与机械硬碟的总合,全面提升储存性价比。

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▲在传统的 NAS 应用中(左图),热资料与冷资料可能混杂储存在固态硬碟与机械硬碟内,让效能与储存成本都有所浪费。而使用 Qtier 之后(右图),资料就会根据存取的频率自动分类至对应的硬碟。

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▲以 QNAP TVS-951X 来说,下方的固态硬碟可以作为快取空间及存放频繁存取的热资料,较少存取的冷资料则存取至上方的机械硬碟。 

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▲Qtier 会自动在背景将资料分类与搬迁,可以确保最佳效能与储存成本。

回到前面搭车的例子,这种自动分层储存技术就像会自动分析你旅行的目的地与时间的急迫性,并帮你计算最划算的交通方式,当需要比较赶时间时,就搭贵一点的高铁,但可以悠悠哉哉慢慢移动的话,就搭乘便宜的客运前往下一站。

 

Seagate提供完整解决方案

IronWolf 家族是专业储存设备厂商 Seagate 专门为 NAS 储存设计完整解决方案,不但有价格实惠的 IronWolf 硬碟,以及可靠度更高的 IronWolf Pro 硬碟等等成员,现在还加入了全新的 IronWolf 110 SSD系列,为产品线加入固态硬碟的新选择。

IronWolf 110 SSD 的容量横跨 240GB 至 3.84TB,给消费者更多元的容量与预算选择,并搭载专为 NAS 应用情境所设计的 AgileArray 韧体,可以在严苛的多使用者全天候运作环境下,让 NAS 持发挥最大效能,也可以用在全快闪阵列 (AFA,指全部硬碟都使用固态硬碟的 NAS) 或具有自动分层储存技术的 NAS 上。

 

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▲IronWolf 家族是专为NAS 应用设计的硬碟。

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▲IronWolf、IronWolf Pro、IronWolf 110 SSD 都是採用标準 SATA 介面。

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▲IronWolf 110 SSD 的最高容量可以到 3.84TB。

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▲IronWolf Pro 更是提供 2TB ~ 16TB 的超大容量选择。

效能当然是固态硬碟最大的优势,IronWolf 110 SSD 的持续资料传输率最高可达每秒 560MB,不但能大幅提升存取资料的效能,将全快闪阵列的效能表现推上新的高峰,还可以整合到 QNAP TVS-951X 这类相容自动分层储存技术的 NAS 上,混合使用两种硬碟,让快取处理提供最大的容量、将成本降至最低,并且发挥最佳的效能。

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▲IronWolf 110 SSD  搭配 IronWolf Pro 可以在 QNAP TVS-951X 上建立Qtier 自动分层储存磁碟区,完整发挥效能与容量优势。

 

安全性也不落人后

与先前 IronWolf 的其他家族成员一样,IronWolf 110 SSD 也相当重视硬碟的安全性与可靠度,它支援 IronWolf Health Management 健康管理,在安装到相容的 NAS 系统后,可以监控温度、撞击、振动、连线断续不定以及讯号完整性等系统环境,并针对资料保护提供预防措施,提升整体系统的可靠性。

此外IronWolf Health 还能分析资料传输、效能、可读性、可写性及整体可靠性等数百个相关参数,避免重大的资料毁损意外,并视在适当的时间点建议使用者进行资料备份。

Seagate 也为 IronWolf 110 SSD 提供颇受好评的 Rescue 资料复原服务方案,若过固态硬碟在使用过程中发生故障,即可透过Rescue 资料复原服务,借助由世界级的资料恢复救援专家组成的专业团队,挽救硬碟中宝贵的资料,降低因硬碟故障所造成的损失。

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▲无论是IronWolf、IronWolf Pro 还是 IronWolf 110 SSD,都支援 IronWolf Health Management 健康管理,能够有效避免资料损坏。

 

建立 Qtier自动分层储存空间

如果要建立 Qtier 的话,就需要準备固态硬碟与机械硬碟等不同类型的硬碟,在这边我们以 3.84TB IronWolf 110 SSD 与 14TB IronWolf Pro 等硬碟,搭配 QNAP TVS-951X 作为範例。

把硬碟装入NAS 后,到[储存空间总管]>[储存空间]>[新储存池]建立新的储存池,并确认启用自动分层的功能,然后在后续的选单中选取 SSD 作为超高速层,并选取机械硬碟作为容量层(低速)。

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▲建立新储存池的过程中可以选择启用 Qtier。

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▲我们要将 SSD 指派为超高速层,在这边为了取得最佳效能,所以设定为 RAID 0 增加传输速度。

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▲然后把 SATA 机械硬碟设定为容量层。

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▲设定完成后,可以看到系统已经準备好超高速层与容量层。

由于我们用 2 台固态硬碟建立 RAID 0 磁碟阵列,所以可用的容量为 2 台硬碟相加,而且它们会以双通道模式运作,让速度加倍。至于机械硬碟的话,我们则照一般 NAS 的使用习惯,以资料安全为首重考量,设定为RAID 1 磁碟阵列,可用容量只有 1 台硬碟的容量,但当其中 1 台故障时,另 1 台中会有一模一样的备份资料,以防损失宝贵档案。

当自动分程的排程建立完毕后,新的储存池会被注记为自动分层,这时就可以在这个储存池建立磁碟区,日后系统会在排程指定的时间点去分析及搬移资料,你也可随时检视不同分层的设定、其他的自动分层选项、以及相关的统计数据。

 

透过 iSCSI 把 NAS 变成外接硬碟

iSCSI 是种网络硬碟的通讯技术,最大的特色就是可以把 NAS 的磁碟区当作一般电脑硬碟使用,比方说你可以把 NAS 中的某个磁碟区变成电脑的 D 槽,这样就不需要透过麻烦的传输工具或指令传输档案。

在我们建立 Qtier 储存池之后,就可以在 NAS 系统前往[储存空间与快照]>[iSCSI 储存],并跟着 iSCSI 设定教学建立 iSCSI 目标和 LUN,完成后就可以产生 iSCSI 磁碟区。

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▲iSCSI 可以把 NAS 中的磁碟区当作一般电脑硬碟,使用上更加方便。

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▲在建立 iSCSI 磁碟区的时候,我们要先设定 iSCSI 目标的名称。

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▲设定好之后,系统会跳出 IQN完整格式名称,要把这个名称记住。

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▲接下来就是要建立 iSCSI LUN,我们把目标建立在刚刚设定好的储存池 1。

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▲在这边可以选择要切多少容量给  iSCSI 磁碟使用。

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▲设定好之后就可以回到Windows 挂载 iSCSI 磁碟区。

回到Windows,设定 iSCSI 磁碟区的手续就简单很多了,至要先透过 iSCSI 启动器连接 NAS,然后在储存空间中挂载磁碟区,就能把 iSCSI 磁碟区当作电脑的内建硬碟般使用。

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▲先在 Windows 的开始搜寻 iSCSI,然后执行 iSCSI 启动器。

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▲输入 NAS 的IP,然后选择我们刚刚记下的 IQN。

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▲确认名称无误之后就点选确定建立连线。

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▲之后到 Windows 设定的系统。

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▲依序找到 [系统]>[储存空间]>[管理储存空间]。

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▲然后点选 [建立新集区与储存空间]。

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▲选择刚刚设定的 iSCSI 磁碟区。

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▲确认资讯无误之后就点选建立储存空间,这样 iSCSI 磁碟区就会变成电脑的 D 槽。

 

IronWolf 110 SSD效能实测

设定好 iSCSI 磁碟区之后,由 IronWolf 110 SSD 与 IronWolf Pro 组合成的Qtier 自动分层磁碟区就会变成电脑的 D 槽,所以我们可以跟测试一般硬碟一样测试。

笔者就準备了 Crystal Disk Mark 与 ATTO Disk Benchmark 等硬碟测试工具以及透过剪辑影片、执行游戏等方式测试它的效能表现。

以下为测试平台说明:

  • 电脑主机板:华硕 Crosshair VII Hero Wi-Fi
  • CPU:AMD Ryzen R7 2700X
  • RAM:G.Skill DDR4 -2132 8GB x 2
  • 电脑系统硬碟:Plextor PX-512M9PeGN
  • 电脑网络卡:QNAP QXG-10G1T
  • NAS:QNAP TVS-951X
  • Qtier组态:Seagate IronWolf 110 SSD 3.84TB x2 (RAID 0) + Seagate IronWolf Pro 14TB x2 (RAID 1)
  • 纯硬碟组态:Seagate IronWolf Pro 14TB x1

 

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▲测试使用的 NAS 与网络卡分别为 QNAP TVS-951X 与 QNAP QXG-10G1T。

在跑分测试中,我们使用 Crystal Disk Mark 与 ATTO Disk Benchmark 进行3次测试,并选最佳成绩作为代表。

测试上可能是 NAS 系统有将记忆体做为快取空间,所以会让读取速度跑出超过预期的分数,但是写入成绩就比较合理,但为了忠于实际测试结果,我还是列出所有原始成绩。

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▲使用 Crystal Disk Mark 测试 iSCSI 传输效能,可以看到 Qtier 的读写都很快,可以跑出 SSD 该有的效能持续写入速度可以飙破 800MB/s。但纯硬碟可能因为 NAS 系统快取无法在写入发挥作用,所以写入速度不到 300MB/s。

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▲在 ATTO Disk Benchmark 中也可以看到 Qtier 的写入速度可以冲到 794.68 MB/s,而纯硬碟只有 286.03 MB/s。

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▲Qtier 与纯硬碟的 I/O存取成绩表现对比,可能受 NAS 系统快取影响,两者差异不大。

接下来的实际应用测试中,小编模拟影片剪辑,先将 4K 超高画质影片传到 NAS,然后直接在 iSCSI 磁碟区上以 LosslessCut 剪辑影片,并计算花费的时间。另一个测试为直接在 iSCSI 磁碟区安装游戏,然后测试启动游戏跟载入存档所需的时间。

这两个测试都以人工使用码表计时,并重覆三次取平均值以降低误差。

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▲剪辑影片测试透过 LosslessCut 以无损方式裁剪 4K 超高画质影片。

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▲可以看到 Qtier 在只需大约三分之一的时间就能完成相同工作,可见 IronWolf 110 SSD 确实能在实际工作带来效能提升。

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▲游戏读取测试以恶灵古堡2重製版进行测试。

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▲启动测试的方式为点选启动后,计时至游戏公司商标出现。

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▲读档测试则计算点选继续剧情模式到游戏画面出现的时间。

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▲可以看到在 IronWolf 110 SSD 高速存取效能的加持下,Qtier 的读取速度明显快很多。

虽然说跑分成绩可能会受到 NAS 的快取记忆体影响,所以没办法很真实反应出 IronWolf 110 SSD 的效能,但从实际应用测试成绩来看,可以提升影片剪辑效能2.53倍,大幅缩短工作所需时间,至于游戏读取的速度也有2倍左右的进步,可以看出固态硬碟效能所带来的正面帮助。

 

小结:聪明分层,有感提升效能

由于 Qtier 与先前把固态硬碟当作快取的运作原理不同,在 Qtier 环境下整体可用空间等于固态硬碟加上机械硬碟的总合,不像传统的快取运作模式会让可用空间只剩下机械硬碟,所以有着不浪费任何容量的优势。

而且 Qtier 可以聪明辨识资料属性,并自动做出最佳管理,所以不但不会浪费可用空间,而且效能表现也相当快速,可以完整发挥固态硬碟与机械硬碟的优势。

所以对于影音工作者、小型办公环境等对存取效能需求较高的使用情境,或是在家庭中透过 iSCSI 扩充或是在多台电脑间分享储存空间的环境,也很适合使用利用 IronWolf 110 SSD 来强化效能,带来更流畅的 NAS 使用体验。

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