Der SSD-Cache-Test: Wie viel schneller wird mein Synology dank WD Blue?

Der SSD-Cache-Test: Wie viel schneller wird mein Synology dank WD Blue?

Martin Jud
Martin Jud
Zürich, am 19.10.2020
SSD Cache im NAS beschleunigt den Datenfluss zwischen RAM und HDD. In Theorie macht er deinem Netzwerkspeicher Beine – er dient als Nachbrenner. In der Praxis feuern dessen Flammen allerdings nicht immer gleich stark.

Die vier 8-TB-Seagate-Ironwolf-Festplatten meines Synology NAS DS918+ haben eine Transferrate von bis zu 210 Megabytes pro Sekunde. Das sind 1,68 Gigabits pro Sekunde, die auf den ersten Blick mein Gigabit-Netzwerk problemlos beliefern können. Doch liefern sowohl HDDs wie auch SSDs nur schnelle Transferraten, wenn erstens die Datenanbindung dafür ausgelegt ist und zweitens die zu liefernden Dateien nicht zu klein – grösser als 128 Kilobytes – sind.

Das mit den 128 Kilobytes sauge ich mir übrigens nicht aus den Fingern. Dies zeigen immer wieder Tests, wie beispielsweise das folgende SSD Review von Kollege Kevin:

Samsung 980 Pro: Mit PCIe 4.0 an die Spitze?
ReviewGaming

Samsung 980 Pro: Mit PCIe 4.0 an die Spitze?

Da die Festplatte beziehungsweise das Solid State Drive beim Kopieren jeder neuen Datei erst auf Touren kommen muss, werden viele kleine Dateien weitaus langsamer kopiert als grössere. Dennoch sind die theoretischen Schreib- und Lesegeschwindigkeiten von SSDs einiges höher als die von HDDs. Und da kommen zwei WD Blue SN550 SSDs ins Spiel, die auf dem Datenblatt mehr als das Zehnfache der Geschwindigkeit meiner NAS-HDDs erreichen können. Beim Lesezugriff sind es bis 19,2 Gigabits pro Sekunde, beim Schreiben bis 14. Aber eben nur in Theorie.

Falls du vor diesem Test gerne detaillierter wissen möchtest, wozu SSD Cache gut ist, möchte ich auf folgende Lektüre hinweisen:

*NAS Upgrade**: Wozu ist SSD Cache gut?
KnowhowComputing

NAS Upgrade: Wozu ist SSD Cache gut?

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass das Ziel des SSD Caches im Normalbetrieb darin besteht, einen kleinen Teil der gesamthaft gespeicherten Daten – den Teil, auf den oft zugegriffen wird – schneller verfügbar zu machen. Der Netzwerkspeicher bestimmt anhand eines LRU-Algorithmus (Least Recently Used), welche Dateien in den Cache wandern.

Testvorbereitungen: Cache-Einbau und -Konfiguration

Mein NAS kann mit bis zu zwei SSDs bestückt werden. Die Mindestanzahl, um bei einem Synology-Gerät einen Lese-Schreib-Cache erstellen zu können. Mit nur einer SSD könnte ein Lese-Cache erstellt werden, der aber die Uploads aufs Gerät nicht beschleunigt.

Ich habe zwei 500 Gigabytes fassende WD Blue SSDs besorgt, welche in einer Minute eingebaut sind – zwei Plastikabdeckungen auf der Unterseite des NAS-Gehäuses geben die M.2-Ports frei und ermöglichen eine simple Installation.

Solltest du dich nach dem Lesen dieses Reviews dazu entscheiden, auch SSD Cache nachzurüsten, kannst du zur zusätzlichen Entscheidungshilfe den SSD-Cache-Ratgeber von Synology beiziehen. Er gibt eine Empfehlung zur Grösse des Caches ab. Dies geschieht unter anderem aufgrund Zugriffsstatistiken der vergangenen Tage.

Gibt anhand des Datentransfers der letzten Tage eine Empfehlung, wie viel SSD Cache verbaut werden sollte.
Gibt anhand des Datentransfers der letzten Tage eine Empfehlung, wie viel SSD Cache verbaut werden sollte.

In meinem Fall kann die empfohlene Grösse von 4,6 Terabytes nicht stimmen. Ich habe die vergangenen Tage zu Testzwecken erheblich mehr Dateien kopiert, als üblich. Deshalb dient die Einschätzung von Synology nur als Statistik. Ich hoffe, dass mir meine Testresultate mehr Aufschluss darüber geben, wie gross und schnell die SSDs in meinem Fall am besten wären. Und ob es sich überhaupt lohnt.

Sind die SSDs installiert und der Netzwerkspeicher wieder aufgestartet, kann der Cache im DiskStation Manager wie folgt erstellt werden:

1. Speicher-Manager aufrufen.

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2. Menüpunkt «SSD Cache» wählen und auf «Erstellen» klicken.

3. Den Anweisungen folgen: Den Cache-Modus (nur Lese- oder Lese-Schreib-Cache), das betreffende Volumen und die gewünschten SSDs sowie den RAID-Typen auswählen. Bei mir geht bei Lese-Schreib-Cache nur RAID 1 – RAID 5 und 6 sind ausgegraut. Der Setup-Wizard erkennt automatisch, dass zu meinem RAID-10-NAS nichts anderes passt.

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4. Im letzten Schritt die gewünschte Cache-Grösse wählen. Weniger als das Maximum macht nur Sinn, falls du auch verschiedene Volumen hast, auf die du den SSD-Speicherplatz aufteilen möchtest.

Der SSD Cache wird nun ins System eingebunden, was bei mir etwas mehr als eine Minute dauert.

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Die Anzeige der bisherigen SSD-Cache-Grösse auf obigem Bild behalte ich während den kommenden Tests stets im Auge. Um sicherzugehen, dass die Daten auch wirklich da ankommen, wo sie sollen. Nun ist alles bereit fürs Testen. Fast alles:

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Nach der Erstellung von neuem SSD Cache findet sich unter «Konfigurieren» der Punkt «Sequenzielles I/O überspringen». Diese Option ist korrekterweise aktiviert. Im Gegensatz zum gemischten oder zufälligen Lesen oder Schreiben, ist bei sequentiellen I/O-Zugriffen – beispielsweise beim Kopieren einer grossen Film-Datei – mit SSD Cache nur ein kleiner Vorteil durch Geschwindigkeitszuwachs zu erwarten. Daher und insbesondere um die Lebensdauer der SSDs zu schonen, wird bei aktivierter Option bei sequentiellen Operationen direkt auf die HDDs zugegriffen. Für dieses Review habe ich den Punkt allerdings deaktiviert, damit alles über den Cache läuft.

SSD-Cache-Test: Datentransfer über Gigabit-LAN und USB 3.0 (5 Gigabits)

Da mein Netzwerk nur ein Gigabit pro Sekunde liefert, ich aber auch zeigen möchte, was der Cache bei schnellerer Anbindung für Auswirkungen hat, teste ich auf drei Arten: Mit einer externen SSD von Samsung, die direkt am USB-3.0-Port des NAS hängt und somit bis 5 Gigabits pro Sekunde bringt. Als zweites teste ich den Transfer übers Gigabit-LAN und zu guter Letzt die Geschwindigkeit beim internen Kopieren.

Um verschiedene Szenarien abzudecken, habe ich mich für folgende vier Tests entschieden, mit welchen ich die durchschnittliche Geschwindigkeit beim Up- und Download, sowohl mit und ohne SSD Cache, ermittle:

  • Datentransfer einer grossen Video-Datei – UHD-Version von «Matrix Revolutions» als MKV mit 50,5 Gigabytes.
  • Datentransfer vieler Fotos im RAW-Format – 2215 ARW-Dateien einer Sony RX100, die im Schnitt 19,8 Megabytes gross sind.
  • Datentransfer vieler JPG-Dateien – insgesamt 2349 Fotos, die im Schnitt 4,4 Megabytes gross sind.
  • Datentransfer vieler Kleinstdateien – 14 380 unterschiedliche Schriftarten im TTF-Format mit durchschnittlich 59 Kilobytes.

Der 50,5-Gigabytes-Test mit einem UHD-Movie

Zur Aufwärmung, sowie um das mögliche durchschnittliche Höchsttempo der vorliegenden Konfiguration auszuloten, beginne ich die Tests mit einem UHD-Film. Ich lade 50,5 Gigabytes hoch und wieder runter. Das dauert je nach Anbindung und Transferrichtung pro Versuch nur 3 Minuten 41 Sekunden oder bis zu 7 Minuten 39 Sekunden.

Im Detail schneidet der NAS (Network Attached Storage), dem ich lieber das oder die NAS sagen würde, wie folgt ab – bitte beachte, dass ich die Ergebnisse mit SSD Cache zur Hilfe grün eingefärbt habe und die Resultate in Megabytes pro Sekunde vorliegen:

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Setze ich die Ergebnisse in Relation, ergibt sich mit SSD Cache folgender Geschwindigkeitszuwachs beim Kopieren einer 50,5 Gigabytes grossen Datei:

USB Download
(5 Gbps)
+12.86%+26.1 MBps
USB Upload
(5 Gbps)
+8.59%+16.7 MBps
LAN Download
(1 Gbps)
+0.44%+0.5 MBps
LAN Upload
(1 Gbps)
+0.44%+0.5 MBps
Internal Copy+47.05%+74.9 MBps

Beim Transferieren sehr grosser Dateien profitiert die interne Kopie am meisten vom Cache. Das erstaunt mich nicht. Ich hätte jedoch erwartet, dass der Tempozuwachs erheblich grösser sein würde. Vielleicht ist der Cache der SSD bereits voll oder die Temperatur zu hoch und sie gibt daher nicht mehr Geschwindigkeit her? Jedenfalls bedeuten die 234,1 Megabytes pro Sekunde, beziehungsweise die 1,87 Gigabits pro Sekunde, gegenüber HDD-Betrieb ein Plus von 47,05 Prozent.

Die SSD am USB-Anschluss holt ungefähr ein Zehntel mehr Tempo hinaus. Überhaupt nicht vom Cache profitiert der LAN-Anschluss. Mit 113 Megabytes pro Sekunde ist schlichtweg das Maximum von dem, was mit meiner aktuellen Netzwerkkonfiguration geht, erreicht.

Der 19,8-Megabytes-Test mit RAW-Fotodaten

Nun ziehe ich die Daumenschraube etwas an. 42,8 Gigabytes RAW-Fotodaten mit einer durchschnittlichen Dateigrösse von 19,8 Megabytes werden auf den Weg geschickt. Das dauert pro Durchgang von 3 Minuten 23 Sekunden bis hin zu 9 Minuten 6 Sekunden.

Hier die Resultate:

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Der Geschwindigkeitszuwachs mit SSD Cache beim Transferieren von Dateien mit einer Grösse von 19,8 Megabytes:

USB Download
(5 Gbps)
+12.25%+23.5 MBps
USB Upload
(5 Gbps)
+0.91%+1.8 MBps
LAN Download
(1 Gbps)
+21.89%+17.6 MBps
LAN Upload
(1 Gbps)
+4.80%+3.9 MBps
Internal Copy+57.88%+79.7 MBps

Gegenüber der grossen MKV-Datei sinkt das Tempo durchs Band um rund 15 bis 20 Megabytes pro Sekunde. Doch profitieren nun sämtliche Anbindungen vom Cache. Der Geschwindigkeitszuwachs von über 20 Prozent beim LAN-Download stimmt mich glücklich, da ich oft RAW-Daten direkt vom Netzwerkspeicher in Photoshop lade. Beim Speichern liegen immerhin fast fünf Prozent Geschwindigkeitszuwachs drin.

Nur etwa halb so profitabel ist die Steigerung beim Kopieren über den USB-Anschluss. Dafür geht die interne Kopie mit SSD-Cache steil und holt ein sattes Plus von fast 80 Megabytes pro Sekunde heraus.

Der 4,4-Megabytes-Test mit JPG-Dateien

Mit JPG-Dateien, die im Schnitt 4,4 Megabytes gross sind, verabschiede ich mich von Geschwindigkeiten über 200 Megabytes pro Sekunde. Die 2349 Files sind gemeinsam 10,1 Gigabytes gross und benötigen pro Testdurchlauf zwischen 54 Sekunden und 3 Minuten 21 Sekunden.

Die Resultate:

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Der Geschwindigkeitszuwachs mit SSD Cache beim Transferieren von Dateien mit einer Grösse von 4,4 Megabytes:

USB Download
(5 Gbps)
+49.25%+52.7 MBps
USB Upload
(5 Gbps)
+11.89%+18.7 MBps
LAN Download
(1 Gbps)
+64.60%+33.4 MBps
LAN Upload
(1 Gbps)
+22.18%+12.0 MBps
Internal Copy+122.31%+105.8 MBps

Noch kleinere Dateien, noch langsamere Verarbeitung und noch mehr Geschwindigkeitszuwachs durch den SSD Cache. Bei Dateien mit 4,4 Megabytes Grösse gibt es insbesondere beim Download jeweils ein sattes Plus von fast 50 und 65 Prozent. Beim Upload ist mein LAN etwas mehr als ein Fünftel schneller. Ein Zeichen setzt die interne Kopie mit einer Leistungssteigerung von 122,31 Prozent.

Der 59-Kilobytes-Test mit 14 380 Schriftarten

Viele Kleinstzugriffe bringen Speichermedien ins Schwitzen. Und so soll es auch ein Ordner aus dem Jahr 2010 mit 14 380 TTF-Dateien tun. Pass auf NAS, dir geht's nun an den Kragen.

Die Gesamtgrösse von nur 839 Megabytes scheint mir vor dem Test zwar relativ klein, dennoch dauert ein einzelner Durchgang zwischen 57 Sekunden und 6 Minuten 59 Sekunden.

Mein NAS schneidet wie folgt ab:

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Der Geschwindigkeitszuwachs mit SSD Cache beim Transferieren von Dateien mit einer Grösse von 59 Kilobytes:

USB Download
(5 Gbps)
+22.50%+2.7 MBps
USB Upload
(5 Gbps)
+11.97%+1.4 MBps
LAN Download
(1 Gbps)
+9.09%+0.3 MBps
LAN Upload
(1 Gbps)
+10.00%+0.2 MBps
Internal Copy+35.00%+2.1 MBps

Je kleiner die Datei desto langsamer der Transfer und desto grösser der Geschwindigkeitszuwachs? Nein, das stimmt also doch nicht. Der Geschwindigkeitszuwachs ist bei 4,4 Megabytes grossen Dateien fast bei jeder Anbindung grösser als bei den 59-Kilobytes-Schriftarten. Teilweise gar erheblich. Dennoch profitieren die Schriftarten von einem 9-bis-35-Prozent-Nachbrenner.

Was ins Auge sticht, sind die vernichtend niedrigen Geschwindigkeiten bei Kleinstdateien. Auch mit SSD Cache will mein NAS nicht auf Touren kommen. Und mit Blick auf die Resultate des Gigabit-LAN frage ich mich, ob ich mit anderen Netzwerkgeräten noch was rausholen könnte. Mich lässt das Gefühl nicht los, dass entweder der Router, ein Switch oder der Netzwerkchip meines PCs für einen Bottleneck sorgt.

Ach ja: Die interne Kopie unterliegt bei diesem Test erstmals der angeschlossenen USB SSD.

Überblick: Geschwindigkeit pro Anbindung

Da es hilfreich sein kann, die ermittelten Geschwindigkeiten aus anderem Blickwinkel zu sehen, habe ich die Resultate auch nach Anbindung sortiert. Dadurch ergibt sich folgendes Bild.

USB File Transfer (bis 5 Gigabits pro Sekunde)

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Geschwindigkeitszuwachs durch SSD Cache bei 5-Gigabits-Anbindung:

50,5 GB Download+12.86%+26.1 MBps
50,5 GB Upload+8.59%+16.7 MBps
19.8 MB Download+12.25%+23.5 MBps
19.8 MB Upload+0.91%+1.8 MBps
4.4 MB Download+49.25%+52.7 MBps
4.4 MB Upload+11.89%+18.7 MBps
59 KB Download+22.50%+2.7 MBps
59 KB Upload+11.97%+1.4 MBps

LAN File Transfer (bis 1 Gigabit pro Sekunde)

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Geschwindigkeitszuwachs durch SSD Cache beim Gigabit-LAN:

50,5 GB Download+0.44%+0.5 MBps
50,5 GB Upload+0.44%+0.5 MBps
19.8 MB Download+21.89%+17.6 MBps
19.8 MB Upload+4.80%+3.9 MBps
4.4 MB Download+64.60%+33.4 MBps
4.4 MB Upload+22.18%+12.0 MBps
59 KB Download+9.09%+0.3 MBps
59 KB Upload+10.00%+0.2 MBps

Internes Kopieren

Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache
Ø Megabytes pro Sekunde, grün eingefärbte Balken = mit SSD Cache

Geschwindigkeitszuwachs durch SSD Cache beim internen Kopieren:

50,5 GB Copy+47.05%+74.9 MBps
19.8 MB Copy+57.88%+79.7 MBps
4.4 MB Copy+122.31%+105.8 MBps
59 KB Copy+35.00%+2.1 MBps

Fazit: SSD Cache kann bedingt empfohlen werden

Für mich wird nach diesen Tests klar, dass ich nur selten von SSD Cache profitieren werde. Dies, da mein NAS meistens Filme streamt. Aber insbesondere auch wegen der Gigabit-LAN-Anbindung, deren grösster Leistungszuwachs mit Cache bei 64,6 Prozent liegt. Dies beim Herunterladen von 4,4 Megabytes grosser Dateien. Das betrifft beispielsweise JPG- oder MP3-Dateien, von denen ich dann in der Sekunde statt bisher 12 rund 19 Stück mit SSD Cache herunterladen kann. Bearbeite ich RAW-Fotodaten um die 20 Megabytes geht der Download nur noch einen Fünftel schneller. Bei Kleinstdateien sogar nur einen Zehntel.

Summa summarum würde ich mir selbst empfehlen, eher Geld in bessere, beziehungsweise grössere, HDDs zu stecken als in SSD Cache. Doch wäre ich Fotograf oder hätte ich erheblich mehr Nutzer und im besten Fall auch ein schnelleres LAN, dann sähe es anders aus. Im Firmennetzwerk, wo jede Sekunde Wartezeit Geld kostet, dürfte SSD Cache natürlich nicht fehlen. Hätte ich denn eine eigene Firma.

Ich hoffe sehr, dass dir dieses Review eine Idee davon gibt, was SSD Cache bewirken kann. Und ob du das brauchst. Solltest du bereits SSD Cache im Einsatz haben, wäre es echt genial in den Kommentaren zu lesen, wie viel Geschwindigkeitszuwachs du damit hast. Oder auch andere Erfahrungen mit Cache, beispielsweise, ob du schon mal eine SSD tauschen musstest, weil sie am Lebensende angelangt war.

Nachtrag vom 20. Oktober 2020

Die im Test verwendeten SSDs von WD stehen nicht auf der Kompatibilitätsliste von Synology und können daher nicht empfohlen werden. Dass für den Test nicht zu einem von Synology empfohlenen Modell gegriffen wurde, tut mir leid. Vom Hersteller empfohlene SSDs finden sich hier.

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Martin Jud
Martin Jud

Editor, Zürich

Der tägliche Kuss der Muse lässt meine Kreativität spriessen. Werde ich mal nicht geküsst, so versuche ich mich mittels Träumen neu zu inspirieren. Denn wer träumt, verschläft nie sein Leben.

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