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So nutzen Sie QNAP Qtier™ für Auto-Tiering und zur Optimierung Ihrer Speicherleistung

1. Herausforderungen und Lösungen

Bei Konfiguration und Auswahl verschiedener Datenträger haben Sie immer die schwierige Wahl zwischen I/O-Leistung (Lesen/Schreiben) und Kapazität. All die dahingehend verfügbaren Optionen bieten unterschiedliche Vor- und Nachteile.

QNAP
1. Nur SATA/NL-SAS-Datenträger
Hoher Kapazität bei eingeschränkter I/O-Leistung
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2. Nur SSDs
Maximale I/O-Leistung, aber nicht nur teuer, sondern auch mit weniger verfügbarer Speicherkapazität ausgestattet.
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3. SATA und SSD kombiniert
Kombinieren Sie die Vorteile von SSD- und SATA-Laufwerken in puncto Kapazität und Leistung, indem Sie Daten manuell zwischen beiden Speicherplätzen aufteilen, ohne dass Sie an Flexibilität einbüßen.

Die beste Option hier ist möglicherweise gleichzeitig die unangenehmste, da Ihr IT-Personal planen und manuell festlegen muss, welche Daten in welchem Speicher abgelegt werden sollen – und genau hier setzt Qtier™ an. Qtier™ ist ein mehrschichtiges Speicherverwaltungssystem, das die aktivsten Daten automatisch auf hochleistungsfähigen Laufwerken aufbewahrt, indem es den Speicherplatz eines QNAP NAS in 3 verschiedene Schichten unterteilt. Dadurch wird nicht nur die Verwaltung vereinfacht, sondern auch eine präzisere Aufteilung der Daten zur Steigerung der Speicherleistung erzielt.

QNAP
QNAP
Durch Kombination von 3 Schichten Tiered-Storage und Speicherpool kann Qtier™ Daten basierend auf der Zugriffsfrequenz vom Host verschiedenen Schichten neu zuweisen und dadurch die Leistung eines QNAP NAS maximieren, während gleichzeitig die hohe Kapazität zur Datenspeicherung gewahrt wird.

Im QNAP-Labor verwendeten wir einen Server mit dualen Prozessoren (Intel Xeon E5-2620v3; jeder Prozessor mit 6 Kernen, 12 Threads) und insgesamt 24 Workers in IOMeter, anhand derer die Leistung von Qtier™ mit TVS-EC1580MU-SAS-RP (mit 6 x SAS-SSD RAID 10*) getestet wurde. Bei 4K (100 % zufällige Lesezugriffe) ergaben sich 12 herausragende IO pro Worker, damit 140.000 IOPS. Die durchschnittliche I/O-Reaktionszeit betrug 0,3 ms bei 40-GbE-Schnittstellen und 0,7 ms bei 10-GbE-Schnittstellen.

*Die für den Test verwendete Hardware:
Server: Supermicro SYS-6028U-TR4T+
Arbeitsspeicher: 16 GB
Prozessor: 2 Intel Xeon E5-2620 v3 mit 2,4 GHz
QNAP NAS: TVS-EC1580MU-SAS-RP
Arbeitsspeicher: 12 GB
Prozessor: Intel Xeon E3-1246 V3 mit 3,5 GHz
Laufwerke: Seagate SAS-SSD ST400FM0053 * 6, die anderen sind Seagate NL-SAS ST1000NM0023.
RAID-Konfiguration: RAID 10 bei SSDs, RAID 5 bei NL-SAS-Laufwerken

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Unter Einsatz eines TVS-EC1580MU-SAS-RP (mit 6 x SAS-SSDs, RAID 10 + 8 x NL-SAS-Festplatten, RAID 5) betrug das Ergebnis von 4K (100 % zufällige Lesezugriffe) mehr als 100.000 IOPS mit einer Reaktionszeit von unter 1 ms

Qtier™-Technologie ist auch mit in QTS 4.2 erstelltem SSD-Cache kompatibel. SSD-Cache zielt darauf ab, die Cache-Trefferrate zu verbessern, indem er Daten, die häufigen zufälligen Lesezugriffen ausgesetzt sind, in den SSD-Cache verschiebt. Andererseits verschiebt Qtier™ Daten entsprechend den Datenanalyseergebnissen und dem Zeitplan. Nachstehend folgt ein grundlegender Vergleich von SSD-Cache und Qtier™-Auto-Tiering:

Vergleich Qtier™ SSD-Cache Nur SSDs
1. Verfügbarer SSD-Speicherplatz Nach Bedarf erweitern Durch verfügbaren Speicher beschränkt* Nach Bedarf erweitern
2. Preis Niedrig Niedrig Hoch
3. Zutreffender Speicher Volume/LUN Volume/LUN Volume/LUN
4. Datenmigrationsmethode Geplant Automatisch -
5. Datenmigrationsmechanismus Verschiebt Daten je nach Zugriffsfrequenz in eine höhere Schicht Repliziert häufig abgerufene Daten im SSD-Speicher Alle Daten werden auf der SSD gespeichert
6. Anwendungsszenarien Für vorhersehbare I/O-Lasten, wie Datei-/Web-/E-Mail-Server und Applikationsvirtualisierung oder Videoediting. Für Umgebungen mit häufigen Datenzugiffen, wie Applikationsvirtualisierung oder Videoediting. Üblicherweise für Einsatzbereiche, die schnelle/intensive I/O-Operationen erfordern, wie Datenbanken und virtualisierte Umgebungen.

*Weitere Informationen zu SSD-Cache finden Sie hier.
*Die bereits für Qtier™ verwendete SSD kann nicht für SSD-Cache eingesetzt werden.

2. Einleitung

2.1. Systemanforderungen

Qtier wird nur von spezifischen NAS-Modellen unterstützt. Weitere Informationen entnehmen Sie bitte der Qtier-Einführung.

Außerdem müssen Sie zur Nutzung von Qtier™ die Firmware des QNAP NAS auf 4.2 aufrüsten und sowohl SSDs als auch Festplatten im NAS* installieren.

*Zur Nutzung von High-Speed-Tier müssen Sie auch SAS-Laufwerke einsetzen, die nur von mit „SAS“ gekennzeichneten Modelltypen unterstützt werden.

3. Speicherplatz mit Qtier™ erstellen

Zur Nutzung von Qtier™ müssen Sie zunächst verschiedene Arten von Laufwerken im QNAP NAS einsetzen*. Sobald alle Laufwerke angeschlossen und einsatzbereit sind, können Sie unter „Speichermanager“ > „Speicherplatz“ > „Neuen Speicherpool erstellen“ einen neuen Speicherpool anlegen. Wenn Sie ein Modell mit Qtier™-Unterstützung nutzen, werden Sie im ersten Schritte des Assistenten zur Speicherpoolerstellung gefragt, ob Auto-Tiering aktiviert werden soll. Wählen Sie das Kontrollkästchen und fahren Sie fort.

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Aktivieren Sie Auto-Tiering für den Speicherpool, den Sie mittels Qtier™-Technologie erstellen möchten.

Im nächsten Schritt sehen Sie eine Spalte namens „RAID-Gruppentyp“, „Ultra-High-Speed (SSD)“ ist ausgewählt. Nun können Sie die SSD-Laufwerke wählen, die zum Aufbau dieses Speicherpools mit der Ultra-High-Speed-Tier-RAID-Gruppe genutzt werden. Befolgen Sie nach Bestätigung der Auswahl die Anweisungen des Assistenten zum Abschließen der Speicherpoolerstellung mit der ersten Schicht.

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Wählen Sie das SSD-Laufwerk, das in der Ultra-High-Speed-RAID-Gruppe dieses Speicherpools genutzt wird.

Sobald der Speicherpool erstellt ist, erhalten Sie eine Nachricht zur Einrichtung einer weiteren Schicht für den Speicherpool. Wählen Sie „OK“ und Sie können einen anderen Laufwerktyp als weitere Schicht für diesen Speicherpool wählen*. Im nachstehenden Beispiel ist die RAID-Gruppe „Kapazität (SATA, NL-SAS)“ konfiguriert.

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Fahren Sie mit der Einrichtung weiterer Schichten im Speicherpool fort.
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In diesem Beispiel wird als nächstes der RAID-Gruppentyp „Kapazität (SATA, NL-SAS)“ konfiguriert und Sie können die in dieser Schicht verwendeten Laufwerke wählen.
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Nach Einrichtung verschiedener Schichten erscheint ein Übersichtsbericht zur Prüfung der Konfiguration.

Sobald alle Schichten eingerichtet sind, fordert Sie das System zur Aktivierung des Auto-Tiering-Zeitplans auf. In dieser Ansicht können Sie wählen, wann das System mit der Neuzuweisung der Daten beginnen soll. Da sich die Neuzuweisung auf die I/O-Leistung des Speichers auswirken kann, sollten Sie einen Zeitplan einrichten und Tiering nur außerhalb von Stoßzeiten (bei seltenen Datenzugriffen) verwenden.

*Bitte beachten Sie, dass Auto-Tiering nicht sofort nach Erstellung eines Speicherpools gestartet werden kann, da es zunächst Informationen zur Häufigkeiten von Datenzugriffen beziehen muss. Außerdem kann die Funktion nicht zur Ausführung rund um die Uhr geplant werden, da das Datenzugriffsmuster andernfalls nicht exakt ist.

QNAP
Einstellung des Auto-Tiering-Zeitplans auf einmal pro Tag, 20:00 bis 8:00 am Folgetag.
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Einstellung des Auto-Tiering-Zeitplans auf zweimal pro Tag, von Montag bis Freitag, 8:00 bis 14:00 und 19:00 bis 1:00 (jeweils bis zu 6 Stunden).

Ab QTS-Version 4.3.0 wird die Qtier-Option zur automatischen Neuzuweisung von Daten ohne Einrichtung eines Tiering-Zeitplans ergänzt. Qtier schichtet Daten um, wenn die Systemlast niedrig ist, und stoppt, sobald die Last hoch ist. Dieser Modus eignet sich für Speicher, der rund um die Uhr ohne definierte niedrige Lastzeiten verwendet wird. Wählen Sie zur Nutzung dieser Funktion „Daten bei Systeminaktivität automatisch neu zuweisen“ im Fenster der Qtier-Auto-Tiering-Zeitplaneinstellungen.

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Verwenden Sie „Daten bei Systeminaktivität automatisch neu zuweisen“, falls Sie nicht sicher sind, auf welchen Zeitraum Sie den Tiering-Zeitplan einstellen sollen.

Sobald der Zeitplan eingestellt ist, können Sie sehen, dass der neue Speicherpool mit „Auto-Tiering“ gekennzeichnet ist; nun können Sie ein Volume oder eine LUN über dem neu angelegten Pool erstellen. Die Auto-Tiering-Aufgabe wird dann entsprechend dem Zeitplan ausgeführt, analysiert die geschriebenen Daten in Echtzeit nach Zugriffsfrequenz und verschiebt sie anhand dessen in unterschiedliche Schichten. Durch Anklicken von „Verwalten“ beim Speicherpool können Sie die von Ihnen für die jeweilige Schicht erstellte RAID-Gruppe prüfen; zudem sind in dieser Ansicht Auto-Tiering-Verwaltungsoptionen und eine Übersicht verfügbar.

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Der mit Auto-Tiering eingerichtete Speicherpool wird markiert.
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Wenn Sie einen Auto-Tiering-Speicherpool wählen und „Verwalten“ anklicken, erhalten Sie Details zur RAID-Gruppenkonfiguration sowie die Möglichkeit zur weiteren Konfiguration von Auto-Tiering.

4. Auto-Tiering nach Erstellung konfigurieren und überwachen

4.1. Auto-Tiering konfigurieren

Wählen Sie den Speicherpool und klicken Sie auf „Verwalten“. Zudem sehen Sie die Übersicht des Auto-Tiering-Fortschritts. „Neuzuweisungsstatus“ zeigt, was Auto-Tiering entsprechend dem Zeitplan gerade ausführt. „Zeitplan aktivieren“ zeigt, was Auto-Tiering aktiviert.

Hier können zwei weitere Optionen eingerichtet werden. Die erste ist „Datenzuweisungsrate“. Durch Einstellung auf „Niedrig“ greift das NAS während der Datenmigration nicht auf viele Ressourcen zu, wodurch die Auswirkungen auf die Leistung beim Auto-Tiering minimiert werden. Bei Einstellung auf „Hoch“ nutzt das NAS mehr Ressourcen für die Auto-Tiering-Aufgabe. Dadurch kann Tiering während der geplanten Zeit mehr Daten übertragen, was sich jedoch auf die NAS-Leistung auswirkt.

Die zweite Option ist „Priorität bei der Datenzuweisung“. Wenn „SSD“ ausgewählt ist, werden alle neuen Daten zunächst auf die SSD geschrieben, bis sie voll ist. Basierend auf dieser Logik werden bei Auswahl von Kapazität alle neuen Daten zunächst auf die SATA-Schicht geschrieben und nur nach Neuzuweisung durch Auto-Tiering auf die SSD verschoben.

Diese beiden Optionen sowie der Zeitplan können konfiguriert werden, sobald Sie das „Verwalten“-Register in dieser Ansicht öffnen.

*Falls eine Schicht auf oberste Priorität eingestellt wird, aber bereits voll ist, schreibt das System die Daten automatisch auf die nächste Schicht.

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Die Übersichtsinformationen des Auto-Tiering-Fortschritts können Sie auf der „Verwalten“-Seite prüfen, auf der sich weitere Einstellungen konfigurieren lassen.
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Öffnen Sie zum Konfigurieren von Zeitplan, Neuzuweisungsrate und Zuweisungsstufe das „Verwalten“-Register.

4.2. Auto-Tiering überwachen

Abgesehen von den Konfigurationen sehen Sie „Menge leistungsoptimierter Daten“ und „Menge kapazitätsoptimierter Daten“. Diese beiden Werte sind eine Übersicht der Datengröße, die im letzten Auto-Tiering-Zeitplan zwischen verschiedenen Schichten nach oben oder unten verschoben wurde.

Mit der „Statistiken“-Schaltfläche können Sie Auto-Tiering noch detaillierter überwachen. Die „Verwendet“-Spalte identifiziert den in jeder Schicht verwendeten gesamten Speicher, die „Gesamt“-Spalte identifiziert den Gesamtspeicher jeder Schicht, „Nach oben“ und „Nach unten“ zeigt die Daten, die im letzten Auto-Tiering-Zeitplan in andere Schichten verschoben wurden. Und „Name/Alias“ und „RAID-Typen“ helfen bei der Identifizierung, welche Schicht zu welcher RAID-Gruppe gehört.

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Die detaillierten Statistiken zu Auto-Tiering werden im Fenster Auto-Tiering-Statistiken angezeigt.

Zudem können Sie über „Verlaufsbericht“ weitere Einzelheiten zu den einzelnen Tiering-Aufgaben prüfen, darunter in einer Aufgabe nach oben/unten verschobene Daten, nach Aufgabenabschluss genutzter Gesamtspeicher und laufende Aufgaben mit einem Trenddiagramm zur einfachen Überwachung.

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Wählen Sie „Ultra-High-Speed“ oder andere Schichten im Verlauf zur Überwachung des Auto-Tiering-Ergebnisses in jeder Tiering-Aufgabe.
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Bei Verwendung von „Daten bei Systeminaktivität automatisch neu zuweisen“ ergänzt das Statistiken-Diagramm die Option zur Anzeige der Tiering-Aktivität des letzten Tages, der letzten Woche oder des letzten Monats.
2017/02/17
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