QuTS hero

QuTS

hero 5.0

Высокопроизводительная и надежная операционная система на основе ZFS

QuTS hero на основе ZFS: высокая производительность и целостность данных

В условиях стремительного роста объемов данных, популярности VDI, твердотельных накопителей, контента 8K и других прорывных ИТ-тенденций современному бизнесу необходимы надежные системы хранения для удовлетворения потребностей. Операционная система QNAP «QuTS hero» сочетает в себе широкий спектр приложений QTS и 128-битную файловую систему ZFS для реализации гибкого управления хранилищем, комплексной защиты данных и оптимизированной производительности, чтобы удовлетворить потребности критически важных бизнес-процессов.

Усильте возможности бизнеса при помощи QuTS hero!

Новое в QuTS hero!

QuTS hero на базе ядра Linux 5.10 поддерживает аппаратные платформы нового поколения и защищает ваши данные с помощью усиленных функций безопасности.

  • Отделенный ZIL – SLOG

    Сохраняйте данные ZIL и кэша чтения (L2 ARC) на отдельных SSD, чтобы разделить нагрузку чтения и записи, тем самым повысить общую производительность системы и увеличить срок службы твердотельных накопителей для полной оптимизации инвестиций во флэш-хранилище.

  • Повышенный уровень безопасности

    Поддержка протокола TLS 1.3, автоматическое обновление операционной системы и приложений, а также ключи SSH для аутентификации — все это предотвращает взлом паролей или аналогичные потенциальные атаки на ваш сетевой накопитель, а также повышает отказоустойчивость и производительность работы.

  • WireGuard VPN

    Новая версия приложения QVPN 3.0 включает популярный, легкий и надежный протокол WireGuard для настройки безопасного соединения через простой интерфейс — это особенно удобно для домашней удаленной работы.

  • Улучшенное распознавание изображений с помощью Edge TPU

    Используйте Edge TPU для QNAP AI Core (движок на базе искусственного интеллекта для распознавания изображений), чтобы приложение QuMagie быстрее выполняло распознавание лиц и объектов.

  • Прогнозирование службы и ошибок диска с помощью ИИ

    Приложение DA Drive Analyzer, разработанное QNAP в сотрудничестве с ULINK Technology, представляет собой механизм искусственного интеллекта, который прогнозирует ожидаемый срок службы накопителей и помогает принимать упреждающие меры для предотвращения потери данных.

  • Бесплатная поддержка exFAT

    exFAT — это файловая система, оптимизированная для флэш-памяти (например, SD-карт и USB-устройств), которая помогает ускорить передачу больших медиафайлов.

  • Мгновенное клонирование

    Выполняйте мгновенное клонирование моментальных снимков на резервном NAS сразу после синхронизации данных с главного хранилища при помощи SnapSync, чтобы управлять копиями и анализировать данные без вмешательства в работу основного сервера и исходные данные. Мгновенное клонирование также полезно для DevOps, например при разработке приложений, тестировании баз данных, анализе и подготовке отчетности.

  • Оптимизированное распределение ресурсов (QoS)

    Качество обслуживания (QoS) помогает гарантировать требуемый уровень производительности для приложений. Например, назначьте порт 25 Гбит/с под задачи SnapSync для аварийного восстановления в реальном времени, порт 10 Гбит/с — для передачи файлов и совместного использования в локальной сети, а порт 1 Гбит/c — для заданий резервного копирования HBS через Интернет.

Повысьте производительность NAS с помощью дедупликации, сжатия и уплотнения данных

  • Встроенная дедупликация данных

    Встроенная дедупликация работает на блочном уровне, при этом она выполняется до записи данных на диски. Это оптимизирует скорость записи и экономит объем дискового пространства.

  • Встроенное сжатие

    Сжатие данных уменьшает рабочие нагрузки ввода-вывода и повышает производительность хранилища. Например, дедуплицированные виртуальные рабочие столы легче кэшируются, что повышает производительность VDI.

  • Встроенное уплотнение

    Уплотнение наиболее эффективно для работы с SSD и ситуаций, когда генерируются повторяющиеся данные или архивы небольших файлов (например, журналы транзакций).

Самовосстановление обеспечивает целостность и надежность данных

Целостность данных является ключом к надежности приложений и корректной работы баз данных. По мере роста внедрения твердотельных накопителей предприятия будут сталкиваться с повышенным риском потери данных, поскольку восстановление информации с неисправных SSD остается сложным и дорогостоящим процессом. Файловая система ZFS, разработанная с упором на целостность данных, использует сквозные контрольные суммы для обнаружения и исправления скрытых повреждений, которые вызваны аппаратными дефектами, ошибками микропрограммного обеспечения или ошибками метаданных. Если обнаружено нарушение целостности, ZFS автоматически устраняет повреждение, используя восстановленные данные на основе контрольных сумм, перед тем как передать их приложению. QuTS hero обладает функцией WORM (однократная запись, многократное чтение), чтобы гарантировать, что данные после записи не могут быть изменены.

Надежная защита данных с помощью RAID Z

QuTS hero поддерживает обычные конфигурации RAID: RAID 0 (чередование), RAID 1 (зеркальное отображение), RAID 5, RAID 6, RAID 10, RAID 50 и RAID 60, а также RAID Triple Parity (защита от сбоя трех дисков) и Triple Mirror (зеркало с тремя копиями). Предназначенный для работы с петабайтами данных, RAID Z представляет собой идеальный инструмент для создания готовых к использованию массивов RAID за считанные секунды.

Технология многоуровневого кэширования

ZFS одновременно поддерживает кэш чтения из основной памяти (L1 ARC), кэш чтения второго уровня SSD (L2 ARC) и ZFS Intent Log (ZIL) для синхронизации транзакций. L1 ARC работает в совокупности с L2 ARC, что повышает производительность и минимизирует количество обращений к диску. ZIL полезен для приложений с большими рабочими нагрузками синхронной произвольной записи, таких как базы данных, поскольку информация сначала будут записана в ZIL, а затем в хранилище, что помогает уменьшить задержку и улучшить производительность записи.

Мгновенные снимки для защиты данных

  • Почти безграничное количество мгновенных снимков

    Суммарное количество мгновенных снимков достигает 65 535 для iSCSI LUN и общих папок. Если один снимок создается каждый час, то есть 24 снимка в день, тогда снимки будут непрерывно создаваться в течение 7 лет! Технология копирования при записи помогает создавать мгновенные снимки без влияния на скорость записи данных.

  • Snapshot Replica упрощает защиту данных

    Snapshot Replica — это инструмент, который эффективно переносит мгновенные снимки на удаленный сервер, копируя только сделанные изменения, что помогает сэкономить время и полосу передачи.

  • SnapSync для удаленной репликации моментальных снимков

    SnapSync выполняет удаленную репликацию мгновенных снимков на уровне блоков, когда передаются только измененные данные, чтобы сэкономить дисковое пространство и повысить скорость резервного копирования. В случае отказа основного хранилища SnapSync помогает восстановить доступ к данным в кратчайшие сроки.

    Примечание:
    1. SnapSync поддерживается моделями NAS QNAP с операционными системами QuTS hero 4.5.3 или новее и QES v2.1.1 v11 или новее. Эти NAS могут быть подключены друг к другу для хранения резервных копий.
    2. Чтобы обеспечить успешную синхронизацию папок и файлов с настроенными политиками безопасности настоятельно рекомендуется организовать доменную среду, совместимую с AD/LDAP, чтобы предотвратить несогласованность системных UID (особенно в связках NAS на базе QuTS hero и QES).

Предотвращение одновременных отказов нескольких SSD с помощью QSAL

Срок службы SSD определяется конечным числом операций записи. Вполне возможно, что срок службы нескольких твердотельных накопителей в одном массиве RAID закончится одновременно, что приведет к потере данных, даже несмотря на защиту RAID. Запатентованный алгоритм QSAL (QNAP SSD Anti wear Leveling) регулярно определяет срок службы и надежность SSD RAID. Когда срок службы SSD составляет менее 50%, QSAL будет динамически распределяет избыточное пространство, чтобы гарантировать, что у каждого SSD будет достаточно времени для восстановления, прежде чем он достигнет конца срока службы. Это поможет предотвратить одновременные отказы нескольких SSD и повысить надежность всей системы. QSAL мало влияет на использование дискового пространства, вызывает лишь небольшое снижение производительности и значительно улучшает общую надежность данных.

Примечание: QSAL можно активировать в любое время, и он совместим с ранее не настроенным RAID-массивом с контролем четности. Рекомендуется включить QSAL до того, как срок службы SSD достигнет 50%, чтобы предотвратить риск повреждения SSD RAID из-за недостаточного времени восстановления.

Резервирование ресурсов пула для повышения производительности записи

Зарезервируйте часть дискового пространства в пуле хранения, чтобы новые данные записывались полным блоком, даже если пул почти заполнен. Для нагрузок с интенсивной записью и ресурсоемких приложений, таких как журналы транзакций SQL, резервное копирование, IP-видеонаблюдение и телемедицина, установите большой объем резервного пространства пула, чтобы достичь более высокой производительности записи.

Запись больших блоков на HDD

Запись малых блоков на SSD

Широкий выбор приложений в App Center

QuTS hero включает в себя App Center с широким выбором готовых приложений, которые расширяют функциональность NAS для резервного копирования и синхронизации, управления и размещения контента, видеонаблюдения и других задач.

  • Комплексное резервное копирование

    Приложение HBS организует централизованное резервное копирование, восстановление и синхронизацию данных, а также использует технологию QuDedup для дедупликации исходных файлов для ускорения их резервного копирования и восстановления. Это оптимальный инструмент для реализации стратегии резервного копирования 3-2-1

  • Виртуализация и контейнеры

    Связка приложений Virtualization Station и Container Station реализует развертывание среды виртуализации непосредственно на сетевом хранилище. Утилита Network & Virtual Switch гибко выстраивает виртуальную сетевую инфраструктуру и обеспечивает взаимодействие между данными на NAS, виртуальными машинами, контейнерами и физическими сетевыми интерфейсами.

    Примечание. ZFS по умолчанию использует 50% оперативной памяти системы для адаптивного кэша замены (ARC). Поэтому для поддержания оптимальной функциональности системы рекомендуется ограничивать использование оперативной памяти приложениями виртуализации до 50%.

  • Синхронизация файлов

    Qsync упрощает синхронизацию файлов между NAS, стационарными компьютерами, ноутбуками и мобильными устройствами, а также осуществляет оперативный обмен общими файлами в группах пользователей для повышения эффективности совместной работы.

  • Облачное резервное копирование

    Boxafe выполняет резервное копирование или синхронизирует файлы, электронную почту, календари и контакты из Google™ G Suite и Microsoft® Office 365® в NAS для защиты корпоративных облачных данных.

  • Виртуальные машины и резервное копирование данных Windows®

    Hyper Data Protector — это надежный способ резервного копирования и восстановления нескольких серверов виртуализации, в том числе виртуальных машин VMware® и Hyper-V, а также компьютеров и серверов Windows® без каких-либо лицензионных сборов через QNAP NAS.

  • Облачный шлюз

    Приложение HybridMount поддерживает работу с более чем 20 основными облачными сервисами хранения, чтобы легко связывать их с сетевым накопителем, в том числе использовать NAS как шлюз для ускорения доступа к хранящимся данным.

Доступное хранение данных для Fibre Channel SAN

Сети хранения данных (SAN) отличаются высокой надежностью и производительностью, что делает их предпочтительным вариантом хранения контента для медиапроизводства, когда необходимы минимальная задержка и быстрая передача данных. При помощи карт с интерфейсом Fibre Channel 16 Гбит/с и 32 Гбит/с сетевые накопители QNAP напрямую добавляются в существующие среды SAN. При этом высокая производительность IOPS и масштабируемая емкость NAS сочетаются с широкими возможностями QuTS hero для резервного копирования и восстановления, сокращения объема данных и их самовосстановления при повреждениях.

Как оптимально настроить NAS под управлением QuTS hero

Выполните следующие действия, чтобы добиться оптимальной эффективности хранения и производительности.

  • Шаг 1. Системный диск и общие папки по умолчанию

    Первый созданный вами пул хранения будет использоваться как системный. Рекомендуется создать RAID-массив как минимум с двумя SSD для системного раздела. При конфигурации, полностью состоящей из HDD, в первом пуле хранения также хранятся системный диск и общие папки по умолчанию.

  • Шаг 2. Кэш на чтение и ZIL

    Используйте как можно большее количество SSD, чтобы организовать кэш на чтение или ZIL. Установите карты расширения QM2, чтобы добавить твердотельные накопители M.2 для увеличения кэш-памяти.

  • Шаг 3: Хранение данных

    Выделите HDD или SSD для создания разных RAID-массивов, где будут храниться файлы и данные приложений. При необходимости настройте конфигурацию all-flash для оптимальной производительности.

Производительность передачи файлов

Встроенное сжатие на блочном уровне помогает повысить производительность передачи данных QuTS hero. При одновременной передаче файлов от нескольких клиентов производительность QuTS hero с включенным сжатием данных в 1,6 раза выше, чем у QuTS hero или QTS без сжатия данных.

1 x 10 Гбит/c SMB 3.0 – передача файлов

Количество клиентов QuTS hero с сжатием данных QTS or QuTS hero без сжатия данных
Запись Чтение Запись Чтение
Клиент x 1 1,1 ГБ/с 1,0 ГБ/с 1,1 ГБ/с 1,0 ГБ/с
Клиент x 2 2,2 ГБ/с 2,2 ГБ/с 1,9 ГБ/с 1,86 ГБ/с
Клиент x 3 3,1 ГБ/с 2,9 ГБ/с 2,19 ГБ/с 2,69 ГБ/с
Клиент x 4 4,4 ГБ/с 4,1 ГБ/с 2,72 ГБ/с 2,95 ГБ/с
Клиент x 5 5,4 ГБ/с 4,5 ГБ/с 3,26 ГБ/с 3,49 ГБ/с

Примечание: Каждый клиент был настроен на передачу RAW файла размером 10 ГБ через соединение 10 Гбит/с. Показатели производительности могут варьироваться в зависимости от типа файла и степени сжатия.

Тестовая среда:
NAS: TS-h1283XU
1. F/W: H4.5.0.1140 build20191204
2. Процессор: Intel(R) Xeon® E-2236 3,40 ГГц
3. SSD: Samsung 860 PRO 512 ГБ x 12 (RAID 5)
4. ОП: 32 ГБ (8 ГБ x 4)
5. Толстый том
6. 1GbE NIC: Intel I211 Gigabit Network
7. 10GbE NIC: QXG-10G2SF-CX4
8. 10GbE NIC: Intel Ethernet Controller 10G X550T (x2)
Клиент x 4
1. Процессор: Intel® Core™ i7-6700 3,40 ГГц
2. OS: Windows® 10
3. ОП: 64 ГБ
4. 1GbE NIC
5. 10GbE NIC: CX3 (Client x 1)
6. 10GbE NIC: X550 (Client x 3)
Клиент x 1
1. MacOS Mojave 10.14.6
2. Процессор: Intel® Core™ 2,9 ГГц
3. ОП 16 ГБ 2133 МГц LPDDR3
4. 10GbE NIC: QNA-T310G1S

Чем больше оперативной памяти, тем выше производительность ZFS

Память играет важнейшую роль в производительности ZFS, особенно при высокоскоростной передаче данных, дедупликации, ARC и кэшировании. Рекомендуется установить как можно больше памяти, чтобы получить максимальную производительность ZFS и оптимизировать рабочие нагрузки для бизнеса.

Миграция и управление RAID на QuTS hero

Поскольку управление метаданными ZFS отличается от Ext4, диски из NAS с операционной системой QTS не могут быть использованы в NAS с операционной системой QuTS hero без потери данных (и наоборот) — при изменении операционной системы потребуется заново инициализировать устройство и диски будут отформатированы. Также для смены операционной системы можно просто установить новые диски. Если требуется использовать те же диски, то следует сначала обеспечить резервное копирование всех данных, а затем инициализировать жесткие диски с новой ОС. Перед установкой QuTS hero пользователям рекомендуется тщательно оценить необходимость именно этой операционной системы.
Для увеличения емкости хранения NAS на базе QuTS hero потребуется добавить полную группу RAID в пул. После создания группы RAID она не поддерживает расширение путем добавления отдельного жесткого диска и не поддерживает миграцию уровней RAID.

Способы расширения хранилища Операционная система QuTS hero Операционная система QTS
Добавление диска в существующую группу RAID -----
Добавление группы RAID в пул хранения данных
Замена всех дисков-членов группы RAID на диски большей емкости
Подключение модулей расширения JBOD

Что выбрать — QuTS hero или QTS?

QuTS hero QTS
Файловая система ZFS Ext4
SSD-кэш Кэш на чтение Кэш на чтение/запись
Кэш на чтение
Кэш на запись
Сжатие данных Да
(сжатие LZ4, идеально для файлов RAW и документов)		 Нет
Дедупликация данных Да
(требуется как минимум 16 ГБ ОЗУ)		 Нет
HBS с QuDedup для удаленного резервного копирования Да Да
Защита от сбоев питания (аппаратная) Источник бесперебойного питания (ИБП) Источник бесперебойного питания (ИБП)
Защита от сбоев питания (программное обеспечение) ZIL
Copy-On-Write
(Обслуживание продолжается после восстановления питания)		 Нет
(риск повреждения на уровне файловой системы при отключении питания и простое системы, необходим для «Проверьте файловую систему»)
Управление разрешениями ACL (14 типов) ACL POSIX (3 типа) + определенные специальные разрешения
Расширение емкости Замена жестких дисков большей емкости
Подключение модулей расширения и JBOD		 Добавление диска в группу RAID
Замена дисков большей емкости
Подключение модулей расширения и JBOD
Безопасность данных Высокая
(Самовосстановление и копирование при записи)		 Стандартная
Общая производительность Требуется более производительный ЦП и больше памяти Лучше
Рекомендации по конфигурации SSD для приложений редактирования видео Использование пулов SSD

Примечание: Установите размер блока 128 КБ при создании папок и LUN.		 Редактирование (из исходных файлов или RAW): использовать пулы SSD.
Пост-продакшн: включить кэш чтения/записи.

Примечание: Установите размер блока 32 или 64 КБ при создании томов и выберите «Все операции ввода-вывода» для режима кэширования.

QuTS hero — превзойти ваши ожидания!

QuTS hero упрощает выполнение критически важных бизнес-задач: от управления хранилищем до совместных рабочих процессов с мультимедиа.

Примечание:

  1. Требуется оперативная память объемом не менее 8 ГБ.
  2. Для встроенной дедупликации данных требуется NAS с объемом памяти не менее 16 ГБ (для оптимальной производительности рекомендуется не менее 32 ГБ памяти).
  3. QuTS hero не поддерживается системами NAS с двумя контроллерами.
  4. Поскольку QTS и QuTS hero используют разные файловые системы, сетевой накопитель необходимо повторно инициализировать перед переключением между QTS и QuTS hero. Пользователи должны заранее создать резервную копию своих данных и системных настроек.