Выясняем на примере QNAP TVS-951X, нужен ли быстрый NAS в цифровой студии

Недавно я обсуждал с коллегой прокладку в квартите медного кабеля 7-й категории ради 10-гигабитной сети с прицелом на 40 гигабит. Непростая, скажу вам, затея - тащить кабель толщиной в копеечную монету по плинтусам и через стену, а ещё он очень плохо гнётся, плюс ему нужны специальные разъёмчики, которых в Москве не встретишь (сравнение медного кабеля и оптики для 10-гигабитной сети в отдельной статье)... И вот выслушивая мои стенания, друг спросил: "а зачем тебе всё это?" Я ответил: "ради подключения к NAS-у, чтобы между ним и компьютером перекидывать большие файлы со скоростью 400-500 Мб/с: видосики там всякие, фоточки, виртуалки.... На это друг возразил: "быстрый NAS нужен только в ЦОД-ах или офисах на сотни рабочих мест, ни в компактной студии, ни тем более дома скорость сетевого хранилища не важна".

Спор зашёл в тупик, и дабы избежать напрасного кровопролития, решено было проверить всё на своём опыте. Сразу скажу: под словами «Быстрый NAS» я подразумеваю девайс с 10-гигабитной сетью и SSD в качестве носителя или хотя бы кэша. Это примерно 300-400 Мб/c при копировании больших файлов в обе стороны для одной точки подключения. Сегодня такое решение уже по карману многим небольшим студиям, работающим с цифровым контентом, а так же домашним энтузиастам.

Разруливать спор мы будем на новейшем QNAP TVS-951X: идеальный кандидат в нашу задачу, и вот по каким причинам:

Во-первых, это гибридное хранилище с 5 отсеками для 3.5-дюймовых HDD большой ёмкости и 4 отсеками для высокоскоростных 2.5-дюймовых SATA SSD. Только у компании QNAP, в настольных NAS-ах реализовано и SSD-кэширование, и технология Tiering (многоуровневое хранение), прикочевавшая из мира промышленных систем хранения данных. То есть мы можем использовать SSD и как прослойку для ускорения доступа к HDD, и как высокоскоростную часть общего массива данных в NAS-е, а чтобы лучше понять разницу между этими способами, рекомендуем вам почитать наш обзор QNAP TDS-16489U, где всё объяснено и протестировано.

Во-вторых, QNAP TVS-951X имеет один 10-гигабитный Ethernet-порт, что ставит его в разряд SmB/SOHO и позволяет ощутить смысл от установки SSD. Ну и в-третьих, это - небольшой бесшумный настольный NAS, созданный именно как высокоскоростное офисное устройство для работы с файлами, а не для того, чтобы они лежали у вас мёртвым грузом.

Двухъядерный Intel Celeron 3865U с частотой 1.8 ГГц и 8 Гб ОЗУ не позволят вам развернуться в области виртуализации (хотя память-то можно расширить до 32 Гб DDR4 SO-DIMM), но для встроенных приложений операционной системы этого более чем достаточно. К тому же, на процессоре есть поддержка транскодинга и инструкций AES-NI. Огромный тихоходный 120-мм вентилятор призван преобразовывать тепло в тишину, и он отлично с этим справляется. Единственное, что нарушает дзен-гармонию - это полноценный встроенный динамик, из которого доносятся голосовые сообщения на английском языке (отключается в меню: Общие настройки - Оборудование - Аудиооповещение). Ну что поделать - QNAP активно продвигается на азиатском рынке, а там такие излишки, как HDMI порт, динамик и аудиовыход, ценятся аудиторией. (О том зачем NAS-у HDMI порт, читайте в наших обзорах: QNAP S2 в виде медиасервера и QNAP TS-453BT3 для домашнего сегмента).

Ну что же, приступим к тестированию

Первым делом посмотрим в синтетических тестах, какую скорость даёт NAS без использования SSD, на трёх современных чрезвычайно интересных жёстких дисках Seagate Ironwolf (почему для NAS нужно выбирать Seagate Ironwolf, читайте в нашем сравнении Seagate IronWolf объёмом 10 и 14 Тб. Вряд ли в небольшой компании сотрудники будут одновременно копировать на NAS и с NAS-а больше 4-х огромных файлов, поэтому будем использовать 4-поточное тестирование, и начнём с любимого в студиях последовательного доступа блоками по 2 Мб.

Аггрегированные результаты, взрывают мозг: 771 Мегабайт в секунду на трёх жёстких дисках в режиме записи! Обратите внимание, когда вы инсталлируете новый QNAP, и он обновляет свою прошивку - вам выводится сообщение, что разработчики пересмотрели обращение с файловой системой (здесь по-прежнему используется EXT4), и машина будет работать быстрее, чем раньше. По умолчанию в NAS-е включено кэширование операций чтения и записи в ОЗУ устройства, что повышает скорость записи, но грозит потерей данных, засевших в буфере при внезапном отключении электричества.

Посмотрим, какую скорость получит каждый из ваших дизайнеров при копировании 15-гигабайтного фильма на свой компьютер.

А почему только видео? Давайте скопируем папку, содержащую 2000 фотографий общим объёмом 1.5 Гб.

Когда мы говорим о копировании, мы понимаем, что никто в здравом уме не будет покупать такой комбайн, как QNAP TVS-951X в офис, чтобы тот простаивал: это машина, которую нужно нагружать одновременным чтением и записью, подключать к десятку рабочих станций, хранить на ней бэкапы или использовать дополнительные приложения, поэтому давайте сэмулируем рабочую нагрузку из 4 компьютеров, каждый из которых занят своим делом:

1. Пакетная обработка 1500 фотографий в Adobe Photoshop CC (добавление профиля к фотографии) из NAS на NAS
2. Экспорт 4K видео из Adobe Premiere на NAS
3. Рендеринг Blender на NAS
4. Пакетная обработка 1500 фотографий с помощью FastStone Photo Resizer.
   

Ну блендер-то в нашем тесте буквально «для мебели», потому что к диску он обращается крайне редко даже при рендеринге 3-мегабайтной модели car demo, фотошоп застрял где-то в 90-х годах, и обрабатывает фотографии в один поток, премьер - немного подгружает дисковую систему, но совсем слабо.Тем не менее, каждое обращение этой троицы к NAS-у приводит к смене позиционирования головок винчестеров, и скорость линейного чтения падает в три раза: до 280 Мбайт/с, что согласитесь, тоже очень и очень хорошо.

Если мы добавим в наш тестовый стенд простой мультизадачный пакетный обработчик фотографий, FastStone Photo Resizer, умеющий загружать аж целых 4 потока CPU, то скорость NAS-а не изменится, и составит те же 250-280 Мбайт/c, и это - заслуга различных механизмов предсказания чтения и кеширования, реализованных в QNAP TVS-951X и современных жёстких дисках Seagate IronWolf.

Ну что же, давайте включим SSD-ускорение

Как вы помните, QNAP поддерживает два типа SSD ускорения: кэширование и многоуровневое хранение. В обоих случаях вы можете подключить как один-единственный SSD диск для кэша чтения/записи, так и несколько накопителей, объединив их в массив. В отличии от конкурентов, NAS-ы QNAP позволяют вам использовать для кэша записи даже один SSD, но при этом система несколько раз предупредит вас, что это небезопасно, ведь в случае поломки SSD вы можете потерять данные на всём массиве.

• SSD кэш:
• очень быстро реагирует на частоту доступа к блокам данных на NAS.
• В режиме "чтение+запись", запись на NAS всегда проходит через SSD.
• Вы можете использовать кэш только для случайного доступа, чтобы сэкономить его ресурс, но для современных накопителей это уже несущественно.
• Tiering
• сначала набирает статистику по частоте доступа к данным, а затем по расписанию переносит горячие данные на SSD.
• Объем твердотельного пула суммируется с объёмом дискового пула,
• единожды включив QTier, вы его уже не отключите без удаления массива.
• Есть функция записи новых данных сразу на SSD, а так же возможность ручного переноса данных на твердотельный уровень
  

Вообще, если вы решили использовать SSD кэш большого объёма, будьте готовы к тому, что потребуется увеличить объём ОЗУ. Если вы планируете установить в TVS-951X все четыре SSD, то имеет смысл два отдать под кэш чтения/записи, объединив их в зеркальный массив RAID 1, а ещё два - под массив QTier.

Наши тесты показывают, что SSD кэширование - достаточно зрелая технология, которая лучше подходит для мультимедийных задач, чем Qtier. Что ни говори, но многоуровневое хранение - это удел каких-то специализированных задач вроде хостинга виртуальных машин или баз данных. С другой стороны, никто не мешает вам использовать обе технологии одновременно.

Профилирование SSD

Все мы привыкли к тому, что скорость записи на SSD деградирует со временем при заполнении накопителя, и QNAP решила, что ради приложений, которым критически важна высокая скорость записи, можно пожертвовать частью полезного объёма SSD, назвав эту технологию «профилирование SSD». Смысл её заключается в том, чтобы подобрать тот объём SSD, при котором запись в ячейки памяти производится напрямую, минуя механизм очистки Garbge Collection. Отдавая под резерв 10-40% полезного объёма диска, вы можете увеличить скорость записи и естественно, повысить ресурс записи накопителя. В интерфейсе QNAP TVS-951X эта функция названа "выделение дополнительного пространства в SSD" (SSD Over-Provisioning), но по своей сути, она работает диаметрально противоположно: сокращает объём вашего накопителя, так что не удивляйтесь "трудностям перевода".

Учитывая, что QNAP нашла способ сделать SSD ещё более быстрыми, в каких-то All-Flash массивах можно устанавливать кэш операций чтения из SSD дисков с использованием механизма перераспределения пространства. Давайте протестируем эту функцию на двух SSD от компании Kingston: стареньком 60-гигабайтном бюджетном и новом 1.92-Терабайтном серии DC500M для дата-центров: как говорится, от такого объёма не грех и отрезать чуток в угоду высокой производительности.

Тестирование показывает, что хороший современный SSD не нуждается ни в каком профилировании, и вы можете использовать весь его объём. Ну а для дешёвого SSD профилирование - это возможность поднять скорость случайной записи почти в 2 раза, что не так уж и плохо для старичка.

Real-World задачи

Наши тесты показали, что ни Blender, ни Photoshop, ни Adobe Premiere не зависят от скорости NAS-а. Единственное приложение, которое действительно ускорилось благодаря SSD кэшированию - это FastStone Photo Resizer.

Наши тесты показывают, что даже самые современные компьютеры и рабочие станции в задачах рендеринга или конвертации медиа форматов, не упираются в скорость NAS-ов, а как и 10 лет назад, всецело зависят от производительности GPU/CPU., поэтому вы можете смело хранить черновики и рабочие проекты прямо на NAS-е, работая с ними по сети, не загружая на локальный диск. К слову, в QNAP TVS-951x реализованы и технологии бэкапа в облако или на другой удалённый NAS, чтобы ваши данные были защищены от уничтожения локального NAS-а при пожаре, наводнении или другом бедствии.

Подводя итог спора...

Как ни прискорбно, но мой друг оказался прав: я могу с гордостью говорить, что у меня на рабочем компьютере установлена VMware Workstation 15, чьи образы виртуалок хранятся на iSCSI диске на NAS-е. Да, там и 10-гигабитная сеть, и SSD кэширование дают такой толчок в скорости, что Workstation 15 просто летает, а некоторые VM-ки грузятся так же быстро, как с локального SATA SSD. Собственно ради этого я и протягивал толстенный кабель 7-й категории через плинтуса, покупал дорогие фишечки и настраивал маршрутизацию и размер сетевого пакета, но у меня Photoshop не стал работать быстрее, и все другие программы, которые связаны с медиа-обработкой - тоже. Я думал, что дело в процессоре, но погоняв все те же тесты на 64-поточном AMD EPYC 7551p, я не могу представить вам ни одной диаграммы, которая показывала бы, что я оказался прав.

Рекомендации для видео-студий по выбору NAS-а

Тем не менее, сейчас на дворе 2019 год, и надо смотреть на устройства в современных реалиях: сегодня TVS-951X стоит примерно столько, сколько год назад стоил 4-дисковый TS-453BT3 (правда, у него есть два порта Thunderbolt 3), но сегодня вы получаете за эти деньги уже 9 отсеков для накопителей. Так же как и год назад, вы получаете готовую экосистему приложений, с которыми вы можете настроить любую схему резервирования вашего офиса, и в этом плане операционная система QTS продолжает развиваться, делая ваш NAS функциональнее с каждым обновлением.

Сначала - сеть

Отвечая на прямой вопрос: нужен ли быстрый NAS для мультимедийной студии, я скажу так - только для ускорения операций перекидывания записей на NAS и с него, но не нужно бежать заказывать NAS в максимальной конфигурации. Если у вас уже имеется старая сетевая инфраструктура или старый NAS, то первое, о чём стоит подумать при апгрейде - это о переходе на 10-гигабитные сети. Там, где нужна высокая скорость, а именно - в операциях записи на NAS видеоматериалов с камер или внешних SSD с интерфейсом USB 3.1, вы получите производительность, сопоставимую с той, что дают NVME SSD в вашем компьютере или ноутбуке. Не обязательно для этого покупать серверные сетевые карты: материнские платы с чипами Broadcom и Aquantia вполне себе дают скорости под 1 гигабайт в секунду.

Потом - HDD

Лучше поставить 3 диска огромного объёма, чтобы впоследствии расширять ёмкость хранилища без остановки (благо, QNAP это умеет начиная с первых моделей), чем забивать все отсеки небольшими дисками на 4-6 Терабайт, компенсируя их скорость SSD накопителями. У QNAP-ов во всех моделях есть функции расширения/миграции хранилища, так что выбирайте самые большие диски, которые есть в списке совместимости с устройством.

В последнюю очередь - SSD

Конечно, в области приготовления SSD компания QNAP однозначно лидирует, предлагая покупателям кэширование, многоуровневое хранение и даже профилирование дисков, но не спешите приобретать твердотельные накопители. Во-первых, как показывают наши тесты, современные SSD для бизнес-пользователей не нуждаются в профилировании, и вы можете использовать всю их ёмкость без падения скорости записи. Во-вторых, единственная область работы с мультимедиа-данными, где от SSD есть толк - это многопоточная обработка либо каким-то редким софтом, либо большим числом сотрудников.

Грубо говоря, для одной рабочей станции, подключенной к QNAP TVS-951x для задач редактирования видео или фото, SSD в NAS-е не нужен вовсе. Для трёх-четырёх машин, пожалуй тоже, а вот для десяти-двадцати компьютеров, уже - да. Учитывая, что TVS-951X позволяет устанавливать SSD не в ущерб HDD и объединять их в RAID 5/6, выбирайте минимум два диска для реализации кэширования чтения/записи. Эффект от SSD кэша будет только один: высокая скорость записи больших файлов на NAS и копирования с него в разгар рабочего дня, когда машина обслуживает десятки дизайнеров в вашей компании. Ни Photoshop, ни Premiere, ни Blender или SketchUP присутствия SSD в вашем NAS-е не заметят.

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
10/07.2019