Pourquoi les disques NVMe n'accélèrent pas votre NAS Plex

De nombreux constructeurs de NAS, en particulier ceux qui utilisent des disques mécaniques à l'ancienne, ont également tendance à ajouter un « cache SSD » à leurs unités pour tenter d'améliorer les performances.

Mais est-ce que cela en vaut vraiment la peine ?

Qu'est-ce qu'un cache SSD ?

Les disques durs offrent une capacité de stockage massive à un coût relativement faible, mais ils sont physiquement limités par les plateaux tournants et les têtes de lecture/écriture mobiles. C'est un problème avec les PC, mais aussi avec les NAS. Le RAID aide, mais ce n'est toujours pas la même chose qu'un SSD. Cette nature mécanique les rend intrinsèquement lents à localiser et à récupérer de petites données dispersées sur le disque.

Entrez dans le cache SSD. Un disque SSD utilise une mémoire flash, qui ne comporte aucune pièce mobile et peut accéder aux données presque instantanément. Lorsque vous installez un cache SSD dans un NAS, vous créez essentiellement un tampon à haute vitesse entre ces disques mécaniques plus lents et votre réseau. Le système de mise en cache utilise un algorithme pour identifier les données « hot » : les fichiers et les applications auxquels vous accédez le plus fréquemment. Au lieu de forcer les bras mécaniques de vos disques durs à récupérer ces données à chaque fois que vous le demandez, le NAS en stocke une copie sur le SSD rapide. Lorsque vous demandez à nouveau ce fichier, le NAS le sert directement à partir de la mémoire flash, contournant ainsi entièrement le goulot d'étranglement mécanique.

De plus, les caches peuvent fonctionner selon deux modes principaux : lecture seule et lecture-écriture. Un cache en lecture seule contient simplement des copies des données fréquemment consultées pour une récupération plus rapide. Un cache en lecture-écriture va encore plus loin en agissant comme une zone d'atterrissage temporaire pour les données entrantes. Lorsque vous enregistrez un fichier sur le NAS, il est immédiatement écrit sur le SSD ultra-rapide, permettant à votre ordinateur de terminer le transfert rapidement. Le NAS décharge ensuite silencieusement ces données du SSD vers les disques durs mécaniques permanents en arrière-plan.

Est-ce que cela améliore réellement les performances ?

La réponse courte est oui, mais la réponse longue dépend fortement du type spécifique de trafic de données que votre NAS gère quotidiennement. Pour comprendre les gains de performances, nous devons en fait faire la différence entre les opérations séquentielles et les opérations aléatoires.

Les données séquentielles impliquent des blocs d'informations volumineux et continus, tels que des films haute définition, des fichiers audio volumineux ou des images de sauvegarde complètes du système. Les disques durs mécaniques, surtout lorsqu'ils sont regroupés dans une configuration RAID, sont étonnamment efficaces pour gérer les données séquentielles. Dans de nombreux cas, une matrice RAID standard peut facilement saturer une connexion réseau typique d'un gigabit ou même de deux gigabits et demi sans transpirer. Si vous ajoutez un cache SSD uniquement pour déplacer des fichiers vidéo volumineux, vous ne constaterez probablement aucune amélioration car le goulot d'étranglement vient de votre câble réseau, et non des disques durs.

Cependant, les performances font un bond en avant spectaculaire lorsqu'il s'agit d'opérations d'E/S aléatoires. Les données aléatoires impliquent des milliers de petits fichiers dispersés lus et écrits simultanément. Cela se produit lorsque vous hébergez des machines virtuelles, exécutez des bases de données actives, hébergez un site Web occupé ou gérez des répertoires volumineux de minuscules fichiers texte ou de référentiels de code.

Les disques mécaniques s'étouffent lors d'opérations aléatoires, car la tête physique de lecture/écriture doit traverser le plateau à plusieurs reprises des milliers de fois par seconde, ce qui entraîne une latence élevée et des temps de réponse lents. Comme un SSD ne comporte aucune pièce mobile, sa latence est presque nulle. Un cache SSD peut gérer des dizaines de milliers d’opérations d’entrée/sortie aléatoires par seconde, contre seulement des centaines gérées par un disque mécanique.

Par conséquent, si votre flux de travail quotidien implique la compilation de logiciels, l'exécution de conteneurs Docker ou le service simultané de dizaines d'utilisateurs actifs, le cache rendra l'ensemble de l'interface du NAS beaucoup plus réactive.

Dois-je en ajouter un ?

Comme je l'ai probablement laissé entendre ci-dessus, cela dépend de votre cas d'utilisation spécifique. Si votre NAS fonctionne principalement comme un serveur multimédia pour des applications comme Plex ou Emby, une destination d'archivage pour vos photos de famille ou un coffre-fort de stockage froid pour les sauvegardes hebdomadaires automatisées, un cache SSD est généralement un gaspillage d'argent. Ces charges de travail consistent presque entièrement en transferts de fichiers volumineux et séquentiels qui sont déjà gérés efficacement par des lecteurs mécaniques. La mémoire flash rapide restera largement inutilisée, n’apportant aucun avantage tangible à votre expérience de visualisation ou de sauvegarde.

A l’inverse, si vous lisez et écrivez fréquemment des fichiers depuis votre NAS, l’investissement devient tout à fait justifiable. Si vous exécutez plusieurs machines virtuelles directement depuis votre NAS, un cache SSD réduira considérablement les temps de démarrage et éliminera la lenteur généralement associée aux environnements de bureau virtualisés. De même, si votre NAS sert de référentiel de fichiers central pour un bureau occupé où plusieurs employés ouvrent, modifient et enregistrent constamment de petits documents simultanément, le cache empêchera les disques mécaniques d'être submergés par les demandes simultanées.

Avant d'acheter, vous souhaiterez peut-être également envisager des mises à niveau matérielles alternatives qui pourraient offrir un meilleur retour sur investissement. La mise à niveau de la RAM système de votre NAS fournit souvent une amélioration des performances plus immédiate et plus rentable, car le système d'exploitation utilisera naturellement l'excès de RAM comme tampon de données ultra-rapide.

De plus, si votre objectif est de déplacer plus rapidement des fichiers séquentiels volumineux, la mise à niveau vers un environnement réseau de dix gigabits donnera de meilleurs résultats que l'ajout d'un cache à un réseau d'un gigabit. En fin de compte, un cache SSD est un outil hautement spécialisé qui résout le problème spécifique des E/S aléatoires à latence élevée, et il ne doit être implémenté que si votre charge de travail souffre précisément de ce goulot d'étranglement.