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Ob Videostreaming, Back-ups oder das Speichern von Fotos beziehungsweise Daten, es existiert mittlerweile eine Vielzahl von Anwendungsszenarien, bei denen sich Netzwerkspeicher in den vergangenen Jahren als ideale Lösung erwiesen haben. Aber auch komplexere Themen wie Virtualisierung oder Surveillance können über ein NAS realisiert werden, stellen jedoch höhere Anforderungen an den verwendeten Speicher. Hier schafft Western Digital mit der leistungsfähigen WD Red SA500-SSD Abhilfe, die auch als Cache-Lösung punkten kann.
Daten spielen in unserem Leben eine wichtige Rolle. Ob zu Hause oder im Büro, ihre sichere Aufbewahrung ist mittlerweile unerlässlich geworden. Sowohl Arbeitsdokumente als auch Familienfotos oder private Musik- beziehungsweise Filmarchive müssen oder sollen im Optimalfall ein Leben lang sicher verwahrt werden. Dabei geht es nicht nur um die einfache Speicherung besagter Daten, sondern auch darum, diese zu schützen. NAS-Systeme nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Hier werden die wichtigen Datensätze gleich auf mehreren HDDs sowie SSDs abgelegt. Der Vorteil: Die Daten sind nicht nur sicher, es können auch mehrere Nutzer gleichzeitig auf die Daten zugreifen. Die Voraussetzung für ein schnelles und sicheres NAS sind die genutzten Laufwerke. Die WD Red-Familie kann hier besonders überzeugen.
Sowohl im RAID-Verbund als auch als Cache-Laufwerk ist die WD Red SA500 bestens gerüstet, um ein NAS-System rund um die Uhr mit hoher Geschwindigkeit und Leistung zu versorgen. Die genannten SSDs wurden vom Hersteller speziell für den Dauerbetrieb entwickelt. Dabei lag der Fokus der WD Red SA500 auf dem 24/7-Betrieb.
Da die Datenmengen mit den Jahren immer größer werden, ist es wichtig, dass NAS-Geräte sowohl skalierbar sind, sich aber auch zu einem erschwinglichen Preis erwerben lassen. Möglich wird dies durch die Kombination von klassischen HDDs mit modernen SSDs. Erstere stellen das Volumen zur Verfügung, letztere sorgen für eine höhere Performance, da die häufig benötigten Daten (Hot Data) im schnellen Flash-Speicher abgelegt werden. Wird ein Datenbestand länger nicht benötigt (Cold Data) wird er auf die WD Red HDDs verschoben.
Western Digital hat seine WD Red SA500 erneut einem ausgiebigen Test unterzogen, um zu zeigen, welche Vorteile die SSDs im Cache-Einsatz bringen. Dabei konnte das Unternehmen darstellen, dass ein deutlicher Leistungszuwachs durch den Einsatz einer NAS-SSD als Cash-Device bei Hybrid- sowie Full-Flash-NAS-Systemen möglich sind.
Die WD Red SA500 NAS SATA-SSD im Detail
Mit der WD Red SA500-NAS-SATA-SSD vereint der Hersteller neben Geschwindigkeit und Ausdauer auch die Flexibilität bei reduzierten Latenzzeiten sowie eine verbesserte Reaktionsfähigkeit. Die WD-SSD ist sowohl im 2,5-Zoll- als auch in einem M.2-Formfaktor erhältlich. Dabei eignet sich die SSD ideal für die Zwischenspeicherung. Zudem spielt es keine Rolle, ob es sich um eine Online-Datenbank, ein NAS-System, eine 4K- beziehungsweise 8K-Videobearbeitung oder eine andere Anwendung handelt. Die WD Red SA500 ist mit einer Kapazität von bis zu 4 TB erhältlich und wird so allen Speicheranforderungen gerecht.
| 500 GB | 1 TB | 2 TB | 4 TB | |
|---|---|---|---|---|
| Sequentielles Lesen (MB/s) | 560 | 560 | 560 | 560 |
| Sequentielles Schreiben (MB/s) | 530 | 530 | 530 | 530 |
| Random Lesen (IOPS) | 95K | 95K | 95K | 95K |
| Random Schreiben (IOPS) | 85K | 85K | 85K | 82K |
| Haltbarkeit (TBW) | 350 | 600 | 1.300 | 2.500 |
| Durchschnittlicher Stromverbrauch in mW (Active) | 52 | 60 | 60 | 60 |
| Max. Lesen in mW (Operating) | 2.050 | 2.550 | 3.000 | 3.000 |
| Max. Schreiben in mW (Operating) | 3.350 | 3.750 | 3.800 | 3.800 |
| Schlummern in mW (Slumber) | 56 | 56 | 56 | 56 |
| DEVSLP (mW) | 5-7 | 5-12 | 5-12 | 5-12 |
Wird eine WD Red SA500-SSD im Caching eingesetzt, sorgt diese für schnelle Zugriffszeiten bei häufig genutzten Inhalten. Im Vergleich zu einer HDD kommt es hier zu einem deutlichen Zuwachs an Performance. Das System reagiert schneller und kann so den Workload von mehreren Nutzern problemlos bewerkstelligen.
Da bei der Entwicklung der Fokus auf die Haltbarkeit der WD Red SA500 gelegt wurde, sind die SSDs nicht nur stark in der Performance, sondern auch sehr langlebig. Diese Langlebigkeit wird durch eine Herstellergarantie von fünf Jahren nochmals deutlich unterstrichen. Gerade bei anspruchsvollen Lese- sowie Schreiblasten in NAS-Systemen, sind die genannten Eigenschaften unabdingbar. Nur so ist es möglich, einen zuverlässigen und dauerhaften Betrieb des NAS zu ermöglichen.
Einen weiteren Vorteil der WD Red SA500 stellt die hohe Datentransferrate der SSDs dar. Auch bei großen Dateien, die über ein 10-Gigabit-Netzwerk übertragen werden, kann die WD-SSD ihr Können unter Beweis stellen. Somit ist selbst das Bearbeiten von riesigen 4K-Videos über das Netzwerk kein Problem mehr. Dass die benötigten Daten aufwendig auf die lokale Festplatte des PCs kopiert werden müssen, ist dank der Performance der WD RED SA500 überflüssig.
So haben WD und QNAP getestet
Um die genannten Laborergebnisse der WD Red SA500 unter realen Bedingungen zu bestätigen, ist Western Digital eine Partnerschaft mit dem taiwanischen Unternehmen QNAP eingegangen. Als NAS-System wurde ein QNAP TSU-963X gewählt, an dem der deutliche Leistungszuwachs in der Praxis eindrucksvoll demonstriert und gemessen wurde. Dieser verfügt über insgesamt fünf 3,5-Zoll- und vier 2,5-Zoll-Festplattenschächte, was mit vier verbauten SSDs für eine perfekte Symbiose sorgt, um den Cache-Modus- sowie die Full-Flash-Konfigurationen ausgiebig zu testen. Darüber hinaus bietet das Gerät standardmäßig eine 10-Gb-Ethernet-Schnittstelle (10Gbe).
Eine ausführliche Beschreibung des Tests kann direkt im Western Digital Blog nachgelesen werden.
Die genutzte Konfiguration:
- Intel Corei5-9600K CPU
- 16GB DRAM
- Western Digital PC SN720 NVMe SSD 1TB als Boot-Drive
- Diskspd-2.0.21a als I/O Workload-Generator
- Intel XA-520 10Gb dual SFP+
- Windows 10 Pro
- 9 Bay (5x 3,5 Zoll + 4x 2,5 Zoll) QNAP TS963-X NAS mit aktueller Software
- 5 x 6TB WD Red NAS HDD
- 4 x 1TB WD Red SA500 NAS SSD
- 10Gbe Switch QNAP QSW-804-4C via SFP+-Verbindung
Insgesamt wurden zwei Speicherpools erstellt. Zum einen ein RAID6, bestehend aus 3+2 HDDs. Der zweite Pool setzt sich aus vier SSDs zusammen, die ein RAID5 (3+1) bilden. Dadurch stand eine Kapazität von 16,35 TB für den Speicherpool 1 und 2,43 TB für den Flash-Speicherpool 2 zur Verfügung. Der Zugriff auf die auf dem NAS abgelegten Daten erfolgte ausschließlich über den 10Gbe-Port des TS-963X.
Hybrid-Konfiguration
Bei der Hybrid-Konfiguration verwendete WD ein RAID6 mit 3+2 Festplatten. Im Anschluss wurde ein RAID1 mit zwei 1 TB großen WD Red NAS-SSDs erstellt, das so als Cache diente.
WD nutzte vier Dateien von je 500 GB. So sollten Cache-Effekte vermieden werden, um die E/A-Arbeitslast abzubilden. Dabei lag der Fokus auf einer Übertragungsgröße von 128 KB. So wurde gewährleistet, dass eine durchschnittliche Dateigröße realistisch simuliert wurde. Darüber hinaus kamen Working-Threads zum Einsatz, um eine bestimmte Anzahl von Clients abzubilden, die gleichzeitig auf das NAS-System zugreifen.
Bei diskspd greift jeder Thread auf jede Datei zu. Um die gleichzeitigen Zugriffe von 32 Clients zu simulieren, setzt man auf acht Working-Threads mit je vier Dateien. Im Laufe der Versuche wurde die Anzahl der Clients immer weiter gesteigert. Dabei kam ein Workload von bis zu 30 % bei Schreibvorgängen mit bis zu vier ausstehenden Anfragen zum Einsatz.
Die Ergebnisse sind eindeutig. Das gecachte RAID6 war in jedem Test schneller, als ein RAID6, das ohne Caching auskommt. In vielen Fällen führte die Verwendung der WD Red NAS-SSDs als Cache zu einer Steigerung des Datendurchsatzes um 50 % oder mehr. Der Unterschied wurde noch größer, sobald eine geringe Anzahl von Clients auf den Netzwerkspeicher zugriff. Da die Daten komplett zufällig abgefragt wurden, verbesserte sich die Leistung mit zunehmender Anzahl von Schreibvorgängen, da nach und nach alle Schreibvorgänge im Cache gespeichert wurden. Weniger Schreibvorgänge und mehr Lesevorgänge führten zu etwas langsameren Geschwindigkeiten. Was zeigt, dass selbst in einem Privathaushalt oder in einem kleinen Unternehmen eine Cache-Lösung im NAS definitiv von Vorteil sein kann.
Full-Flash-Konfiguration
Neben der Hybrid-Konfiguration untersuchte Western Digital auch eine All-Flash-NAS-Lösung. Dabei wurden vier 1 TB große WD Red NAS-SSDs eingesetzt.
Als Benchmarks dienten Schreibvorgänge und verschiedene Transfergrößen. Diese reichten von 4K, über 8K, was einen Online-Datenbankzugriff simulieren soll, bis hin zu 128 KB. Die nachstehenden Ergebnisse beziehen sich auf 8 Clients pro 1 TB Datei mit vollem Random-Zugriff.
Dabei war zu beobachten, dass eine Erhöhung der Client-Anzahl in diesem Test keine Leistungssteigerung zur Folge hatte. Überzeugend waren die Ergebnisse dennoch. Western Digital ist es gelungen, über 15.000 IOPS bei einem RAID5 mit vier Laufwerken aufrechtzuerhalten.
Des Weiteren wurde der sequentielle Zugriff auf eine All-Flash-Konfiguration über einen 10-GbE-Port untersucht. Dabei entschied sich der Hersteller für Übertragungsgrößen von 128 KB. Der Test wurde mit acht ausstehenden Anfragen über einen einzigen Thread durchgeführt. Die daraus resultierende Last gleicht einem sequentiellen Zugriff, sodass nicht Gefahr besteht, in die SATA-Grenze von 32 ausstehenden Anforderungen zu laufen.
Dabei stellte Western Digital fest, dass ein Flash-Layout dann profitiert, wenn viel gelesen wird. Wurde ausschließlich gelesen, war die Leistung fast dreimal so hoch wie bei einer verteilten Arbeitslast, die aus Lese- und Schreibvorgängen bestand.
Starke Performance beim Caching und Tiering
Zum Schluss wurde der sequentielle Zugriff bei einer All-Flash-Konfiguration ausgiebig getestet. Bei der Übertragungsgröße entschied sich Western Digital für 128 KB und führte den Test mit acht ausstehenden Anfragen. Da auch hier ein einzelner Thread genutzt wurde, wird abermals ein sequentieller Zugriff simuliert.
Dabei war erneut zu beobachten, dass die Leistung beim Flash-Layout umso besser war, je mehr vom RAID-Array gelesen wurde. Wurde fast eine dreifache Leistung ermittelt, wenn nur gelesen wurde und kein gemischter Zugriff stattfand.
Fazit
Mit einem SSD-Cache, bestehend aus Western Digitals WD Red SA500, kann in einem NAS eine deutliche Leistungssteigerung erreicht werden. Nutzer sind so in der Lage, die Performance eines vorhandenen NAS-Systems zu steigern. Unterstützt das NAS kein Caching, kann auch der Einsatz in 2,5-Zoll-Slots als Hauptspeichermedium für mehr Leistung sorgen. In beiden Fällen wird dank der WD Red SA500 sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Reaktionsfähigkeit deutlich gesteigert.
Mehr Informationen über NAS SSDs finden sich hier:
| Western Digital RED SA500 SATA | ||
| Nicht verfügbar | Nicht verfügbar | Ab 83,40 EUR |
| Western Digital RED SA500 M.2 | ||
| Nicht verfügbar | Nicht verfügbar | Ab 84,85 EUR |
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