Строим массив RAID: 2,5″ против 3,5″ – THG.RU

2,5″ против 3,5″: какой вариант выбрать для RAID?

Если системный администратор желает создать хранилище с повышенной надёжностью или производительностью, то одним жёстким диском здесь не обойтись. Многочисленные запросы быстро поставят жёсткий диск “на колени”, да и спектр возможных ошибок, ведущих к потере данных и сбою системы, нельзя назвать приемлемым.

Самый распространённый способ обеспечения хорошей надёжности и производительности – массив RAID. Эта аббревиатура расшифровывается как Redundant Array of Independent (or Inexpensive) Disks (массив недорогих/независимых жёстких дисков с избыточностью). Чтобы создать подобный массив, необходим соответствующий контроллер и несколько жёстких дисков. Все эти ресурсы позволяют увеличить производительность, а также уменьшить вероятность потери данных из-за сбоя винчестера.

В прошлом конфигурации RAID были довольно дороги, так как им приходилось базироваться на недешёвых приводах SCSI. Однако в последнее время на рынке появилось множество дешёвых контроллеров с интерфейсом IDE (UltraATA/100) или Serial ATA. Они позволяют создавать быстрый, дешёвый и ёмкий массив RAID.

После того, как Segate выпустила новую линейку 2,5″ жёстких дисков Savvio со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин, обсуждение ёмких хранилищ данных перешло в новую стадию. 2,5″ накопители требуют намного меньше энергии по сравнению с 3,5″ жёсткими дисками, причём обычные модели (за исключением Savvio) не требуют дополнительного охлаждения. Нам стало интересно оценить, насколько массив из рядовых 2,5″ приводов SATA окажется интереснее 3,5″ варианта. Кроме того, мы решили выбрать приводы с одинаковой ценой – по $120 за каждый.

2,5″ против 3,5″ – более высокая производительность ввода/вывода

Иллюстрация наглядно показывает различие между 3,5″ и 2,5″ жёсткими дисками. Здесь сразу же следует отметить, что 3,5″ жёсткий диск всегда обойдёт сравнимую 2,5″ модель по производительности, если они используют одинаковую плотность записи на пластины и скорость вращения шпинделя.

Больший диаметр пластины 3,5″ приводов приводит к увеличению линейной скорости чтения внешних секторов. В итоге мы получаем более высокую скорость чтения/записи. Для 3,5″ приводов скорость чтения достигает 69 Мбайт, в то время как для 2,5″ моделей она составляет 40 Мбайт, максимум. Кроме того, настольные жёсткие диски обычно имеют скорость вращения 7200 об/мин, а большинство винчестеров для ноутбуков – всего 4200 об/мин. Немалая разница. Конечно, сегодня всё больше производителей переходят на 5400 об/мин, но только 2,5″ жёсткий диск Hitachi’s TravelStar 7K60 работает на 7200 об/мин. Кроме более высокой скорости передачи данных, повышенное число оборотов также снижает и задержки, то есть время, которое головкам чтения/записи приходится ждать перед тем, как перейти к нужному сектору.

В ближайшее время должно появиться большое количество 2,5″ винчестеров для ноутбуков, использующих интерфейс SATA. Кроме того, можно ожидать несколько серверных моделей. Благодаря универсальности интерфейсов SATA и SAS, соответствующие инфраструктуры и оснастки уже вышли на рынок или появятся в этом году. Позвольте рассмотреть один пример.

19″ стойка 1U обычно поддерживает до четырёх 3,5″ жёстких дисков в съёмных оснастках. Однако если мы перейдём на 2,5″ накопители, то сможем установить в то же пространство до десяти жёстких дисков. Вполне понятно, что такое количество приводов лучше справится с большим числом случайных запросов, чем массив из четырёх 3,5″ винчестеров.

2,5″ Fujitsu MHT2060BS

Жёсткий диск Fujitsu MHT2060BH обладает скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин и оснащён интерфейсом SATA. Модель 2060BS валидирована для работы в режиме 27/7 в условиях серверного окружения.

К сожалению, к нам в руки попало только четыре жёстких диска. Мы бы с удовольствием проверили производительность ввода/вывода с большим числом накопителей. На основе технических спецификаций можно быть уверенным, что массив на 2,5″ жёстких дисках не сможет соревноваться с четырьмя 3,5″ накопителями.

Линейка MHT доступна в ёмкостях 40, 60 и 80 Гбайт, при этом скорость вращения составляет 5400 об/мин. Fujitsu указывает время поиска 12 мс. Кроме того, накопители оснащены 8 Мбайт кэшем и интерфейсом SATA, пиковая теоретическая скорость которого составляет 150 Мбайт/с.

2,5″ приводы SATA пока ещё встречаются довольно редко, так как мобильные платформы с поддержкой SATA тоже мало распространены. В январе Intel представила чипсет 915GM для Centrino/Pentium M, который, наконец-то, позволил привнести SATA и в мобильный сектор. Хотя переход будет сравнительно медленным, в пользу SATA говорят такие функции, как очередь команд.

Пользователям, заинтересованным в бизнес-приложениях, понравятся малые габариты и низкое энергопотребление привода. Оно составляет всего 9,5 Вт для записи или чтения. То есть приводу Fujitsu достаточно всего четверти той энергии, которая необходима настольному 3,5″ приводу WD1600SD. В режиме простоя соотношение ещё более интересное: 0,85 Вт против 8,75 Вт для 3,5″ варианта.

3,5″ Western Digital Caviar RE WD1600SD

Для сравнения с 2,5″ накопителями Fujitsu мы решили подобрать приличные приводы SATA. Модели “RAID edition” сертифицированы для профессиональных приложений, работающих в режиме 24/7, поэтому время наработки на отказ составляет один миллион часов.

Приводы оснащены кэшем 8 Мбайт и обеспечивают скорость вращения шпинделя 7200 об/мин. Вполне очевидно, что 3,5″ накопители WD будут быстрее 2,5″ Fujitsu со скоростью 5400 об/мин. Время поиска, обеспечиваемое WD (8,9 см), ещё раз подтверждает наше суждение о производительности. Приводы Western Digital “RAID edition” используют пластины по 80 Гбайт. И хотя на рынке появились пластины с большей плотностью, за продолжительную работу приходится платить.

Как мы упоминали ранее, 3,5″ накопители WD потребляют в четыре раза больше энергии, чем 2,5″ жёсткие диски Fujitsu. Что касается режима бездействия, то энергопотребление жёстких дисков WD оказывается в десять раз выше. Кроме того, довольно велики отличия по весу: накопители WD в шесть раз тяжелее 2,5″ Fujitsu.

Контроллер 1: Adaptec AHA-2410SA

В качестве первого контроллера для нашего тестирования мы взяли Adaptec AHA-2410SA, предоставленный Western Digital вместе с накопителями “RAID edition”. Два SATA-чипа Silicon Image берут по два жёстких диска каждый, а RISC-процессор от Intel отвечает за вычисление избыточности для массива RAID 5. Кроме того, контроллер оснащён 64 Мбайт кэш-памяти.

Мы уже тестировали этот контроллер в обзоре оснасток SATA примерно полгода тому назад. Напомним, что контроллер Adaptec не разрабатывался для максимальной скорости передачи данных. На первое место здесь поставлена совместимость и хорошая производительность ввода/вывода. В результате для тестов пропускной способности мы решили использовать второй контроллер.

Контроллер 2: Areca ARC-1120

Ещё в декабре 2004 года мы внимательно присмотрелись к контроллеру тайваньского производителя Areca ARC-1120. Он относится к одному из немногих устройств, поддерживающих массивы RAID 6 с двойной избыточностью. В отличие от устройства Adaptec, контроллер поддерживает восемь каналов и обеспечивает намного большую пропускную способность.

Тестовая конфигурация

Результаты тестирования

Iometer является стандартной тестовой программой, которая может работать с различными параметрами типа размера запроса, процента чтения/записи, процента последовательного/случайного доступа и т.д. Мы использовали четыре различных профиля для тестирования и проверяли производительность ввода/вывода при глубине очереди от 1 до 64 запросов. Наконец, график максимальной пропускной способности показывает, какую скорость может обеспечить привод при данном размере блока.

Тестирование файлового сервера.

Тестирование web-сервера.

Результаты тестирования, продолжение

Тестирование сервера баз данных.

Тестирование рабочей станции.

Тестирование максимальной пропускной способности.

Результаты тестирования, продолжение

Производительность интерфейса.

Время доступа.

Производительность чтения.

Производительность записи.

Заключение: 3,5″ приводы побеждают по производительности, но теряют в эффективности

Вполне очевидно, что массив RAID на основе четырёх 2,5″ приводов не сможет конкурировать по производительности с 3,5″ вариантом. Разница в производительности обусловлена меньшей скоростью вращения и меньшей длиной окружности наружных дорожек 2,5″ пластин. Кроме того, со скоростью вращения связано и время доступа, поэтому результаты в тестах ввода/вывода тоже различаются.

3,5″ приводы показали себя на высоте в тестах IOmeter. Если посмотреть на результаты для web-сервера и сервера баз данных в режимах RAID 1+0, то приводы WD дали результат между 100 и 200 операций ввода/вывода в секунду, и даже ещё больше в условиях рабочей станции и файлового сервера. 2,5″ жёсткие диски Fujitsu отстают на 10-40 процентов. При запуске массива RAID 5 с избыточностью усиливается нагрузка на контроллер, в результате чего разница между 3,5″ и 2,5″ становится не так заметна.

2,5″ жёсткие диски не могут конкурировать с более громоздкими моделями как по времени доступа, так и в тестах пропускной способности. По времени доступа мы получили около 18 мс для 2,5″ варианта против 14 мс для 3,5″ моделей. Что касается пропускной способности, то результат составил 91 и 169 Мбайт/с для максимальной скорости чтения массивов 2,5″ и 3.5″, соответственно. Что касается скорости записи, то здесь результаты оказались 40 и 79 Мбайт/с.

Вполне очевидно, что массив на 3,5″ дисках обошёл 2,5″ вариант. С точки зрения производительности, 2,5″ винчестеры следует использовать в серверах, только если их число превышает 3,5″ массив. Здесь сразу же стоит отметить, что сэкономить на такой конфигурации не получится. Кроме того, следует учитывать и меньшие ёмкости 2,5″ приводов, так как самые большие модели способны хранить, максимум, 100 Гбайт, а 3,5″ настольные накопители достигли ёмкости 400 Гбайт.

Впрочем, в пользу массива RAID на 2,5″ жёстких дисках можно привести свои аргументы. А именно плотность хранения информации, энергопотребление и уровень шума. В корпус 1U можно упаковать до десяти 2,5″ жёстких дисков, а число 3,5″ накопителей в съёмных оснастках ограничивается четырьмя. Как вы понимаете, десять 2,5″ приводов легко обгоняют четыре 3,5″ диска по производительности ввода/вывода.

Если посмотреть на спецификации, то 2,5″ жёсткие диски расходуют энергию более экономно. В режиме простоя они оказываются в 10 раз экономнее 3,5″ моделей! Если сравнивать потребление энергии в рабочем режиме, то 3,5″ приводу требуется в четыре раза больше энергии. В общем, если мы будем оценивать соотношение производительности и потребляемой энергии, то 3,5″ накопители проиграют.

Наконец, с 2,5″ приводами со стандартной скоростью вращения шпинделя очень легко работать – они не требуют какого-либо дополнительно охлаждения. Именно поэтому мы рекомендуем массив RAID из 4-6 2,5″ приводов для high-end настольных ПК и рабочих станций. Вам не понадобится дополнительного охлаждения, а уровень шума будет практически ничтожен. Ёмкость подобного решения будет достаточна для большинства приложений. Что касается производительности, то мы рекомендуем обратиться к результатам нашего тестирования. Они позволят вам понять, чего ожидать. Впрочем, в любом случае весомым недостатком станет цена подобного массива.