威聯通科技股份有限公司(QNAP Systems, Inc.) - 網路儲存設備(NAS)

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如何使用 QNAP Qtier™來做資料自動分層以達您儲存裝置效能的最佳化?

1. 前言

對於儲存裝置而言,決定其效能之關鍵因素為I/O(讀取和寫入)速度、響應時間和儲存容量。也因此在建置儲存設備時,使用哪一種硬碟也是需要考量的因素,以下列出各種配置組合之優缺點:

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1. 全部使用SATA/NL-SAS硬碟
高儲存容量但I/O效能偏弱。
QNAP
2. 全部使用SSD
I/O效能最佳,但花費高昂,且儲存空間可能有限。
QNAP
3. SATA和SSD混搭
結合SSD和SATA的優勢來達到效能與容量的平衡,但需要手動設定和區分不同使用頻率資料的存放位置,缺乏彈性。

在這些建置組合中,最推薦的是第三項,但此項也需要IT人員將會手動的規劃和設定不同資料所應存放之裝置,而這便是Qtier™可以解決的問題。Qtier™可自動在儲存裝置中執行資料分層的技術。透過一次性地設定SSD和SATA的RAID Group後,Qtier™便可自動的把不同使用率的資料放置於三種不同的分層中。如此不僅可以減少設定與管理工作,更可使得資料的分層更加精確,讓您獲得儲存設備的最佳應用與效能。

QNAP
QNAP
結合三種分層和儲存池,Qtier™能夠自動依照資料使用頻率來進行分層,進而達到儲存裝置效能與容量的最佳化。

在QNAP實驗室中,我們使用1台伺服器(配備雙Intel Xeon E5-2620v3處理器,每個處理器為6核心及12 threads)以及總共24個worker來測試Qtier™與TVS-EC1580MU-SAS-RP的效能(使用六個SAS-SSD以及RAID 10組態)。結果如下:在12個worker、4k IOPS、100%隨機讀取、以及12個outstanding IO的狀態下是140,000 IOPS。平均IO反應時間為0.3ms(40GbE介面)和0.7ms(10GbE介面)。

*測試設備:
伺服器:Supermicro SYS-6028U-TR4T+
記憶體:16GB
處理器:2 Intel Xeon E5-2620 v3 2.40GHz
QNAP NAS:TVS-EC1580MU-SAS-RP
記憶體:12GB
處理器:Intel Xeon E3-1246 V3 3.50GHz
硬碟:6顆Seagate SAS-SSD ST400FM0053,其他為Seagate NL-SASST1000NM0023
RAID設定:SSD設為RAID 10,NL-SAS設為RAID 5

QNAP
在TVS-EC1580MU-SAS-RP(6個SAS-SSD和RAID 10)上使用Qtier™後,其效能可達100,000以上之IOPS及低於1毫秒之響應時間。

Qtier™可與QTS 4.2內建的SSD Cache功能相容。SSD Cache可以透過將使用頻繁的隨機讀取檔案移動至SSD來提升Cache擊中率(Hit Rate),而Qtier™則是依據檔案的讀寫頻繁度分析結果和自動分層排程來移動資料,下列是兩者基本的比較和應用說明:

比較 Qtier™ SSD Cache Full SSD
1. 可用的SSD空間 依需求擴充 依需求擴充,但可能受記憶體大小限制* 依需求擴充
2. 價格
3. 適用的儲存空間類別 磁碟區/LUN 磁碟區/LUN 磁碟區/LUN
4. 資料移動性質 排程 自動、隨時 -
5. 資料移動方法 依資料存取率決定SSD分層 將常用到的資料複製至SSD儲存空間 所有資料均存於SSD內
6. 適用情境 適用於可預測I/O工作量之應用(如檔案、網路及電子郵件伺服器)。同時也適用於應用程式虛擬化與影像編輯等應用。 適用於對檔案有高使用頻率的環境(如應用程式虛擬化與影像編輯等應用)。 適用於需大量I/O存取之應用(如全虛擬化環境與資料中心)。

* 欲瞭解更多和QNAP SSD Cache有關的資訊,請點擊此處進入官網查詢。
* 已被用作Auto Tiering的SSD無法再當成SSD Cache使用。

 

2. 介紹

2.1. 系統需求

QNAP Qtier™ 僅能於特定機種上使用,詳細機種請參考Qtier™介紹頁面

並且,您的QTS韌體需為4.2或以上版本,且NAS需同時裝有SSD和HDD兩種不同的硬碟。

*欲使用高轉速層,您的NAS也需要支援SAS硬碟,此類型的硬碟需要型號中有SAS字樣的NAS機種才能使用。
 

3. 使用Qtier™建立儲存空間

欲使用Qtier™,請先在NAS內插入不同類型的硬碟,然後到[儲存空間總管]>[儲存空間]>[新儲存池]建立新的儲存池。若您的型號支援Qtier™,則在建立儲存池時的第一步,精靈會詢問您是否要啟用自動分層的功能,請確認啟用並按[下一步]。

QNAP
在建立新儲存池時啟動自動分層功能。

在下一步,系統會直接選取SSD硬碟及用來建置超高轉速層的RAID群組,確認後,跟著精靈的指示來建立儲存池以及超高轉速層。

QNAP
選擇要用來建立超高轉速層的SSD硬碟。

當儲存池建立完成後,系統會提示您建立其他分層,請點選[確認]。下圖顯示系統正在建立名為[容量]的RAID分層,您可以選擇使用SATA或是NL-SAS硬碟。

QNAP
系統將於儲存池建立完成後,自動彈出視窗請您建立其他分層。
QNAP
系統正在建立[容量]分層,在此您可以選擇使用SATA或是NL-SAS硬碟。
QNAP
在設定完不同的分層後,系統會提供一份報告以供您檢查先前的設定。

在所有可用的分層都設定完畢後,系統將會提示您為自動分層設定工作排程。在此視窗中,您可以指定QNAP NAS在何時自動執行分層任務。由於此作業可能會影響儲存裝置讀寫的效能,我們建議您將此作業排在離峰期間,並且儘量避免設定過多的排程。

*請注意,自動分層無法在建立儲存池後自動啟動,這是由於系統需先蒐集資料使用頻率的數據。並且,自動分層也無法設定24/7的工作排程,這樣才可確保使用頻率紀錄的準確度。

QNAP
您可以排定系統每天8:00 pm~8:00 am時進行自動分層作業…
QNAP
或是周一到週五8:00 am~2:00 pm以及7:00 pm~1:00 am時進行自動分層作業。

從QTS 4.3.0起,Qtier新增自動執行資料分層功能,讓您可以不必手動分層排程。此智能分層設置會讓系統在低或高CPU負載時自動開始或停止檔案的分層搬移,能讓需要24小時不停機或無固定閒置時間的儲存系統以最高效率執行資料分層,進而提升效能。 請在Qtier的[自動分層排程設定]視窗中點擊[當系統閒置時自動執行資料分層]以啟用此功能。

QNAP
使用 [當系統閒置時自動執行資料分層]讓系統自動為您安排分層的時間。

當自動分程的排程建立完畢後,新的儲存池會被註記為[自動分層],這時您可以開始為此一儲存池建立磁碟區或是LUN以供使用,並且自動分層任務會在排程指定的時間點去分析及搬移資料。您可以在選擇儲存池後,點選右上角的[管理]來檢視不同分層的設定、其他的自動分層選項、以及相關的統計數據。

QNAP
有啟用自動分層的儲存池將會被標記。
QNAP
在點選[管理]後,您可以看到您稍早所設定不同分層的資料。

4. 設定並監控自動分層排程

4.1. 設定自動分層

選擇儲存池後點選[管理]按鈕,您在視窗最下方可以看到自動分層的總結進度報告。[重新配置狀態]表示現階段是否有自動分層的任務正在執行,[啟動排程]則是讓您得知目前自動分層是否有被啟用。

您還可以在此設定兩個額外的選項:

  • 資料重新配置速率:將此設定值調整為低後,系統會使用較少的NAS資源去執行自動分層任務以降低對效能的影響,而若設定為高,則系統將使用較多的NAS資源執行每一個自動分層任務以求在排程之內分析/重新分配更多的資料,而NAS的效能在此之間也就會受到較大影響。
  • 資料配置優先順序:若是SSD所屬的超高轉速分層被選取,則所有新的資料於寫入時都會優先被寫入至SSD內*。以此類推,若是選取到SATA所屬的容量分層,則所有的資料都會被優先寫入到SATA硬碟中,直到系統執行自動分層任務後,資料才有可能轉移到SSD中。

 

這兩個選項以及自動分層任務排程均可透過點開在此視窗中的[管理]來進行設定。

*若是被設定為資料優先放置的分層已滿,則系統會自動把檔案存放到下一分層中。

QNAP
您可至[管理]頁面中檢視自動分層的總結資訊及設定。
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打開[管理]按鈕來為變更自動分層排程及其他選項。

4.2. 監控自動分層

除了設定之外,在總結訊息中您還可以檢視額外兩項資訊:[已進行效能優化的資料量]和[已進行容量優化的資料量]。這兩個數值分別表示了在上一次的自動分層任務中,被移動到不同分層的資料量。

您可以透過[管理]中的[統計]選項來了解自動分層執行紀錄的更多細節與每個分層的容量使用情況:包含各個分層的總容量與已使用的容量,以及在上一次自動分層任務中從一個分層移動到另一個分層的資料量。並且,您也可以了解在此儲存池中,哪一個RAID群組是對應到哪一個分層。

QNAP
您可以點選[統計]按鈕來檢視更多自動分層的執行紀錄與容量使用情況。

在您點選[歷史報告]後,您可以利用智能趨勢圖來查看自動分層任務的細節與紀錄。在這裡的資訊同樣包含不同分層於每次自動分層任務後的資料移動量與容量使用率。並且,此處所提供的任務消耗時間也可以用來了解自動分層的效率是否有出現異常。

QNAP
在[歷史報告]中,您可以在右上角選擇不同的分層,來檢視該分層每一次自動分層任務的執行結果。
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使用[當系統閒置時自動執行資料分層]模式時,統計圖表會由原先的個別任務統計轉為每日、每週、每月的動態統計,讓您進一步掌握儲存池分層的活動。
 
發佈日期: 2015-10-13
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