Штука архиполезная

В прошлом году, переходя на новый NAS Synology DiskStation DS918+, я обнаружил в нем два порта M.2 для подключения SSD с интерфейсом NVMe. По задумке Synology, SSD надо  использовать для кэширования данных на обычных HDD, что увеличит скорость работы массива.

До этого я к разного рода кэшированиям относился крайне сдержанно. Когда SSD были еще очень дорого, многие производители традиционных накопителей выпускали модели с кэшем на 4-8 Гбайт, который-де должен был компенсировать нехватку производительности. Работало ли это? Скорее да, чем нет. На свежей копии операционной системы определенный эффект наблюдался.  Но потом мелких файлов становилось очень много, софт жесткого диска пихал в кэш все подряд, и максимум через месяц разница с неокэшившимся хардом пропадала.

Но свободный SSD на 240 Гбайт у меня был, а не попробовать новое было бы странно. Не так уж часто в NAS проникают инновации. Воткнул, подключил к массиву дисков и… обомлел.

Дело в том, что у меня на NAS традиционно стоит виртуальная машина, а на ней Windows 10, софт для бэкапа (локального и облачного), торрентокачалка (да-да), TeamViewer и еще немного по мелочи. Все перечисленное работало абсолютно стабильно, но крайне неспешно. То есть запуск приложения – это был ПРОЦЕСС. Новая вкладка браузера требовала уважительного ожидания. Относился к этому, как к должному. Все же виртуалка, что с нее взять.

Но после установки кэширующего SSD все резко изменилось. Не скажу, что реакция на мои действия стала такой же быстрой, как на основном компьютере с его весьма скоростным SSD. Но это было сравнимо с управлением через тот же TeamViewer по хорошему интернет-каналу. То есть легкая задержка все же присутствует, но абсолютно в пределах разумного. Не бесит.

Я опасался, что эффект тоже будет кратковременным, и через несколько дней все начнет тормозить, как встарь. Но вот уже прошло больше года, а хуже не становится. Наоборот, после того, как система поработает недельку без перезагрузки, время отклика сокращается. Операционка рапортует, что в среднем за месяц частота попадания в кэш составляет 87%. Неплохо. Совсем неплохо. А ведь есть еще один бонус: снижение расхода ресурса основных, традиционных накопителей HDD. Теперь мне даже трудно представить, что когда-то куплю NAS без поддержки кэширования данных.

Но после появления этой во всех смыслах замечательной опции в Synology столкнулись с интересной проблемой. Лично я поставил в NAS недешевый SSD Kingston KC1000, и через год с лишним круглосуточной работы он чувствует себя хорошо. Но менее удачная модель могла бы и квакнуться. Особенно если объем записи отличался бы от условного домашнего.

Именно такие случаи и стали происходить. Производитель накопителя кивает на Synology – мол, их железка нашего маленького слишком яростно эксплуатировала, с них и спрашивайте. В Synology возражают, что для режима 24х7 и постоянной нагрузки нужны правильные SSD, а с неправильными случается разное. Это не очень правильные разговоры. Вредные. И в Synology решили вопрос радикально, выпустив собственные SSD. Которые точно могут работать в NAS без ненужных последствий.

Обязательно посмотрите видеоверсию материала

Три семейства

NASы бывают очень разные, и для покрытия всех возможных сфер применения выпущено три семейства.

Первое – SNV3500. Форм-фактор M.2 22110, интерфейс NVMe PCIe 3.0 x4. Максимальная скорость чтения составляет 3.1 Гбайт/с, записи 550 Мбайт/с. Если мерить в айопсах, то получим на произвольном чтении (4KB, QD256) 205 000 IOPS, на записи (тоже 4KB, QD256) 40 000 IOPS.

В семействе (пока) одна модель объемом 400 Гбайт, но на нее можно записать до 500 Тбайт данных. То есть весь SSD целиком можно переписать 1250 раз. На практике такие гигантские объемы, конечно, для кэширования не используются. По моим наблюдениям, даже на 240 гигабайтах массив объемом 24 Тбайт отъедает за месяц где-то половину пространства. А среднее время наработки на отказ у SNV3500 1.8 миллионов часов. Это двести с гаком лет. Есть мнение, все существующие сейчас накопители морально устареют раньше.

Важная особенность этого SSD – собственный запас энергии, позволяющий записать данные из кэша, если – по какой-то причине – питание поступать перестало. SNV3500 предназначены для стоечных NAS Synology, которые дома и в небольших офисах встречаются крайне редко.

А для более привычных нам NAS есть вторая линейка SNV3400. По характеристикам они практически идентичны, за исключением габаритов (этот несколько короче, соответствует форм-фактору M.2 2280) и отсутствия запаса энергии. Скорость та же, время наработки на отказ то же. Такие SSD заточены NAS среднего калибра, вроде моего DS918+.

Наконец, третье семейство SAT5200 выполнено в традиционном форм-факторе 2.5 дюйма и использует интерфейс SATA. Несмотря на довольно незамысловатый внешний вид, накопители весьма любопытные. И сфера применения у них обширная.

Во-первых, они могут использоваться в NAS для хранения данных. В Synology главным образом имеют в виду системы All-Flash NAS, но никто не запретит поставить SAT5200 во что-то попроще. Тем более, что максимальный объем накопителя на данный момент составляет 1.92 Гбайт. Есть еще на 480 и 960 Гбайт. Для нормального человека четыре даже не топовых накопителя дадут достаточный объем при дивной производительности и полной бесшумности. Пиковая скорость ограничивается самим интерфейсом SATA, но в NAS этот предел не ощущается совершенно.

Во-вторых, эти SSD тоже могут использоваться для кэширования данных. Жалко, конечно, тратить на кэш немногочисленные SATA-порты, но если скорость важнее объема, то можно. Для NAS, не имеющих слотов M.2, это просто единственный вариант ускорения работы.

В-третьих, их можно использовать в компьютере. Да, не самый дешевый вариант (SSD корпоративного класса бесплатными не бывают), но ресурс этой линейки очень серьезный (даже на младшую модель можно записать 1145 Тбайт), что позволяет вообще не думать о пределе жизненного цикла накопителя.

На все накопители, независимо от интерфейса, действует пятилетняя гарантия. Есть мнение, можно было давать и 10 лет, ничего с ними не будет.

В работе

Если честно, я никогда не замерял скорость работы системы с установленным SSD-кэшем. Разница была настолько очевидной, что цифры даже не очень интересовали. Но вместе с Вадимом Сержантовым, инженером технической поддержки Synology, мы запустили несколько бенчмарков в виртуальной машине на новом NAS DiskStation DS 920+ (там стоит более быстрый процессор, чем в 918+, а также появилась поддержка памяти DDR4).

Вадим Сержантов и Сергей Вильянов

Оказалось, что разница очень крепкая. При последовательном чтении скорость файловой системы увеличилась вдвое. А при произвольном доступе, на мелких файлах, обнаружилось ускорение в 16-17 раз! Я уж и забыл о временах, когда инновации приводили к такому результату. Вот, напомнили.

До установки SSD-кэша
SSD-кэш работает

Итого

Если у вас простая модель NAS Synology, которую вы используете только для хранения данных и раздачи медиаконтента на телевизоры, переживать по поводу отсутствия слота для SSD не стоит. С ним или без него, ничего в пользовательских впечатлениях не изменится.

Но если вы владелец серьезного хранилища с процессором на архитектуре x86, а виртуальная машина для вас – не просто прикольное словосочетание, установка кэширующего SSD, мягко говоря, не повредит. Выпустив свои твердотельные накопители, Synology не перекрыла кислород остальным производителям. По каждой модели NAS есть список совместимых моделей, так что выбор есть (к слову, мой «кингстон» в перечне отсутствует).

Все, похоже, идет к тому, что и в хранилищах SSD вытеснят HDD. Но пока такой апгрейд все же кусается. Особенно с учетом объемов данных, которые мы привыкли хранить на NAS.

Кэширующий SSD позволит дождаться правильной цены на старших братьев. С неплохим комфортом.