Дёшево не всегда плохо
Когда необходимо обеспечить высокую сохранность данных, администраторы сталкиваются с нелёгким выбором. Во многих случаях самым простым решением становится массив RAID 1 (зеркалирование). Но его нельзя назвать эффективным, поскольку RAID 1 практически не обеспечивает прирост скорости по сравнению с одним приводом. И не только: в массиве RAID 1 вы теряете половину общей ёмкости.
Поэтому мы наблюдаем рост популярности массивов RAID 5 на жёстких дисках ATA даже в небольших организациях. Причина очевидна: жёсткие диски ATA стоят существенно дешевле аналогов SCSI, а в последнее время и цена на контроллеры тоже заметно снизилась. К тому же, производительность подобных систем часто не очень отстаёт от более дорогих решений SCSI.
Мы решили протестировать новые и привлекательные контроллеры RAID в средней ценовой категории: 2410SA от Adaptec, HighPoint RocketRAID 1640, ICP Vortex 8545RZ, MegaRAID 150-4 от LSI Logic и FastTrak S150 SX4 от Promise.
RAID 5: что это и для кого?
В отличие от известных массивов RAID 0 и 1, обеспечивающих либо прирост производительности, либо гарантию сохранности в случае выхода из строя одного жёсткого диска, массив RAID 5 позволяет сочетать оба преимущества. Но для работы массива RAID 5 необходима мощная аппаратная поддержка со стороны контроллера – ведь он должен регулировать одновременную запись и чтение на нескольких жёстких дисках, размещая при этом информацию избыточности. Последняя особенность не требует особо сложной архитектуры, однако, по мере роста скоростей, процесс записи информации избыточности в реальном времени заметно нагружает центральный процессор.
Мы должны различать программный RAID, типа реализованного HighPoint, и аппаратный RAID, в котором все вычислительные задачи берёт на себя процессор RISC. Promise решила интегрировать собственный процессор XOR в свой контроллер, а Adaptec, ICP и LSI Logic предпочли проверенные чипы от Intel.
Для записи данных и блоков с избыточной информацией по всем дискам в массиве необходимо использовать конфигурацию RAID 5, минимум, на 3 диска. При этом “потерянный” объём составит 33%, что по-прежнему довольно много. Потери на хранение информации избыточности будут уменьшаться по мере роста числа дисков в массиве, хотя и риск сбоя одного из дисков при этом повышается. Самый худший сценарий, конечно, происходит, если два жёстких диска одновременно выйдут из строя.
Наше заключение будет таково: при использовании четырёх жёстких дисков вы жертвуете 1/4 общего пространства, в то же время сохраняя малую вероятность худшего сценария. К тому же, массив RAID 5 на четырёх дисках не ограничивается производительностью шины PCI со 133 Мбайт/с (32 бита, 33 МГц).
Следует упомянуть, что RAID 5 вряд ли станет хорошим решением для настольных ПК. Даже на рабочих станциях самыми эффективными и быстрыми решениями остаются RAID 0+1 (чередование + зеркалирование) или RAID 10 (зеркалирование + чередование), хотя, конечно, они отводят под избыточную информацию больше дискового пространства.
Интересные возможности
Современные массивы RAID обеспечивают целый набор возможностей, и мы бы хотели остановиться на двух из них перед тем, как перейти непосредственно к контроллерам.
Онлайновое увеличение ёмкости
Если вы смотрите на перспективу, то мы рекомендуем убедиться в наличии функции онлайнового увеличения ёмкости (Online capacity expansion). При её поддержке вы сможете изменять размер массива “на лету”. К примеру, если вы желаете заменить четыре 160-Гбайт жёстких диска на диски по 250 Гбайт, чтобы увеличить общую ёмкость массива. При этом вы просто будете поочерёдно менять диски, и каждый раз включать опцию перестроения массива. Как только вы замените все диски, вы сможете увеличить суммарную ёмкость массива “на лету”.
Миграция уровня RAID
Под миграцией уровня RAID (RAID level migration) мы понимаем переход с одного уровня RAID на другой. Если вы желаете мигрировать с RAID 5 на более скоростной массив RAID 0 для увеличения производительности, то это тоже возможно – при условии, что функция поддерживается контроллером RAID и его программным обеспечением.
SATA-RAID: взять попроще или посложнее?
Ещё перед началом тестов было очевидно, что контроллеры SATA можно разделить на две категории. Во-первых, существуют недорогие модели, карты начального уровня для серверного рынка. Затем существуют карты от крупных компаний, специализирующихся в области контроллеров, которые реализовали совокупность своих технологий в прекрасном продукте по соответствующей цене.
Поэтому вам предстоит нелёгкое решение: стоит ли купить дорогую карту или простой модели будет достаточно? Для ответа на этот вопрос мы рекомендуем внимательно оценить, для чего вы будете использовать контроллер. Универсальный и дорогой контроллер вряд ли нужно устанавливать в web-сервер, поскольку в большинстве случаев RAID 1 обеспечивает там ту же производительность. Да и большие для web-сервера смотрятся как-то странно.
Другое дело – файловый сервер или сервер базы данных. “Ядро” каждой небольшой компании должно быть доступно 24 часа в день, семь дней в неделю и 365 дней в году. Здесь отсутствие свободного пространства может быстро стать “узким местом”, поэтому учтите наличие функций, упомянутых выше.
Adaptec 2410SA
BIOS: 5934
Драйвер: 4.0.0.5694
Adaptec, без сомнения, одна из самых известных компаний в мире контроллеров жёстких дисков. Она завоевала прочную репутацию в линейке продуктов для SCSI. Но даже Adaptec не может игнорировать тенденцию перехода от дорогих решений SCSI к более доступным и объёмным приводам ATA – собственно, поэтому и появилась модель 2410SA.
Карта использует известные и проверенные компоненты. Процессор RISC от Intel (80303) отвечает за вычисления чётности XOR, что необходимо для аппаратной поддержки RAID 5.
Adaptec не имеет собственных контроллеров Serial ATA, поэтому здесь использованы два чипа Sil3112 от Silicon Image. Комплект завершают 16 Мбайт встроенной кэш-памяти.
Инженеры Adaptec решили создать низкопрофильную карту, которая – при условии использования короткой пластины слота – может устанавливаться в стоечные серверы 2U. Раскладка портов SATA нас не слишком впечатлила: разместив их ещё правее, Adaptec облегчила бы подключение приводов в большинстве случаев.
В отличие от контроллеров HighPoint и Promise, Adaptec реализовала 64-битный интерфейс PCI, который поддерживает частоту до 66 МГц. Как обычно, карта обратно совместима и будет работать в обычном 32-битном слоте.
Нас несколько озаботил тот факт, что BIOS необходимо обновлять через командную строку DOS. Более того, вам понадобятся две дискеты. Обновление под Windows облегчило бы жизнь администраторов. При замене контроллера (при выходе из строя) программное обеспечение Adaptec проведёт обязательную проверку целостности массива. Хорошая идея.
Adaptec 2410SA также поддерживает онлайновое увеличение ёмкости. Вы меняете приводы по отдельности, а потом увеличиваете ёмкость массива “без отрыва от производства”.
Наконец, Adaptec обеспечивает хороший набор драйверов для всех систем Windows, Red Hat и Suse Linux, SCO UnixWare 7.11 и Caldera Open Unix 8.
Программное обеспечение
Потрясающий комплект программного обеспечения Adaptec является свидетельством многолетнего опыта компании по работе с контроллерами накопителей. Управление контроллером осуществляется через интерфейс браузера, то есть возможно как локальное, так и сетевое подключение.
Помимо создания большого неразрывного раздела, массивов RAID 0, 1 и 10, контроллер позволяет создавать массивы RAID 5 и RAID 50 – последняя опция требует шесть жёстких дисков (два массива RAID 5 с чередованием).
Для нашего тестирования мы установили массив RAID 5 на четыре диска. Вы можете включать или отключать кэширование записи и чтения. В процессе установки вам необходимо задать размер stripe и общий объём массива. Последняя опция довольно интересна, так как вы можете установить массив RAID 5 для хранения важных данных и одновременно массив RAID 0 для хранения временных данных с быстрым доступом. Здесь программное обеспечение Adaptec демонстрирует великолепную гибкость.
В конце установки происходит инициализация и выбор имени для массива. Когда мы выбрали построение массива, то у нас ушло около 90 минут – при объёме массива около 103 Гбайт.
HighPoint RocketRAID 1640
BIOS: 2.03s
Драйвер: 2.03s
Карта HighPoint RocketRAID 1640 использует собственный широко известный контроллер HPT374 RAID, который имеет только программную поддержку RAID 5. Фактически, этот чип поддерживает устройства Ultra ATA, поэтому для Serial ATA используются мосты Marvell.
Как вы увидите по результатам нашего тестирования, это решение отнюдь не означает сильного падения производительности – при этом контроллер RocketRAID 1640 явно превосходит “родные” контроллеры Serial ATA в некоторых отношениях.
Подобно Adaptec, HighPoint выбрала низкопрофильный формат. Однако возможность установки в низкие стоечные корпуса несколько ограничена расположением разъёмов – конечно, если вы не планируете применить к кабелям грубую силу.
Контроллер HighPoint имеет интересное преимущество по установке массива RAID 5: в отличие от большинства конкурентов, мы смогли создать массив всего за 14 минут. Контроллер Promise справился ещё быстрее, поскольку он единственный не производит верификацию.
Мы были впечатлены программной поддержкой HighPoint. Помимо драйверов под Windows (даже для AMD64), Red Hat и Suse Linux, вы можете скачать и драйверы для FreeBSD.
ICP Vortex 8546RZ
BIOS: 2.39.06-R06D
Драйвер: 5.1.0.14
Что касается скорости построения массива, то контроллер ICP оказался самым медленным. Инициализация заняла несколько часов, во время которых массив уже работал, хотя и медленно.
ICP Vortex решила более продуманно, по сравнению с другими компаниями, подойти к функциям и аксессуарам своего контроллера. Благодаря расположению портов SATA эту низкопрофильную карту можно без всяких проблем использовать в стоечных серверах 2U – ICP даже вложила в комплект поставки соответствующую планку для слота.
Контроллер поставляется с четырьмя адаптерами Ultra ATA-to-SATA, что позволяет использовать его вместе со старыми дисками Ultra ATA. Подобно Adaptec, ICP Vortex оснастила карту двумя чипами SATA от Silicon Image (Sil3112), отвечающими за четыре жёстких диска. Здесь используется тот же самый XOR-процессор Intel.
64-битный интерфейс PCI на 66 МГц позволит преодолеть ограничение стандартной PCI в 133 Мбайт/с, хотя это важно только для массивов RAID 0, поскольку RAID 5 не подходит к пределу пропускной способности PCI. Контроллер роскошно оснащён 128 Мбайт памяти c ECC, используемой в качестве кэша. ICP в этом отношении превосходит остальные контроллеры. Наконец, ICP Vortex, в дополнение к уровням 0, 1, 10 и 5, поддерживает массив RAID 4.
Массив также поддерживает миграцию уровня RAID и онлайновое расширение ёмкости. Список поддерживаемых операционных систем тоже не короток: Windows во всех видах, Netware, SCO Unix, Linux (binaries) и FreeBSD.
Эти адаптеры поставляются вместе с картой. Они позволяют подключать к контроллеру обычные приводы Ultra ATA. Хорошая идея для тех, кто желает мигрировать на Serial ATA.
Программное обеспечение
Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с ICP Vortex, называется RAID Navigator, и, подобно предложению от Adaptec, оно базируется на программном ядре, использующемся в продуктах SCSI. Приложение показывает вам доступные приводы – вы можете создать массив RAID в несколько щелчков мышью.
LSI Logic MegaRAID SATA 150-4
BIOS: G112
Драйвер: G711
Карта от LSI Logic не относится к низкопрофильным. На удивление она довольно массивна. Связано это с тем, что дизайн базируется на шестиканальном контроллере (MegaRAID SATA 150-6) от LSI Logic. 4-канальная модель, которой хватает для наших нужд, имеет некоторые знакомые компоненты: два контроллера Silicon Image Sil3112 для Serial ATA, 64 Мбайт ECC SDRAM для кэша и XOR-процессор Intel GC80302. Последний отличается от GC80303 только скоростью интерфейса памяти: 66 МГц вместо 100 МГц.
Документация LSI Logic хвастает немедленной доступностью массива RAID после начала его построения. Это действительно так: после выбора необходимых опций мы смогли получить доступ к приводу под Windows. Инициализация проходила в фоне – этот процесс занял примерно три часа. Во время инициализации массив работает на пониженной скорости.
Производительность контроллера LSI падает при глубине очереди больше 32, но, в целом, производительность остаётся высокой. MegaRAID SATA 150-4 смог обойти контроллер Adaptec в большинстве тестов.
Контроллер обеспечивает диапазон функций, напоминающих модель Adaptec. Под FlexRAID LSI понимает возможность изменять уровень RAID “на лету” или увеличивать ёмкость массива, поочерёдно заменяя приводы. Поддержка LSI фокусируется на Windows, Red Hat и SuSe, SCO Unix и также Netware.
Программное обеспечение
Power Console Plus
Promise FastTrak S150 SX4
BIOS: 2.0.0.4
Драйвер: 1.2.0.9
Вряд ли у кого-либо возникнут сомнения, что контроллер FastTrak S150 SX4 от Promise выглядит впечатляюще. Помимо собственного контроллера Promise, плата содержит четыре мостовых чипа для приводов SATA. Что намекает на изначальную ориентацию контроллера Promise PDC20621 в сторону интерфейса Ultra ATA.
Самая необычная особенность этого контроллера – наличие слота SDRAM, в который необходимо вставить модуль памяти перед использованием платы. SX4 будет использовать эту память в качестве кэша, при этом вы можете установить до 256 Мбайт. Поддерживается память как с ECC, так и без. Но будьте предусмотрительны: в комплекте с картой модуль SDRAM DIMM не поставляется. Поэтому купите его заранее.
Плата SX4 продемонстрировала хорошие результаты по чтению и в тесте файлового сервера, но несколько отстала по записи и в тесте web-сервера. В любом случае, скорость передачи данных довольно существенно опережает другие модели. Похоже, процессор XOR у Promise имеет высокую эффективность.
Promise поддерживает все операционные системы Windows, а также Red Hat и Suse Linux. Никаких следов обещанного драйвера для FreeBSD мы не обнаружили.
Программное обеспечение
В случае отказа жёсткого диска Promise освобождает пользователя от большей части работы по восстановлению массива. После того, как новый диск будет установлен и распознан контроллером, карта автоматически начнёт перестроение массива. Великолепная идея, поскольку контроллер имеет “всего” четыре порта SATA. На многоканальных контроллерах перестроение массива приходится запускать вручную, так как только что установленные приводы можно использовать и для других массивов.
Тестовая система
| Процессор | |
| Socket 604 | Dual Intel Pentium 4 Xeon, 2,8 ГГц, кэш 512 кбайт, FSB533 |
| Системные компоненты | |
| DDR SDRAM | 2x 512 Мбайт PC3200 Samsung, ECC, регистровая |
| Материнская плата | Asus PP-DLW, Rev. 1.03 Чипсет Intel E7505 |
| Графическая карта | nVidia GeForce FX 5900, 128 Мбайт |
| Жёсткий диск | Системный привод: Western Digital WD800JB Тестовые приводы: массив RAID-5 Array из 4x Western Digital WD360 Raptor, 36 Гбайт, 10 000 об/мин, кэш 8 Мбайт |
| Программное обеспечение | |
| Чипсет Intel | Intel Chipset Installation Utility 5.1.1.1002 Intel Application Accelerator RAID Edition Ver. 3.53 |
| DirectX | 9.0b |
| ОС | Windows XP Professional Build 2600 Service Pack 1 |
Тесты
Adaptec 2410SA
HighPoint RocketRAID 1640
ICP Vortex 8546RZ
LSI Logic MegaRAID SATA 150-4
Promise FastTrak S150 TX4
Заключение
На основе результатов тестов можно разделить контроллеры по наилучшим сферам их применения. LSI Logic MegaRAID SATA 150-4 собрал наибольше число “золотых медалей” в нашем тестировании. Он легко обошёл конкурентов в ряде тестов, в частности, в тестах файлового и web-серверов, а также в тесте Winbench 99 2.0.
После лидера выбор других участников соревнования необходимо делать осторожно, основываясь на результатах тестирования. Несмотря на превосходные “бумажные” спецификации и 128 Мбайт кэша, контроллер ICP Vortex постоянно чуть отставал. По сравнению с Adaptec и LSI Logic, модель GDT8546RZ предлагает превосходный диапазон функций – однако результаты тестов несколько смазывают картину.
Следует отметить, что контроллеры HighPoint и Promise не показали каких-либо особо слабых мест по сравнению с тремя именитыми компаниями, несмотря на существенно меньшую цену. Их производительность можно оценить как “выше среднего”. Только в Winbench мы видим сильное падение RocketRAID 1640 из-за отсутствия XOR-процессора. Promise позволяет установить от 16 до 256 Мбайт кэша на свой контроллер. Так что повторное использование памяти, которая может пылиться в вашем шкафу, является хорошим и экономным решением.
В целом, вам придётся выбирать между недорогими моделями от HighPoint или Promise и солидными дорогими контроллерами от Adaptec, ICP Vortex или LSI Logic. Продукт Promise выгодно выделяется в нижнем ценовом сегменте. Что касается “первого класса”, то здесь лидером стал контроллер LSI.
