RAID 15 на IDE: реальная польза или чепуха? – THG.RU

RAID 15 с двумя жёсткими дисками: реальная польза или маркетинговая чепуха?

Всё больше людей предпочитают собирать массив RAID, а не просто покупать один жёсткий диск. Обычному пользователю массив RAID позволяет достичь значительно более высоких скоростей дисковой подсистемы. Профессионалы ценят в RAID, прежде всего, отказоустойчивость и гарантию сохранения данных в случае краха диска.

Контроллеры RAID сегодня очень популярны. В частности, практически все high-end материнские платы имеют контроллеры “на борту”. Даже если вам RAID не так уж и нужен, вы получите в своё распоряжение дополнительный контроллер IDE, к которому можно подключать диски. В случае необходимости, вы можете создать собственный массив RAID из двух или четырёх жёстких дисков.

В домашних и простейших серверных системах чаще всего используются два режима RAID. RAID 0, известный как “чередование” (striping), позволяет повысить скорость передачи данных. RAID 1, также называемый “зеркалирование” (mirroring), постоянно копирует содержимое одного жёсткого диска на другой, что позволяет повысить отказоустойчивость системы, однако уменьшает полезную ёмкость в два раза.

Нет никакого сомнения, что RAID 0 является самым быстрым, а RAID 1 – самым надёжным. Если один из жёстких дисков выйдёт из строя, вы сразу же поймёте всю прелесть RAID 1 – система будет продолжать функционировать, и вы можете вернуть массив RAID 1 обратно после замены дефектного диска. С другой стороны, RAID 0 позволяет увеличить производительность и ёмкость за счёт уменьшения надёжности: чем больше дисков вы подключите в массив RAID 0, тем больше вероятность потери данных – ведь сбой любого диска приведёт к потере целостности всего массива.

Конечно же, существует режим RAID, который обеспечивает надёжность хранения и более высокую производительность по сравнению с одним жёстким диском. Он называется RAID 5. В этом режиме данные и информация о чётности распределяются не меньше, чем по трём жёстким дискам. Режим RAID 5 требует мощного контроллера, так как специальный процессор RISC высчитывает информацию чётности (XOR). Дешёвой альтернативой можно считать RAID 01 или 10, который работает на четырёх жёстких дисках и дублирует массив RAID 0 на двух дисках (0+1, или наоборот, 1+0).

Если RAID 5 не поставляется в виде интегрированного решения, то RAID 01 и 10 повсеместно встречаются на материнских платах.

Таким образом, цены на контроллеры RAID 5 высоки. Для небольших систем лучшим вариантом стало бы нечто среднее между RAID 1 и RAID 5. Именно такое решение и предлагают DFI и HighPoint. В соответствии с инструкцией последних материнских плат линейки LANParty, контроллер HPT372N поддерживает RAID15 с двумя жёсткими дисками. Что ж, давайте посмотрим на него внимательнее.

HighPoint HPT372N

Мы обнаружили этот контроллер на двух материнских платах DFI: LANParty 875 Pro и LANParty KT400A.

DFI снабдила контроллер IDE RAID наклейкой…

… за которой скрыт чип HighPoint HPT372.

Теперь, когда мы заглянули за наклейку, давайте приклеим её обратно.

Контроллер HPT372 является стандартной моделью HighPoint. Его старший брат, HPT374, обзавёлся поддержкой RAID 5 (без движка XOR) с последней версией прошивки. HighPoint вдруг решила перенести свой богатый опыт по управлению избыточной информацией на простой чип контроллера. Результат получил название RAID 15. В первый раз мы наблюдаем конфигурацию подобного рода всего на двух дисках.

Детальная информация о RAID 15 и RAID 1.5

Сразу скажем: HighPoint не поддерживает “истинный” RAID 15. Как подразумевает название, массив RAID 15 состоит из нескольких логических приводов, связанных в массивы RAID 1. То есть мы получаем “гнездовой” (nested) массив RAID.

RAID 15 состоит, по меньшей мере, из трёх логических элементов (минимальное значение для RAID 5), которые, в свою очередь, связаны в массивы RAID 1. RAID 51, напротив, зеркалирует два массива RAID 5.

Нетрудно заметить, что комбинация двух режимов RAID значительно улучшает отказоустойчивость. В массиве RAID 15 в каждом блоке RAID 1 может выйти из строя один привод, но система продолжит свою работу.

Так что HighPoint должна поддерживать что-то подобное, если, конечно, компания желает прикреплять наклейку RAID 15. В инструкции к материнским платам DFI LANParty 875 Pro и LANParty KT400A содержится следующая таблица:

Становится очевидным, что RAID 1.5 обеспечивает оптимальную производительность и сохранность данных (овал справа) – при этом никоим образом не относясь к RAID15. Что ж, великолепно. Зато мы видим объявление о поддержке, как чередования, так и зеркалирования. Ответ на вопрос заключается в точке между 1 и 5, то есть компания имеет в виду RAID 1.5. Оба режима RAID 1.5 и RAID 15, по сути, комбинируют чередование (одновременное чтение с двух дисков) и зеркалирование (данные записываются как в RAID 1).

Хотя контроллер осуществляет физическое чередование – то есть данные записываются (или читаются) на один диск, а затем на другой, что позволяет увеличить поток данных по причине использования двух дисков – фактически этого мало: режим незначительно отличается от старого RAID 0. Ёмкость, доступная в массиве RAID 1.5, равна ёмкости одного жёсткого диска, то есть половина общей ёмкости уходит на хранение избыточных данных.

RAID 15 от HighPoint: чередование с избыточными данными

Теоретически операция чтения должна быть такой же быстрой, как и в случае с RAID 0. При работе в режиме чередования подобного рода, информация считывается с обоих дисков одновременно.

При записи мы не получаем какого-либо улучшения, поскольку данные записываются на оба диска, чтобы быть считанными в режиме чередования.

В худшем случае один жёсткий диск выходит из строя, а система работает со второго (скопированного) диска. Единственный недостаток заключается в том, что все данные будут браться с одного диска.

В целом, данный метод должен работать так же быстро, как чтение RAID 0, в то время как запись должна быть аналогична RAID 1.

Тестовая конфигурация

В связи с ограничениями по времени, мы решили выбрать массив RAID на 25 Гбайт. Тесты на суммарной ёмкости до 400 Гбайт заняли бы намного больше времени и вряд ли привели бы к другому результату. Все измерения производительности на низком уровне (IOMeter, HDTach) запускаются без учёта разделов и не зависят от суммарной ёмкости массива RAID.

Результаты тестирования

Диаграммы передачи данных

RAID 0

RAID 1

RAID 15

WD2000BB, один диск

Производительность передачи данных

Время доступа

Производительность приложений: файловый сервер

RAID 15 обеспечивает преимущество при запросах средней длины. Лишь только при чтении 64 или больше последовательных блоков (типичное последовательное чтение) производительнее оказывается RAID 0.

Производительность приложений: web-сервер

Здесь мы наблюдаем очевидное преимущество RAID 15.

Нагрузка на процессор

Заключение: у RAID 15 есть как свои минусы, так и плюсы

К сожалению, контроллеры RAID на материнских платах DFI не позволяют убить сразу двух зайцев: обеспечить оптимальную производительность и отказоустойчивость всего с двумя жёсткими дисками. RAID 15 не смог избежать недостатков отказоустойчивого хранилища данных RAID 1: с одной стороны, полезная ёмкость невелика, с другой стороны здесь нет ощутимого прироста производительности.

Теоретически RAID 1.5 работает быстрее RAID 1, поскольку в данном режиме возможно чтение с двух жёстких дисков, ведь данные считываются способом, сходным с RAID 0 (чередование). Хотя с RAID 1.5 мы не смогли получить более высоких скоростей передачи данных, нагрузка на процессор оказалось существенно ниже, к тому же RAID 1.5 показывает хорошую производительность в тестах файлового сервера и web-сервера, которые зависят от скорости операций ввода/вывода. Ещё одним положительным моментом RAID 1.5 является уменьшенное время доступа.

Впрочем, серьёзным недостатком, по сравнению с RAID 1, является тот факт, что (как и в случае с RAID 0) вы не можете считать отдельно один диск на стандартном контроллере. Так что данные придётся восстанавливать на той же машине. Либо вам понадобится контроллер HighPoint HPT372N, поскольку никакой другой контроллер не поддерживает RAID 15, а даже если и поддерживает, то только в “гнездовом” способе, описанном выше (комбинация двух режимов RAID).

Наконец, преимущества использования подобного режима дома интересны, но насколько они оправдывают создание массива RAID 1.5 на HighPoint/ DFI’s RAID 1.5? В целом, производительность лишь немного улучшается, в то время как отказоустойчивость системы повышается по причине избыточного хранения данных на двух дисках. Основная причина для использования надёжного массива RAID заключается в обеспечении сохранности данных при сбое одного диска – и здесь RAID 1 показывает себя ничуть не хуже, к тому же этот режим поддерживается многими контроллерами. Опытным пользователям, как и раньше, лучше подойдёт RAID 0, в то время как повышенная безопасность вместе с высокой скоростью продолжает быть связанной с высокими издержками, то есть с RAID 10 или RAID 5.

RAID 1.5 будет привлекателен на сегменте серверов начального уровня (web-серверов), поскольку результаты тестов демонстрируют, что системы RAID 1.5 работают быстрее простых массивов RAID 0 в отношении производительности ввода/вывода. В конце лета мы проведём расширенный тест, который покажет, насколько контроллер IDE RAID сможет соревноваться с сегментом контролеров SCSI.