SSD Cache in een NAS – nuttig? Western Digital RED SSD cache test

NAS-systemen zijn ongelooflijk handig. Het zijn de – vrij onmisbare – datatanks van nu. Uw eigen cloud. In de meterkast, het serverrack of gewoon op het bureau wellicht. In veel gevallen is een NAS vol met mechanische harde schijven prima. Niet iedereen heeft supersnelle toegangstijden nodig. Echter voor wie zijn of haar NAS intensief gebruikt en daarom wat extra ‘snappyness’ wenst: SSD cache maakt dat mogelijk! 

NB: Dit artikel is opgesteld en uitgevoerd door Netwerk.Training. De schijven zijn geleverd door Western Digital die ook deze test mogelijk heeft gemaakt. De test en de metingen zijn compleet onafhankelijk gedaan. Tevens zijn de SSD’s na de test retour gestuurd.  

Onlangs heeft Western Digital zijn RED SSD’s geïntroduceerd. SSD’s speciaal voor gebruik in een NAS. Als cache-laag of gewoon als opslag (voor wie dat kan betalen). Het voordeel van SSD is dat er geen mechanische onderdelen in zitten, zoals een lees en schrijfkop en een draaiende schijf waar de data op komt. Door gebruik te maken van flashgeheugen, is de toegangstijd significant korter. En door het ontbreken van mechanisch onderdelen, zijn ze ook minder gevoelig voor uitval.

Meten is weten

Theorie is echter één ding. Praktijk is iets anders. Wij willen weten hoeveel het nu uitmaakt als we twee mechanische schijven vervangen voor een duo SSD’s. We hebben in de video uiteengezet hoe we dat precies hebben aangepakt. In feite komt het erop neer dat we onze Netgear 626X NAS gebruiken voor deze test. Deze is voorzien van een 10Gbit poort, waardoor het netwerk geen bottleneck vormt (in pure doorvoercapaciteit). We hebben normaal gesproken WD RE4- en WD RED-schijven in deze NAS (5400 rpm-modellen). We halen twee schijven eruit en vervangen deze voor de RED SSD’s. In eerste instantie testen we zonder cache op een array met vier mechanische schijven. Deze hebben we in RAID-5 gezet. Onze inschatting is dat de meeste mensen zo hun NAS zullen inrichten. RAID-10 is relatief duur en RAID-0 is onveilig. RAID-5 is de gulden middenweg.

Na de eerste ronde benchmarks doen we een tweede ronde mét SSD-cache. Bij Netgear heet dat een Tier (laag). We maken dus een nieuwe laag aan met twee SSD’s (het moeten minimaal twee ssd’s zijn om te kunnen lezen en schrijven, net als bij Synology). Meer SSD’s is ook mogelijk trouwens.

We draaien een drietal benchmarks (eigenlijk vier). Een test met Nas Performance Testen die de ruwe doorvoersnelheid meet. Dan LAN Speed test die iets anders lees en schrijft (verschillende blokgroottes). Tenslotte iOzone die afhankelijk van de commando’s tests uitvoert. Wij draaien op twee manieren: een eenvoudige, automatische test en een aangepaste test met meerdere methoden van schrijven, 64kB blocks en filegroottes tot 4GB. Dit geeft nog iets meer inzicht, al is de rode draad snel duidelijk.

De metingen

Hieronder hebben we alle metingen uiteengezet. Het is nogal wat data. Let vooral op de opbouw van de kleine naar grote bestanden. Je ziet duidelijk dat mét SSD-cache de NAS sneller is met wegschrijven van kleine blocks. Lezen is niet veel sneller. Maar wel constanter.

Automatische tests: raw read en write.

iOzone uitgebreide benchmark – 64 kB blocksize – tm 2GB files

We hebben hierboven een uitgebreide test gedraaid met lezen, schrijven, herlezen, herschrijven, random lezen en schrijven en Fread benchmarks. In het laatste Excel-screenshot ziet u de vergelijkingen tussen met en zonder SSD-cache. De onderbalk, met cijfers 2 – 18 zijn de file-groottes: 64 KB – 4GB.

Hierboven ziet u nog screenshots van Nas Performance Tester en LAN Speed test. Opvallend is dat LAN Speed Tester heel veel profijt heeft van SSD-cache. De snelheid gaat bijna met een factor drie omhoog bij het schrijven naar de NAS. Nas Performance Tester laat ook een verhoging zien van bijna 100 MB/s. Dat is significant. Lezen gaat niet sneller. Sterker nog: iets omlaag (bij beide tests). Echter is het wel constanter. We zien geen ‘drops’ meer in snelheid.

Constanter

Wat opvalt is dat de resultaten met cache constanter zijn. De NAS voelt ook sneller: respons is vrijwel instant. Dat was niet altijd het geval met mechanische schijven. Logisch: soms moeten ze opspinnen of de kop goed zetten. Het zijn subtiele zaken, maar wel voelbaar als je intensief werkt met een NAS.

SSD staat gewoon aan en kan direct zijn werk doen. De toegangstijd is wellicht nog het grootste voordeel: die is gewoon een factor 1000 kleiner waardoor een SSD ‘instant’ voelt en een mechanische schijf niet. Wat we verder zien in prestaties is dat de schrijfsnelheid met zo’n 100MB/s omhoog gaat. Lezen gaat niet sneller, maar wel constanter bij verschillende belastingen. Dat kan een voordeel zijn bij meerdere gebruikers die ingelogd zijn en allemaal wat anders nodig hebben. Of bij het back-uppen van grote mappen met verschillende files. Denk aan een fotomap, documenten, video’s, muziek. Dat zal mét cache een stuk sneller gaan.

Use Case

Voor wie is deze investering nu nuttig? Dat verschilt. In ons geval merken we een groot verschil bij video-editting vanaf de NAS. Dat gaat soepeler. Mede doordat sommige software temp-files in de projectmap zet (Denk aan Adobe). Dat gaat vrijwel continu tijdens het editten. En dat kan voor stotteringen zorgen tijdens het afspelen van de timeline. Niet fijn. Kortom: voor wie video’s edit vanaf een netwerkschijf – wat vrij logisch is binnen bedrijven en grotere projecten – is SSD-cache een nuttige aanvulling. (Overigens kan je temp-files naar een andere schijf wegzetten, maar dat is niet altijd handig bij het delen van projecten).

Ook zal back-uppen sneller gaan. Of mappen synchroniseren. Echter zijn back-ups ook ‘s nachts te plannen. Net als het synchroniseren van mappen ook gepland kan worden tijdens inactiviteit. Maar voor belangrijke bestanden of intensief gebruikte mappen is dat niet handig. Daarbij zal het vaak om kleine files gaan. En dan is SSD-cache niet altijd nodig, sneller en dus de investering waard.

NAS-systemen waarop meerdere gebruikers actief zijn hebben ook profijt van SSD-cache, aangezien de belastbaarheid verhoogd wordt. Een SSD kan doorgaans veel meer instructies tegelijk aan (I/O). Dat maakt dat de NAS snel blijft werken, ook onder intensieve belastingen. Kortom: in meerdere scenario’s kan een SSD-cache laag nuttig zijn!

Tutorial video