Новая линейка RAID-контроллеров SAS/SATA от Adaptec: рекордная производительность – THG.RU

Введение

RAID-контроллер – это не тот продукт, который лежит на полке розничного компьютерного магазина. Хотя почти все контроллеры продаются через розничные каналы, самыми распространёнными покупателями являются сборщики компьютеров и серверов, которым требуется контроллер для управления системой хранения данных. Новый RAID-контроллер из линейки Adaptec Series 5 предназначен для рабочих станций, серверов с DAS (Direct Attached Storage, подключаемая напрямую к серверу система хранения данных), решений SAN (Storage Area Network, сеть устройств хранения данных), устройств NAS (Network Attached Storage, сетевая система хранения данных) и других схожих решений, которые жизненно необходимы для малого, среднего и крупного бизнеса. Нам было интересно, насколько новые комбинированные SAS/SATA-контроллеры продвинулись вперёд по сравнению с конкурентами? Этот вопрос мы как раз и рассмотрим.

Карты-контроллеры накопителей когда-то были необходимым компонентом каждого ПК, к ним подключались приводы, за которые теперь отвечает чипсет. Поэтому данный рынок значительно сократился, дополнительные карты-контроллеры перешли в бизнес-сегменты, в специализированные решения. Обычно серверы и рабочие станции требуют мощных RAID-контроллеров, в то время как high-end настольные ПК или компьютеры для энтузиастов – нет. Но современное поколение RAID-контроллеров не только можно назвать мощным и очень гибким, но и замечательно масштабируемым – к ним можно подключать и дешёвые винчестеры SATA, и high-end модели SAS, как внутри корпуса компьютера, так и снаружи.

Перед появлением SAS (Serial Attached SCSI) позиционирование контроллеров на тот или иной рынок можно было определить по интерфейсу: контроллеры UltraATA или SATA предназначались для начального уровня (средний и малый бизнес), а продукты SCSI нацеливались на корпоративную сферу из-за более продвинутых функций и гибких возможностей подключения. Сегодня контроллеры SAS с чистой совестью можно назвать унифицированными (Unified Serial), то есть такой контроллер может легко работать с жёсткими дисками как SAS, так и SATA, и даже с их смесью. Каждый SAS-контроллер обеспечивает определённое число портов, но SAS позволяет проводить четыре SAS-подключения на 300 Мбайт/с через многолинейный кабель до расширителей или накопителей. Расширители SAS позволяют подключать дополнительные устройства и оснастки, создавая так называемый домен SAS. Все накопители в таком домене, который чем-то напоминает сеть Ethernet с коммутаторами, управляются при помощи унифицированного контроллера.

Рынок унифицированных контроллеров теперь разделяется по числу портов, поскольку мощные модели требуют огромной внутренней пропускной способности, а также и по набору функций. Унифицированные контроллеры могут использовать системный процессор компьютера для выполнения всех вычислительных задач (host- или программный RAID), либо используют специальные выделенные процессоры (аппаратный RAID).

Новая линейка RAID-контроллеров Adaptec Series 5 с интерфейсом PCI Express основана на 1,2-ГГц двуядерном выделенном процессоре подсистемы хранения, она обеспечивает полный набор функций и состоит из восьми моделей, от четырёх до 28 портов, с внешним и/или внутренним подключением. Давайте посмотрим на них более детально.

Некоторые основы

Базовые RAID-контроллеры можно найти практически на любой материнской плате для ПК, теперь они даже входят в состав чипсета. Уже некоторое время доминирующим интерфейсом для жёстких дисков является Serial ATA (SATA), причём он начинает всё больше использоваться и для оптических накопителей, таких, как CD, DVD, HD-DVD и Blu-ray. Другие накопители, основанные на флэш-памяти и иных технологиях, сегодня тоже обычно подключаются через SATA.

Профессиональные жёсткие диски используют интерфейс SAS (Serial Attached SCSI), представляющий собой последовательный вариант параллельной шины SCSI (Small Computer System Interface). Контроллеры SAS обычно используют сдвоенные порты, то есть накопитель может иметь резервное подключение или удвоить пропускную способность интерфейса. SAS обычно поддерживает четыре соединения по 300 Мбайт/с через кабель SAS (SFF-8087 для внутреннего использования или SFF-8088 для внешних подключений), который может использоваться для подключения жёстких дисков SAS или SATA. SAS является существенно более гибким решением, но при этом и более сложным, поэтому контроллеры SAS редко интегрируются на материнские платы или в чипсет.

Многие топовые встроенные контроллеры поддерживают и конфигурации RAID, то есть они могут использовать массивы из нескольких жёстких дисков, которые могут обеспечивать как лучшую производительность, так и более надёжную защиту данных (избыточность). Если посмотреть с точки зрения малого и среднего бизнеса, а также и корпоративного сегмента, то встроенные контроллеры вряд ли помогут, поскольку там используются массивы из большого числа жёстких дисков и с расширенными возможностями защиты данных (RAID 51, RAID 6), что требует немалой вычислительной мощности от контроллера. Кроме того, в бизнес-сфере настройка и управление массивом должны выполняться очень эффективно, включая и наличие web-интерфейса для администрирования.

Некоторые RAID-контроллеры, например, линейка Raidcore RS5200 от Ciprico, используют программный RAID, но большинство унифицированных контроллеров оснащены собственным процессором. Adaptec, Areca, Atto, ICP и LSI используют процессор Intel IOP 80333 или 348; только контроллеры AMCC построены на процессоре PowerPC. Новая линейка Adaptec Series 5 использует двуядерный процессор, однако его спецификации не разглашаются.

Все профессиональные RAID-контроллеры оснащены минимальным количеством кэш-памяти, либо они имеют слот памяти, который позволяет потребителю самому устанавливать требуемое количество памяти DDR2. В целях обеспечения целостности данных можно устанавливать только память с поддержкой ECC (код коррекции ошибок). Избегайте контроллеров, которые не предоставляют (опциональный) резервный аккумулятор, часто называемый BBU, он необходим, чтобы данные оставались в кэше контроллера даже в случае сбоя питания. Конечно, все серьёзные серверы должны быть защищены бесперебойным блоком питания UPS (uninterruptible power supply), но BBU даёт ещё один уровень надёжности.

Большинство RAID-контроллеров традиционно используют 64-битную шину PCI-X, которая даёт максимальную пропускную способность до 1 066 Мбайт/с (64 бита, 133 МГц). Однако для поддержки PCI-X на материнской плате должны присутствовать соответствующие контроллеры, да и пропускная способность шины разделяется между всеми подключёнными устройствами, поэтому PCI-X менее привлекательна, чем новая шина PCI Express, у которой используются соединения “точка-точка”, а пропускная способность составляет 2 Гбайт/с в обоих направлениях при подключении восьми линий PCIe (PCI Express x8). Большинство серверов для массового рынка предоставляют, как минимум, один слот x8 PCI Express, и сегодня мы рекомендуем брать оборудование именно PCIe, поскольку этот интерфейс будет доминировать ближайшие годы.

В прошлом мы уже неоднократно обсуждали разные опции RAID. Конфигурации RAID 0 выставляют все доступные жёсткие диски в массив с чередованием, то есть блоки данных равномерно распределяются между всеми доступными винчестерами. Однако при этом хранилище становится уязвимым, поскольку один дефектный диск способен уничтожить весь массив. В RAID 1 происходит зеркалирование содержимого одного диска на второй, что выполняется быстро и позволяет обеспечить сохранение данных в случае сбоя винчестера. Но RAID 1 не позволяет администраторам создавать массивы с высокой ёмкостью или производительностью. Их комбинация RAID 0+1 или 1+0 позволяет обеспечить защиту данных, но при этом вы получите только 50% полезной ёмкости от суммарного объёма всех винчестеров. Обычно для надёжных массивов лучшими вариантами являются конфигурации RAID 5 или RAID 6, в которых рассчитывается информация избыточности с помощью XOR-алгоритма. Эта информация затем распределяется по всем доступным жёстким дискам. RAID 6 работает очень похоже на RAID 5, но создаёт две копии информации избыточности, что повышает надёжность сохранения информации в случае аппаратного сбоя: RAID 5 способен “выжить” в случае одного сбойного жёсткого диска, а RAID 6 – в случае двух.

Обзор контроллеров RAID

На рынке можно найти множество мощных решений, удовлетворяющих требованиям унифицированного хранилища. В следующей таблице мы привели доступные контроллеры, включая новую линейку Adaptec Series 5. Мы рекомендуем также ознакомиться со следующими обзорами.

• “RAID-контроллеры SAS/SATA: тест четырёх моделей для PCI Express“;
• “RAID-контроллеры SAS/SATA: тест трёх моделей для PCI Express.

Линейка Adaptec Series 5

Новые RAID-контроллеры линейки Series 5 доступны в пяти разных версиях. Модели с четырьмя цифрами в номере являются низкопрофильными картами, которые легко уместятся в стоечных серверах 2U: у 5405 есть четыре внутренних порта; у 5445 есть четыре внутренних и четыре внешних порта; у модели 5805 (мы её как раз тестировали) есть восемь внутренних портов; наконец, у 5085 есть восемь внешних портов. Контроллеры с пятью цифрами в модельном номере являются моделями корпоративного класса с портами 12+4, 16+4 или 24+4, где последние четыре порта доступны внешне; все остальные порты внутренние. Все контроллеры линейки Series 5 используют интерфейс x8 PCI Express и оснащены одинаковым двуядерным процессором на 1,2 ГГц, объём кэш-памяти составляет 512 Мбайт DDR2. Только у моделей начального уровня с четырьмя портами кэш-память урезана в два раза. Аккумулятор опционален.

Adaptec сообщила нам, что инженеры в новой линейке устранили ограничения по последовательной пропускной способности, которые присутствовали в предыдущем поколении. Поэтому мы расширили наш пакет тестов IOMeter и добавили тесты последовательного чтения и записи, чтобы проверить эту информацию.

Функции линейки

Если вы знакомы с программой Adaptec ASM (Adaptec Storage Manager), то сразу же сможете работать с линейкой Series 5. Данную утилиту на основе Java можно установить на сервер, но также можно воспользоваться командной строкой или настройкой через web.

Поддерживается полная линейка операционных систем: есть драйверы для Windows XP и Vista (для рабочих станций), Server 2003 и 2008, Red Hat Enterprise Linux, SuSe Linux Enterprise Server, SCO OpenServer, Unixware, Sun Solaris 10 и FreeBSD. Единственное, чего не хватает, – поддержки Mac OS X, которая используется в high-end рабочих станциях аудио/видео.

Функции RAID

Поскольку Raidcore лидировала по самом широкому набору функций благодаря программной архитектуре RAID Fulcrum, которая не зависит от “железа”, то Adaptec пришлось догонять. Но результат получился впечатляющий. Вы по-прежнему не сможете установить две карты линейки Series 5 и создать единый RAID-массив на двух картах, как можно сделать в случае Ciprico/Raidcore, но это не так и необходимо из-за присутствия поддержки расширителей SAS. Список функций RAID оказался весьма примечательным.

• RAID уровней 0, 1, 1E, 5, 5EE (поддержка “горячей” замены (Hot Spare), “hot space”), RAID 6;
• гнездовые массивы RAID 10, 50, 60;
• онлайновое расширение ёмкости (Online Capacity Expansion);
• разные варианты “горячей” замены (Global, Dedicated, Pooled);
• Copyback Hot Spare (запасной диск становится вновь запасным после замены дефектного винчестера);
• автоматическое или ручное перестроение массива;
• фоновая инициализация и быстрая инициализация;
• миграция уровней RAID (переход с одного уровня RAID на другой, если позволяет ёмкость);
• несколько массивов на одном жёстком диске;
• загрузочный массив, отложенная раскрутка дисков, динамическое восстановление сектора, выбор размера полосы (stripe).

Adaptec RAID 5805 (PCIe, 8 внутренних портов)

В нашу лабораторию поступила 8-портовая карта RAID 5805, оснащённая двумя портами SFF-8087 для внутреннего подключения дисков. Версия RAID 5085 с внешним подключением должна работать с такой же производительностью, но у неё установлены два внешних порта SFF-8088.

Тестовая конфигурация

Тестовые жёсткие диски: 8x Seagate Savvio 10K.2

Для наших тестов мы вновь взяли 2,5″ винчестеры Seagate SAS. Savvio 10K.2 имеют скорость вращения шпинделя 10 000 об/мин, ёмкость составляет 73 Гбайт.

Результаты тестов

Последовательная пропускная способность (Мбайт/с)

Мы впервые используем новый тест пропускной способности, который создан с помощью нового сценария для IOMeter. Он включает 64, 128 и 256 кбайт.

Последовательная скорость чтения

Последовательная скорость записи

Тесты ввода/вывода

RAID 0

RAID 5

RAID 6

Тесты ввода/вывода, все контроллеры

RAID 0

RAID 5

RAID 6

Заключение

Рынок подсистем хранения постоянно развивается, и новая сложившаяся иерархия – с Adaptec на верхнем месте – должна вновь измениться в середине года, когда AMCC представит новое поколение продуктов. А до тех пор линейка Adaptec Series 5, на примере протестированного нами 8-портового контроллера RAID 5805, явно доминирует во всех тестах ввода/вывода практически на всей глубине очереди команд. Только Areca ARC-1680ML способен обойти контроллер Adaptec, когда требуется высокая производительность ввода/вывода без команд в очереди.

Мы использовали новый сценарий IOMeter для проверки скорости последовательного доступа, чтобы проверить утверждение Adaptec о том, что компании удалось увеличить скорость передачи данных. Последовательная пропускная способность была “ахиллесовой пятой” Adaptec последние годы, и нам было весьма интересно посмотреть, как работает карта из линейки Series 5. Результаты для нового контроллера 5805 выглядят весьма неплохо, поскольку он дал пропускную способность 300-500 Мбайт/с в RAID 10, почти постоянную скорость 550 Мбайт/с в RAID 5 и 400-500 Мбайт/с в RAID 6 в массиве на восьми жёстких дисках Seagate Savvio 10K.2 2,5″ SAS. Однако Areca по-прежнему даёт чуть более высокую пропускную способность в массивах RAID 5 и RAID 6. Для RAID 10 Adaptec, по всей видимости, использует кэширование, чтобы увеличить производительность на глубоких очередях команд, поскольку контроллер по скорости чтения обходит всех.

С точки зрения набора функций Adaptec по-прежнему не может превзойти контроллеры Ciprico Raidcore, которые построены на программной архитектуре Fulcrum. Поскольку архитектура Fulcrum программная, то она нагружает системный процессор для расчёта информации избыточности XOR, поэтому её следует использовать только на специально выделенных серверах хранения. Кроме того, Raidcore всё ещё не поддерживает RAID 6, в отличие от Adaptec и других производителей. Однако набор функций Adaptec всё же достаточно богатый, и новая линейка легко справится со всеми задачами хранения: от начального уровня до high-end корпоративных хранилищ.

Цены на RAID 5805 начинаются с $650, что ощутимо ниже основных конкурентов AMCC, Areca, Atto и LSI. Контроллеры на 12 портов стоят $915 и выше, что тоже доступно. Контроллер обладает не только прекрасной производительностью: нам нравится хорошо знакомая программа управления Adaptec Storage Manager, да и поддержка операционных систем очень даже полная, разве что драйверов под Mac OS X не хватает. Карты из линейки Adaptec Series 5 ждёт замечательная карьера в ИТ, они наверняка будут широко использоваться в устройствах SAN, серверах NAS и других сферах.