Тест 16-портовых RAID- контроллеров SAS: модели Adaptec, Areca и Promise – THG.RU

Введение

Даже серверы начального уровня сегодня оснащаются двух- или четырёхъядерными процессорами, а также многими гигабайтами памяти. Но должная подсистема хранения по-прежнему зависит от мощных и гибких host-адаптеров, обычно с поддержкой функций RAID. В нашу лабораторию поступили три high-end адаптера SAS от Adaptec, Areca и Promise, которые мы готовы подвергнуть тестированию, чтобы найти победителя.

Что такое SAS?

Нажмите на картинку для увеличения.

Серверные хранилища давно стали базироваться на адаптерах и приводах с поддержкой протокола Small Computer System Interface (SCSI), однако сегодня современным решением для напрямую подключаемых хранилищ (Direct Attached Storage, DAS) является интерфейс SAS: Serial Attached SCSI. Параллельная шина SCSI обладала рядом “неизлечимых” проблем, таких как разное время прохождения сигнала по каждому из проводов при повышении скорости, именно поэтому было решено перейти на последовательную передачу. SAS – последовательный протокол типа “точка-точка”, который не требует терминации сигнала. Он использует схему кодирования 8/10 бит (то есть на 10 передаваемых бит приходится 8 полезных, остальные задействуются протоколом коррекции ошибок). Сегодня скорость интерфейса составляет 3 Гбит/с, но уже в этом году должны появиться устройства со скоростью 6 Гбит/с (что соответствует полезной пропускной способности 300 Мбайт/с и 600 Мбайт/с на порт). На первый взгляд, 300 Мбайт/с не кажется рекордом скорости по сравнению с 320 Мбайт/с у UltraSCSI, но данная пропускная способность доступна для каждого подключённого устройства, а не разделяется ими.

Контроллеры SAS (также называемые инициаторами/initiators) используют протокол SSP (SAS SCSI Protocol) для общения с клиентскими устройствами (называемыми целями/targets). Протокол SATA Tunneling Protocol (STP) позволяет подключать накопители Serial ATA, а протокол SAS Management Protocol (SMP) помогает в работе с экспандерами/expanders. SAS использует два вида экспандеров (fanout и edge), которые можно сравнить с коммутаторами в мире сетей. Один контроллер SAS может работать с количеством edge-экспандеров до двух, что позволяет подключить до 128 приводов. Fanout-экспандеры позволяют подключить ещё больше edge-экспандеров.

Красота SAS заключается в замечательной гибкости и масштабируемости. Вы можете использовать разные конфигурации в домене SAS, состоящие из накопителей SAS и SATA для разных требований производительности и ёмкости. Все рассмотренные нами контроллеры не выходят за ценовой диапазон $1000, при этом они обеспечивают великолепный набор функций и производительность для корпоративных решений.

4×4 порта: многоканальная технология, оснастки и разъёмы

Нажмите на картинку для увеличения.

SAS поддерживает разнообразные кабели. SFF-8482 – внутренний разъём для отдельных накопителей, а разъёмы SFF-8087 используются для подключения к адаптерами внутри; SFF-8088 – внешняя версия. Ещё их называют mini-SAS, данные разъёмы позволяют подключить через одно соединение четыре отдельных порта.

Карты, рассмотренные в данном обзоре, предлагают четыре внутренних порта SFF-8087, что позволяет подключить до 16 клиентов. Adaptec и Areca также предлагают дополнительный внешний порт; SFF-8484 используется для консолидации четырёх портов в одно подключение внутри.

Оснастки SAS

Для подключения оснасток SAS и других устройств к host-адаптерам используются многоканальные кабели и разъёмы. Причём такие решения реализуются независимо от действительного числа приводов, то есть через одно многоканальное соединение можно подключать как один накопитель, так и 16, 24 или даже большее число приводов, в зависимости от конфигурации оснастки. Четыре порта, доступные при многоканальном подключении, дают пропускную способность до 1200 Мбайт/с, чего достаточно для высокопроизводительных массивов приводов.

Нажмите на картинку для увеличения.

Оснастки SAS используются по простой причине: с ними проще работать, чем с накопителями, установленными напрямую в сервер. Поскольку корпоративные системы всегда монтируются в 19″ стойки, весьма разумно добавлять оснастки SAS по мере их необходимости. Впрочем, использовать оснастку никто не заставляет: всё ещё возможно подключать к SAS-адаптерам приводы по отдельности. Всё, что вам для этого понадобится – соответствующие кабели, которые, скорее всего, придётся покупать отдельно.

Подключения SAS

Устройства SAS обычно содержат два порта, позволяя контроллерам устанавливать два физических подключения в целях избыточности или для удвоения пропускной способности интерфейса. Сегодня одно подключение SAS работает со скоростью 300 Мбайт/с, а позже в этом году должен появиться стандарт на 600 Мбайт/с. Помните, что данная пропускная способность не очень важна при подключении отдельных накопителей, но она, определённо, имеет значение при подключении массивов приводов к host-адаптерам через многоканальные кабели.

Adaptec RAID ASR-51645

Нажмите на картинку для увеличения.

Adaptec сегодня предлагает три линейки продуктов: линейку “2” начального уровня, недорогую линейку “3” и производительную серию “5”. Поскольку нашей задачей были тесты производительных контроллеров, то мы взяли модель из линейки “5”.

Номенклатура Adaptec ясная и понятная. Первая цифра (2,3 или 5) обозначает упомянутую линейку продуктов. Средние три цифры указывают количество внутренних и внешних портов (244 означает 24 внешних и 4 внутренних порта, например). Наконец, последняя цифра обозначает используемую технологию. В данном случае “5” говорит о контроллере Unified Serial, который может работать с накопителями SAS и SATA. Для обзора мы получили модель Adaptec RAID ASR-51645, который оснащён 16 внутренними и 4 внешними портами.

Мы уже тестировали линейку “5” контроллеров Adaptec в прошлом году в виде карты RAID 5805, при этом отметили великолепную производительность, полный набор функций и приемлемый ценовой уровень. Adaptec утверждает о том, что компании удалось обойти конкурентов в целых пять раз, и high-end контроллеру 51645 предстоит доказать это на практике.

Adaptec RAID ASR-51645 | Детали

Нажмите на картинку для увеличения.

RAID 51645 базируется на двуядерной архитектуре Adaptec RAID on Chip (ROC), причём процессор работает на частоте 1,2 ГГц. Он обладает доступом к 512 Мбайт кэш-памяти DDR2, а к host-компьютеру контроллер подключается через четыре линии PCI Express. Четыре разъёма SFF-8087 обеспечивают подключение до 16 приводов внутри, а дополнительный разъём SFF-8088 даёт до четырёх внешних подключений. Adaptec поддерживает все популярные режимы RAID, включая RAID 0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50 и 60 плюс JBOD. “EE” указывает на распределённые диски для горячей замены (distributed hot spare), то есть они используются, а не простаивают.

Adaptec поддерживает остановку шпинделя жёстких дисков через движок управления энергопотреблением, причём настройки можно устанавливать независимо для каждого массива. Если нужно, то системный диск можно исключить. Есть и возможность установки резервного аккумулятора. На сайте Adaptec можно ознакомиться с полными спецификациями, либо вы можете перейти к сравнительной таблице в нашей статье.

Adaptec RAID ASR-51645 | Обновление прошивки

Нажмите на картинку для увеличения.

Чтобы обновить прошивку контроллера, нужно перейти в пункт “Direct Attached Storage”, после чего выбрать “Actions” – “Upgrade controller images”.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Adaptec RAID ASR-51645 | Adaptec Storage Manager

Для управления картами Adaptec RAID служит утилита Adaptec Storage Manager, которая довольно хорошо проработанная и мощная. Мастер конфигурации очень прост в работе, он проведёт вас через все необходимые шаги настройки хранилища.

Нажмите на картинку для увеличения.

Adaptec RAID ASR-51645 | Создание массива

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Adaptec RAID ASR-51645 | Функции email

Программное обеспечение Adaptec поддерживает отправку почты различным получателям в случае срабатывания тех или иных событий. Можно указать выделенный почтовый сервер и список получателей, к которым будет приходить информация о состоянии, предупреждениях или ошибках.

Нажмите на картинку для увеличения.

Areca ARC-1680ix-16

Нажмите на картинку для увеличения.

Areca Technology Corporation также предлагает высокопроизводительные контроллеры SAS/SATA. Мы протестировали модель ARC-1680ix-16, 16-портовую карту на процессоре ввода/вывода Intel IOP348. Хотя карта оснащена четырьмя внутренними и одним внешним разъёмами mini-SAS, только четыре из них можно использовать параллельно. Впрочем, если вам нужно больше 16 портов, есть версия контроллера на 24 порта.

Нажмите на картинку для увеличения.

Подобно продукту Adaptec, карта тоже использует 512 Мбайт кэша DDR2. Однако, в отличие от конкурента, память не припаяна на карте, её можно будет обновить, заменив DIMM любым другим модулем DDR2 ECC DIMM с ёмкостью до 4 Гбайт. Однако модели с числом портов меньше 12 поставляются с припаянной памятью.

Печатная плата ARC-1680ix-16 довольно крупная, поскольку Areca использует одну плату для всех моделей, с числом портов от 12 до 24. Intel IOP348 работает на частоте 1200 МГц и использует два вычислительных ядра.

Если традиционные производители контроллеров, такие как Adaptec, фокусируются на профессиональных моделях и разрабатывают на их основе облегчённые версии, Areca пошла другим путём и начала с предложения контроллера SATA, который можно модернизировать до поддержки SAS. Поддерживаются все популярные режимы RAID: RAID 0, 1, 10, 3, 5, 6, 30, 50, 60, накопители по отдельности или JBOD. Areca поддерживает управление функциями энергопотребления, контроллер может останавливать шпиндель накопителей, которые неактивны в массивах. В отличие от моделей Adaptec и Promise, карта Areca использует вентилятор для охлаждения процессора ввода/вывода.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Areca ARC-1680ix-16 | Программное обеспечение

Профессиональные контроллеры Areca настраиваются через встроенный web-сервер, доступный через выделенный сетевой интерфейс. Программное обеспечение поддерживает оповещения через email, но данная функция не такая проработанная, как у Adaptec. Все настройки выполняются глобально, то есть все получатели (можно указывать до четырёх) будут всегда получать одинаковую информацию по email. Это же относится и к функциям энергопотребления контроллера Areca. Если Adaptec позволяет регулировать функции модульно, в данном случае все настройки энергопотребления будут применяться ко всем массивам и накопителям, подключённым к карте Areca. Впрочем, настройка карты Areca всё равно довольно интуитивная и эффективная.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Promise Supertrak EX16650

Нажмите на картинку для увеличения.

Promise начинала свою деятельность в качестве поставщика контроллеров IDE и Serial ATA, как с поддержкой RAID, так и без неё. Со временем компания улучшила свой ассортимент, в котором теперь присутствуют как простые контроллеры, так и модели корпоративного класса, такие как Supertrak EX16650.

Данная карта оснащена 16 внутренними портами SAS, доступными через четыре разъёма mini-SAS. Подобно Areca, карта Promise использует процессор ввода/вывода Intel IOP348 на частоте 1,2 ГГц и оснащена 512 Мбайт кэш-памяти DDR2 с поддержкой ECC. Интерфейс у карты x8 PCI Express.

Promise также предлагает профессиональные карты начального уровня на 4 и 8 портов Supertrak EX8654 и EX8658. Если наша карта EX16650 была полноразмерной по высоте, две упомянутые модели отличаются низким профилем, что может быть полезно некоторым пользователям.

Promise Supertrak EX16650 | Функции

Нажмите на картинку для увеличения.

Карта Promise достойно выглядит по сравнению с конкурентами: Supertrak EX16650 поддерживает все основные режимы RAID, такие как RAID 0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50 и 60, при этом на карту можно устанавливать опциональный резервный аккумулятор на 72 часа. Расширенные функции RAID, такие как создание нескольких массивов на накопитель, быстрая фоновая инициализация, а также преобразование массивов (тип, ёмкость, размер stripe) тоже все на месте. Управление контроллером Promise осуществляется через web-интерфейс, причём доступна поддержка десяти языков.

Система оповещения по email довольно функциональная, поскольку она позволяет отсылать сообщения всем системным пользователям. Кроме того, если Adaptec и Areca определяют три уровня оповещения, то у Promise их пять, причём доступны целых 29 разных опций. На наш взгляд, это несколько избыточно, но конфигурация выполняется очень легко, хотя нам не хватило функции управления энергопотреблением.

Promise Supertrak EX16650 | Promise RAID Tools

Promise Supertrak EX16650 | Создание RAID

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Promise Supertrak EX16650 | Оповещения по email

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Сравнительная таблица

Системная конфигурация

Тестовые жёсткие диски: Fujitsu MBA3147RC (15 000 об/мин)

Мы использовали 16 жёстких дисков Fujitsu MBA3147RC SAS на 15 000 об/мин, чтобы нагрузить контроллеры должным образом. Данные винчестеры представляют собой современные серверные модели с кэшем 16 Мбайт и пропускной способностью больше 150 Мбайт/с.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Результаты тестов

Последовательная пропускная способность

RAID 0

Карта Areca оказалась явно самой быстрой по простому последовательному чтению без очереди команд. Контроллер начинает с 680 Мбайт/с и в пике даёт 820 Мбайт/с, когда задействуются длинные очереди команд. Максимальная производительность Adaptec тоже почти такая же. Promise начинает с 390 Мбайт/с и достигает 800 Мбайт/с, но только при самых длинных очередях команд.

При последовательных операциях записи RAID 0 мы наблюдаем чёткую иерархию: Areca – самый быстрый контроллер, Adaptec – на втором месте, а Promise финиширует третьим.

RAID 5

При использовании всех жёстких дисков в массиве RAID 5, пропускная способность RAID 5 очень близка к тому, что мы видели в случае RAID 0. Однако если контроллеру нужно выполнить перестройку массива “на лету”, то производительность падает. Контроллер Areca смог сохранить высокий уровень производительности, а на производительность контроллеров Adaptec и Promise отсутствующий диск заметно повлиял.

Areca и Adaptec смогли поддержать такую же производительность последовательных операций чтения в повреждённом массиве RAID 5, а карта Promise демонстрирует сильное падение скорости после удаления диска из массива.

RAID 6

Массив RAID 6 поддерживает двойную избыточность для критически важных систем. Опять же, пропускная способность чтения очень близка к великолепным результатам, которые мы уже видели в случае RAID 0. Удаление одного жёсткого диска (симуляция сбоя) слабо повлияло на производительность контроллера Adaptec, но весьма ощутимо сказалось на скорости Areca и Promise. Если вышли из строя два жёстких диска, то контроллеру Areca удаётся поддержать такой же уровень производительности, что и в случае сбоя одного винчестера, а контроллеры Adaptec и Promise теряют ещё сильнее в скорости.

В массиве RAID 6 производительность последовательных операций записи всегда одинаковая на здоровом или повреждённом (без одного или двух дисков) массиве в случае контроллеров Adaptec и Areca. К сожалению, производительность контроллера Promise падает почти на 50% после удаления одного или двух дисков в массиве RAID 6.

Производительность ввода/вывода RAID 0

Производительность ввода/вывода массива RAID 0 отличается слабо при коротких очередях. Если размер очереди меньше восьми команд, то все карты дают почти равную производительность. При увеличении очереди команд контроллер Areca ограничивает производительность чуть больше 2000 операций ввода/вывода в секунду. Только контроллер Promise показал хорошую масштабируемость на больших длинах очереди, поскольку он смог выдать почти 4000 операций ввода/вывода в секунду в большинстве сценариев.

Производительность ввода/вывода RAID 5

RAID 5, вероятно, самый важный режим. Контроллер Adaptec оказался самым быстрым в наших тестах RAID 5 с 16 жёсткими дисками, но Promise тоже держится вплотную. У Areca возникает “узкое место”, стоит глубине очереди превысить восемь команд – выше этой отметки производительность перестаёт увеличиваться. Однако вышедший из строя жёсткий диск отбрасывает Promise на последнюю позицию, поскольку падение производительности ввода/вывода у него значительно более сильное, чем у контроллеров Adaptec или Areca.

Производительность ввода/вывода RAID 6

Тесты RAID 6 более “суровые”, поскольку контроллерам приходится два раза вычислять информацию избыточности RAID. Если массив сохраняется “здоровым”, то самым быстрым можно назвать контроллер Adaptec, за ним следуют Areca и Promise. Опять же, мы обнаружили прежнее “узкое место” контроллера Areca, которое ограничивает его производительность ввода/вывода при увеличении очереди больше восьми команд. Однако контроллер Areca смог выдать самую высокую производительность при выходе из строя двух жёстких дисков.

Энергопотребление

Контроллеры Adaptec и Areca используют систему управления энергопотреблением, которая приводит к остановке шпинделя жёстких дисков после определённого периода бездействия. В случае контроллера Adaptec RAID 51645, опции энергопотребления можно регулировать для каждого жёсткого диска или массива по отдельности, а у Areca доступны только глобальные настройки. В любом случае, результат довольно существенный. Включение режима энергосбережения и остановка шпинделя 16 жёстких дисков на 15 000 об/мин привели к тому, что в простое система стала потреблять почти на 70 Вт меньше, что составляет около 20%. Конфигурация тестовой системы приведена в таблице выше.

Заключение

Все три протестированных контроллера предназначены для поддержки максимальной производительности подсистемы хранения данных в корпоративных окружениях. Массивы хранения данных, серверы транзакций, серверы наблюдения, обработки мультимедиа и схожие задачи – все они будут прекрасно работать на любом из рассмотренных контроллеров. Однако мы смогли выявить некоторые различия.

Победитель по функциям: Adaptec

У Adaptec разработан самый мощный и удобный интерфейс управления, по которому наглядно виден многолетний опыт компании. Всё это сразу же бросается в глаза при работе с картой RAID 51645 и её программным обеспечением. Утилита Adaptec Storage Manager улучшается годами, поэтому мы были не удивлены, признав это решением самым удобным.

Система web-управления Areca проще, но, возможно, она более эффективная, поскольку для управления предусмотрен отдельный сетевой интерфейс (хотя, конечно, по функциям до уровня Adaptec далеко). Оповещение по email и функции управления энергопотреблением недостаточно модульные – я бы не хотел останавливать шпиндель, например, у системного массива. Promise набирает баллы очень простым использованием и настройкой через web, в которой разберутся даже новички.

Производительность

Производительность не должна быть основным критерием при выборе того или иного контроллера, поскольку различия невелики. У Areca виден потолок, если ваше приложение создаёт очереди команд с большой глубиной, но данный контроллер прекрасно себя показывает по последовательной пропускной способности, а также и по производительности при работе с повреждёнными массивами; в этих категориях равных Areca нет. Что касается производительности ввода/вывода, то контроллер Adaptec показал лучшие результаты в целом. Promise же подкупает ценой, поскольку она у этого контроллера самая низкая.

Нажмите на картинку для увеличения.