Problema:
Un cliente necesita mejorar el rendimiento de sus NAS, estancadas en cifras cercanas a los 100 Mb/s.
Causa detectada:
Aunque las redes normalmente son a “gigabit” o a “1 Gbs”. Esto llama a confusión porque parece indicar que podemos transmitir un Gigabyte en un segundo, pero es un error en la nomenclatura.
En informática el mínimo valor para medir los datos y la transmisión es el bit. (Un 1 o un 0), pero los datos son almacenados en paquetes de 8 bits (1 byte). Así pues, cuando hacemos referencia a almacenamiento siempre hablamos de bytes y cuando hacemos referencia a transmisión hacemos referencia a bits.
Así pues, una red de “1 Gbs” no puede transferir 1 Gb/s, sino a una octava parte de 1 Gb/s. Esto hace que el limite teórico de una red sea 125 Mb/s. Limite teórico muy dificil de alcanzar, con lo que siempre estamos por debajo de esa cifra.
Solución
Aumentar la red a “10 gigabits”, lo que da un limite teórico de 1,25 Gb/s. Aunque en la practica esta tecnología no esta tan extendida ni tan depurada como las redes 1 Gbe (Gigabit ethernet) y además nos encontraremos con otros muchos impedimentos para alcanzar esta velocidad.
Pruebas
Material de las pruebas en laboratorio
Para poder determinar a que limites podemos llegar en la realidad hemos montado un laboratorio con el siguiente material:
- 1 MacBook Pro 15” 2017 con el disco duro de 256 Gb. (MbPro)
- 1 Tarjeta de red Sonnet Thunderbolt 3 a 10 Gbe
- 1 NAS Synology DS216J con dos discos duros WD RED de 2 Tb WD20EFRX a 5400 RPM y 64 Mb de cache (NAS J)
- 1 Servidor HP con XPenology y 4 discos duros Hitachi de 3 Tb HDS723030ALA640 a 7200 RPM y 64 Mb de cache (Nas XPen)
- 1 NAS Synology 1517+ con distintas configuraciones
- NAS 5SSD 10 G– 5 discos duros SSD Crucial MX300 de 2 Tb y una tarjeta de red 10Gbe
- NAS 2SSD 10 G– 2 discos duros SSD Crucial MX300 de 2 Tb y una tarjeta de red 10Gbe
- NAS 5SSD 1 G– 5 discos duros SSD Crucial MX300 de 2 Tb y una tarjeta de red 1Gbe
- NAS 5HDD 10 G– 5 discos duros HDD Segate IronWolf de 6 Tb ST60000VN0033 a 7200 RPM y con 128 Mb de cache y una tarjeta de red 10Gbe
- NAS 5HDD 1 G– 5 discos duros HDD Segate IronWolf de 6 Tb ST60000VN0033 a 7200 RPM y con 128 Mb de cache y una tarjeta de red 1Gbe
- El cable de red ha sido, siempre 1attack Cat8 S/FTP de 1.5 Mts
- El switch empleado es un NetGear Desktop Pro Series 10 Gigabit – GS110EMX-100PES.
Configuración:
MacBook Pro
Host name: Defiant-de-Hector.local
ProductName: Mac OS X
ProductVersion: 10.14.2
BuildVersion:18C54
El ordenador se ejecuta en modo Seguro para las pruebas.
Aja System Test 12.4.3
Resolution: HD-1080i
File Size : 4 GB
Codec : 10bit YUV
Cache : Disabled
Video file: Movie
Backmagic Disk Speed Test 3.2
File Size: 4 GB
NAS
Todas las NASes están configuradas en Hybrid Raid (SHR) y en el sistema de archivos Btrfs
Switch
Sin configuración.
Metodología de las pruebas.
Las pruebas han sido realizadas con el sistema operativo en modo seguro, la prueba se ejecutaba dos veces con cada aplicación y se anotaba el resultado de la segunda prueba.
Se han sumado los resultados de ambas aplicaciones y dividido entre 2 para tener un valor promedio de ambas pruebas.
El switch no lleva configuración alguna y se ha reiniciado entre test y test. Las pruebas están indicadas como switch o directo en función de si se ha conectado vía switch o vía modem nulo
Resultados
Los resultados de las pruebas vienen a confirmar lo que podríamos intuir a nivel teórico, Todas las redes 1 Gbe tienen tasas de transferencia muy similares, con diferencias inferiores a 10 Mb/s, si bien es cierto que la DS216J tiene una tasa muy inferior, pero es una NAS muy domestica y con un procesador muy escaso.
En redes de 10 Gbe nos hemos encontrado con diferencias más significativas, ya que si hemos llegado al limite de los discos duros, siendo sensiblemente más rápida la NAS con SSD que la NAS con discos convencionales. El uso de una red a través del Switch o de forma directa apenas tiene efecto en la prueba.
La escritura con disco sólido a dado un máximo de 479 Mb/s y un mínimo de 414 Mb/s (13.6% de variación). Son variaciones similares a las percibidas en la red de 1Gbs. La media de escritura con disco duro sólido es de 446 Mb/s.
La lectura es mucho más rápida debido a las características del RAID. En los sólidos nos ha dado un máximo 799 Mb/s y mínimo de. 736 Mb/s (8% de variación). La media de lectura con disco duro solido es de 771 Mb/s.
Las medias en HDD son 338 Mb/s de escritura y 526 Mb/s de lectura. Es decir, el disco duro mecánico es 108 Mb/s más lento en escritura y 245 Mb/s de escritura.
El usar discos sólidos en lugar de discos mecánicos conlleva dos problemas fundamentales:
- Mayor precio por giga
Un disco duro domestico de 4Tb SSD tiene un coste superior a los 600 euros, un disco duro especifico para NAS mecánico de 4Tb tiene un coste inferior a los 200 euros. Por 600 euros puedo adquirir un disco duro de unos 14 Tb
- Menor capacidad de la NAS
Es muy difícil encontrar discos de más de 4Tb solidos, mientras que en los discos duros mecánicos tenemos discos de 14 Tb en casi todas las marcas.
En una NAS de 5 slots, como la utilizada en la prueba tendríamos 56 Tb útiles en disco duro convencional y solo 16 Tb útiles en discos sólidos.
También se pueden hibridar los discos duros solidos y mecánicos, con lo que reduciríamos la diferencia a menor coste y con más espacio.
