Storage NAS e networking QNAP per una rete 5 GbE

Realizzare una rete LAN ad alte prestazioni con un budget contenuto è possibile? Rispondiamo a questa domanda mettendo alla prova un inedito setup storage NAS QNAP 5 GbE.

Nel corso degli anni, le performance dei network aziendali hanno subito un costante miglioramento, a fronte, però, di un altrettanto continuo incremento del volume di dati da trattare. Capita così, che la rete a 1 GBps, ormai considerato lo standard minimo per allestire una rete anche nei piccoli uffici e presso le PMI, possa non bastare.
Anche in un ambiente con meno di 20 dipendenti è possibile riscontrare colli di bottiglia afferenti i meccanismi di trasmissione dei dati ed elevati picchi di trasferimento. Per fare alcuni esempi, l’accesso continuativo a server o storage di rete da parte di apparati interni o da endpoint può facilmente creare congestione. Nel caso migliore, se il transfer rate rimane ancora accettabile, dall’altro si rischia concretamente di rallentare tutte le operazioni a causa di una latenza media nella gestione dei pacchetti che può aumentare esponenzialmente.

Trasformare il compatto TS-251D in un NAS a 5 Gbps è un’operazione facile e veloce, vediamo le fasi nel nostro video.

Se, in più, l’attività d’impresa comprende lo spostamento e la continua modifica di grosse moli dati, il rallentamento complessivo sarà ancora più percepibile da parte degli utenti. Non solo, rischierà di mandare in crash procedure automatiche preimpostate su timeout di attesa specifici, oppure potrebbe impedire la registrazione continuativa dello stream video proveniente dalle telecamere di videosorveglianza verso il NAS/DVR.

In casi di questo tipo si opta solitamente per un aggiornamento della rete, un processo che va a interessare i singoli endpoint, i server, gli switch, i NAS e l’apparato cablato. Se il passaggio a una infrastruttura in fibra può dirsi certamente costoso e fuori portata per le imprese più piccole, la scelta di un aggiornamento su cavi schermati U/UTP a coppie intrecciate può invece essere considerata una valida alternativa.

Secondo questa logica, che permette di contenere i costi e beneficiare di performance nettamente superiori, i produttori di hardware (schede LAN, server, NAS…) hanno recentemente espanso i propri listini per accogliere soluzioni multi-Gigabit.

Parliamo di componenti che assicurano una elevata interoperabilità e possono lavorare da 1 Gbps, siano a 5/10 Gbps, contemplando operatività anche a 2,5 Gbps, il tutto in funzione dell’infrastruttura abilitata (cavi, switch e adattatori).
Per rispondere alla domanda posta poc’anzi, abbiamo ricevuto in prova il veloce storage NAS QNAP TVS-672N, il versatile TS-251D e la scheda LAN 5 GbE QNAP QXG-5G1T-111C.

Obiettivo del test incrociato è quello di valutare gli effettivi benefici di una rete a 5 Gbps, con l’aspettativa di tracciare possibili configurazioni utili per rimodernare l’ufficio moderno, anche solo nella parte “core”, dove risiedono apparati operativi mission-critical per l’operatività d’impresa.

La base hardware dalla quale siamo partiti è indicata per orchestrare l’archiviazione dei dati, il backup, la gestione delle VM e molto altro all’interno di un ufficio di dimensioni medio piccole.

QNAP TS-251D: ci prepariamo a smontare il NAS per alloggiare la scheda di rete 5 GbE.

Il primo elemento, già pronto per il 5 GbE è il potente TVS-672N, introdotto sul mercato nella seconda parte del 2019. Entrambe le versioni, a 6 e 8 bay (la variante in test è quella a 6 slot da 3,5”), vantano l’adozione di una CPU Intel Core i3-8100T, un modello quad-core a 3,1 GHz, in questo caso affiancato da 4 GByte di RAM DDR4.
La macchina dispone di una configurazione equilibrata e può essere espansa tramite due slot SSD M.2 2280 PCIe, per incrementare le performance di I/O tramite caching.
QNAP TVS-672N dispone inoltre di due slot PCIe, due porte LAN Gbit, una uscita HDMI 2.0 pronta per il 4K, oltre a una USB 3.0 Tipo A, due USB 3.1 Gen2 10 Gbps Tipo C, due porte USB 3.1 Gen2 10 Gbps Tipo A e input/output audio.

QNAP TS-251D: Rimuoviamo la cover frontale e i cestelli dei drive.

Il prodotto si distingue dalla maggior parte dei modelli NAS della medesima fascia di prezzo per la presenza di un adattatore 5GBASE-T, pensato per garantire velocità di trasmissione fino a cinque volte superiori rispetto a Gigabit Ethernet, rendendo il trasferimento, visualizzazione e modifica dei video 4K più fluida e senza problemi.
La porta consente il dialogo bidirezionale ad alta velocità con commutazione automatica a 1 Gbps, 2,5 Gbps o 5 Gbps.

QNAP TS-251D: Lo slot PCI Express è immediatamente identificabile.

QNAP TS-251D ha invece un’anima totalmente differente. Parliamo di un prodotto entry-level ma dalle caratteristiche interessanti. Alimentato da una CPU Intel Celeron J4005, la piattaforma vanta uno slot di espansione PCIe e 2 GByte di RAM espandibili sino a 8 GByte.
Pur trattandosi, dunque, di una soluzione pensata per le piccole realtà, il sistema beneficia di prerogative tipiche dei modelli di fascia media. Ciò include lo slot per schede addizionali di tipo PCI Express 2.0 x4, che si dimostrerà fondamentale per abilitare quello schema di “ufficio 2.0” ad alta velocità che abbiamo in mente.

QNAP TS-251D: La schede Lan può essere inserita facilmente.

QNAP NAS TS-251D permette l’installazione di board di rete QNAP QXG – 10GbE/5GbE, capaci di lavorare ad alta velocità anche sui diffusi cavi CAT 6. È inoltre possibile installare una scheda QM2 per aggiungere la cache M.2 SSD e la connettività 10 GbE. Tra gli adattatori compatibili, anche QNAP QWA-AC2600, ideale per creare un ambiente wireless per l’archiviazione e lo streaming. Il NAS supporta inoltre una scheda USB 3.1 Gen 2 (10 Gbps) per aumentare il numero di porte USB.

QNAP TS-251D: La scheda è stata installata, il sistema operativo QTS si occuperà di configurarla automaticamente.

La scheda scelta per questo setup è la QXG-5G1T-111C, una new entry nel listino QNAP e disponibile da poche settimane.
Stiamo parlando di un adattatore LAN 5 GbE compatto. Adottando un bus di comunicazione PCIe 2.0 x1, la scheda può essere alloggiata nei NAS predisposti, può essere messa in funzione anche in postazioni desktop, workstation e server basate su Windows e Linux.

Basata sul chip Marvell AQtion AQC111C, la compatta board QXG-5G1T-111C può dunque operare a 5 Gbps, a 2,5 Gbps, oppure a velocità Gigabit o Fast Ethernet.

Per completare la configurazione di prova e integrare il materiale inviatoci da QNAP, abbiamo utilizzato un server AMD quad-core con storage PCIe, 8 GByte di RAM e sistema operativo Windows 10. L’adattatore di rete integrato è il veloce Asus XG-C100C a 10 GBps, mentre per l’interconnessione è stato usato lo switch Buffalo BS-MP2008 (con cavi CAT.6A schermati).

Premessa: durante i test abbiamo voluto saggiare le performance generali di una rete a 5 Gbps dal prezzo accessibile per le PMI.
Per questo motivo, diversamente dal consueto standard di test, questa volta abbiamo voluto privilegiare le performance, ipotizzando possibili carichi di rete e scambio stream di dati tra server, NAS primario e NAS di backup.
In questa configurazione, il veloce TVS-672N è stato configurato in RAID 0 con due storage SSD Kingston, mentre il NAS QNAP TS-251D è stato integrato con due drive meccanici Serial Ata Seagate da 1 TByte (sempre in RAID 0).

La scelta dei drive standard al posto dei più costosi SSD per l’unità a due bay è stata dettata dalla volontà di realizzare una struttura che rispecchi un possibile scenario reale.
I dati con accesso frequente sono situati sullo storage SSD (hot data), mentre i dati soggetti a backup e replica risiedono su drive con performance inferiori ma con un rapporto costo-per-GByte più interessante per le imprese.
Non solo, mettendo alla prova il TS-251D (che ha un hardware modesto) con drive SSD abbiamo rilevato prestazioni generali non dissimili dall’array RAID 0 con unità meccaniche che abbiamo scelto di usare per le prove.

In questa configurazione abbiamo riscontrato velocità di picco sullo storage SSD (TVS-672N) a 5 Gbps di 589 MB/s in lettura e di 353 MB/s in scrittura. Il più economico TS-251D, con dischi standard ha raggiunto i 209,1 MB/s e 169,2 MB/s in lettura e scrittura, rispettivamente.

I valori registrati dai due NAS sono decisamente elevati rispetto alla classe di appartenenza di ciascun device. In alcuni frangenti sono stati raggiunti risultati che sfiorano quanto è possibile ottenere su rete 10GbaseT: un aspetto interessante, che evidenzia quanto un LAN a 5 GBps, dai costi più contenuti rispetto ad altre soluzioni, possa davvero accelerare il business e le procedure quotidiane.

Lavorando con alcuni DB di dimensioni variabili, abbiamo messo alla prova la reattività della rete durante le attività di manipolazione di grandi file strutturati.
In questo caso la maggiore potenza di calcolo di TVS-672N si fa notare; lo storage è in grado di sfruttare al massimo l’array SSD, spingendo le performance sino a quasi 600 MB/s in scrittura (complice la cache di sistema). In lettura la velocità media di questo NASè di circa 300 MB/s.
TS-251D si difende bene e raggiunge i 200 MB/s circa in scrittura e i 130 MB/s in lettura.

La gestione file server attraverso protocollo CIFS SMB ha evidenziato un buon andamento generale nella gestione di singoli file, con picchi di 431 MB/s in lettura per TVS-672N e 167 MB/s per lo storage dual-bay.
La rete a 5 GBps permette di una superiore reattività quando si lavora con file di piccole dimensioni, solitamente critici per via dell’overhead generato sulla LAN. In questo caso si registrano performance complessive tra i 35 MB/s e i 50 MB/s, adeguate per consentire un lavoro fluido e simultaneo di più operatori sulla rete.

Tra i vantaggi derivanti da una rete superiore al Gigabit c’è sicuramente la reattività dei sistemi connessi, un aspetto da non sottovalutare e non secondario alla prestazione pura.
Mentre il server si occupa di gestire database sul NAS primario, è infatti possibile abilitare schemi di backup e sincronia direttamente dal medesimo server verso il NAS secondario.
In questo modo è possibile garantire sicurezza pervasiva in ogni momento senza impattare sugli operatori, il tutto durante gli orari d’ufficio e lo svolgimento delle consuete attività di lavoro.

Lavorando tramite il medesimo server a 10 GbE, la banda combinata offerta dai due dispositivi è di 384 MB/s, adeguata per una gestione simultanea di DB di produzione e backup simultanei.

La disponibilità di due NAS nella stessa rete ha permesso di abilitare la funzionalità Rsync, per una sincronia perpetua. In questo caso abbiamo raggiunto i 263 MB/s nel processo di copia NAS-to-NAS.

Anche la funzionalità snapshot si avvantaggia della presenza di due NAS a 5 Gbps, anche se in questo caso l’impatto è meno percepibile, in virtù dei meccanismi di copia e deduplica, che si occupano di spostare solamente ciò che è stato modificato.
In base al volume dello snapshot abbiamo registrato performance di 229 MB/s.

Nel complesso, la rete a 5 Gbps si è dimostrata tra le due e le cinque volte più veloce di una convenzionale LAN Gigabit. In considerazione dei costi contenuti per l’espansione dei dispositivi a 5 GbE, il passaggio a una simile architettura può dirsi vantaggioso anche per le PMI.
Le reti ad alte prestazioni non sono più solamente ad appannaggio delle grandi infrastrutture; anche i piccoli studi professionali possono decidere di accelerare il trasferimento dati con NAS e adattatori di rete abbordabili.

Non solo, adottando uno schema che includa uno switch multi-gigabit, come nel nostro caso, è possibile adottare indistintamente dispositivi a 1, 2,5, 5 e 10 Gbps senza doversi preoccupare di particolari setup iniziali.
In più, già con i diffusi cavi Cat.5e è possibile raggiungere i 5 Gbps su brevi distanze (anche se naturalmente sono consigliati cavi Cat6 / 6A schermati). Ciò significa poter beneficiare fin da subito di maggiori performance, senza dover investire sul rinnovamento del proprio CED e degli impianti in essere.

 

Caratteristiche generali

Produttore	QNAP Systems
Modello	NAS e Network Card
Sito web	www.qnap.com
Prezzo (IVA inclusa)	TVS-672N euro 1.584,78 (IVA inclusa) TS-251D euro 364,78 (IVA inclusa) QXG-5G1T-111C euro 54,90 (IVA inclusa)