Synology M.2 NVMe SSD szybki i niezawodny caching dla wymagających systemów NAS

W środowisku NAS działającym 24/7 dyski SSD do cache’u muszą radzić sobie z nieustannymi losowymi operacjami I/O, których zwykłe testy konsumenckie nie oddają. W przeciwieństwie do komputerów stacjonarnych czy systemów klienckich, cache w NAS to ciągłe odczyty i zapisy małych bloków przy równoczesnym dostępie wielu użytkowników, co mocno obciąża zarówno wydajność, jak i trwałość nośników.

Aby sprostać tym wymaganiom, dyski Synology M.2 NVMe SSD zostały zaprojektowane nie tylko pod kątem stabilnej wydajności, ale też wytrzymałości klasy enterprise oraz bezproblemowej integracji z systemem, zapewniając niezawodne przyspieszenie cache’u w długotrwałych wdrożeniach.

Odkrywanie prawdziwej wydajności i trwałości SSD

Mimo realnych wymagań, karty katalogowe dysków SSD często pokazują imponujące wartości szczytowej wydajności i wysokie wskaźniki TBW. Problem w tym, że dane te zwykle pochodzą z testów konsumenckich, odzwierciedlających krótkie piki lub lekkie obciążenie, a nie ciągłą presję, jaką generuje caching w NAS. To tworzy mylący obraz możliwości nośnika. Prawdziwa ocena SSD ujawnia się dopiero w warunkach klasy enterprise, gdzie stabilna wydajność i wytrzymałość są sprawdzane przez nieprzerwane operacje 4K losowego I/O wysokiej częstotliwości działające 24/7.

Ogromne różnice w wydajności pod obciążeniem

Aby dokładnie ocenić rzeczywistą wydajność przy ciągłym obciążeniu, przeprowadziliśmy szczegółowe testy według standardów Storage Networking Industry Association (SNIA) Performance Test Specification (SSS PTS), obejmujących przygotowanie nośników i pomiar wydajności w stanie ustalonym. Korzystając z tej metodologii, porównaliśmy nasz dysk SNV5420-1600G z konkurencją w wymagających scenariuszach klasy enterprise. Jak pokazuje Wykres 1, SNV5420-1600G osiąga znacznie wyższe utrzymywane IOPS przy losowych zapisach 4KB, przewyższając dysk Seagate Nytro 4350 1.92T klasy enterprise 3,7 razy, dysk WD Red SN700 2T klasy NAS 16,9 razy oraz WD Blue SN5000 2T klasy konsumenckiej 57,1 razy^1,4.

Wykres 1: Utrzymywane IOPS przy losowych zapisach 4KB zmierzone po przygotowaniu nośników zgodnie z procedurą SNIA SSS PTS do stanu ustalonego.

Wiele dysków utrzymuje przyzwoite IOPS przy losowych zapisach w początkowej fazie świeżo wyjętej z pudełka (FOB), ale ich wydajność szybko spada, gdy bufor SLC² zostaje nasycony, a w tle uruchamiają się procesy takie jak garbage collection. Na przykład zarówno dyski NAS, jak i konsumenckie od Western Digital zanotowały spadek IOPS o 90% po jednokrotnym pełnym zapisie całego nośnika, co ujawnia ograniczenia w scenariuszach ciągłego cache’owania. Nawet dysk Seagate Nytro 4350 1.92T, SSD klasy enterprise, wykazał niewielką odporność, notując spadek IOPS o 87% w miarę wzrostu obciążenia^1,4.

Wykres 2: IOPS w zależności od wielkości zapisów. SNV5420 utrzymuje wysoką wydajność, podczas gdy pozostałe dyski szybko tracą moc po wyczerpaniu bufora SLC. Oś X przedstawia skumulowaną ilość zapisanych danych jako procent pojemności dysku. Na przykład 100% oznacza równowartość jednego pełnego zapisu nośnika, 200% – dwóch pełnych zapisów i tak dalej.

Dla kontrastu, dysk SNV5420 wykazuje kontrolowany i stopniowy spadek wydajności, po czym stabilizuje się na wysokim poziomie, utrzymując konsekwentne IOPS przy losowych zapisach pod ciągłym obciążeniem. Taka stabilność jest kluczowa w środowiskach NAS klasy enterprise, gdzie cache musi pozostawać responsywny w długim czasie, aby obsłużyć rzeczywiste wzorce dostępu.

Choć w materiałach marketingowych często podkreśla się wyniki FOB, pokazują one jedynie krótkotrwałe szczyty wydajności i nie odzwierciedlają zachowania nośnika przy długotrwałym obciążeniu. Analiza wydajności utrzymywanej przy realistycznych scenariuszach klasy enterprise daje znacznie dokładniejszą ocenę przydatności SSD do zastosowań NAS. Takie podejście pozwala użytkownikom odróżnić dyski zoptymalizowane pod marketingowe benchmarki od tych naprawdę zaprojektowanych pod trwałość i stabilność operacyjną.

Wskaźniki TBW: Kluczowe różnice między testami klasy enterprise a konsumenckimi

Poza wydajnością utrzymywaną w czasie, wytrzymałość jest kluczowym czynnikiem dla długoterminowej niezawodności SSD w środowiskach cache NAS. Jednak nie wszystkie wskaźniki wytrzymałości są sobie równe. Dyski konsumenckie często reklamują wysokie wartości Terabytes Written (TBW) bazujące na obciążeniach typowych dla użytkowników domowych. Te liczby mogą robić wrażenie, ale nie odzwierciedlają ciągłego, intensywnego stresu generowanego przez rzeczywisty caching w NAS.

Opieranie się na tych danych jest ryzykowne, ponieważ testy wewnętrzne pokazują wyraźną różnicę w zachowaniu dysków przy obciążeniach konsumenckich i klasy enterprise:

Wartości TBW dla dysków konsumenckich mogą być nawet 3 do 5,4 razy wyższe przy lżejszych obciążeniach typowych dla użytkowników domowych, gdyż typowe użycie w desktopie maskuje prawdziwą szybkość zużycia nośnika (Wykres 3)^1,3.

Wykres 3: Wytrzymałość dysków konsumenckich (TBW) przy obciążeniach klasy enterprise w porównaniu z obciążeniami konsumenckimi.

Przy identycznym, wymagającym obciążeniu klasy enterprise, dysk SSD klasy enterprise jest w stanie wytrzymać 5 do 10 razy większą ilość zapisów niż dysk konsumencki, zanim ulegnie awarii (Wykres 4)^1,3.

Wykres 4: Porównanie wytrzymałości dysków konsumenckich i klasy enterprise przy obciążeniach klasy enterprise (TBW).

Używanie dysku, który nie został zaprojektowany do ciągłych operacji 4K losowego I/O, może prowadzić do przyspieszonego zużycia, spadku wydajności oraz znacznie wyższego ryzyka przedwczesnej awarii i utraty danych.

Dyski Synology M.2 NVMe SSD są testowane według profilu obciążenia JEDEC JESD219A (Enterprise) i oceniane w warunkach wytrzymałości JESD218A (np. 24×7 przy 55 °C, pełne wykorzystanie pojemności, bez TRIM). Lepiej oddaje to typowy dla cache’u NAS miks losowych odczytów i zapisów oraz równoczesny dostęp wielu procesów. Poniższa Tabela 1 podsumowuje różnice między obciążeniami klasy enterprise i konsumenckimi zgodnie z wytycznymi JEDEC.

SNV3410-400GSNV5420-400GSNV5420-800GSNV5420-1600GPojemność400 GB400 GB800 GB1600 GBFormatM.2 2280InterfejsNVMe PCIe 3.0 x4Sekwencyjny odczyt (128 KB, QD32)3,000 MB/sSekwencyjny zapis (128 KB, QD32)750 MB/s650 MB/s1,000 MB/s1,000 MB/sLosowy odczyt (4 KB, QD256)225,000 IOPS225,000 IOPS400,000 IOPS660,000 IOPSLosowy zapis (4 KB, QD256)45,000 IOPS45,000 IOPS70,000 IOPS120,000 IOPSTBW (Terabajty zapisane)> 490 TB> 700 TB> 1,400 TB> 2,900 TBOchrona przy utracie zasilaniaNieTakGwarancja5 latRekomendowane modeleSeria PlusSA / XS+ / XS / Seria PlusSA / XS+ / XS / Plus Seria PlusSA / XS+ / XS / Plus Seria Plus

Uwagi:

Wszystkie wyniki wydajności i wytrzymałości dysków M.2 SSD pochodzą z testów pojedynczego dysku przeprowadzonych w środowisku testowym Synology z użyciem DS3018xs+ i karty adaptera E10M20-T1.
Bufor SLC (Single-Level Cell cache) to technika stosowana w wielu nowoczesnych SSD, pozwalająca tymczasowo przechowywać dane w szybszej części pamięci NAND przed zapisaniem ich w głównym obszarze dysku.
Różnice w wytrzymałości bazują na testach przeprowadzonych zgodnie z metodologią wytrzymałości JEDEC JESD218A, przy użyciu zarówno obciążeń klasy enterprise, jak i konsumenckich zdefiniowanych w JESD219A.
Wszystkie pomiary wydajności odnoszą się do utrzymywanej wydajności w stanie ustalonym, zgodnie ze specyfikacjami testów Storage Networking Industry Association (SNIA).
Specyfikacje TBW oznaczają bazowy poziom wytrzymałości dysków Synology SSD i są obliczane przy użyciu obciążenia klasy enterprise JESD219A.
5-letnia ograniczona gwarancja zapewnia ochronę do końca okresu gwarancyjnego lub do osiągnięcia limitu wytrzymałości dysku, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej.
Obsługiwane interfejsy dysków i kompatybilne modele mogą się różnić w zależności od systemu Synology. Szczegóły znajdują się na stronie specyfikacji produktu oraz na liście kompatybilności

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji o ActiveProtect lub skonsultować się z ekspertem Synology i przetestować nasze rozwiązanie za darmo tutaj.