Tym razem nasz lab otrzymał po raz pierwszy do testów dyski w formacie m.2. WD SN700, bo o nich mowa, to szybkie dyski SSD NVMe M.2, które zaprojektowane są do pracy w NASach, a więc zostały stworzone do ciągłej, długiej i wydajnej pracy. Świadczy o tym między innymi 5-letnia gwarancja producenta. Zobaczymy, jak te dyski sprawdzają się w pracy w NAS oraz jak szybkie potrafią być w praktyce.

Seria WD Red to dyski zaprojektowane z myślą o ciągłej pracy, 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Dlatego też producent zaleca stosowanie dysków tej serii red w NASach, które z założenia pracują bez przerwy. Tylko po co w NASie takie dyski? Otóż zastosowań jest wiele. Przede wszystkim możliwość uruchomienia cache, a więc dodatkowej pamięci podręcznej zapisu, odczytu lub zapisu i odczytu danych. W ten sposób niezależnie od typu dysków zamontowanych w NAS, jesteśmy w stanie znacząco przyspieszyć pracę z danymi zapisanymi na NAS. Kolejny przykład zastosowania to pamięć robocza, a więc przestrzeń na dane. Jeśli na NAS uruchamiamy aplikacje wymagające dużej liczby IOPS albo maszyny wirtualne czy kontenery, szybkie dyski SSD pozwolą takim aplikacjom i systemom działać dużo wydajniej. No i oczywiście sytuacja, gdy pracujemy na dużych plikach multimedialnych – dzięki szybkim dyskom i wysokiemu transferowi w sieci jesteśmy w stanie pracować bezpośrednio na materiale źródłowym, który jest zapisany na NAS, nawet, jeśli ma wysoką rozdzielczość. 

Dyski WD Red SN700 dostępne są w kilku pojemnościach – od 250GB do 4TB i poza najmniejszym wszystkie oferują zbliżone, wysokie prędkości odczytu i zapisu danych, pozwalając na wydajną pracę. Należy jednak pamiętać, że są to dyski M.2 NVMe PCIe GEN3 x4, a więc maksimum wydajności zaoferują tylko, jeśli zamontujemy je w takim bądź szybszym porcie m.2. Jest to szalenie istotne, ponieważ urządzenia NAS dostarczane są w różnej konfiguracji i te posiadające wbudowane porty m.2 mają je w różnych wersjach, a więc dysk zamontowany w prawidłowym procie może działać zdecydowanie wolniej, niż wskazują deklaracje producenta. Dlatego też przed zakupem dysków warto zweryfikować możliwości swojego NASa. 

W przypadku NASów marki QNAP mamy do dyspozycji dodatkową możliwość – jeśli NAS nie posiada portów m.2 lub posiada tylko wolniejsze złącza, możemy skorzystać z dodatkowej karty rozszerzeń – QM2. Są to karty PCIe z wbudowanymi złączami m.2, które możemy zamontować w QNAP NAS lub komputerach PC. W ofercie QNAP dostępne są karty różnego typu, więc w tym przypadku również warto mieć na uwadze to, jakie dyski chcemy stosować. Obecnie dostępne są następujące karty: 

Jak widać kart jest dosyć dużo, jednak każda ma określoną specyfikację (podział na obsługę dysków M.2 SATA „S” i M.2 PCIe NVMe „P” oraz złącze PCIe określonej przepustowości), dlatego możliwe jest dobranie karty do konkretnego NAS i dysku. Przy czym informacja o złączu PCIe jest o tyle istotna, że musimy również sprawdzić łącze w QNAP NAS, aby szybka karta i odpowiednie szybkie dyski nie działały wolno, ponieważ wąskim gardłem będzie złącze PCIe na płycie głównej urządzenia. Do samych kart jeszcze wrócimy, ponieważ będziemy z takich kart korzystać podczas wykonywanych testów dysków WD Red SN700.

Zacznijmy jednak od specyfikacji testowanych dysków. Według producenta, firmy Western Digital, dyski WD Red SN700 NVMe SSD idealnie nadają się do nastepujących zastosowań:

  • środowisk wymagających dużej responsywności i wydajności I/O
  • urządzeń NAS wymagających wysokiej niezawodności i trwałości
  • wirtualizacja i współpraca w dużych grupach użytkowników
  • idealne do środowisk wielozadaniowych o dużej liczbie użytkowników.
  • skalowalnych środowisk NAS o pojemnościach powyżej 4TB
Format 250GB: M.2 2280-S3-M
500GB: M.2 2280-S3-M
1TB: M.2 2280-S3-M
2TB: M.2 2280-S3-M
4TB: M.2 2280-D5-M 
Pojemność 250GB
500GB
1TB
2TB
4TB
Oznaczenie 250GB: WDS250G1R0C
500GB: WDS500G1R0C
1TB: WDS100T1R0C
2TB: WDS200T1R0C
4TB: WDS400T1R0C 
Interfejs PCIe Gen3 8 Gb/s, up to 4 Lanes 
Wymiary (długość, szerokość, wysokość, waga) 80 x 22 x 2,38
7,5g (250GB, 500GB, 1TB, 2TB), 9,57g (4TB)
Odczyt sekwencyjny (MB/s) 250GB: 3 100
500GB: 3 430
1TB: 3 430
2TB: 3 400
4TB: 3 400
Zapis sekwencyjny (MB/s) 250GB: 1 600
500GB: 2 600
1TB: 3 000
2TB: 2 900
4TB: 3 100
Odczyt losowy 4KB (IOPS) 250GB: 200K
500GB: 410K
1TB: 515K
2TB: 480K
4TB: 550K
Zapis losowy 4KB (IOPS) 250GB: 180K
500GB: 380K
1TB: 560K
2TB: 540K
4TB: 520K
Żywotność (TBW – Terabytes Written) 250GB: 500
500GB: 1 000
1TB: 2 000
2TB: 2 500
4TB: 5 100
Zasilanie 250GB: 2,8A / 70mW
500GB: 2,8A / 70mW
1TB: 2,8A / 100mW
2TB: 2,8A / 100mW
4TB: 2,8A / 100mW
MTTF (godzin) 1 750 000 godzin
Gwarancja 5 lat

Według deklaracji producenta maksymalna prędkość odczytu danych z testowanych dysków o pojemności 500GB wynosi 3 430 MB/s a zapis 2 600 MB/s. Zweryfikujemy, czy takiej wartości są faktycznie możliwe do uzyskania podczas pracy w NAS.

Ponieważ mamy do czynienia z dyskami m.2 z interfejsem PCIe Gen3 x4, musimy skorzystać z dodatkowej karty QM2 pozwalającej na osiągnięcie pełnej przepustowości dysków w komunikacji z płytą główną NAS. Dlatego wybraliśmy do naszych testów kartę QM2-2P-384 gwarantującej nam odpowiednią przepustowość podczas testu obu dysków ssd. Karta została zainstalowana w modelu QNAP NAS TVS-882-i5-16G-450W, który posiada port PCIe Gen3 x16, co dodatkowo wykluczy możliwość wystąpienia wąskiego gardła na tym poziomie.

Środowisko testowe:

QNAP TVS-882-i5-16G-450W

Procesor: Intel® Core™ i5-7500 4-core 3.4 GHz, Max turbo 3.8 GHz

Pamięć systemowa: 16 GB UDIMM DDR4 (2 x 8GB)

Wnęki dysków: 6 dysków 3,5-calowych + 2 dyski 2,5-calowe SATA 6 Gb/s, 3 Gb/s

Porty LAN: 4

Port 10GbE: 2, LAN-10G2SF-MLX

Pełna specyfikacja sprzętowa dostępna jest tutaj: https://www.qnap.com/pl-pl/product/tvs-882/specs/hardware

Serwer testujący:

DELL Vostro

Procesor: Intel i5

Pamięć systemowa: 16GB

Gniazdo PCIe: 2

Sieć 1GbE: 1

Sieć 10GbE: 2, karta QXP-10G2SF-CX4

Dyski: dysk systemowy 250GB (nie jest wykorzystywany w testach), dysk na potrzeby testów – Kingston DC500M 480GB sformatowany w systemie plików NTFS

System: Windows 10 Professional

Do testów otrzymaliśmy trzy dyski SN700, jednak ze względu na możliwości NAS przetestujemy je na kilka sposobów, ale jednocześnie będziemy łączyć maksymalnie 2 dyski. Jest to spowodowane wymaganiami dotyczącymi złącz PCIe. Łączenie szybszej i wolniejszej karty mijałoby się z celem, dlatego zostaniemy przy testach w RAID 0 oraz RAID 1. Dodatkowo zweryfikujemy, jak taki dysk będzie w stanie przyspieszyć odczyt/zapis działając jako cache. Niezależnie od poziomu RAID, konfiguracja na poziomie logicznym będzie podobna:

Pula Pamięci na pojedynczym dysku z woluminem systemowym. Na tym woluminie znajdują się skrypty i zapisywane są wyniki.

Pula Pamięci #2 stworzona z dwóch dysków. W tej puli tworzone są:

Wolumin cienki (Thin Volume) o wielkości 800GB (RAID 0) lub 380GB (RAID 1) z folderem udostępnionym. Folder będzie używany do zapisu/odczytu danych przy użyciu protokołu SMB. Dlatego w konfiguracji folderu ustawiona została obsługa wersji SMB 3. Dodatkowo skorzystamy z opcji SMB Multipath. Tutaj trzeba jednak zaznaczyć, że obsługa wielościeżkowa w SMB jest wciąż na etapie wersji beta, dlatego standardowo nie jest ona dostępna w QNAP. 

Dodatkowo tworzymy LUN blokowy o wielkości 800GB (RAID 0) lub 380GB (RAID 1), rozmiar sektora 4K. LUN zostanie sformatowany z poziomu Windows 10 w systemie plików NTFS.

Połączenie sieciowe:

Urządzenia podłączone są portami 1GbE do przełącznika QNAP QSW-M408-4C w celu zapewnienia łączności z siecią Internet jak również do komunikacji poza wykonywanymi testami. Na potrzeby testów dodatkowo połączyliśmy oba urządzenia dwoma przewodami DAC, które pozwalają uzyskać połączenie 2x 10GbE. To łącze będzie wykorzystywane na potrzeby testów.

Testy wykonano przy użyciu:

  • Wbudowanych mechanizmów testowania dysków w systemie QTS
  • Narzędzia DiskFillTest
  • Narzędzi DD w systemie QTS
  • Narzędzia FIO
  • IOmeter, wersja 1.1.0
  • CristalDiskMark, wersja 7.0.0 x64
  • AJA System Test, wersja 2.1
  • Szybkość i czas kopiowania plików przy użyciu narzędzia robocopy w systemie Windows 10