ЧТО ТАКОЕ КЭШ ПАМЯТИ?
Кеш , также известный как кеш или буфер, является областью на жестком диске, где хранятся наиболее часто используемые данные. Эта область характеризуется гораздо более высокой скоростью чтения, чем сам диск, благодаря чему доступ к хранящимся на нем данным значительно короче. В зависимости от размера диска мы можем иметь дело с объемом памяти от 128 КБ до 128 МБ. Как правило, эта память делится на 2 части:
- область подсистемы - отвечает за чтение вперед и буферизацию чтения
- ленивая область записи
ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ И ПРЕИМУЩЕСТВА CACHE MEMORY
Связь между диском и контроллером осуществляется по шине, которая быстрее, чем на самых быстрых встроенных жестких дисках . Это позволяет хранить данные в буфере и отправлять их на контроллер без необходимости доступа к носителю. Весь процесс положительно влияет на скорость работы системы.
SSD ПРИВОД КАК КЭШ
Твердотельные накопители очень быстрые, но их соотношение цены и качества все еще очень высоко. Использование их в NAS-серверах с большим количеством дисковых отсеков было бы довольно дорогим решением. Так как ускорить работу и при этом не переплачивать? Решение состоит в том, чтобы использовать так называемые кеш дисков - SSD - в качестве кеша. Вместо того чтобы покупать много емких и дорогих твердотельных накопителей, достаточно купить один или два из них гораздо меньшей емкости. Такое решение позволяет ускорить работу всей матрицы или любого выбранного носителя.
ТЕСТОВАЯ ПРОЦЕДУРА
Устройство LOCKSTOR 8, на котором мы будем тестировать, - это сервер Asustor NAS , в частности модель AS6508T .
Результаты теста покажут, ускорит ли использование SSD в качестве кеша работу устройства.
На сервере 8 жестких дисков . Четыре больших емкостью ~ 1,82 ТБ ГБ создали том 1 (NAS1), еще четыре - емкостью ~ 500 ГБ - том 2 (NAS2). Для создания обоих томов использовался стандарт RAID 6. SSD-накопитель M.2 Seagate IronWolf 510 емкостью 1,92 ТБ был установлен в качестве кэша .
Оба тома были смонтированы через iSCSI на компьютере с Windows 10, поэтому они выглядят как «физические» диски.
Первый тест - это стандартное двустороннее копирование , то есть копирование файлов со смонтированных дисков на локальный диск компьютера и обратно. Мы измеряем время и скорость копирования в 2 вариантах: 1) без подключенного кеш-диска, 2) с подключенным кеш-диском. Для этой цели было использовано 6288 фотографий в формате JPG.webp и один файл объемом 3,7 ГБ, созданный с помощью инструмента, доступного в Windows под названием fsutil.
Второй тест был разработан с использованием ATTO Disk Benchmark версии 4.01.0f1, которая измеряла скорость чтения и записи дисков. Тест также проводился в 2 вариантах - без кеш-диска и с диском.
Третий и последний тест заключается в проверке времени и скорости копирования файлов весом 43 ГБ в пределах одного и того же тома с использованием интерфейса, доступного на сервере NAS, к которому мы получили доступ через веб-браузер. Здесь мы также предоставили 2 варианта - без кеш-диска и с подключенным кеш-диском.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ
- Процессор: Intel Atom 2,10 ГГц Quad Core
- Оперативная память: 8 ГБ DDR4 - 2133 SO DIMM
- Сетевые карты: двойной Intel 10-Gigabit Ethernet и двойной Realtek 2,5-Gigabit Ethernet
- Количество отсеков для дисков SATA: 8
- Количество портов M.2 Cache : 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДА SEAGATE IRONWOLF 510
- Емкость: 1,92 ТБ
- Формат: M.2
- Интерфейс: PCIe NVMe 3.0 x4
- Скорость чтения (макс): 3150 МБ / с
- Скорость записи (макс): 850 МБ / с
- Случайное чтение: 290 000 IOPS
- Случайная запись: 27 000 IOPS
- Тип кости: TLC
- MTBF: 1 800 000 часов
ИСПЫТАНИЯ
Тест 1. Копирование файлов (1 файл 3,7 ГБ и фотографии 30,4 ГБ)
а) без установленного SSD-кэша
б) с установленным кешем SSD
Тест 2. ATTO Disk Benchmark
Скорость чтения и записи (без кеша) - Том 1 (NAS1)
Скорость чтения / записи (с кешем) - том 1 (NAS1)
Скорость чтения / записи (без кэша) - том 2 (NAS2)
Скорость чтения / записи (с кэшем) - Том 2 (NAS2)
Количество входов и выходов (без кеша) - том 1 (NAS1)
Количество входов и выходов (с кешем) - том 1 (NAS1)
Количество входов и выходов (без кеша) - том 2 (NAS2)
Количество входов и выходов (с кешем) - том 2 (NAS2)
Тест 3. Копирование внутри тома в среде NAS
SEAGATE IRONWOLF 510 SSD
Для использования в тестах редакция получила 2 накопителя Seagate , а именно модели IronWolf 510 емкостью 480 ГБ и 1,92 ТБ . В дополнение к этим 2 вариантам IronWolf 510 также доступен в вариантах 240 ГБ и 960 ГБ. Таблица со спецификацией каждого из 4 упомянутых вариантов представлена ниже.
Стоит отметить, что приводы IronWolf 510 позволяют вести однократную ежедневную запись так называемых DWPD (запись устройства / диска в день) всей емкости памяти. Это очень редкая особенность, которая довольно четко указывает на долговечность и уровень производительности, предполагаемый производителем. Кроме того, программное обеспечение IHM (IronWolf Health Management), работающее на популярных системах NAS, поддерживает ваши диски IronWolf. IHM может предотвратить негативное влияние внешних помех на работоспособность NAS и дисков, установленных в нем. Когда система обнаружит какие-либо нарушения на диске, IMH вмешается и создаст резервную копию данных.
РЕЗЮМЕ
Как видно из проведенных тестов, использование SSD-дисков в качестве кэша не ускорит все возможные операции, но, безусловно, положительно скажется на скорости повторяющихся операций. Мы можем включать запуск приложений, работу с тяжелыми базами данных или даже загрузку карт в играх.
Достижение благоприятных результатов требует ситуации, при которой данные вводятся в кэш хотя бы один раз, чтобы их можно было читать непосредственно из него. Мы считаем, что использование твердотельных накопителей Seagate IronWolf 510 в качестве кеша является жизнеспособным решением. Это позволяет значительно ускорить операции чтения и записи на старых жестких дисках, что позволяет выполнить простое, но эффективное обновление существующей инфраструктуры.