НАКОПИТЕЛИ

8-канальный контроллер RAID 6: Areca ARC-1120

Конкуренция на рынке профессиональных контроллеров Serial ATA RAID не стихает. Вскоре после того, как производители HighPoint и Promise представили свои первые PCI-решения, к ним подтянулись и такие известные компании, как Adaptec и LSI Logic. Примерно год назад появились продукты от RAIDCore и NetCell, оставившие хорошее впечатление.

Все упомянутые производители концентрировались, главным образом, на профессиональный рынок, поддерживая, в частности, интерфейс PCI-X. Теперь тайваньский производитель Areca старается вырваться вперёд, обеспечив поддержку RAID 6.

Контроллеры RAID чаще всего используются в бизнес-окружении, на тех же серверах. Цель массива RAID заключается в повышении производительности дисковой подсистемы благодаря чтению и записи одновременно на несколько приводов, а также в повышении отказоустойчивости, то есть в предотвращении потери данных в случае отказа привода. Дело в том, что если даже проводить регулярное резервное копирование, бывают всё же ситуации, когда простой сервера недопустим, - и здесь на помощь приходят RAID-массивы.

Самым распространённым на рынке серверов можно назвать массив RAID 5 - он прекрасно работает в большинстве ситуаций. Когда на массив RAID 5 записываются данные, то они распределяются по всем приводам, кроме одного. Контроллер создаёт информацию избыточности для данной порции данных, и эта информация записывается на последний жёсткий диск. Она может использоваться для восстановления данных, если один из накопителей выйдет из строя. К тому же, и производительность возрастает - ведь данные одновременно записываются (или читаются) на несколько жёстких дисков параллельно.

В массиве RAID 5 для записи информации избыточности каждый раз выбирается разный привод. Собственно, массив RAID 5 является усовершенствованным RAID 3, где информация избыточности записывалась только на один, выделенный привод. RAID 5 улучшает производительность, поскольку в массиве RAID 3 "узким местом" обычно становился привод с информацией избыточности.

Но бывают ситуации, когда необходим более высокий уровень надёжности, чем может обеспечить RAID 5. Компания Areca решила пойти именно в этом направлении, предложив контроллер RAID 6. Он, в общем-то, аналогичен RAID 5, но в RAID 6 информация избыточности записывается на два диска, то есть в массиве может выйти из строя два привода - и это никак не скажется на сохранности данных. Конечно, массив RAID 6 обойдётся в ещё один дополнительный привод. Давайте посмотрим, как работает RAID 6, и какую производительность он обеспечивает.

Кому нужен RAID 6?

Сегодня системы хранения на базе массива RAID 5 трудно переоценить. Но и они не идеальны - такая система выдержит выход из строя только одного жёсткого диска. А если "вылетят" два жёстких диска? Подобная проблема, на первый взгляд, не очень актуальна, но она приведёт к потере данных. То есть если в массиве RAID 5 из строя выйдет один жёсткий диск, то его следует как можно быстрее заменить. В идеальном случае в системе должен находиться резервный привод (spare drive), который в обычных условиях не используется и включается в работу массива только после выхода одного из обычных приводов. Если резервного привода нет, то администратор должен как можно быстрее подключить к массиву исправный диск. Без одного привода массив RAID 5 является таким же уязвимым, как массив RAID 0. Любые дальнейшие сбои приведут к потере всей информации. А восстановление массива может оказаться делом очень накладным.

Но даже после замены дефектного привода существует определённый риск, ведь RAID-контроллер должен собрать отсутствующие блоки данных на основе информации избыточности и записать их на новый привод. Этот процесс называется повторное построение массива (rebuilding). На практике же бывает так, что если массив RAID 5 работает долгое время (скажем, года три), то диски могут выходить из строя почти одновременно, один за другим.

Массив RAID 6 в деталях

Чтобы не столкнуться с кошмаром катастрофической потери данных, рекомендуется записывать второй набор информации избыточности. И здесь на помощь приходит массив RAID 6: он использует готовые блоки информации избыточности и записывает их на дополнительный диск. Это может быть код Рида-Соломона, повсеместно встречающийся на цифровых носителях для коррекции данных. Но такой код требует дополнительных аппаратных ресурсов. Areca решила подойти по-простому и создала второй набор данных избыточности с помощью вычислений XOR, хотя для этого и потребовалось добавить ещё один чип.

Areca ARC-1120

Высланный в нашу лабораторию контроллер использует 133-МГц интерфейс PCI-X, но сегодня появилась и версия под x8 PCI Express. Наша тестовая карта обеспечивает восемь портов Serial ATA I. Для блока XOR Areca выбрала чип Intel i80332.

ARC-1120 представляет собой низкопрофильную карту с восемью портами. Areca также выпускает версии на 12 и 16 каналов, ARC-1130 и ARC-1160. Эти модели имеют более высокий профиль, но зато на них присутствует разъём SO DIMM, позволяющий расширить встроенные на плату 128 Мбайт кэша DDR333. Обе модели также предлагают порт для модуля резервного питания.

У Areca массив RAID всегда состоит из набора RAID (RAID set) и набора томов (volume set). Первый создаётся, когда приводы физически вносятся в массив. Поверх набора RAID создаётся набор томов, где можно выбирать требуемый уровень массива RAID. Однако один том не всегда может использовать всё доступное пространство. То есть на одном физическом массиве RAID вы можете создавать несколько томов.

Технические спецификации

Areca ARC-1120
Шина	133-МГц PCI-X
Движок XOR	Intel 80332
Порты SATA	8x SATA II
Кэш	128 Мбайт DDR333, ECC
Уровни RAID	0, 1, 0+1, 3, 5, 6, JBOD
Функции	Онлайновый RAID-роуминг Онлайновая миграция уровня RAID Онлайновое изменение размеров раздела 64-битное LBA Избыточный флэш-образ Немедленная доступность/ фоновая инициализация Управление через web-интерфейс Поддержка нескольких адаптеров Опциональный модуль резервного питания Оповещение по email

Порты SATA II уже имеют защёлки.

ARC-1120 в работе

Повторное построение массива

Повторное построение массива RAID 6 для двух вышедших из строя приводов Western Digital WD740 Raptor заняло 25 минут. Для сравнения мы также создали массив RAID 5 и удалили из него один диск. Затем мы начали процесс восстановления: потребовалась 21 минута. В результате контроллер Areca обеспечивать скорость повторного построения массива на уровне 9500-12S от 3Ware, которому в такой же ситуации потребовалось тоже 21 минута.

Миграция уровня RAID

Массив RAID 6 использует два привода в массиве для хранения информации избыточности, так что он будет более накладным по числу приводов, чем RAID 5. Если дисковое пространство массива подойдёт к концу, то в качестве временной меры можно будет перевести массив RAID 6 в RAID 5. Вы получите дополнительную ёмкость, равную объёму одного привода, но и уровень отказоустойчивости понизится до сбоя одного привода. Переход с RAID 6 на RAID 5 занял чуть меньше 54 минут - неплохо, учитывая размер массива RAID (8 скоростных приводов по 74 Гбайт каждый).

Если же вы пожелаете перейти на более высокий уровень с быстрого, но небезопасного RAID 0, то здесь вас может ждать неудача. Дело в том, что переход на массив RAID, использующий информацию избыточности, снижает полезную ёмкость массива. Если ваш массив уже заполнен данными, то на информацию избыточности просто может не хватить места. По той же причине переход с RAID 5 на RAID 6 даётся не всегда легко.

Напротив, перейти с существующего массива RAID 5 на RAID 3 или даже на RAID 0 очень просто, поскольку доступное пространство либо остаётся таким же, либо увеличивается. Если миграция освобождает дополнительное дисковое пространство, то его можно добавить к массиву после завершения миграции.

Конкуренты: Broadcom/Raidcore BC4000 и 3Ware/AMCC 9000

Линейка 9000 от 3Ware выделяется своей хорошей производительностью, да и тем, что эти контроллеры в нашем тестировании оказались сразу же за более гибкой моделью BC4000 от Broadcom/Raidcore. 3Ware использует свой собственный блок XOR, 128 Мбайт памяти, опциональный блок резервного питания и предоставляет богатые программные возможности. В итоге мы получаем продукт, который лишь чуть уступает дорогим моделям SCSI - если вообще уступает.

Где-то с год назад мы получили первый контроллер RAIDCore. Даже тогда он потряс нас непревзойдённым набором функций. Сегодня RAIDCore принадлежит Broadcom и предлагает ряд моделей PCI-X, работающих программно. У плат нет даже своего собственного кэша, однако одновременно можно использовать до четырёх 8-канальных контроллеров, создавая различные массивы.

Сравнительная таблица

	3Ware 9500	Areca ARC-1120	Broadcom/Raidcore BC4000
Интерфейс	64-битный PCI 2.2	PCI-X 133 МГц	PCI-X 133 МГц
Архитектура	Аппаратная	Аппаратная	Программная
Блок XOR	3Ware	i80332	Системный процессор
Кэш-память	128 Мбайт ECC	128 Мбайт ECC	Нет
Порты	4, 8, 12x SATA	8, 12, 16x SATA II	4, 8x SATA
Форм-фактор карты	Полноразмерная	Половинная (8 портов), полноразмерная (12, 16 портов)	Половинная
Режимы RAID	0, 1, 1+0, 5, 50, JBOD	0, 1, 0+1, 3, 5, 6, JBOD	0, 1, 1+N, 10, 10+N, 5, 50, JBOD
Миграция уровня RAID	Только вниз	Только вниз	Да
Резервное питание	Опционально	Опционально	Опционально
Фоновая инициализация	Да	Да	Да
Несколько адаптеров?	Да	Да	Да, включая совместную работу адаптеров
Онлайновое расширение ёмкости	Да	Да	Да
Несколько массивов RAID	Да	Да	Да
Роуминг привода	Нет	Нет	Да
Резервный привод	Выделенный	Выделенный	Выделенный /глобальный /распределённый
Задержка на запуск приводов	Да	Нет	Да
Сайт	www.3ware.com	www.areca.com.tw	www.raidcore.com

Тестовая конфигурация

Процессоры
Socket 604	Dual Intel Pentium 4 Xeon, 2,8 ГГц, кэш 512 кбайт, FSB533
Системные компоненты
DDR SDRAM	2x 512 Мбайт PC3200 Samsung, ECC, Registered
Материнская плата	Asus PP-DLW, Rev. 1.03 Чипсет Intel E7505
Графическая карта	Matrox Millennium G450 AGP, 32 Мбайт
Жёсткие диски	Системный: Western Digital WD800JB Тестовые: массив RAID 5, состоящий из 8x Western Digital WD740 Raptor, 74 Гбайт, 10 000 об/мин, кэш 8 Мбайт
Контроллер I	Areca ARC-1120 8 портов, 128 Мбайт кэш ECC
Контроллер II	3Ware 9500-12S 12 портов, 128 Мбайт кэш ECC
Программное обеспечение
Чипсет Intel	Intel Chipset Installation Utility 5.1.1.1002 Intel Application Accelerator RAID Edition Ver. 3.53
DirectX	9.0b
OS	Windows XP Professional Build 2600, Service Pack 1
Тесты и настройки
Тест передачи данных	c't h2benchw Ver. 3.6
Диаграмма передачи данных	Winbench 99 2.0 Disk Inspection Test
Производительность ввода/вывода	IOMeter 2003.05.10 Fileserver Benchmark Pattern Webserver Benchmark Pattern Database Benchmark Pattern Workstation Benchmark Pattern Throughput Benchmark Pattern
Производительность приложений	Winbench 99 2.0 Disk Winmarks Disk Inspection

Тестовые приводы: Western Digital WD740 Raptor

Результаты тестирования

Производительность ввода/вывода, файловый сервер.

Производительность ввода/вывода, web-сервер.

Производительность ввода/вывода, сервер баз данных.

Производительность ввода/вывода, рабочая станция.

Результаты тестирования, продолжение

Максимальная пропускная способность.

Производительность интерфейса.

Время доступа.

Производительность чтения.

Производительность записи.

Заключение: надёжно, но не всегда быстро

В тестах, чувствительных к производительности ввода/вывода, Areca подходит к уровню 3Ware. Как мы считаем, архитектура 3Ware StorSwitch, по большей части, работает эффективнее, чем RISC-чипы Intel, используемые другими производителями.

Если по скорости передачи ARC-1120 демонстрирует высокую производительность и обходит 3Ware практически при любом размере блока, то в IOMeter Suite мы наблюдаем серьёзные различия. Неудивительно, что высокую производительность ввода/вывода при перестроении массива при замене одного или двух приводов ожидать не следует. Однако контроллер 9500 от 3Ware показывает почти в два раза более высокую производительность в таких условиях - не слишком хорошая ситуация для Areca.

Мы должны подчеркнуть, что данный контроллер предназначен для обеспечения максимальной сохранности данных - и, по нашим наблюдениям, это можно получить, только пожертвовав некоторой производительностью.

Контроллер Areca, безусловно, будет хорошим выбором, если вы желаете обезопасить массив от одновременного сбоя двух приводов, сохраняя низкое время доступа. По своим функциям контроллер Areca вполне может посостязаться с другими контроллерами, у которых нет поддержки RAID 6.

Обсуждение в форуме

Подписаться на рассылку

Другие статьи