Обзор и тест четырёх контроллеров SAS 6 Гбит/с – THG.RU

Введение

Посмотрите на современные материнские платы (или даже на некоторые более старые платформы). Нужен ли для них специальный RAID-контроллер? На большинстве материнских плат есть трехгигабитные порты SATA, также как аудио-разъёмы и сетевые адаптеры. Большинство современных чипсетов, таких как AMD A75 и Intel Z68, имеют поддержку SATA на 6 Гбит/с. При такой поддержке со стороны чипсета, мощному процессору и наличию портов ввода/вывода, нужны ли вам дополнительные карты для систем хранения и отдельный контроллер?

В большинстве случаев обычные пользователи могут создать массивы RAID 0, 1, 5 и даже 10, используя встроенные порты SATA на материнской плате и специальное ПО, при этом можно получить очень высокую производительность. Но в тех случаях, когда требуется более сложный уровень RAID – 30, 50 или 60 – более высокий уровень управления диском или масштабируемость, то контроллеры на чипсете могут не справиться с ситуацией. В таких случаях нужны решения профессионального класса.

В таких случаях вы больше не ограничены системами хранения SATA. Большое количество специальных карт обеспечивают поддержку SAS (Serial-Attached SCSI) или дисков Fibre Channel (FC), каждый из этих интерфейсов несёт с собой уникальные преимущества.

SAS и FC для профессиональных решений RAID

Каждый из трёх интерфейсов (SATA, SAS и FC) имеет свои плюсы и свои минусы, никакой из них не может быть безоговорочно назван лучшим. Сильные стороны приводов на базе SATA заключаются в высокой ёмкости и низкой цене, в сочетании с высокими скоростями передачи данных. Диски SAS славятся своей надёжностью, масштабируемостью и высокой скоростью ввода/вывода. Системы хранение FC обеспечивают постоянную и очень высокую скорость передачи данных. Некоторые компании до сих пор используют решения Ultra SCSI, хотя они могут работать не более чем с 16 устройствами (один контроллер и 15 дисков). Более того, полоса пропускания в этом случае не превышает 320 Мбайт/с (в случае Ultra-320 SCSI), что не может конкурировать с более современными решениями.

Ultra SCSI – это стандарт для профессиональных корпоративных решений систем хранения. Однако SAS приобретает всё большую популярность, поскольку предлагает не только существенно бoльшую полосу пропускания, но также и большую гибкость при работе со смешанными системами SAS/SATA, что позволяет оптимизировать издержки, производительность, готовность и ёмкость даже в одном единственном JBOD (наборе дисков). Кроме того, многие SAS-диски обладают двумя портами с целью возможности резервирования. Если одна карта контроллера выходит из строя, то переключение дисковода на другой контроллер позволяет избежать отказа всей системы. Таким образом SAS обеспечивает высокую надежность всей системы.

Более того, SAS – это не только протокол “точка-точка” для соединения контроллера и устройства хранения. Он поддерживает до 255 устройств хранения на порт SAS при использовании экспандера. Используя двухуровневую структуру экспандеров SAS, теоретически, можно присоединить к одному каналу SAS 255 x 255 (или чуть больше 65 000) устройств хранения, если конечно контроллер способен поддерживать такое большое число устройств.

Adaptec, Areca, HighPoint и LSI: тесты четырёх контроллеров SAS RAID

В этом сравнительном тесте мы исследуем производительность современных SAS RAID-контроллеров, которые представлены четырьмя продуктами: Adaptec RAID 6805, Areca ARC-1880i, HighPoint RocketRAID 2720SGL и LSI MegaRAID 9265-8i.

Почему SAS, а не FC? С одной стороны, SAS – на сегодня наиболее интересная и уместная архитектура. Она предоставляет такие возможности, как зонирование, которое очень привлекательно для профессиональных пользователей. С другой стороны, роль FC на профессиональном рынке снижается, а некоторые аналитики даже предсказывают её полный уход, основываясь на количестве поставленных жёстких дисков. По мнению экспертов IDC, будущее FC выглядит достаточно мрачным, а вот жёсткие диски SAS могут претендовать на 72% рынка корпоративных жёстких дисков в 2014 году.

Adaptec RAID 6805

Производитель чипов PMC-Sierra вывел на рынок серию “Adaptec by PMC” семейства контроллеров RAID 6 в конце 2010 г. Карты контроллера серии 6 основаны на двухъядерном контроллере ROC (RAID on Chip) SRC 8х6 Гбайт, который поддерживает кэш-память 512 Мбайт и до 6 Гбит/с на SAS-порт. Есть три низкопрофильные модели: Adaptec RAID 6405 (4 внутренних порта), Adaptec RAID 6445 (4 внутренних и 4 внешних порта) и та, что мы тестировали – Adaptec RAID 6805 с восемью внутренними портами, стоимостью около $460.

Все модели поддерживают JBOD и RAID всех уровней – 0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50 и 60.

Соединённый с системой через интерфейс x8 PCI Express 2.0, Adaptec RAID 6805 поддерживает до 256 устройств через SAS экспандер. В соответствии со спецификациями производителя, стабильная скорость передачи данных в систему может достигать 2 Гбайт/с, а пиковая может достигать 4.8 Гбайт/с на агрегированный SAS-порт и 4 Гбайт/с на интерфейс PCI Express – последняя цифра – максимальное теоретически возможное значение для шины PCI Express 2.0х.

ZMCP без необходимости поддержки

Наш тестовый образец пришел с Adaptec Falsh Module 600, который использует Zero Maintenance Cache Protection (ZMCP) и не использует устаревший Battery Backup Unit (BBU). Модуль ZMCP – это блок с флэш-чипом на 4 Гбайт NAND, который используется для резервного копирования кэш-памяти контроллера в случае отключения энергопитания.

Поскольку копирование из кэш-памяти во флэш-память происходит очень быстро, Adaptec использует конденсаторы для поддержки питания, а не аккумуляторы. Преимущество конденсаторов заключается в том, что они могут работать так же долго, как и сами карты, тогда как резервные аккумуляторы должны заменяться каждые несколько лет. Кроме того, однажды скопированные во флэш-память данные могут храниться там несколько лет. Для сравнения: вы обычно имеете около трёх дней для хранения данных перед тем, как кэшированная информация будет потеряна, что заставляет вас торопиться с восстановлением данных. Как и предполагает само название ZMCP, это решение, способное противостоять отказам по энергопитанию.

Производительность

Adaptec RAID 6805 в режиме RAID 0 проигрывает в наших тестах потокового чтения/записи. Кроме того RAID 0 – это не типичный случай для бизнеса, которому нужна защита данных (хотя он вполне может использоваться для рабочей станции, занимающейся рендерингом видео). Последовательное чтение идёт на скорости 640 Мбайт/с, а последовательная запись – на 680 Мбайт/с. По этим двум параметрам LSI MegaRAID 9265-8i занимает верхнюю позицию в наших тестах. Adaptec RAID 6805 работают лучше в тестах RAID 5, 6 и 10, но не является абсолютным лидером. В конфигурации только с SSD, контроллер Adaptec работает на скорости до 530 Мбайт/с, но его превосходят контроллеры Areca и LSI.

Карта Adaptec автоматически распознаёт то, что она называет конфигурацией HybridRaid, которая состоит из смеси жёстких и SSD-дисков, предлагая RAID на уровнях от 1 до 10 в такой конфигурации. Эта карта превосходит своих конкурентов благодаря специальным алгоритмам чтения/записи. Они автоматически направляют операции чтения на SSD, а операции записи и на жёсткие диски, и на SSD. Таким образом операции чтения будут работать как в системе только из SSD, а запись будет работать не хуже, чем в системе из жёстких дисков.

Однако, результаты наших тестов не отражают теоретической ситуации. За исключением бенчмарков для Web-сервера, где работает скорость передачи данных для гибридной системы, гибридная система SSD и жёстких дисков не может приблизиться к скорости работы системы только из SSD.

Контроллер Adaptec показывает себя гораздо лучше в тесте производительности ввода/вывода для жёстких дисков. Вне зависимости от типа бенчмарков (база данных, файл-сервер, Web-сервер или рабочая станция), контроллер RAID 6805 идёт нога в ногу с Areca ARC-1880i и LSI MegaRAID 9265-8i, и занимает первое или второе места. Только HighPoint RocketRAID 2720SGL лидирует в тесте ввода/вывода. Если заменить жёсткие диски на SSD, то LSI MegaRAID 9265-8i существенно обгоняет три других контроллера.

Установка ПО и настройка RAID

Adaptec и LSI обладают хорошо организованными и простыми в работе средствами для управления RAID. Инструменты управления позволяют администраторам получить удалённый доступ к контроллерам через сеть.

Установка массива

Areca ARC-188oi

Areca также выводит серию ARC-1880 в рыночный сегмент контроллеров 6 Гбит/с SAS RAID. По утверждению производителя, целевые приложения простираются от приложений NAS и серверов систем хранения до высокопроизводительных вычислений, резервирования, систем обеспечения безопасности и облачных вычислений.

Протестированные образцы ARC-1880i с восемью внешними портами SAS и восемью линиями интерфейса PCI Express 2.0 можно приобрести за $580. Низкопрофильная карта, которая является единственной картой в нашем наборе с активным кулером, построена на базе 800 МГц ROC с поддержкой кэша для данных 512 Мбайт DDR2-800. Используя SAS экспандеры, Areca ARC-1880i поддерживает до 128 систем хранения данных. Чтобы сохранить содержание кэша при отказе энергопитания, к системе опционально может быть добавлен аккумуляторный источник питания.

Кроме одиночного режима и JBOD, контроллер поддерживает уровни RAID 0, 1, 1E, 3, 5, 6, 10, 30, 50 и 60.

Производительность

Areca ARC-1880i хорошо справляется с тестами чтения/записи в RAID 0, достигая 960 Мбайт/с для чтения и 900 Мбайт/с для записи. Только LSI MegaRAID 9265-8i оказывается быстрее в этом конкретном тесте. Контроллер Areca не разочаровывает и в других бенчмарках. И в работе с жёсткими дисками, и с SSD, этот контроллер всегда активно конкурирует с победителями тестов. Хотя контроллер Areca стал лидером только в одном бенчмарке (последовательное чтение в RAID 10), он демонстрировал очень высокие результаты, например, скорость чтения в 793 Мбайт/с в то время, как самый быстрый конкурент, LSI MegaRAID 9265-8i, показал только 572 Мбайт/с.

Однако последовательная передача информации – это лишь одна из частей картины. Вторая – производительность ввода/вывода. Areca ARC-1880i и здесь выступает блистательно, на равных соперничая с Adaptec RAID 6805 и LSI MegaRAID 9265-8i. Аналогично своей победе в бенчмарке по скорости передачи данных, контроллер Areca победил и в одном из тестов ввода/вывода – бенчмарке Web-сервер. Контроллер Areca доминирует в бенчмарке Web-сервер на уровнях RAID 0, 5 и 6, а для RAID 10 вперёд вырывается Adaptec 6805, оставляя контроллер Areca на втором месте с небольшим отставанием.

Web GUI и установка параметров

Как и HighPoint RocketRAID 2720SGL, Areca ARC-1880i удобно управляется через Web-интерфейс и просто настраивается.

Web GUI

Установка массива

HighPoint RocketRAID 2720SGL

HighPoint RocketRAID 2720SGL – это SAS RAID-контроллер с восемь внутренними SATA/SAS-портами, каждый из которых поддерживает 6 Гбит/с. По информации производителя, эта низкопрофильная карта ориентирована на системы хранения для малого и среднего бизнеса, и на рабочие станции. Ключевой компонент карты – это RAID-контроллер Marvell 9485. Основные конкурентные преимущества – малые размеры и интерфейс PCIe 2.0 на 8 линий.

Кроме JBOD, карта поддерживает RAID 0, 1, 5, 6, 10 и 50.

Кроме той модели, что была протестирована в наших тестах, в низкопрофильной серии HighPoint 2700 есть ещё 4 модели: RocketRAID 2710, RocketRAID 2711, RocketRAID 2721 и RocketRAID 2722, которые, в основном, отличаются типами портов (внутренний/внешний) и их количеством (от 4 до 8). В наших тестах использовался самый дешёвый из этих RAID-контроллеров RocketRAID 2720SGL ($170). Все кабели к контроллеру приобретаются отдельно.

Производительность

В процессе последовательного чтения/записи в массив RAID 0, состоящий из восьми дисков Fujitsu MBA3147RC, HighPoint RocketRAID 2720SGL демонстрирует отличную скорость чтения 971 Мбайт/с, уступая только LSI MegaRAID 9265-8i. Скорость записи – 697 Мбайт/с – не так высока, но тем не менее превосходит скорость записи Adaptec RAID 6805. RocketRAID 2720SGL также демонстрирует целый спектр самых разных результатов. При работе с массивами RAID 5 и 6 он превосходит другие карты, но с RAID 10 скорость чтения падает до 485 Мбайт/с – самое низкое значение среди четырёх тестируемых образцов. Последовательная скорость записи в RAID 10 ещё хуже – всего 198 Мбайт/с.

Этот контроллер явно не создан для SSD. Скорость чтения здесь достигает 332 Мбайт/с, а скорость записи – 273 Мбайт/с. Даже Adaptec RAID 6805, который также не слишком хорош в работе с SSD, показывает в два раза лучшие результаты. Поэтому HighPoint не является конкурентом для двух карт, которые работают с SSD действительно хорошо: Areca ARC-1880i и LSI MegaRAID 9265-8i – они работают как минимум в три раза быстрее.

Всё, что мы смогли сказать хорошего о работе HighPoint в режиме ввода/вывода, мы сказали. Тем не менее RocketRAID 2720SGL занимает последнее место в наших тестах по всем четырём бенчмаркам Iometer. Контроллер HighPoint вполне конкурентоспособен другим картам при работе с бенчмарком для Web-сервера, но существенно проигрывает конкурентам по трём другим бенчмаркам. Это становится очевидным в тестах с SSD, где RocketRAID 2720SGL явно демонстрирует, что он не оптимизирован для работы с SSD. Он явно не использует все преимущества SSD по сравнению с жёсткими дисками. Например, RocketRAID 2720SGL показывает 17378 IOPs в бенчмарке баз данных, а LSI MegaRAID 9265-8i превосходит его по этому параметру в четыре раза, выдавая 75 037 IOPs.

Web GUI и установки для массива

Web-интерфейс RocketRAID 2720SGL удобен и прост в работе. Все параметры RAID устанавливаются легко.

Web GUI

Установка массива

LSI MegaRAID 9265-8i

LSI позиционирует MegaRAID 9265-8i, как устройство для рынка малого и среднего бизнеса. Эта карта подходит для обеспечения надёжности в облаках и других бизнес-приложений. MegaRAID 9265-8i – один из наиболее дорогих контроллеров в нашем тесте (он стоит $630), но как показывает тест, эти деньги платятся за его реальные преимущества. Перед тем, как мы представим результаты тестов, давайте обсудим технические особенности этих контроллеров и программные приложения FastPath и CacheCade.

LSI MegaRAID 9265-8i использует двухъядерный LSI SAS2208 ROC, использующий интерфейс PCIe 2.0 с восемью линиями. Число 8 в конце наименования устройства означает наличие восьми внутренних портов SATA/SAS, каждый из которых поддерживает скорость 6 Гбит/с. До 128 устройства хранения могут быть подключены к контроллеру через экспандеры SAS. Карта LSI cодержит 1 Гбайт кэша DDR3-1333 и поддерживает уровни RAID 0, 1, 5, 6, 10 и 60.

Настройка ПО и RAID, FastPath и CacheCade

LSI утверждает, что FastPath может существенно ускорить работу систем ввода/вывода при подключении SSD. По словам экспертов компании LSI, FastPath работает с любым SSD, заметно увеличивая производительность записи/чтения RAID-массива на базе SSD: в 2.5 раза при записи и в 2 раза при чтении, достигая 465 000 IOPS. Эту цифру мы не смогли проверить. Тем не менее, эта карта смогла выжать максимум из пяти SSD и без использования FastPath.

Следующее приложение для MegaRAID 9265-8i называется CacheCade. С его помощью можно использовать один SSD в качестве кэш-памяти для массива жёстких дисков. По словам экспертов LSI, это может ускорить процесс считывания раз в 50, в зависимости от размера рассматриваемых данных, приложений и метода использования. Мы попробовали работу этого приложения на массиве RAID 5, состоящем из 7 жёстких дисков и одного SSD (SSD использовался для кэша). По сравнению с системой RAID 5 из 8 жёстких дисков, стало очевидно, что CacheCade не только повышает скорость ввода/вывода, но также и общую производительность (тем больше, чем меньше объём постоянно используемых данных). Для тестирования мы использовали 25 Гбайт данных и получили 3877 IOPS на Iometer в шаблоне для Web-сервера, тогда как обычный массив жёстких дисков позволял получить только 894 IOPS.

Производительность

В конце концов оказывается, что LSI MegaRAID 9265-8i – это самый быстрый из всех SAS RAID-контроллеров в этом обзоре в операциях ввода/вывода. Однако, в процессе последовательных операций чтения/записи контроллер демонстрирует производительность среднего уровня, поскольку его производительность при последовательных действиях сильно зависит от уровня RAID, который вы используете. При тестировании жёсткого диска на уровне RAID 0 мы получаем скорость последовательно чтения 1080 Мбайт/с (что существенно превышает показатели конкурентов). Скорость последовательной записи на уровне RAID 0 идёт на уровне 927 Mбайт/с, что также выше, чем у конкурентов. А вот для RAID 5 и 6 контроллеры LSI уступают всем своим конкурентам, превосходя их только в RAID 10. В тесте SSD RAID LSI MegaRAID 9265-8i демонстрирует лучшую производительность при последовательной записи (752 Mбайт/с) и только Areca ARC-1880i превосходит его по параметрам последовательного чтения.

Если вы ищете RAID-контроллер, ориентированный на SSD с высокой производительностью ввода/вывода, то здесь лидер – контроллер LSI. За редким исключением, он занимает первое место в наших тестах ввода/вывода для файл-сервера, Web-сервера и нагрузок для рабочих станций. Когда ваш RAID-массив состоит из SSD, конкуренты LSI ничего не могут ему противопоставить. Например, в бенчмарке для рабочих станций MegaRAID 9265-8i достигает 70 172 IOPS, тогда как оказавшийся на втором месте Areca ARC-1880i, уступает ему практически в два раза – 36 975 IOPS.

ПО для RAID и установка массива

Как и в случае Adaptec, LSI имеет удобные инструменты для управления RAID-массивом через контроллер. Вот несколько скриншотов:

ПО для CacheCade

ПО для RAID

Установка массива

Сравнительная таблица и конфигурация тестового стенда

Тестовая конфигурация

Мы соединили восемь жёстких дисков Fujitsu MBA3147RC SAS (каждый по 147 Гбайт) с RAID-контроллерами и провели бенчмарки для RAID-уровней 0, 5, 6 и 10. Тесты SSD проводились с пятью дисками Samsung SS1605.

Результаты тестов

Проиводительность ввода/вывода в RAID 0 и 5

RAID 0

Бенчмарки в RAID 0 не показывают существенной разницы между RAID-контроллерами, за исключением HighPoint RocketRAID 2720SGL.

RAID 5

Бенчмарк в RAID 5 не помогает контроллеру HighPoint обрести утраченные позиции. В отличие от бенчмарка в RAID 0, все три более быстрых контроллера более отчётливо проявляют здесь свои слабые и сильные стороны.

Производительность ввода/вывода в RAID 6 и 10

RAID 6

LSI оптимизировала свой контроллер MegaRAID 9265 для работы с базами данных, файл-серверами и нагрузками для рабочих станций. Бенчмарк для Web-севера хорошо проходят все контроллеры, демонстрируя одинаковую производительность.

RAID 10

В варианте RAID 10 за первое место борются Adaptec и LSI, а HighPoint RocketRAID 2720SGL занимает последнее место.

Производительность при вводе/выводе на SSD

Здесь лидирует LSI MegaRAID 9265, которая использует все преимущества твердотельных систем хранения.

Пропускная способность в RAID 0, 5 и в деградированном режиме RAID 5

RAID 0

LSI MegaRAID 9265 c лёгкостью лидирует в этом бенчмарке. Adaptec RAID 6805 сильно отстаёт.

RAID 5

HighPoint RocketRAID 2720SGL без кэша хорошо справляется с последовательными операциями в RAID 5. Не сильно уступают ему и другие контроллеры.

Деградированный RAID 5

Пропускная способность в RAID 6, 10 и в деградированном режиме RAID 6

RAID 6

Как и в случае RAID 5, HighPoint RocketRAID 2720SGL демонстрирует самую высокую пропускную способность для RAID 6, оставляя второе место для Areca ARC-1880i. Впечатление такое, что LSI MegaRAID 9265-8i просто не любит RAID 6.

Деградированный RAID 6

RAID 10

Здесь уже LSI MeagaRAID 9265-8i показывает себя в лучшем свете, хотя и пропускает вперед Areca ARC-1880i.

Пропускная способность на SSD

Для построения RAID-массива на базе SSD, лучшие кандидаты – LSI MegaRAID 9265-8i и Areca ARC-1880i. HighPoint RocketRAID 2720SGL – совсем неудачная кандидатура для этой цели.

Гибридный RAID от Adaptec

LSI CacheCade

Какой же 6 Гбит/с SAS-контроллер лучший?

В общем, все четыре SAS RAID-контроллера, которые мы тестировали, продемонстрировали хорошую производительность. У всех есть вся необходимая функциональность, и все они с успехом могут используются в серверах начального и среднего уровня. Кроме выдающейся производительности, они обладают и такими важными функциями, как работа в смешанном окружении с поддержкой SAS и SATA и масштабирование через SAS-экспандеры. Все четыре контроллера поддерживают стандарт SAS 2.0, он поднимает пропускную способность с 3 Гбит/с до 6 Гбит/с на порт, а кроме этого вводит такие новые функции, как зонирование SAS, что позволяет многим контроллерам получить доступ к ресурсам хранения данных через один SAS-экспандер.

Несмотря на такие схожие черты, как низкопрофильный форм-фактор, интерфейс PCI Express на восемь линий и восемь SAS 2.0 портов, у каждого контроллера есть свои собственные сильные и слабые стороны, анализируя которые и можно выдать рекомендации по их оптимальному использованию.

Итак, самый быстрый контроллер – это LSI MegaRAID 9265-8i, особенно в отношении пропускной способности ввода/вывода. Хотя и у него есть слабые места, в частности, не слишком высокая производительность в случаях RAID 5 и 6. MegaRAID 9265-8i лидирует в большинстве бенчмарков и является прекрасным решением профессионального уровня. Стоимость этого контроллера – $630 – самая высокая, об этом тоже нельзя забывать. Но за эту высокую стоимость вы получаете прекрасный контроллер, который опережает своих конкурентов, особенно при работе с SSD. Он обладает и прекрасной производительностью, которая становится особенно ценной при подключении систем хранения большого объёма. Более того, вы можете увеличить производительность LSI MegaRAID 9265-8i, используя FastPath или CacheCade, за которые естественно надо будет заплатить дополнительно.

Контроллеры Adaptec RAID 6805 и Areca ARC-1880i демонстрируют одинаковую производительность и очень похожи по своей стоимости ($460 и $540). Оба хорошо работают, как показывают различные бенчмарки. Контроллер Adaptec показывает чуть более высокую производительность, чем контроллер Areca, он также предлагает востребованную функцию ZMCP (Zero Maintenance Cache Protection), которая заменяет обычное резервирование при отказе питания и позволяет продолжать работу.

HighPoint RocketRAID 2720SGL продаётся всего за $170, что гораздо дешевле трёх остальных протестированных контроллеров. Производительность этого контроллера вполне достаточна, если вы работаете с обычными дисками, хотя и хуже, чем у контроллеров Adaptec или Areca. И не стоит использовать этот контроллер для работы с SSD.