Компания Synology уже давно выпускает различные системы хранения данных, но жестких дисков и SSD в ассортименте до сих пор не было. Что побудило Synology представить на рынок собственные накопители? И чем они лучше конкурентов? Давайте разберемся. И начнем мы с жестких дисков.

В поисках надежности

При выборе системы хранения данных многие даже не задумываются, насколько важную роль играют жесткие диски. Между тем требования в бизнес-окружениях становятся все более строгими, здесь требуется не только высокая производительность, но и надежность и предсказуемость.

Synology контролирует все компоненты, из которых собираются NAS. Компания разрабатывает операционную систему DiskStation Manager (DSM) и приложения, которые формируют программную экосистему. Что позволяет оптимизировать аппаратную и программную составляющую под слаженную работу. Но как быть с сотнями разных моделей HDD на рынке?

Synology уже давно проводит расширенные тесты совместимости, по итогам которых рекомендует те или иные модели жестких дисков в списке совместимости с аппаратными компонентами HCL (hardware compatibility list), который еще называют списком совместимости с вендорами QVL (qualified vendor list). Надо сказать, подобные тесты требуют немалых сил и затрат.

У производителей жестких дисков обычно насчитывается не менее четырех линеек HDD (настольные, видеонаблюдение, NAS, корпоративные) и различные варианты емкости (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 Тбайт и выше), причем их приходится тестировать под различными системами хранения, которых за последние пять лет насчитывается уже более 60.

Поэтому не секрет, что многие результаты тестирования HDD "наследуются" по другим линейкам, вариантам емкости и системам хранения. У производителей NAS просто нет времени и ресурсов, чтобы протестировать все возможные комбинации, исходя из упомянутого разнообразия.

Однако рынок накопителей постоянно меняется. Производители HDD представляют новые варианты, иногда под старыми модельными номерами, даже если технология записи, прошивка или техпроцесс принципиально различаются. Даже вроде бы незначительные изменения на аппаратном или программном уровне HDD могут привести к проблемам, особенно при интенсивных нагрузках на систему хранения данных.

Что еще хуже, не все производители жестких дисков облегчают задачу для потребителей, которым приходится покупать "кота в мешке" без подробных спецификаций и технических характеристик. Со стороны Synology подобная секретность производителей жестких дисков тоже затрудняет сертификацию HCL.

Для надежной работы системы хранения требуется предсказуемость. И только переход на жесткие диски собственного производства позволит Synology обеспечить предсказуемость для своих клиентов — они могут быть уверены, что специалисты Synology выбрали самое лучше.

Дополнительные преимущества

Цель Synology заключалась в поиске наиболее надежных жестких дисков, для этого использовалась методика стрессового тестирования, которую компания применяет уже два десятилетия. Жесткие диски HAT5300 тестировались более 300.000 часов на каждой платформе, выпущенной после 2017 года.

Стрессовые тесты, состоящие из тысяч тестовых прогонов, симулируют окружение дата-центров и сценарии нагрузки 24/7. Проводились и простые тесты, такие как перезагрузка системы при разных температурных условиях, и сложные, связанные с доступом на уровне файлов. Задача ставилась в проверке работы накопителей в неидеальных и "тяжелых" условиях.

Впрочем, инженеры Synology уделяли внимание не только надежности, но и производительности. Вертикальная интеграция между системами хранения и жесткими дисками позволяет оптимизировать их друг под друга. В итоге удалось добиться увеличения производительности до 23% по сравнению со сравнимыми жесткими дисками на рынке.

Клиенты Synology получат не только тщательно протестированное решение, но и самые быстрые жесткие диски на рынке для систем хранения данных Synology.

Тесты оценивали пропускную способность последовательного чтения при обращении нескольких клиентов. Synology использовала 12 жестких дисков в системе SA3600, которые были объединены в массив RAID 5. Для сравнения были взяты жесткие диски идентичной емкости 12 Тбайт и класса (Enterprise). Нагрузка выполнялась с помощью теста IOMeter (блоки по 64 кбайт). Как можно видеть по графику, на системах Synology жесткие диски HAT5300 обеспечили более высокую последовательную скорость передачи данных.

Тесная интеграция с DSM дает и другие преимущества, такие как обновление прошивки HDD, которое выполняется вместе с обновлением ОС. Знание всех спецификаций накопителей и их характеристик упрощает поиск проблем и их исправление в будущем, если таковые возникнут.

Наконец, поскольку теперь переменных в уравнении меньше, Synology может обеспечивать более быструю и эффективную поддержку клиентов.

Фокус на корпоративных клиентов, но в выигрыше оказываются все

Представив собственные накопители, Synology сделала важный шаг вперед. Системы хранения Synology теперь стали еще более надежными, упростились поддержка и обслуживание, увеличилась производительность.

Проработанная годами методика валидации продуктов позволяет наиболее эффективно провести стрессовое тестирование. Что, как надеются инженеры Synology, увеличит доверие к продуктам компании со стороны корпоративных клиентов.

Первый пул на трех дисках HAT5300 8 TB в RAID 5, сетевое хранилище Synology DS1621xs+. Он используется для хранения обычных данных, когда высокая производительность ввода/вывода не требуется. 

К этому можно добавить многолетнюю компетенцию и ноу-хау инженеров Synology по интеграции накопителей в DSM.

Линейка HAT5300 — не просто еще одни жесткие диски на рынке, это огромный шаг Synology в сторону повышения надежности, предсказуемости и производительности систем хранения данных. В конечном итоге в выигрыше окажутся все клиенты Synology.

 Спецификации HAT5300

Перейдем к спецификациям жестких дисков HAT5300. Жесткие диски пока представлены в трех вариантах емкости на 8, 12 и 16 Тбайт. Все они относятся к корпоративному классу (7.200 об/мин, кэш 256/512 Мбайт, нагрузка записи 550 Тбайт, гарантия 5 лет и т.д.). Ниже приведены ключевые спецификации новых HDD, полную таблицу спецификаций можно посмотреть на сайте Synology.

• Обновление прошивки HDD через Synology DSM

• Максимальная скорость до 274 Мбайт/с, для меньших емкостей указывается 230-262 Мбайт/с

• Заявлен прирост последовательной скорости чтения в окружении Synology NAS до 23%

• Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин у всех емкостей

• Кэш 256 или 512 Мбайт, в зависимости от емкости

• Рассчитаны на работу в режиме 24/7

• Протестированы 300К часов, чтобы гарантировать стабильную производительность в стрессовых условиях

• Время наработки на отказ 2,5 млн. часов у всех моделей HDD

• Нагрузка записи 550 Тбайт в год

• Гарантия 5 лет (только при использовании в совместимых Synology NAS)

В Диспетчере хранения сетевого хранилища Synology DS1621xs+ отображаются жесткие диски HAT5300-8T. 

Если обратиться к таблице спецификаций, жесткие диски Synology HAT5300 потребляют меньше или равное количество энергии в режиме бездействия и под нагрузкой по сравнению с корпоративными конкурентами такой же емкости, при этом они обеспечивают более высокую скорость передачи данных. Также и уровень шума ниже.

Кроме спецификаций не следует забывать о возможности обновления прошивки через Diskstation Manager (DSM). Прошивку жестких дисков можно обновлять без их извлечения из NAS и использования сторонних решений (подключение к ПК, запуск специальных утилит для прошивки). Что снижает время простоя хранилища и риск человеческой ошибки. Кроме того, теперь проще гарантировать, что все накопители NAS будут использовать одинаковую версию прошивки. Независимо от того, когда HDD были добавлены в массив и при каких условиях.

По сравнению с жесткими дисками других производителей линейка Synology HAT5300 выглядит очень привлекательной, поскольку спецификации весьма впечатляют. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и в NAS класса SOHO и домашних системах.

Дополнительные подробности жестких дисков HAT5300 можно узнать на сайте Synology.

2,5" накопители SAT5200

В 2020 году Synology выпустила собственную линейку твердотельных накопителей SAT5200, которые ориентированы, главным образом, на использование в системах FlashStation. В данном случае акцент ставится на максимальной производительности ввода/вывода и сокращении задержек в работе критически важных служб и приложений. SSD предназначены для обработки интенсивных круглосуточных рабочих нагрузок без влияния на долговечность.

Synology заявила отличную нагрузку записи 1,3 DWPD, то есть накопитель может ежедневно перезаписываться 1,3 раза от своей емкости в течение гарантийного срока. Производительность произвольной записи блоками по 4 кбайт составляет до 67.000 IOPS.

Использование SAT5200 в составе систем FlashStation позволяет добиться уровня производительности 138 тысяч IOPS iSCSI блоками по 4 кбайт (FS3400), 195 тысяч (FS3600) или 226 тысяч (FS6400).

Накопители SAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны пользователям класса SOHO и домашним энтузиастам. Конечно, купить такой SSD можно, он будет работать в NAS с высокой производительностью, но цена решения будет непропорциональной.

На сетевом хранилище Synology DS1621xs+ был создан второй пул на трех SAT5200 для высокой производительности ввода/вывода.

С другой стороны, если в NAS с большим числом отсеков нужен отдельный массив с высокой производительностью ввода/вывода и минимальными задержками, то установить один или несколько SAT5200 можно. Здесь все зависит от сценариев использования.

Наконец, если в NAS Synology нет отдельного разъема M.2, то для SSD-кэширования можно выбрать и SAT5200. Но придется пожертвовать слотом для HDD, что нежелательно.

Дополнительные подробности SSD SAT5200 можно узнать на сайте Synology.

Кэширование: за и против

Твердотельные накопители NVMe серии Synology SNV3000 занимают отдельную нишу, поскольку они предназначены не для создания массивов хранения данных, а для кэширования сложных рабочих нагрузок в многопользовательской среде. Высокая производительность ввода/вывода повышает быстродействие системы и ускоряет обработку часто используемых данных.

Линейка SNV3400 в формате M.2 2280 NVMe ориентирована на Synology NAS со встроенными слотами M.2. А линейка SNV3500 в формате M.2 22110 NVMe — на стоечные серверы Synology. У моделей SNV3500 удлинение формата позволило добавить конденсаторы для защиты от сбоя электропитания.

Кэш на SSD или флэш-памяти является весьма выгодным средством увеличения производительности массивов HDD, поскольку наиболее часто используемые данные хранятся на SSD. Конечно, от SSD-кэша выигрывают не все сценарии. Ниже мы как раз об этом и поговорим.

Сначала следует узнать, даст ли SSD-кэш значимый прирост в выбранном сценарии. Затем следует определиться с кэшем "только на чтение" или "на чтение/запись". И на последнем этапе подбираются оптимальные SSD.

Для каких сценариев рекомендуется SSD-кэш?

SSD-кэш увеличивает производительность в сценариях, когда требуется частый доступ к случайно расположенным блокам данных. Как правило, SSD-кэш увеличит производительность Synology NAS в следующих сценариях:

• Файловый сервер (чем больше пользователей обращаются одновременно, и чем больше мелких файлов им требуется, тем больше будет выигрыш производительности). Под мелкими файлами подразумевается объем меньше 1 Мбайт.

• Хранилища iSCSI и Fibre Channel

• Виртуальные машины и Synology Virtual Machine Manager

• Сервер баз данных

• Web-сервер

• Повторяющиеся задачи резервирования данных через Synology Active Backup for Business

• Почтовый сервер

Использовать SSD-кэш не рекомендуется, если объем часто используемых данных на Synology NAS превышает максимальную емкость кэша SSD или массив постоянно находится под высокой нагрузкой. Сброс кэша на дисковый массив требует определенных ресурсов, он может повлиять на производительность, если выполняется не в часы с минимальной нагрузкой. Мы рекомендуем хранить большие объемы часто используемых данных на массивах, полностью состоящих из SSD, например, SAT5200, о чем рассказано выше. То же самое касается и запуска сценариев с интенсивной нагрузкой.

Не рекомендованные сценарии

SSD-кэш не будет улучшать производительность в сценариях, где преобладает последовательный доступ к данным. Поэтому прирост производительности от SSD-кэша будет минимальным, если Synology NAS используется для следующих сценариев:

• Файловый сервер, который используется для скачивания/закачки крупных файлов

• Файловый сервер, у которого преобладает последовательный доступ

• Стриминг/воспроизведение видео

Кэш только на чтение или на чтение/запись?

Synology NAS позволяет выбирать два типа кэша SSD: только на чтение или на чтение/запись. Оба типа полезны для разных сценариев.

Выбор режима кэша.

SSD-кэш с чтением/записью всегда имеет избыточность. Если для кэша только для чтения требуется один SSD, то для кэша чтения/записи нужны уже не меньше двух SSD.

Выбор устройств M.2 для кэширования.

SSD-кэш с чтением/записью возможен только на массиве с избыточностью. В данном случае два SSD M.2 в RAID 1.

Требования по оперативной памяти

У кэша SSD имеются дополнительные требования по системной памяти.

• Для каждого гигабайта SSD-кэша выделяется 416 кбайт системной памяти

• Максимум, одну четверть системной памяти можно выделить под поддержку SSD-кэша

• Для поддержки SSD-кэша можно использовать всю системную память, установленную дополнительно

• SSD-кэш нельзя сделать крупнее, чем позволяет системная память

Пример: для создания 800-Гбайт SSD-кэша требуется 800 x 416 = 332.800 кбайт = 333 Мбайт системной памяти.

Для 372 Гбайт кэша требуется 151,1 Мбайт системной памяти.

Подбираем правильные SSD

При выборе кэширующих SSD для Synology NAS следует оценивать надежность, стабильность производительности и защиту от сбоя электропитания.

Надежность: производители публикую значение нагрузки записи Drive Writes per Day (DWPD), которое указывает, сколько раз можно полностью перезаписать емкость накопителя в день на протяжении гарантийного периода.

Стабильность производительности: SSD должен показывать хорошие результаты по случайным операциям чтения/записи блоками по 4K за определенное время. Данная производительность обычно представлена показателем IOPS (число операций ввода/вывода в секунду). Также SSD должен гарантировать определенные минимальные задержки. Высокие значения IOPS и стабильные низкие задержки очень важны для корпоративных окружений.

Защита от сбоя электропитания: если в SSD встроена подобная защита, то после отключения электропитания данные не будут потеряны, SSD вернется к нормальной работе после восстановления питания.

 Специально для функций SSD-кэширования Synology предлагает накопители формата M.2 2280 и 22110 NVMe в линейках SNV3400 и SNV3500, а также карты расширения M2D20 и E10M20-T1 с двумя SSD M.2. Причем в последнем случае карта расширения предлагает еще и порт 10 Гбит/с. 

Накопители M.2 имеют расчетную ежедневную нагрузку записи DWPD 0,68 на протяжении пяти лет гарантии. Последовательная скорость чтения составляет 3.100 Мбайт/с, записи — 550 Мбайт/с (400 Гбайт) или 1.000 Мбайт/с (800 Гбайт). У 400-Гбайт SSD заявлена скорость случайного чтения блоками по 4 кбайт до 205K IOPS, у 800-Гбайт — до 375K IOPS. Производительность случайной записи блоками по 4 кбайт составляет 40К или 70K IOPS, в зависимости от емкости. У накопителей M.2 "длинного" форм-фактора 22110 имеется дополнительная защита от сбоев электропитания.

Дополнительные подробности M.2 NVMe можно узнать на сайте Synology.

Производительность кэширования

Здесь мы хотели бы порекомендовать видеоролик, на котором показана производительность виртуальной машины Windows 10 под управлением Synology Virtual Machine Manager на массиве из HDD с кэшированием и без. Выше мы как раз отмечали, что сценарий виртуальных машин является рекомендованным для SSD-кэша.

Без кэширования виртуальная машина в тесте CrystalDiskMark 7 показала 353 Мбайт/с по последовательному чтению и 189 Мбайт/с по последовательной записи. По случайному чтению и записи ситуация хуже. С очередью Q32T16 результаты составили 5,56 и 27,57 Мбайт/с по чтению и записи, с очередью Q1T1 — 0,84 и 13,49 Мбайт/с, соответственно.

После активации кэша чтения/записи результаты оказались существенно выше: 664 Мбайт/с по последовательному чтению, скорость записи немного "просела". Производительность IOPS увеличилась до 85,89 и 100,84 Мбайт/с с очередью Q32T16 по чтению и записи, с очередью Q1T1 рост тоже заметный — до 12,44 и 27,66 Мбайт/с, соответственно.

К первому разделу на жестких дисках подключен кэш SSD для ускорения работы.

Заключение

В статье мы рассмотрели историю создания жестких дисков Synology HAT5300, а также преимущества по сравнению с обычными HDD. Для NAS Synology жесткие диски HAT5300 станут лучшим выбором по многим причинам, в том числе по производительности, надежности, удобству обслуживания и прошивки. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и в NAS для дома и малого/среднего офиса.

2,5" SSD SAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны домашним энтузиастам. Разве что в некоторых специальных сценариях.

А вот SSD M.2 в линейке SNV3400 емкостью на 400 или 800 Гбайт можно рекомендовать для усиления современных сетевых хранилищ Synology, оснащенных слотами M.2. С помощью SNV3400 можно легко добавить уровень кэширования данных, который даст преимущества во многих сценариях. В статье мы как раз из привели. В принципе, для кэширования можно использовать и упомянутый 2,5" SSD, но при этом теряется драгоценный слот HDD.

Сегодня Synology предлагает и различные системы хранения данных, и накопители в ассортименте. Поэтому компания может предоставить готовые вертикальные решения со всеми оптимизациями производительности и гарантиями надежности. Паззл сложился.