SSD

Plextor SSD賦予NAS更省電、高效、可靠的企業私人雲應用

文.圖/Johan 2019-06-26 12:00:00
近年來,資通訊科技逐漸邁向智慧化發展,各種創新應用諸如AI、深度學習,甚至AR/VR等應用,也陸續導入各企業領域。無論是超大型企業或是中小型企業,無不面臨到新技術應用的衝擊,除了導入各式雲端解決方案來提升企業競爭力之外,最重要的還是要保留企業本身的數位資產,以因應未來的數位轉型!

當今各企業都累積了不少重要數位資料,為妥善保存這些資料,並隨時能夠快速存取,在各種本地端的大容量儲存方案中,唯一能提供企業最佳的儲存載體,就是企業建構自己私有雲,也就是設立專用檔案伺服器(File Server)或是選購坊間的NAS (網路儲存裝置)。其提供公司內部網路環境的各種資料的快速存取,並可設定從公司外部來存取,以達到資料存取控管的需求,也不必擔心資料存放到第三方雲端儲存服務會有洩漏風險。

今日的主題,就是以Plextor SSD來搭配NAS使用,包括M8V的SATA SSD當主要儲存裝置,以及M9Pe拿來當快取儲存裝置。選定的NAS裝置,則是Synology的DS1618+


NAS方便又快速,但儲存載體幾乎是以HDD為主角

以中小企業來說,選用NAS來存放公司資料,可說是既方便又具彈性的選擇。而目前市售NAS產品有分成4-bay、6-bay、8-bay,甚至10-bay以上等機種,讓IT人員能夠依照自己企業的規模與資料量,來選擇適當的NAS產品。

然由於當今NAS產品幾乎都是設計給HDD (傳統硬碟)來使用,因此使用情境也幾乎是針對HDD來設計。因為HDD有容量超大的優勢,雖說存取速度比較慢,但還是可以透過多顆HDD搭配各種RAID (磁碟陣列)模式,來達到加速效果與資料備援目的,以防止資料因為HDD的故障而造成資料毀損。

當今許多NAS,還是以HDD (圖左)做為主要儲存裝置,不過在SSD (圖右)越來越便宜的趨勢之下,已有越來越多使用者改用SSD來當成主要儲存裝置


HDD常壞也不是辦法,改用SSD會更好

正因為NAS經常需要24小時開機,提供企業不中斷的資料存取服務,採用傳統HDD雖然在容量價格比(Capacity Cost)上面比SSD吃香(以目前來說,HDD大約為0.74GB/NTD;而SSD大約是0.35GB/NTD),但是HDD擁有不少缺點,當有故障發生時,置換硬碟需要花掉不少時間(可能要幾小時以上)來進行資料重建,甚至必須停止服務,如此一來,往往可能影響到企業的營運,這也是一般NAS須能提供資料保護能力,才能讓意外或災害來臨時,能保有企業重要資料不被毀於一旦。

根據Blackblaze累計至2018Q3的硬碟可靠度報告中,可發現各家HDD的AFR (年度故障率)整體比率為1.71%,這個數字代表HDD在一年365天內可能發生故障的機率,對於一般使用者來說,碰到壞掉的機率可說是非常低,但對於企業來說,使用更多HDD也代表著故障發生的機率提升,一旦HDD發生故障,企業所面臨的不會只有再購置新HDD的成本,還要加上資料重建、停止服務時間的TCO (Total Cost of Ownership)成本。

隨著近年來SSD售價的不斷下降,加上SSD控制器也越來越成熟,資料可靠性也更好,值得注意的是,在當今SSD容量價格比已經快要是HDD的一半的情況下,不少使用者在選購NAS時,會開始考慮改用SSD來取代傳統HDD。雖然初次購置成本會比較高,但若考慮後續的營運成本、維護成本、風險成本等TCO之下,其實SSD會比較HDD划算。

近年來SSD降價有感,NAS全面採用SSD的時代即將來臨!圖為Plextor M8V (上)與Plextor M9Pe (下)


Plextor SSD優勢介紹

在各種SSD中,光寶科技的Plextor品牌SSD,是主打消費性市場的SSD,除可拿來當成電競電腦(Gaming PC)專用的SSD,亦可拿來當成個人或是企業專用的NAS儲存裝置。這次要介紹的有兩款,分別是Plextor M8VC,以及Plextor M9Pe。前者為2.5” SATA 6Gbps規格,可以當成大多數NAS的主要儲存裝置,而後者則是M.2 2280 NVMe PCIe 3.0 x4規格,可以用來當成新一代NAS的快取碟。

Plextor M8VC
Plextor的M8V SSD,有兩種規格:一種是M8VC (2.5” SATA 6Gbps);另一種是M8VG (M.2 2280 SATA 6Gbps)。這裡以前者M8VC做簡介,外殼採用霧銀色鋁金屬,並有Plextor的字樣,採用2.5” SATA介面,因此可以安裝在NAS硬碟托盤的2.5”固定處。容量有128GB/256GB/512GB可供選擇。

Plextor M8VC SSD的包裝內容,含SSD、簡易說明書


在元件的使用上,M8VC採用的是SMI的SM2258控制器,搭配Toshiba BiCS3 3D TLC NAND Flash顆粒,以及512MB DDR3緩衝區,最大耗電量是5V/1.5A,MTBF (平均損耗時間)大於150萬小時,耐用性達140 TBW。在效能上,循序讀寫最大達 560 MB/s與520MB/s (256GB版本則是560MB/s與510MB/s)。至於隨機讀寫效能則分別可達82,000 IOPS與81,000 IOPS (256GB版本則是81,000 IOPS與80,000 IOPS),對於NAS的應用方面可說是非常充足。

Plextor M8VC SSD本體


值得說明的是,M8VC內建LDPC (Low Density Parity Check)糾錯技術,具備優秀的錯誤修正機制,以兼顧資料傳輸的安全性與完整性。同時還支援RAID Engine (磁碟陣列加速器)和Data Shaping (資料管理)技術,可提高SSD的穩定度,讓用戶安心的儲存所有資料。這也是為什麼這次我們選擇M8VC當成本次測試的主角之一。

Plextor M8VC SSD背面,此為256GB版本


有關於更詳細的Plextor M8V測試與介紹,請參考「這裡」。

Plextor M9PeGN
Plextor的M9Pe SSD,有三種規格:一種是M9Pe(Y) ,為PCIe HHHL插卡式,是具備RGB燈效與流線散熱片的電競機種;一種是M9Pe(G),為M.2 2280 NVMe PCIe 3.0 x4的規格,是具備流線散熱片的電競機種;最後一種則是M9PeGN,也就是M9Pe(G)少掉散熱片的版本。這裡以M9PeGN做簡介,容量有256GB/512GB/1TB可供選擇,採用M.2 2280 NVMe PCIe 3.0 x4的規格設計,可用來安裝在新一代NAS的M.2插槽上當成儲存裝置,或是搭配NAS廠商推出的SSD快取介面卡來使用。

Plextor M9PeGN SSD的包裝內容,含SSD、固定螺絲


在元件的使用上,M9PeGN採用的是Marvell的88SS1093控制器,搭配Toshiba BiCS3 3D TLC NAND Flash顆粒,以及512MB LPDDR3緩衝區,最大耗電量是3.3V/2.5A,MTBF (平均損耗時間)大於150萬小時,耐用性達160 TBW。在效能上,循序讀寫最大達 3.2 GB/s與2.1GB/s。至於隨機讀寫效能則分別可達400,000 IOPS與300,000 IOPS,對於NAS在快取資料上面的調度,可說是非常夠用。

Plextor M9PeGN SSD本體,此為1TB版本


同樣的,M9PeGN也內建LDPC (Low Density Parity Check)糾錯技術,可以保證資料正確性並提供高速效能及可靠性。這也是為什麼這次我們選擇M9PeGN當成本次測試的主角之一。

Plextor M9PeGN SSD的背面


有關於更詳細的Plextor M9Pe測試與介紹,請參考「這裡 」。

Synology NAS簡介

Plextor SSD可適用於各家的NAS,這次為了測試耗電量與效能,我們選擇了Synology (群暉科技)的DS1618+ 6-bay NAS,來做為這次的主角。選擇這台的用意在於,它提供科技愛好者及中小企業的彈性儲存擴充方案,能夠輕鬆處理工作負載,加上可額外加裝M2D18介面卡,搭配M.2 SSD做為快取,以進一步提升儲存表現(或可選擇安裝 10GbE介面卡,以10Gb乙太網路來加快網路速度。這裡以前者為例)。

Synology DiskStation DS1618+外盒


Synology DiskStation DS1618+ 6-bay NAS
Synology DiskStation DS1618+,主機採用黑色外型設計,具備6組磁碟槽(具有安全鎖設計),可安裝3.5”的HDD或2.5”的HDD/SSD做為儲存裝置。內部採用Intel Atom C3538 2.1GHz四核心處理器,搭配4GB DDR4 SO-DIMM (另提供1組插槽,最高可擴充到32GB) 。在存取模式方面則提供多種RAID配置方式。至於傳輸效能方面,在採用雙GbE網路聚合模式下,最高可達到循序存取流量 2,037 MB/s。

Synology DiskStation DS1618+的包裝物,含NAS主機、電源線、兩組網路線、螺絲、兩支磁碟托盤鑰匙、說明書


在面板部份,主機正上方有開關,右下方有一組USB 3.0埠。主機背面則可看到兩個大散熱風扇、電源插孔,以及一組擴充槽擋板(主機裡面提供一組PCIe Gen. 3x8插槽,可用來安裝上述的M8D18或10GbE介面卡),在連接孔方面則提供4組RJ45 GbE網路埠(支援Link Aggregation網路聚合/故障轉移)、兩組USB 3.0埠,以及兩組eSATA埠。至於底部則有記憶體插槽區,將螺絲轉開即可看到兩組SO-DIMM插槽,其中一組已插上4GB DDR4 2400的記憶體了。

Synology DS1618+主機,採用6-bay設計,前面板有開關按鈕,以及各式指示燈(狀態、警示、LAN 1~LAN4),每個磁碟托盤上方也有存取指示燈。主機正右下方則有一組USB 3.0埠


磁碟托盤可安裝3.5” HDD (圖上),或者2.5” HDD或SSD (圖下)。托盤對於3.5”硬碟是免螺絲固定,若是2.5”硬碟則需使用螺絲來固定


Synology DS1618+主機背面,有兩個大散熱風扇、電源插孔,以及一組擴充槽擋板(內部提供一組PCIe Gen. 3x8插槽)。連接孔提供4組RJ45 GbE網路埠、兩組USB 3.0埠,以及兩組eSATA埠


Synology DS1618+主機底部,打開底蓋可看到2組SO-DIMM記憶體插槽,其中一組已插上Synology的4GB DDR4 2400記憶體


DS1618+可轉開螺絲將上蓋開啟


DS1618+主機左邊,提供一組PCIe 3.0 x8的插槽,可安裝網路卡或是SSD快取卡


軟體功能部份,DS1618+內建的DSM軟體介面,提供NAS必備的各種軟體需求,在儲存裝置方面,可支援iSCSI以提供遠端掛載需求,支援SHR (Synology Hybrid RAID)與Basic、JBOD、RAID 0/1/5/6/10等磁碟陣列模式,對於SSD方面也支援SSD TRIM與SSD讀寫快取等功能。支援Btrfs、EXT4、EXT3、FAT、NTFS、HFS+、exFAT等檔案格式,可輕鬆與搭載各式作業系統的電腦或裝置進行連線與資料存取,或是各種進階的應用。在網路檔案服務方面,可支援CIFS/AFP/NFS/FTP/WebDAV等檔案協定,並提供最大同時1,000組連線數(擴充記憶體後可達2,000組),可應付超多人同時對於NAS的資料存取需求。

Synology的DSM軟體介面之一,採用Web介面設計,親和力十足


至於其他進階功能方面,支援的項目可說是非常琳瑯滿目,搭配各式App下載,可以拿來進行各式更豐富的應用,舉凡像是Cloud Station Server、各式文件檢視、各式備份、下載管理員、郵件伺服器、多媒體伺服器、影片轉檔、虛擬機管理員、VPN伺服器、Synology Office辦公協作軟體、Synology Drive私人雲硬碟、Moments相片管理、Surveillance Station監控管理員…等等,皆可讓NAS的應用更加豐富!

M2D18介面卡
在選購配件方面,Synology推出M2D18介面卡,是一張M.2 SSD轉接卡,上面可安裝兩組M.2 SSD,並在NAS設定成SSD快取,以達到顯著降低隨機I/O延遲,讓 NAS的輸入與輸出效能大幅躍進,可幫助在照片索引、檔案搜尋及虛擬化環境等應用程式的執行上,更加順暢。

Synology的M2D18介面卡外盒


M2D18介面卡上面有兩組空的M.2插槽,可安裝SATA或NVMe規格的SSD,長度則支援2242、2260、2280等,並提供超大散熱片,以幫助SSD散熱,確保系統可穩定提供卓越表現。這張卡的目的,可讓NAS透過SSD快取來增加整體效能表現,能與各種廠牌的SSD靈活搭配。

Synology的M2D18介面卡內容,含介面卡、半高/全高擋板、兩組SSD散熱片+兩組SSD散熱片底襯、各式固定螺絲、說明書


安裝時先將螺絲固定好,以2280為例,就先在2280的孔上將螺絲固定上去


將Plextor M.2 SSD裝在散熱片底襯,並推至底部(圖下)


再將散熱片蓋上去,並與底襯夾住固定好(圖下)


接著將兩組裝好散熱片的SSD,插在介面卡上,並用螺絲固定好


這樣就安裝好SSD介面卡了! (這張卡也可以裝在PC上,系統會抓到兩組M.2 SSD)


SSD介面卡背面


好奇該卡是使用哪顆晶片嗎?原來是IDT的89HPES24T6G2ZCALG,是一顆PCIe Switch IC


Synology相容NAS,搭配這張M2D18介面卡之後,各種密集運算與儲存的任務就可以在SSD快取中進行存取,而NAS的主要硬碟槽則負責資料儲存。讓整體NAS的效能表現更上一層樓!本次的測試,就是以這張M2D18介面卡搭配Plextor的M9PeGN SSD,來當作SSD快取碟。

把M2D18介面卡與裝好的SSD,插入NAS的插槽,即可當成NAS的SSD快取碟


將Plextor M8VC SSD裝入Synology DS1618+ NAS裡面,當成主要資料儲存裝置


2.5” SSD比3.5” HDD的重量更輕,耗電更低,效能也更好,有助於NAS整體效能的提升,以及資料存取的穩定性


Synology DS1618+ NAS運作中的指示燈狀態


透過Synology DSM軟體介面的儲存空間管理員,可檢視HDD/SSD的狀態是否正常


Synology NAS搭配SSD的設定介紹

在首次設定NAS時,必須先在Synology DSM軟體中,選擇「儲存空間」來建立同的儲存模式,這裡有群暉自家的SHR (Synology Hybrid RAID)模式,或是您可以選擇自訂模式(傳統RAID)。建議一般消費者可以選擇SHR模式來最大化儲存空間,若是一般運用的話,則可選擇自訂模式,並以傳統RAID模式來建立磁碟陣列。

主要儲存空間,建立SSD RAID
首次使用,可透過Synology DSM軟體介面的儲存空間管理員之儲存空間建立精靈, 來建立儲存空間。第一步是選擇模式。一般使用者可選擇SHR模式


若不選擇SHR模式,還可以選擇自訂,然後選擇傳統的RAID模式。一般可選RAID 5


在選擇硬碟畫面中,將所有可存取的磁碟加入,即可建立超大的儲存空間。以本次安裝6顆Plextor PX-256M8VC SSD為例,建立RAID 5即可得到共1.14TB的存取空間。在剛設定好儲存空間時,NAS系統會做一次資料一致性檢查。此時若您是使用HDD的話,就會花掉不少時間,而改使用SSD的話,這個檢查時間就會縮短,讓NAS進入正常的使用狀態!

接著將所有硬碟打勾,以建立硬碟RAID


再來選擇檔案系統,可選建議的Btrfs或是ext4


儲存空間建立好了,接下來NAS系統會做一次資料一致性檢查。此時若您是使用HDD的話,就會花掉不少


SSD很快就完成一致性檢查,以進入正常的使用狀態(效能發揮全速)


建立SSD快取
若要進行SSD的快取設定,則只要選擇「SSD快取」選項,來建立讀寫快取或唯讀快取,對於一般使用者來說,可以選擇讀寫快取,接下來就選擇快取裝置,並選擇RAID模式,以及配置容量,SSD快取即可建立完成,接著就能讓NAS的效能提升!

SSD快取選項,可選擇讀寫快取或唯讀快取


然後將所有NVMe SSD打勾


再選擇SSD快取的磁碟陣列類型:只能選RAID 1


接著選擇SSD快取容量


SSD快取建立完成,並正常運作中


想得知SSD快取的效率,可透過「SSD快取」選項中,有統計SSD的快取命中率,以供使用者檢視。若不想要SSD快取的話,亦可移除掉,讓NAS恢復到先前沒有快取的模式來運作!

可隨時檢視SSD快取的命中率


應用實測:Plextor SSD + Synology NAS

接下來,我們就實際測試一下,使用HDD和SSD的效能有什麼差別,又有加SSD快取和沒加SSD快取有什麼提升效果。我們這次在HDD的對照組,找來了4顆Seagate NAS HDD 2TB與2顆WD NAS HDD 2TB,至於SSD的對照組,則是6顆Plextor M8VC 256GB。而SSD快取則以2組Plextor M9PeGN 1TB為主。

測試部份,在耗電量方面,則是待機、一般運作,以及尖峰(最大值),以測試SSD到底比HDD省下多少電。而在效能方面,則是分別以2GB的Ubuntu 19.04 x64 ISO檔案,以及6.6GB的Windows 10 1903 x86+x64 ISO檔案為主要檔案,透過FastCopy來測試寫入NAS或從NAS讀出時所需要的時間,最後在多用戶測試中,找來兩台電腦同時對NAS寫入或從NAS讀出共8.6GB的兩個ISO檔案,以測試NAS的處理效率。

以下就是本次的測試數據。

▼表 NAS測試數據比較表
註: 以上數值越小越好


在耗電量部份,以6 HDDs和6 SSDs來對比,後者大約比前者少個20W上下。若加入SSD快取卡,則個別增加約10W上下。由此可見,SSD的組合,大約比HDD的組合少了20W左右,這樣一年下來,就可以省下大約175.2度的用電量,若不搭配SSD快取的話,還可以省更多!

至於在效能方面,由於安裝SSD快取之後,會幫助NAS在使用影音轉換、相片排序、虛擬機存取時,會有顯著的效能提升。至於一般檔案存取呢?由於受限於Synology DS1618+的網路頻寬只有1Gb,因此比較不容易發現SSD的優勢,但還是有些微的效能提升,而有SSD快取下,效能還會快一點點。從表格中可以發現在6 HDDs + SSD快取模式下,大約比單獨6 HDDs的模式下,時間耗費稍微少一點點而已,在小檔案下,幾乎可以視為相同,也就是說有沒有裝快取,其實效能差不了多少。不過,在大檔案之下,有快取的模式下,就比沒快取的模式快一點點。尤其是SSD模式下快得比較明顯。

至於多用戶讀寫模式下,兩個用戶同時存取時,有SSD快取的模式下,處理時間會稍微快一點點。至於表格最後一個6 SSDs + SSD快取模式下,NAS在處理讀取優先權方面是把用戶2擺在優先,因此花的時間比6 SSDs模式下快了約46秒,但就耽誤了用戶1的檔案讀取時間約8秒。整體來說,有SSD快取的幫助,在更多人同時存取資料時,快取命中率會提升,讓NAS可以快速將檔案存取任務完成,尤其是在檔案讀取時,更能發現加速的效果。

Plextor SSD搭配NAS的優勢

從上述的各項測試結果,以及SSD本身具備的優勢來看,當今不管是搭配哪種電腦或裝置,SSD確實比HDD多太多的優點了。以下就是採用SSD來當作NAS的主要儲存裝置時,所擁有的優點:

● 安靜無聲 (僅剩NAS的散熱風扇聲音)
● 不會微振 (沒有HDD馬達轉動所造成的振動或共振問題,擺放更穩定)
● 超級省電 (SSD需要電量比HDD更低,多台使用下更省電)
● 速度更快 (當今SATA SSD效能都突破500MB/s以上,贏過HDD很多)
● 重量更輕 (2.5吋SSD重量非常輕,讓NAS整體重量變得更輕)
● 資料重建快,效率不減 (置換新硬碟時,SSD重建快,讓公司營運不中斷)
● 資料可靠性更佳 (SSD採電性儲存,可靠度比HDD的磁性儲存還高)
● 產品壽命更長 (HDD怕讀寫中發生地震之類的震動,SSD則完全不怕)
● 提供更多人同時使用 (SSD的IOPS很高,可讓更多使用者同時存取)
● 多種尺寸可當其他用途 (SSD有2.5”、M.2等規格,亦可當快取碟使用)

以NAS網路儲存應用來說,透過將HDD換成SSD,雖說成本稍微高一些,但卻能帶來上述這麼多的優點,因此值得最近想升級或是新購NAS的使用者參考。以上就是本次Plextor SSD 搭配Synology NAS的測試結果與心得分享!謝謝收看!

NAS使用者們,趕快以Plextor SSD來取代掉傳統HDD吧!


廠商資訊
廠商名稱:Plextor浦科特
廠商網址:www.goplextor.com
廠商電話:03-612-5203
建議售價:電洽


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