Fr. 24. Januar 2020 um 7:16

Tutorial: KIOXIA RC500 NVMe SSD im QNAP TS453Be

von Yves Jeanrenaud0 Kommentare

Nachdem wir sowohl die Toshiba RC500 500 GB NVMe SSD von KIOXIA im Test hatten, als auch das QNAP TS-453Be 4-Bay Desktop NAS, bietet es sich an, die beiden miteinander zu verbinden. Der Netzwerkspeicher von QNAP kann nämlich über passende PCIe-Karten erweitert werden. Neben 10GbE und Fiber-Channel sind auch SSD-Karten im M.2-Format im Rahmen der Möglichkeiten. Dabei muss bedacht werden, dass QNAP seit der Betriebssystemversion QTS 4.4 unterbindet, PCIe-Karten anderer Hersteller zu benutzen.

Für Solid State Drives, kurz SSD, gibt es zwei unterschiedliche Typen von QNAP: Für SATA und für NVMe. Letztere sind bekanntermassen deutlich schneller als erstere und an der Produktbezeichnung mit dem Buchstaben P zu erkennen, während die SATA-Karten ein S im Namen tragen und meist etwas günstiger sind.

 

Da das TS-453Be lediglich einen PCIe Slot der Generation 2 mit zwei Lanes, also PCIe 2×2, unterstützt, sind alle schnelleren PCIe-Karten überdimensioniert und weil teurer auch Geldverschwendung. Doch weil es hier nur die QNAP QM2-2S-220A für knapp 99 Euro bzw. SFr. gibt, wir jedoch eine schnellere NVMe-Karte, die also treiberlos am PCIe-Bus hängt, einsetzen wollen, haben wir zur QM2-2P-244A gegriffen.

QNAP QM2-2P-244A

Die QM2-2P-244A von QNAP ist eine PCIe-Karte, die den Standard der Generation 2 mit 4 Lanes (PCIe 2×4) zur Kommunikation mit dem Host-System benutzen kann. Diese bietet Platz für zwei M.2 SSD in den Grössen 22110 oder 2280 (also 22 x 110 mm beziehungsweise 22 x 80 mm) und verfügt im grossen Kupfer-Kühlkörper über einen aktiven Lüfter. Damit soll die Temperatur der nichtflüchtigen Massenspeicher, die gerade bei vielen, schnellen Zugriffen doch schnell ansteigt, gut geregelt werden. Beide M.2 Slots haben einen eigenenm abstehenden Temperatursensor.

Die PCIe-Karte ist also für schnellere Host-Controller an der des TS-453Be von QNAP ausgelegt, kann aber natürlich abwärtskompatibel auch mit diesem arbeiten.

 

Zum Lieferumfang gehören neben vier passenden Schrauben mit Nut eine bebilderte Kurzanleitung, wärmeleitende, graue Pads und selbstklebende Gummipuffer. Die Wärme-Pads kommen auf der Oberseite der SSD auf die Controller-Chips, während die Gummibuffer auf der Unterseite dafür sorgen, dass etwaige dort sich befindliche Chips nicht nach unten gedrückt werden und die Luft besser zirkulieren kann. Zudem sind bei der PCIe-Karte von QNAP auch drei unterschiedliche Blenden mit dabei: Die reguläre für die volle Höhe, eine Niedrigprofil und eine flache Niedrigprofil. Letztere wird für das NAS benötigt und muss zunächst montiert werden. Das geschieht aber ganz einfach über zwei kleine Schrauben.

Toshiba RC500 500 GB NVMe SSD von KIOXIA

Die NVMe SSD von KIOXIA, ehemals Toshiba Memory, ist in den Kapazitäten 250 GB und 500 GB zu haben. Sie unterstützt PCIe 3x4L und kommt im Format M.2 2280 daher. Der Controller wäre dank Base Specification Revision 3.1a in der Lage, bis zu einer theoretischen Symbolrate von 32 GT/s zu leisten.

Als vergleichsweise günstige SSD setzt sie auf schnellen Speicher mit bewährter Technolige. Der verbaute NAND Speicher mit 96 Layer 3D BiCS TLC ist hier gerade für viele kleine Speicherzugriffe in Folge gut ausgestattet. Mit einem typischen Stromverbrauch von unter 4 Watt und ca. 50 mW im Standby ist das Speichermodul in einem NAS wohl ebenfalls gut aufgehoben.

Auch wenn der verbaute SLC-Cache von wohl 10 GiB Kapazität das Ergebnis einer Leistungsbeurteilung manchmal etwas verfälschen mag, ist die RC500 von KIOXIA sicherlich keine schlechte Wahl für ein NAS dieser Grössenordnung.

 

Sie ist sicherlich etwas überdimensioniert was die Geschwindigkeit des PCIe-Controllers an geht. Schliesslich ist dieser mit PCIe3x4 demjenigen der QM2-Erweiterungskarte mit PCIe2x4 überlegen, welcher wiederum dem Host-Controller im TS-453Be NAS mit PCIe2x2 mehr als das Wasser reichen kann.


QNAP QM-2P und Kioxia RC500
QNAP QM-2P 244A und die Kioxia RC500 NVMe SSD. Bild: PocketPC.ch / Jeanrenaud

Installation

Zum Verbauen der Toshiba RC500 NVMe SSD von KIOXIA in die QNAP QM2-2P-244A, wird letztere wie gesagt zunächst mit dem passenden Slotblech ausgestattet. Dann baut man den Kühlkörper mittels vier Schrauben ab, kann den Lüfter aber eingesteckt lassen, denn das Kabel ist lang genug.

 

Anschliessend haben wir von der NVMe SSD den Sticker entfernt, um die wärmeleitenden grauen Pads möglichst direkt auf den Dies anbringen zu können. Nach dem Motto “viel hilft viel” haben wir nicht nur den PCIe-Controller ganz links sondern auch die NAND-Flash-Speicher mit Wärmeleit-Pads bestückt.

 

Auf der Unterseite der RC500 sind keinerlei SMD-Teile zu finden, so dass sich die Gummi-Pads lediglich der besseren Belüftung wegen anbieten. Wir haben hierzu drei kleine Würfelchen wie in der Anleitung angedeutet platziert.

 

Anschliessend wird die SSD in den M.2-NVMe-Slot geschoben und festgeschraubt, wobei die Schraube zunächst mit einer Naht an der SSD eingehängt und dann mit einem kleinen Schlitz-Schraubenzieher (Obacht – ungewöhnlich!) festgeschraubt wird. Nunmehr muss kontrolliert werden, dass der Temperatursensor auch die Karte selbst berührt und somit mutmasslich korrekte Messungen vornehmen kann.

 

Der Kühlkörper wird nun wieder montiert und festgeschaubt und schon kann die SSD in das QNAP TS-453Be NAS. Hierzu wird das Netzwerk-Speichersystem heruntergefahren und ausgesteckt. Dann werden drei Gehäuseschrauben gelöst und das Gehäuse des NAS aufgemacht. Die Anleitung von QNAP erläutert das recht anschaulich. Nunmehr wird das Dummy-Slotblech entfernt und die QNAP PCIe-Erweiterungskarte eingesteckt und festgeschraubt. Nachdem das Gehäuse wieder verschlossen ist, kann das Systemeingsteckt und hochgefahren werden.

Bilder: PocketPC.ch / Jeanrenaud

Test der der Toshiba RC500 500 GB NVMe SSD von KIOXIA auf der QNAP QM2-2P-244A im QNAP TS-453Be NAS

Kommen wir zum interessanteren Teil, dem Test der SSD im NAS. Die Erweiterungskarte wird sang- und klanglos erkannt, allerdings nicht unter Erweiterungskarten in den Systemeinstellungen aufgelistet. Dies ist wohl nur 10GbE und anderen Karten vorbehalten. Unter Speicher & Snapshots hingegen sind sofort zwei PCIe M.2 Slots zu sehen, wovon nunmehr einer bestückt ist. Die SSD wird direkt als Datenträger eingebucht und kann entsprechend verwaltet und verwendet werden. Auch die Temperatur der SSD und die Umdrehungszahl des Lüfters der QM2-Karte werden unter Hardware-Information in der Systemsteuerung angezeigt.

 

Spannend ist nunmehr das SSD Profiling-Tool von QNAP. Dieses dient vornehmlich dazu, das Overprovisioning-Verhältnis zu vermessen. Damit kann man also herausfinden, wie viel Spare Area vorhanden ist, also wie viel die SSD für die Garbage Collection und TRIM an Speicherbereich reserviert hat. Dies ist wichtig, um die beste Leistung aus dem Datenträger heraus zu holen. Das Tool zeigt zudem die IOPS pro Zeit und IOPS pro geschriebene Daten und erlaubt, die Messerwerte haarklein als Excel-File (allerdings ohne passende Dateierweiterung) abszuspeichern.

Die so ermittelten Werte helfen nun dem QNAP-System, softwareseitig die technisch bedingte Verschlechterung der Schreibleistung (aller) SSD weitgehend zu verhindern und die zufällige Schreibleistung der SSD zu erhöhen.

 

Wie man sehen kann, sind gut 56000 IOPS drin, was in Anbetracht der verwendeten Schnittstellen und Komponenten gute Werte sind.

 

Als nächstes wollen wir die KIOXIA für Qtier einrichten, so dass das NAS den schnellen Speicher als SSD Cache für oft abgefragte Daten benutzt und nicht die langsameren, herkömmlichen Festplatten. Dazu aber später mehr.

Bilder: PocketPC.ch / Jeanrenaud

Preise und Fazit

Hier verwendet wurden in einem QNAP TS-453Be 4-Bay Desktop NAS, dass bereits ab 440 Euro bzw. SFr. zu kaufen ist, eine QNAP QM2-2P-244A PCIe Dual M.2 2280 22110 Erweiterungskarte um 140 Euro bzw. SFr.

Zudem kam die Toshiba RC500 NVMe SSD von KIOXIA mit 500 GB zum Einsatz, die ca. 70 Euro bzw. SFr. kostet.

Es zeigt sich, dass die SSD von KIOXIA hier gute Dienste zu leisten und das NAS-System potentiell zu beschleunigen vermag. Mehr dazu folgt später.

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