QNAP Systems, Inc. - Network Attached Storage (NAS)

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Comment utiliser QNAP Qtier™ pour mettre en œuvre une hiérarchisation automatique et optimiser vos performances de stockage ?

1. Défis et solutions

Les facteurs les plus importants qui déterminent les performances de stockage résideront toujours dans la lutte entre les performances et la capacité de lecture et d'écriture. Ainsi, lorsque vous envisagez la manière de configurer et déployer différents types de disques qui correspond le mieux aux meilleures pratiques, les choix qui s'offrent à vous présentent tous des avantages et des inconvénients :

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1. Rempli de disques SATA/NL-SAS
Avec de hautes capacités mais des performances en lecture/écriture limitées
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2. Rempli de SSD
Des performances en lecture/écriture maximum, mais très chers tout en offrant une capacité de stockage moindre.
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3. SATA et SSD combinés
Combiner des disques SSD et SATA vous offre l'avantage de la capacité et des performances, en séparant les données manuellement entre les deux types de stockage différents. Toutefois cette solution manque de flexibilité.

Votre meilleure option peut également être la moins contraignante, car votre personnel informatique devra planifier et configurer manuellement le type de données et l'emplacement de stockage. C'est là que Qtier™ intervient. Qtier™ est un système de gestion de stockage à plusieurs niveaux qui maintient automatiquement les données les plus actives dans les disques de haute performance, en séparant le stockage du QNAP NAS en trois niveaux différents. Cette solution permet non seulement d'alléger la charge de travail d'administration, mais permet également de séparer plus précisément les données, lorsque vous cherchez à obtenir les meilleures pratiques pour augmenter les performances du stockage.

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En combinant trois niveaux de stockage hiérarchisé et un pool de stockage, Qtier™ est capable de relocaliser les données sur différents niveaux selon la fréquence d'accès de ces données depuis l'hôte. Les performances du QNAP NAS s'en trouvent ainsi maximisées, tout en maintenant une capacité élevée de stockage de données.

Dans notre QNAP lab, nous avons utilisé un serveur équipé d'un double processeur Intel Xeon E5-2620v3 (chaque processeur comptant 6 cœurs et 12 threads), pour un total de 24 ouvriers dans IOmeter pour tester les performances de Qtier™ avec un TVS-EC1580MU-SAS-RP (équipé de 6 SAS-SSD RAID 10*). Le résultat en mode 4k IO, 100% lecture aléatoire, 12 opérations de lecture/écriture en suspens par ouvrier, est de 140 000 IOPS. Le temps de réponse moyen des lectures/écritures est de 0,3 ms avec les interfaces 40 GbE et de 0,7 ms avec les interfaces 10 GbE.

Le matériel utilisé pour nos tests :
Serveur : Supermicro SYS-6028U-TR4T+
Mémoire : 16 Go
Processeur : 2 Intel Xeon E5-2620 v3 2,40 GHz
QNAP NAS: TVS-EC1580MU-SAS-RP
Mémoire : 12 Go
Processeur : Intel Xeon E3-1246 V3 3,50 GHz
Disques durs : Seagate SAS-SSD ST400FM0053 x6, et Seagate NL-SAS ST1000NM0023 pour les autres.
Configuration du RAID : RAID 10 pour les SSD, RAID 5 pour les disques NL-SAS

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En utilisant un TVS-EC1580MU-SAS-RP (équipé de 6 SAS-SSD RAID 10 + 8 HDD NL-SAS RAID 5), on obtient le résultat de plus de 100 000 IOPS en mode 4k 100% de lecture aléatoires, et un temps de réponse inférieur à 1 ms

La technologie Qtier™ est également compatible avec le cache SSD intégré à QTS 4.2. Le cache SSD a pour objectif d'améliorer le débit binaire du cache en déplaçant les données lues aléatoirement à accès fréquent dans le cache SSD. En outre, Qtier™ déplace aussi les données selon les résultats de leur analyse et selon les tâches planifiées. Voici une comparaison de base du cache SSD et de la hiérarchisation automatique Qtier™ :

Comparaison Qtier™ Cache SSD Tout SSD
1. Espace SSD disponible Extensible selon les besoins Limité par la mémoire disponible* Extensible selon les besoins
2. Prix Basse Basse Haut
3. Stockage applicable Volume/LUN Volume/LUN Volume/LUN
4. Méthode de migration de données Planifié Automatique -
5. Mécanisme de migration de données Déplace les données vers le niveau supérieur selon la fréquence d'accès Réplique fréquemment les données auxquelles vous accédez pour les stocker sur SSD Toutes les données stockées dans le SSD
6. Scénarios d'application Utilisé pour les charges de travail à lectures/écritures prévisibles, par exemple, pour les serveurs de fichiers/serveurs web/serveurs de messagerie, ainsi que pour la virtualisation et l'édition vidéo. Utilisé pour les environnements dans lesquels les accès aux données sont très fréquents, par exemple pour la virtualisation d'application ou l'édition vidéo. Généralement utilisé pour les applications exigeant des lectures/écritures rapides et intenses, par exemple, pour les bases de données ou les environnements virtualisés.

* Pour plus d'informations sur le cache SSD, rendez-vous ici.
*Le SSD déjà utilisé pour Qtier™ ne peut être utilisé pour le cache SSD.

2. Introduction

2.1. Configuration requise

Qtier est uniquement pris en charge par des modèles de NAS spécifiques. Pour plus d'informations, reportez-vous à la Présentation de Qtier.

En outre, vous devez mettre à niveau le firmware du QNAP NAS à la version 4.2, et déployer les disques SSD et HDD dans le NAS* pour utiliser Qtier™.

* Pour utiliser le Niveau Haute vitesse, vous devez également utiliser des disques SAS, qui ne sont pris en charge que par les modèles comportant « SAS » dans leur nom.

3. Créer un espace de stockage avec Qtier™

Pour utiliser Qtier™, vous devrez d'abord déployer différents types de disques dans le QNAP NAS. Une fois les disques connectés et prêts à l'emploi, créez un nouveau pool de stockage en ouvrant « Gestionnaire de stockage » > « Espace de stockage » > « Créer un nouveau pool de stockage ». Lorsque vous utilisez un modèle prenant en charge Qtier™, la première étape de l'assistant de création de pool de stockage vous invitera à activer la hiérarchisation automatique de l'espace de stockage. Cochez la case et continuez.

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Activez la hiérarchisation automatique pour le pool de stockage que vous allez créer pour utiliser la technologie Qtier™.

Lors de la prochaine étape, vous verrez apparaître une colonne « Type de groupe RAID », avec la valeur « Ultra-haute vitesse (SSD) » sélectionnée. Vous pouvez maintenant sélectionner les SSD qui seront utilisés pour constituer le pool de stockage avec le groupe RAID Niveau ultra haute vitesse. Après avoir confirmé votre choix, suivez les instructions de l'assistant pour terminer la création du pool de stockage comportant le premier niveau.

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Sélectionnez le disque SSD qui sera utilisé pour le groupe RAID Ultra haute vitesse de ce pool de stockage

Une fois le pool de stockage créé, vous allez recevoir un message vous invitant à configurer un autre niveau pour le plus stockage. Lorsque vous appuyez sur « OK », vous pouvez sélectionner différents types de disques qui seront utilisés pour les différents niveaux de ce pool de stockage*. Dans l'exemple ci-dessous, le groupe RAID « Capacité (SATA, NL-SAS) » est configuré.

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Continuez pour configurer les autres niveaux du pool de stockage
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Dans cet exemple, le type de groupe RAID « Capacité (SATA, NL-SAS) » sera configuré et vous pourrez sélectionner les disques utilisés à ce niveau.
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Une fois que vous aurez défini les différents niveaux, un rapport récapitulatif sera affiché et vous pourrez y vérifier la configuration.

Une fois que tous les niveaux seront définis, le système vous invitera à activer la planification de la hiérarchisation automatique. Dans cette vue, vous pouvez sélectionner le moment auquel le système devra commencer à réadresser les données. Dans la mesure où l'opération de relocalisation peut affecter les performances de lecture/écriture du stockage, nous vous conseillons de ne pas configurer une planification trop lourde, et de n'activer la hiérarchisation que pendant les heures creuses où les requêtes d'accès aux données sont moins fréquentes*.

Notez que la hiérarchisation automatique ne peut pas être démarrée immédiatement après la création d'un pool de stockage. En effet, il lui faut récupérer des informations sur la fréquence d'accès aux données. En outre, elle ne peut pas être planifiée à plein temps, sinon les schémas d'accès aux données ne seront pas précis.

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Planifier la Hiérarchisation automatique de manière à ce qu'elle s'exécute une fois par jour, de 20:00 à 08:00.
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Planifier la Hiérarchisation automatique de manière à ce qu'elle s'exécute deux fois par jour, du lundi au vendredi, de 08:00 à 14:00 et de  19:00 à 01:00 (jusqu'à 6 heures chacune).

La version 4.3.0 (ou plus) de QTS ajoute une option permettant à Qtier de réadresser automatiquement les données sans définir une planification de hiérarchisation. Qtier hiérarchisera les données lorsque la charge système sera faible et s'arrêtera si cette charge est élevée. Ce mode est idéal pour un stockage utilisé 24/24 7j/7 sans périodes à charge faible bien définies. Pour utiliser cette fonctionnalité, sélectionnez « Réadresser automatiquement les données lorsque le système est inactif » dans la fenêtre Paramètres de planification de hiérarchisation automatique Qtier.

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Utilisez « Réadresser automatiquement les données lorsque le système est inactif » si vous n'êtes pas sûr du meilleur moment pour définir la planification de la hiérarchisation.

Une fois que la planification est également définie, vous pouvez constater que le nouveau pool de stockage comporte la mention « Hiérarchisation automatique », et vous pouvez y créer un volume ou un LUN au-dessus du pool nouvellement créé. La tâche de Hiérarchisation automatique sera exécutée selon la planification et analysera la fréquence d'accès des données écrites en temps réel puis déplacera les différentes données vers différents niveaux en conséquence. En cliquant sur le bouton « Gérer » dans le pool de stockage, vous pouvez vérifier le groupe RAID que vous avez créé pour chaque niveau. Dans cette vue, vous pourrez aussi accéder aux options de gestion de la Hiérarchisation automatique et au récapitulatif.

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Le pool de stockage configuré avec la hiérarchisation automatique comportera une mention correspondante.
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Lorsque vous cliquez sur « Gérer » pour un pool de stockage à Hiérarchisation automatique, vous pouvez consulter la configuration des groupes RAID en détails et continuer la configuration de la Hiérarchisation automatique.

4. Configurer et surveiller la Hiérarchisation automatique après la création

4.1. Configurer la Hiérarchisation automatique

Sélectionnez le pool de stockage et cliquez sur « Gérer ». Vous verrez également le récapitulatif de la progression de la Hiérarchisation automatique. Le « Statut de la relocalisation » affiche ce que la Hiérarchisation automatique exécute à présent conformément à la planification, « Activer la planification » affiche si la planification est activée.

Deux autres options peuvent être configurées ici. La première est : « Taux d'allocation des données » ; en la définissant sur faible, le NAS utilisera peu de ressources pendant la relocalisation des données, minimisant ainsi l'impact sur les performances lors de la hiérarchisation automatique. Si cette option est définie sur élevée, le NAS utilisera davantage de ressources pour la tâche de hiérarchisation automatique. En outre, la hiérarchisation transférera potentiellement davantage de données pendant la période définie, et les performances du NAS en seront également affectées.

La deuxième option est : « Priorité d'allocation des données ». Si SSD est sélectionné, toutes les nouvelles données seront d'abord écrites sur le SSD sauf s'il est plein*. En suivant cette logique, si une capacité est sélectionnée, toutes les nouvelles données seront d'abord écrites sur le disque SATA puis déplacées vers le SSD suite au réadressage par la Hiérarchisation automatique.

Ces deux options, ainsi que la planification, seront configurables une fois que vous aurez ouvert l'onglet « Gérer » de cette vue.

* Si un niveau est défini comme étant prioritaire mais est plein, le système écrira automatiquement les données sur le niveau suivant.

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Vous pouvez vérifier les informations récapitulatives de la Hiérarchisation automatique sur la page « Gérer », où des paramètres supplémentaires peuvent être configurés.
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Ouvrez l'onglet « Gérer » pour configurer la planification, le Taux de réadressage et le Niveau d'adressage.

4.2. Surveiller la Hiérarchisation automatique

En plus des configurations, vous verrez également « Quantité de données optimisées pour les performances » et « Quantité de données optimisées pour la capacité ». Ces deux valeurs constituent un récapitulatif du volume de données qui a été déplacé vers le haut vers le bas dans les différentes couches lors de la dernière planification de hiérarchisation automatique.

En appuyant sur le bouton « Statistiques », vous pouvez surveiller la hiérarchisation automatique plus en détail. La colonne « Utilisé » indique l'espace total utilisé sur chaque niveau, et la colonne « Total » indique l'espace total de chaque niveau. Les colonnes « Déplacées vers le haut et « Déplacées vers le bas » indiquent les données qui ont été déplacées vers les différents niveaux lors de la dernière hiérarchisation automatique planifiée. « Nom/Alias » et « Type de RAID » vous aideront à identifier l'appartenance des niveaux à leurs groupes RAID respectifs.

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Les fenêtres de statistiques de la Hiérarchisation automatique afficheront des statistiques détaillées.

Vous pouvez aussi consulter le « Rapport de l'historique » pour plus de détails sur chaque tâche de hiérarchisation, notamment sur les données déplacées vers un niveau supérieur/inférieur lors d'une tâche de hiérarchisation, sur l'espace utilisé une fois la tâche terminée et sur les tâches en cours, avec un graphique facilitant la surveillance.

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Sélectionnez « Ultra haute vitesse » ou d'autres niveaux de l'historique pour surveiller les résultats de la Hiérarchisation automatique de chaque tâche de hiérarchisation.
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Si vous utilisez « Réadresser automatiquement les données lorsque le système est inactif », le graphique des statistiques ajoutera une option permettant de consulter l'activité de la hiérarchisation des jours, semaines ou mois passés.
Date de sortie: 2015-10-13
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