Jak tanio "turbodoładować" swojego NAS-a? Za pomocą dysków NVMe

Rosnące pojemności i spadające ceny dysków SSD sprawiają, że coraz częściej goszczą one w domowych serwerach. Nie wspominając już o komputerach, gdzie od kilku lat są po prostu standardem. Właściwie trudno się dziwić, bo na każdym polu wygrywają ze staruszkami HDD – zarówno jeśli chodzi o żywotność, szybkość jak i kulturę pracy.

Na rynku pojawiają się już nawet urządzenia typu NAS skonstruowane wyłącznie do pracy z dyskami SSD NVMe M.2. Przykładem może być chociażby ASUSTOR, którego modele Flashstor mają 6 lub 12 slotów M.2. Tego typu serwery ma też w ofercie QNAP.

Oczywiście koszt jednego gigabajta SSD jest wciąż o wiele wyższy niż w przypadku dysków HDD. Nieosiągalne są tutaj też astronomiczne pojemności 32 czy 64 TB. Dlatego NAS wyłącznie ze slotami M.2. nada się raczej do zastosowań, gdzie nie będziemy gromadzili dużych plików wideo czy innych zajmujących tysiące gigabajtów plików.

Na szczęście w przypadku nowoczesnych konstrukcji często nie musimy rezygnować z pojemności (HDD) kosztem szybkości (SSD). Nawet jeżeli nasz NAS nie posiada gniazd M.2., istnieje spora szansa, że jest wyposażony w interfejs PCIe. To daje nam już spore możliwości rozbudowy, bo możemy dokupić kartę rozszerzeń z dwoma lub nawet gniazdami na dyski NVMe. Oczywiście w niektórych przypadkach interfejs PCIe będzie tutaj stanowił wąskie gardło, ale i tak zagwarantuje nam zdecydowanie wyższe prędkości niż porty SATA, do których podłączamy 2,5- i 3,5-calowe dyski.

Czytaj dalej poniżej

Zamieniłem MacBooka z M1 Pro na M3 Pro. Nie żałuję i nie polecam Kamil Świtalski

Boeing zafundował astronautom ze Starlinera dramat. Oto powody kosmicznego blamażu Jakub Szczęsny

Jaki dysk do NAS? Niekoniecznie najszybszy

W przypadku NAS-a niekoniecznie musimy szukać nośników oferujących najwyższe parametry. W większości przypadków będzie to bezcelowe, bo zastosowane w serwerach gniazda M.2. są zazwyczaj wolniejsze niż ich odpowiedniki w desktopowych płytach głównych (czy gamingowych i nie tylko laptopach). Podobnie sprawy mają się z kartami rozszerzeń PCIe.

Na co zatem zwrócić uwagę? Kluczowym elementem będzie na pewno żywotność dysku, którą odzwierciedla parametr TBW. Jest to maksymalna ilość danych, którą można zapisać na dysku w całym okresie jego użytkowania. Oczywiście nie jest to żadna twarda granica i dysk może spokojnie działać poprawnie również po przekroczeniu limitu TBW. Po prostu producent deklaruje w ten sposób jego potencjalną długość życia.

Drugi ważny aspekt to gwarancja. Tu wiele zależy od producenta, ale większość renomowanych marek oferuje tutaj zdecydowanie więcej niż standardowe 2 lata. Oczywiście im więcej tym lepiej. Dobrym przykładem jest Kioxia Exceria Plus G3, którą przez minione tygodnie właśnie testowałem w takim scenariuszu. W wersji 2 TB dysk posiada 5-letnią gwarancję oraz TBW na poziomie 1200 TB. W dodatku nośnik wyposażono w pamięci 3D BiCS FLASH TLC produkcji Toshiby oraz względnie przyzwoity kontroler Phison 5021-E21.

Co oznacza TBW 1200 TB? Teoretycznie, jeżeli zapisywalibyście na dysku 50 GB codziennie, po roku (365 dniach) dałoby to 18,25 TB. Zatem limit TBW osiągnęlibyście po 66 latach. Szczerze wątpię, żeby ktokolwiek używał tak długo tych dysków.

Kioxia Exceria Plus G3 nie jest demonem prędkości. To właściwie taka średnia półka, jeżeli chodzi o dyski SSD NVMe M.2. Wersja 2 TB cechuje się prędkościami rzędu 5000 MB/s przy odczycie i 4000 MB/s przy zapisie. Jest to dysk PCIe 4.0, a więc pełny potencjał osiągnie właśnie w takim standardzie. Jeżeli nasz NAS ma złącze starszego typu (najczęściej PCIe 3.0, oczywiście w dalszym ciągu będzie współpracował z dyskiem – po prostu przygotujcie się na niższe transfery.

A może RAID?

Niezwykle rzadko widuje się w NAS-ach pojedyncze złącza M.2. Nie bez powodu. Zdecydowana większość użytkowników korzysta z technologii RAID pozwalających na połączenie dwóch (lub więcej) dysków w jedną logiczną jednostkę. Istnieje kilka poziomów RAID, z których każdy oferuje różne kombinacje powyższych korzyści:

• RAID 0 (striping): Dzieli dane na bloki i zapisuje je równomiernie na wszystkich dyskach, co zwiększa wydajność, ale nie zapewnia redundancji.
• RAID 1 (mirroring): Tworzy identyczne kopie danych na dwóch lub więcej dyskach, zapewniając wysoką niezawodność kosztem pojemności.
• RAID 5: Łączy striping z rozproszoną parzystością, oferując zarówno wydajność, jak i redundancję, wymagając co najmniej trzech dysków.
• RAID 6: Podobny do RAID 5, ale z dodatkową parzystością, co pozwala na awarię dwóch dysków jednocześnie.
• RAID 10 (1+0): Łączy mirroring i striping, oferując wysoką wydajność i redundancję, ale wymaga co najmniej czterech dysków.

Wybór odpowiedniego poziomu RAID zależy od potrzeb użytkownika w zakresie wydajności, pojemności i niezawodności danych. Warto jednak podkreślić, że RAID nie jest formą backupu danych i nie należy go tak traktować – nawet, jeżeli teoretycznie chroni nas przed awarią jednego z dysków (w przypadku RAID 1 i wyższych).

W moim przypadku dwa dyski Kioxia Exceria Plus G3 (2 TB każdy) działają w RAID 1. Ale teoretycznie, biorąc pod uwagę żywotność tych nośników, niezłym pomysłem byłoby zastosowanie tutaj RAID 0. Ten ostatni daje nam bowiem 3724 GB (2 x 1862 GB) miejsca na dane (w RAID 1 mamy połowę tego). Nie będziemy jednak wówczas mieli zapewnionej ochrony przed awarią któregoś z dysków, a to może poskutkować utratą danych – coś za coś.

Jak RAID 1 wpływa na prędkość tych dysków? W przypadku zapisu nie odczujemy żadnej różnicy, bowiem te same dane są zapisywane równocześnie na obu nośnikach. O wiele ciekawiej sytuacja wygląda podczas odczytu, gdzie maksymalna prędkość jest blisko dwukrotnie wyższa niż w przypadku jednego dysku (ja zanotowałem tutaj maksymalnie 9200 MB/s).

Przy czym prawdę powiedziawszy, mało kto potrzebuje aż takich prędkości w przypadku serwera, który najczęściej jest podłączony do sieci za pomocą gigabitowego lub w najlepszym wypadku 2,5-gigabitowego portu Ethernet. Będzie on stanowił zatem tutaj wąskie gardło i tym samym uniemożliwi wykorzystanie pełnego potencjału obu dysków. Oczywiście coraz więcej serwerów ma już porty 10-gigabitowe, ale te wymagają odpowiedniej infrastruktury – przewodów, switchów i routera, które będą wspierać ten standard. To oczywiście oznacza wysokie koszty modernizacji.

SSD NVMe M.2 w NAS-ie – o czym jeszcze pamiętać?

Zastosowane w moim serwerze dwa dyski Kioxia Exceria Plus G3 po kilku tygodniach testów okazały się wystarczającym wyborem. Przy czym nie są to idealne nośniki – w cenie 500 zł za wersję 2 TB trudno tego oczekiwać. Wadą są tutaj temperatury, które dość szybko wymusiły zastosowanie dodatkowych radiatorów rozpraszających ciepło. Bez tego, przy intensywnych transferach nośniki potrafiły się nagrzewać do nawet 70 stopni, co zdecydowanie nie jest dobre dla zastosowanych tutaj kości pamięci.

Warto również zwrócić uwagę, że są to dyski pozbawione pamięci podręcznej. A to oznacza, że przy zapełnieniu powyżej 80% zaczną zwalniać. Na szczęście nie jest to aż tak dokuczliwe w przypadku tego modelu i spadki wahają się w granicach 5-8% (przy wspomnianych 80% - im dalej w las...). Niemniej warto zawracać uwagę na ten aspekt – szczególnie w kontekście NAS-a, gdzie przecież chcemy często wykorzystać maksimum dostępnej przestrzeni.