Raid 0 как сделать из двух ssd. RAID из SSD - находка или бессмыслица? Какой SSD выбрать для создания массива

Коллеги с соседнего отдела (UCDN) обратились с довольно интересной и неожиданной проблемой: при тестировании raid0 на большом числе SSD, производительность менялась вот таким вот печальным образом:

По оси X - число дисков в массиве, по оси Y - мегабайтов в секунду.

Я начал изучать проблему. Первичный диагноз был простой - аппаратный рейд не справился с большим числом SSD и упёрся в свой собственный потолок по производительности.

После того, как аппаратный рейд выкинули и на его место поставили HBA, а диски собрали в raid0 с помощью linux-raid (его часто называют "mdadm" по названию утилиты командной строки), ситуация улучшилась. Но не прошла полностью -цифры возросли, но всё ещё были ниже рассчётных. При этом ключевым параметром были не IOPS"ы, а многопоточная линейная запись (то есть большие куски данных, записываемых в случайные места).

Ситуация для меня была необычной - я никогда не гонялся за чистым bandwidth рейдов. IOPS"ы - наше всё. А тут - надо многомногомного в секунду и побольше.

Адские графики

Я начал с определения baseline, то есть производительности единичного диска. Делал я это, скорее, для очистки совести.

Вот график линейного чтения с одной SSD.

Увидев результат я реально взвился. Потому что это очень сильно напоминало ухищрения, на которые идут производители дешёвых USB-флешек. Они помещают быструю память в районы размещения FAT (таблицы) в FAT32 (файловой системе) и более медленную - в район хранения данных. Это позволяет чуть-чуть выиграть по производительности при работе с мелкими операциями с метаданными, при этом предполагая, что пользователи, копирующие большие файлы во-первых готовы подождать, а во вторых сами операции будут происходить крупными блоками. Подробнее про это душераздирающее явление: lwn.net/Articles/428584

Я был уверен в том, что нашёл причину и корень всех проблем и уже готовил язвительное послание (см. подписи на картинке), объясняющее, какое унылое некачественное оборудование класса «удобрение» оказалось на тесте, и многие другие слова, которые лучше не повторять.

Хотя меня смутила версия ядра на стенде - 3.2. По своему предыдущему опыту зная прискорбные особенности LSI, меняющие в драйверах (mpt2sas) от версии к версии буквально всё, я подумал, «а вдруг»?

Немного предыстории. mpt2sas - драйвер LSI для HBA. Живёт невероятно бурной жизнью, начав с версии с версии v00.100.11.15 через версии 01.100.0x.00 дойдя аж до версии 16.100.00.00 (интересно, что означает цифра «100»?). За это время драйвер отличился перестановкой имён букв дисков при обновлении минорной версии ядра, отличающемся от аносируемого биосом порядком дисков, падениями на «неожиданных» конфигурациях LUN"ов, на таймаутах бэкплейна, на неожиданном числе дисков, логгинг ошибок в dmesg со скоростью бесконечного цикла в самом ядре (де-факто это эквивалент зависания системы) и тому подобные весёлые вещи.

Обновились, запустили тест. И этот «вдруг» случился. Вот как выглядит тот же график на 3.14. А ведь я чуть-чуть было не забраковал невинные SSD"шки.

После того, как производительность дисков стабилизировалась, был проведён второй тест: на все диски запустили независимые тесты параллельно. Цель была проста - проверить, нет ли бутылочного горлышка где-то на шине или HBA. Производительность дисков оказалась вполне приличной, «затыка» по шине не было. Основная задача была решена. Однако, график производительности всё-таки отличался. Не сильно, но явно с намёком на хуже чем линейную скорость записи.

Почему запись так себя ведёт по мере увеличения числа дисков в массиве? График (в начале статьи) очень сильно напоминал график производительности многопоточных приложений по мере роста числа потоков, на которые обычно показывают программисты и Intel"овцы, когда говорят о проблемах у взаимных блокировок тредов…

Во время теста в blktop наблюдалось что-то странное: часть дисков загружена в потолок, часть почти простаивает. Причём загружены в потолок те, кто показывает низкую производительность, а «быстрые» диски простаивают. Более того, диски иногда меняются местами - то есть раньше загруженный на 100% диск вдруг показывает бОльшую скорость и меньшую загрузку, и наоборот, диск, который был загружен на 50%, вдруг оказывается загружен на 100% и при этом показывает меньшую скорость. Почему?

И тут до меня дошло.

raid0 зависит от latency худшего из дисков

Если мы пишем много данных, то запись обычно идёт большими кусками. Эти куски разделяются на меньшие куски драйвером raid0, который записывает их одновременно на все диски из raid0. За счёт этого мы получаем N-кратное увеличение производительности. (В raid0 на N дисков).

Но давайте рассмотрим запись подробнее…

Допустим, у нас raid использует chunk"и размером в 512k. В массиве 8 дисков. Приложение хочет записать много данных, и мы пишем на raid кусками по 4Мб.

Теперь следите за руками:

1. raid0 получает запрос на запись, делит данные на 8 кусков по 512кб каждый
2. raid0 отправляет (параллельно) 8 запросов на 8 устройств по записи 512кб (каждый своё)
3. raid0 ожидает подтверждение от всех 8 устройств о завершении записи
4. raid0 отвечает приложению «записал» (то есть возвращает управление из вызова write())

Представим теперь, что у дисков запись произошла за такое время (в милисекундах):

Диск 1	Диск 2	Диск 3	Диск 4	Диск 5	Диск 6	Диск 7	Диск 8
4.1	2.2	1.9	1.4	1.0	9.7	5.4	8.6

Вопрос: за какое время произойдёт запись блока в 4Мб на этот массив? Ответ: за 9.7 мс. Вопрос: какая будет в это время утилизация у диска №4? Ответ: порядка 10%. А у диска №6? 100%. Заметим, для примера я выбрал наиболее экстремальные значения из лога операций, но и при меньшем расхождении проблема будет сохраняться. Сравните график чтения и записи (привожу ту же картинку ещё раз):

Видите, как неровно гуляет запись в сравнении с чтением?

У SSD дисков latency на запись очень неровная. Связано это с их внутренним устройством (когда за раз записывается блок большого размера, при необходимости, перемещая и перенося данные с места на место). Чем больше этот блок, тем сильнее пики latency (то есть сиюминутные провалы в производительности). У обычных магнитных дисков графики совсем другие - они напоминают ровную линию практически без отклонений. В случае линейного последовательного IO эта линия проходит высоко, в случае постоянного случайного IO - постоянно низко, но, ключевое - постоянно. Latency у жёстких дисков предсказуема, latency у SSD - нет. Заметим, это свойство есть у всех дисков. У самых дорогих latency оказывается смещена (либо очень быстро, либо очень-очень быстро) - но разнобой всё равно сохраняется.

При подобных колебаниях latency производительность у SSD, в среднем, отличная, но в отдельные моменты времени запись может занять чуть больше, чем в другое время. У тестируемых дисков она падала в этот момент до позорных величин порядка 50Мб/с (что ниже, чем линейная запись у современных HDD раза в два).

Когда на устройство запросы идут стопкой и независимо, это не влияет. Ну да, один запрос выполнился быстро, другой медленно, в среднем всё хорошо.

Но если запись зависит от всех дисков в массиве? В этом случае, любой «тормознувший» диск тормозит всю операцию целиком. В результате, чем больше дисков массиве, тем больше вероятность, что хотя бы один диск отработает медленно. Чем больше дисков, тем больше кривая производительности их суммы в raid0 начинает приближаться к сумме производительности их минимумов (а не средних значений, как хотелось бы).

Вот график реальной производительности в зависимости от числа дисков. Розовая линия - предсказания, базирующиеся на средней производительности дисков, синяя - фактические результаты.

В случае 7 дисков различия составили около 10%.

Простое математическое симулирование (с данными по latency реального диска для ситуации множества дисков в массиве) позволило предсказать, что по мере увеличения числа дисков деградация может дойти до 20-25%.

В отличие от замены HBA или версии драйвера, в этом случае ничего существенно поменять уже нельзя было, и информацию просто приняли к сведению.

Что лучше - HDD или SSD?

Сразу скажу: худшее ожидание от SSD оказывается лучше, чем постоянное от HDD (если прозвучало слишком сложно: SSD лучше, чем HDD).

Другое дело, что массив из 20-30 HDD - это нормально. 30 SSD в raid0 вызовут слюнки у гиков и приступ печёночной колики у финансового отдела. То есть обычно сравнивают множество HDD c несколькими SSD. Если же мы отнормируем цифры по IOPS"ам (охохо), то есть добьёмся от HDD тех же попугаев, что от SSD, то цифры станут, внезапно, другими - массив из большого числа HDD будет сильно обгонять массив из нескольких SSD по скорости записи.

Другое дело, что крупный массив из HDD - это уже экстрим другого рода, и там ждут сюрпризы из-за общего использования шины, производительности HBA и особенностей поведения бэкплейнов.

А raid1/5/6?

Легко понять, что для всех этих массивов проблема с ожиданием «самого медленного» сохраняется, и даже слегка усиливается (то есть проблема возникает при меньшем размере блока и меньшей интенсивности нагрузки).

Заключение

Админское: Не люблю LSI. При обнаружении каких-либо нареканий в работе дисков при участии LSI в системе отладку следует начинать с сравнения поведения разных версий дравйера mpt2sas. Это как раз тот случай, когда смена версии может влиять на производительность и стабильность самым драматичным образом.

Академическое: При планировании высоконагруженных систем с использованием SSD в raid0 следует учитывать, что чем больше в массиве SSD, тем сильнее становится эффект от неравномерной latency. По мере роста числа устройств в raid0 производительность устройства начинает стремиться к произведению числа устройств на минимальную производительность дисков (а не среднюю, как хотелось бы ожидать).

Рекомендации: в случае с подобным типом нагрузки следует стараться выбирать устройства с наименьшим разбросом по latency на запись, по возможности использовать устройства с большей ёмкостью (для уменьшения числа устройств).

Особое внимание стоит обратить на конфигурации, в которых часть или все диски подключаются по сети с неравномерной задержкой, такая конфигурация вызовет значительно большие затруднения и деградацию, чем локальные диски.

ВведениеДублирование устройств и распараллеливание нагрузки – достаточно популярная идея на современном рынке персональных компьютеров. Энтузиасты нередко прибегают к созданию видеоподсистем, в которых используется две или большее количество графических карт, а те пользователи, которые нуждаются в непревзойдённой вычислительной производительности, зачастую делают ставку на многопроцессорные рабочие станции. Подобный подход можно применить и в отношении дисковой подсистемы: достаточно простой способ увеличения скорости её работы – это формирование RAID-массива из пары (или большего количества) жёстких дисков. Массивы уровня 0 (stripe) предполагают дробление всей сохраняемой информации на равные части, которые равномерно распределяются по нескольким физическим накопителям. В результате, за счёт параллельного чтения и записи данных сразу на несколько накопителей скорость работы такой системы по сравнению с одним диском может быть повышена в несколько раз.

Собственно, на заре распространения SSD потребительского класса были достаточно популярны рассуждения о том, RAID-массив из какого количества винчестеров сможет обеспечить производительность, сравнимую со скоростью флэш-накопителя. Конечно, сейчас эти времена уже безвозвратно ушли. Внедрение стандарта SATA 6 Гбит/сек и появление нового поколения контроллеров для твердотельных накопителей привело к тому, что скорости современных SSD ушли слишком далеко от того уровня быстродействия, который могут обеспечить традиционные магнитные диски. Однако возник другой не менее интересный вопрос: можно ли дополнительно увеличить производительность дисковой подсистемы, если в массив RAID 0 собрать несколько SSD?

Действительно, причин, по которым технология RAID не должна оказывать положительный эффект в случае с SSD, на первый взгляд не видно. Твердотельные накопители показывают хорошее быстродействие при работе с небольшими блоками данных, а чипсетные RAID-контроллеры предлагают прямую связь с процессором с пропускной способностью, вполне достаточной для получения скоростей, превосходящих SATA 6 Гбит/сек в несколько раз. Так что существенного увеличения производительности работы можно ожидать и от RAID 0 на базе SSD. Идея кажется особенно привлекательной ещё и потому, что она не сопряжена ни с какими дополнительными затратами. Общая ёмкость массива RAID 0 представляет собой сумму ёмкостей входящих в него накопителей, а стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости. То есть, если для создания массива пользоваться «бесплатным» RAID-контроллером встроенным в чипсет материнской платы, то в итоге мы получим примерно такую же стоимость хранения гигабайта информации, как и в случае одиночного диска большего размера.

Учитывая кажущуюся привлекательность создания RAID 0 массивов из твердотельных накопителей, мы решили проверить их работу на практике. Компания Kingston любезно согласилась предоставить нам на тесты два 120-гигабайтных и один 240-гигабайтный SSD своей топовой серии HyperX, что и дало возможность прямого сравнения RAID 0 массива из двух дисков с одиночным накопителем аналогичного объёма.

Подробнее о Kingston HyperX SSD

Накопители серии Kingston HyperX SSD – это типичные решения на базе контроллеров SandForce второго поколения, нацеленные на энтузиастов. Они базируются на хорошо знакомом нам чипе SF-2281 и комплектуются 25-нм синхронной NAND-памятью производства компаний Intel или Micron. Проще говоря, накопители HyperX используют производительный вариант актуальной платформы SandForce и по своим внутренностям аналогичны таким популярным моделям как Corsair Force Series GT или OCZ Vertex 3.

Выделяет Kingston HyperX SSD в ряду подобных SandForce-накопителей разве только более броский дизайн корпуса, да и фирменная программа Toolbox, позволяющая просматривать различную информацию о диске, включая значение атрибутов S.M.A.R.T.

Утилита эта поразительно похожа на OCZ Toolbox с вырезанной функцией обновления прошивки (для этого у Kingston предлагается специализированная программа) и без возможности Secure Erase.

Как и у всех других накопителей с контроллерами SandForce, диски Kingston HyperX SSD с ёмкостью 120 и 240 Гбайт отличаются по производительности. В официальных спецификациях это отражается следующим образом:

Причина различий состоит в количестве используемых в составе SSD оконечных NAND-устройств. Так как 25-нм кристаллы MLC флэш-памяти имеют объём 8 Гбайт, 120-гигабайтный диск содержит 16 флэш-устройств, в то время как более ёмкая модификация укомплектована 32 устройствами. Учитывая, что контроллер SandForce SF-2281 имеет восьмиканальную архитектуру, накопители с разной емкостью вынуждены использовать для каждого канала технику чередования обращений к флэш-устройствам с разной кратностью. Так, в случае 120-гигабайтного SSD чередование двукратное, а в случае 240-гигабайтного накопителя – четырёхкратное. Большая кратность чередования гарантирует более высокую производительность, так как вместо ожидания готовности NAND-устройства после очередной операции контроллер имеет возможность перейти к обслуживанию следующего устройства. По сути это похоже на реализацию подхода RAID 0, но внутри накопителя, на уровне контроллера SandForce.

Тестовая система

Для тестирования SSD-накопителей мы собрали специальную систему, построенную на материнской плате с набором логики Intel H67, который, как известно, обладает парой SATA 6 Гбит/сек портов. Именно на этих портах мы и испытываем твердотельные накопители.

В целом, тестовая конфигурация включает следующий набор оборудования:

Процессор – Intel Core i5-2400 (Sandy Bridge, 4 ядра, 3.1 ГГц, технологии EIST и Turbo Boost –отключены);
Материнская плата - Foxconn H67S (версия BIOS A41F1P01);
Память - 2 x 2 GB DDR3-1333 SDRAM DIMM 9-9-9-24-1T;
Системный накопитель – Crucial m4 256 Гбайт (CT256M4SSD2);
Тестовые накопители:

Kingston HyperX 120 Гбайт (SH100S3/120G, прошивка 332);
Kingston HyperX 240 Гбайт (SH100S3/240G, прошивка 332);

Операционная система - Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64;
Драйверы:

Intel Chipset Driver 9.2.0.1030;
Intel HD Graphics Driver 15.22.1.2361;
Intel Management Engine Driver 7.1.10.1065;
Intel Rapid Storage Technology 10.8.0.1003.

Проблемы конфигурирования RAID 0 из SSD

Для создания массива из SSD-дисков мы решили пользоваться стандартным RAID-контроллером, встраиваемым в современные наборы системной логики. Чипсетные SATA-контроллеры хорошо показывают себя в работе с одиночными SSD, и вполне подходят для наших целей, тем более что врождённая поддержка RAID уже есть в большинстве современных систем, то есть не требует дополнительных финансовых затрат.

Наша стандартная тестовая платформа основывается на LGA1155-процессоре и системной плате с чипсетом H67, SATA-контроллер которого имеет встроенную поддержку RAID-массивов. Для её активации необходима смена режима работы SATA-контроллера с AHCI на RAID в BIOS. Однако простое изменение соответствующей опции в BIOS Setup приведёт скорее всего к неработоспособности операционной системы, выражающейся в возникновении «синего экрана» на этапе загрузки. Причина состоит в том, что драйвер RAID в Windows по умолчанию отключен. Обойти эту проблему можно двумя путями. Либо заново, уже в RAID-режиме, переустановить Windows, и тогда необходимый драйвер автоматически включится при установке. Либо, непосредственно перед изменением настроек SATA-контроллера в BIOS, установить в 0 значение переменной Start, находящейся в системном реестре в ветке HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\Iastorv, а затем переустановить драйвер SATA-контроллера Intel Rapid Storage Technology (RST) уже в RAID-режиме.

После включения режима RAID и внедрения в систему необходимых драйверов, можно переходить непосредственно к формированию массива. Он создаётся средствами драйвера Intel RST. В процессе потребуется лишь указать диски для включения в массив и его режим работы – RAID 0.

Всё остальное конфигурирование выполняется автоматически, но при желании можно изменить размер страйп-блока (по умолчанию – 128 Кбайт) и включить встроенное в драйвер кэширование операций записи (может приводить к потере информации при внезапных отключениях системы).

По понятным причинам кэширование мы включать не рекомендуем, тем более что подобную функциональность предлагает и сама операционная система. Что же касается размера страйпа –блоков, на которые разбиваются дисковые операции для распределения по накопителям, составляющим массив, то тут слепо опираться на предлагаемые драйвером 128 Кбайт – подход не самый разумный. Большой размер страйпа имеет смысл для накопителей на магнитных дисках, так как они выполняют операции линейного чтения и записи больших блоков значительно быстрее, чем операции с маленькими блоками, требующие интенсивного перепозиционирования головок. SSD же обладают очень малым временем доступа, так что выбор небольших страйп-блоков может обеспечить лучшую производительность на операциях с файлами небольшого объёма.

И хотя скорость одиночного Kingston HyperX SSD 120 Гбайт при работе с блоками данных растёт при увеличении размера блока, это ещё ничего не значит.

Драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) способен достаточно интеллектуально обращаться с очередью запросов, обеспечивая высокую скорость RAID 0-массива из SSD и при использования небольших страйп-блоков. В доказательство этого мы оценили базовые характеристики производительности RAID 0-массива из пары Kingston HyperX SSD 120 Гбайт с разными размерами страйпа.

Data stripe size = 4 KB:

Data stripe size = 8 KB:

Data stripe size = 16 KB:

Data stripe size = 32 KB:

Data stripe size = 64 KB:

Data stripe size = 128 KB:

Как показывают результаты AS SSD Benchmark, скоростные показатели массива со страйп-блоками разного размера достаточно близки. Тем не менее, зависимость скорости последовательных операций, а также скорости работы с мелкими блоками при высокой глубине очереди от размера страйпа прослеживается. Наилучшее сочетание показателей производительности массива достигается при использовании 32-килобайтных блоков, так что, очевидно, настройки по умолчанию не являются оптимальными. Так как меньший размер страйпа более выгоден при работе с небольшими файлами, в случае использования дисков, основанных на платформе SandForce второго поколения, мы рекомендуем использовать размер блока в 32 Кбайта. Именно с такой настройкой мы создавали и используемый в основной части тестирования массив.

При создании RAID-массивов важно иметь в виду и ещё одну немаловажную деталь. Как только массив сформирован, он начинает рассматриваться системой как единое целое, и прямой доступ к составляющим его накопителям становится невозможен. Это – достаточно неприятный момент, сулящий серьёзные практические неудобства. Имея RAID-массив из SSD дисков, вы не сможете ни обновить их прошивку, ни посмотреть параметры S.M.A.R.T., ни выполнить операцию Secure Erase. Но что самое неприятное, учитывая специфику такого массива, операционная система не сможет передать накопителям команду TRIM, посредством которой возможно эффективное противодействие деградации производительности SSD.

Производительность

Скорость случайного и последовательного чтения/записи «свежего» накопителя

Для измерения скорости случайного и последовательного чтения и записи мы используем тест CrystalDiskMark 3.0.1. Этот бенчмарк удобен тем, что позволяет измерять скоростные характеристики SSD-накопителей как на случайных несжимаемых данных, так и при использовании полностью сжимаемых шаблонных данных. Поэтому, на приводимых далее диаграммах приводится по два числа – максимальная и минимальная скорость работы накопителя. Реальные же показатели, соответственно, будут лежать внутри изображённых диапазонов в зависимости от того, как их сможет уплотнить контроллер SF-2281.

Заметим, что приведенные в этом разделе результаты тестов производительности относятся к «свежему» (FOB - Fresh Out-of-Box) недеградировавшему состоянию накопителя.

С точки зрения практических показателей быстродействия 120-гигабайтный SSD работает существенно медленнее своего 240-гигабайтного собрата. Тем не менее, RAID 0-массив из пары 120-гигабайтных дисков всё же превосходит по скорости единичный накопитель ёмкостью 240 Гбайт. Как видим, технология RAID 0 позволяет получить выигрыш в скорости линейных операций и при работе с небольшими блоками при использовании очереди запросов большой глубины. Обычные случайные же операции с 4-килобайтными блоками не ускоряются, более того, наблюдается даже некоторое замедление, обусловленное задержками на необходимость дополнительного арбитража.

Деградация и производительность в устойчивом состоянии

К сожалению, SSD-накопители демонстрируют высокую скорость, свойственную «свежему» состоянию, далеко не всё время. В большинстве случаев через какое-то время производительность понижается, и в реальной жизни мы имеем дело совсем не с теми скоростями записи, что приведены на диаграммах в предыдущем разделе. Причина данного эффекта состоит в том, что по мере исчерпания свободных страниц во флэш-памяти, контроллер SSD приходит к необходимости проводить перед сохранением данных операции очистки блоков страниц, которые добавляют существенные задержки.

Например, если мы будем непрерывно записывать данные на флэш-накопитель, зависимость скорости записи от времени примет примерно следующий вид.

В какой-то момент наблюдается резкое снижение скорости записи, и это происходит как раз тогда, когда общий объём записанной информации сравнивается с объёмом SSD. Очевидно, что пользователя больше интересует скорость, которую он будет иметь во время продолжительной эксплуатации накопителя, а не в тот небольшой промежуток времени после установки нового SSD, в течение которого флэш-диск демонстрирует максимальные результаты. Сами же производители SSD, напротив, сообщают скоростные параметры лишь «свежих» дисков, так как они выставляют их продукты в наиболее выгодном свете. Учитывая это, мы приняли решение исследовать падение производительности при переходе накопителя из «свежего» в «использованное» состояние с установившейся скоростью.

Впрочем, картина катастрофического падения скорости, показанная на графике выше, несколько искусственна и характерна лишь для случая непрерывной и безостановочной записи. В реальности же, находясь в состоянии покоя, контроллеры современных SSD-дисков частично восстанавливают производительность, предварительно освобождая неиспользуемые страницы флэш-памяти. На это направлено два ключевых алгоритма: Idle-Time Garbadge Collection (сборка мусора) и TRIM. Однако в случае с массивом RAID 0 ситуация осложняется тем, что операционная система не имеет прямого доступа к SSD, в результате чего технология TRIM не работает. В связи с этим вполне вероятна ситуация, что спустя какое-то время эксплуатации единичный диск может оказаться существенно лучше RAID-массива.

Никто не мешает проверить это предположение. Для получения картины деградации дисков и RAID 0 массива мы, основываясь на методике SNIA SSSI TWG PTS, провели специальные тесты. Их суть состоит в том, что мы последовательно измерили скорость операций записи в четырёх случаях. Вначале - для «свежего» состояния массива и накопителей. Затем – после полного двукратного заполнения информацией накопителей и RAID-массива. Далее – после получасовой паузы, дающей контроллеру возможность частично восстановить производительность накопителя за счёт операции сборки мусора. И в завершение – после подачи команды TRIM.

Измерения выполнялись при помощи синтетического бенчмарка IOMeter 1.1.0 RC1, в котором мы отслеживали скорость случайной записи при работе с выровненными относительно страниц флэш-памяти блоками объёмом 4 Кбайт с глубиной очереди запросов 32 команды. При тестировании использовалось заполнение псевдослучайными данными.

Деградация производительности – это не пустой звук, а реально существующая проблема. Как видим, скорость накопителей действительно снижается в разы. Причём, как это ни прискорбно, но сборка мусора у накопителей на основе контроллера SF-2281 практически не работает. Несмотря на то, что накопители с этой архитектурой имеют резервную область, составляющую примерно 7 % от общей ёмкости, это им совершенно не помогает. Возвращает производительность к более-менее нормальному уровню лишь команда TRIM. Однако так как для RAID-массивов она не работает, в конечном итоге одиночные накопители могут предложить куда лучшее быстродействие на операциях записи, чем составленный из них массив.

Всё это означает, что те скорости записи, которые были приведены на диаграммах в предыдущем разделе, отражают лишь незначительную часть общей картины. На самом же деле, после того, как SSD перейдут из свежего в использованное состояние, соотношение результатов коренным образом поменяется. Скорость записи в этом случае будет совсем иной: результаты её измерения бенчмарком CrystalDiskMark 3.0.1 приводятся на следующих диаграммах.

Как видим, в процессе использования скорость работы RAID 0 массива из SSD снижается до такой степени, что на операциях с 4-килобайтными блоками он становится даже медленнее одиночного 120-гигабайтного накопителя, производительность которого поддерживается на хорошем уровне командой TRIM. Так что в реальной жизни создание массива RAID 0 из SSD оправдывается преимущественно высокими скоростями чтения, которые не подвержены снижению по мере заполнения накопителя данными.

Тесты в Futuremark PCMark 7

Известный тест PCMark 7 включает отдельный бенчмарк для измерения производительности дисковой подсистемы. Причём, он имеет не синтетическую природу, а, напротив, основывается на том, как работают с диском реальные приложения. Этот бенчмарк воспроизводит настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых задачах и замеряет скорость их выполнения. Причём, воспроизведение потока команд делается не сплошняком, а так, как это происходит в реальности – с определёнными паузами, обусловленными необходимостью обрабатывать поступающие данные. Результатом теста является общий индекс производительности дисковой подсистемы и показатели скорости в отдельных сценариях в мегабайтах в секунду. Заметьте – производительность в сценариях в абсолютном выражении получается относительно невысокой, так как в неё вносят вклад те самые моделируемые паузы между отдельными операциями ввода-вывода. Иными словами, то, что выдаёт PCMark 7, – это скорость дисковой подсистемы со стороны приложения. Такие величины дают нам информацию не столько о чистой производительности накопителей, сколько о том, какой практический выигрыш способен привнести тот или иной SSD при реальной работе.

Тестирование в PCMark 7 мы выполняли с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, в котором они работают в реальных системах большинство времени. Влияние на результаты в этом случае оказывает не только скорость контроллера и установленной в накопителе флэш-памяти, но и эффективность работы внутренних алгоритмов SSD, направленных на восстановление производительности.

Интегральный показатель PCMark 7 – прекрасный ориентир для тех потребителей, кто не хочет вдаваться в подробности и довольствуется простой иллюстрацией относительной производительности накопителей. И, если верить в полученные рейтинги, массив RAID 0 обладает в целом лучшим быстродействием, чем одиночный диск аналогичной ёмкости. Если принять во внимание, что большинство жизненных сценариев использования дисковой подсистемы предполагает преобладание операций чтения, полученные результаты кажутся вполне логичными и заслуживающими доверия.

Для полноты картины следует ознакомиться и с промежуточными результатами показанными дисками и RAID-массивом при прохождении отдельных тестовых трасс. Тем более что в некоторых ситуациях отличия в быстродействии достигают более внушительного размера.

Как видим, существуют сценарии, для которых RAID-массивы из SSD на платформе SandForce второго поколения противопоказаны. Очевидно, что такая картина наблюдается в случаях, когда от дисковой подсистемы требуется активная работа с небольшими порциями данных. В данном случае это сценарии Gaming и Windows Defender.

Тесты в Intel NAS Performance Toolkit

Intel NASPT – это ещё один основанный на использовании реальных сценариев тест дисковой подсистемы. Также как и PCMark 7, он воспроизводит заранее подготовленные типовые шаблоны дисковой активности, попутно измеряя скорость их прохождения. Данный бенчмарк вместе с PCMark 7 позволяет получить отличную иллюстрацию производительности дисковой подсистемы в реальных задачах. Также как и в предыдущем случае, тестирование мы выполняли с накопителями, находящимися в устоявшемся «использованном» состоянии.

Intel NASPT совершенно однозначно ставит на первое место по производительности RAID 0 массив, состоящий из пары 120-гигабайтных накопителей. Причём, скорость такого двухдискового массива по данным теста превосходит производительность одного SSD почти что вдвое. Впрочем, столь заметный успех технологии RAID способны омрачить некоторые результаты, полученные в индивидуальных подтестах.

Всё хорошо до тех пор, пока дело касается чтения информации. Когда же тестовые сценарии включают запись, одиночный 240-гигабайтный SSD демонстрирует более высокую скорость.

Выводы

К сожалению, по итогам проведённого тестирования у нас не получится дать однозначный ответ на вопрос о целесообразности построения RAID 0 массива из современных твердотельных накопителей. У такого подхода есть свои плюсы, но и существуют серьёзные недостатки, и в заключение материала мы лишь можем расположить их на чаше весов, предоставив читателю сделать окончательный вывод самостоятельно.

Создание массива RAID 0 – это один из традиционных путей для повышения производительности дисковой подсистемы. Этот приём вполне работает и для SSD, объединение в массив пары дисков действительно позволяет нарастить как линейные скорости, так и быстродействие операций над небольшими блоками с глубокой очередью запросов. Так, в процессе тестов нам удалось получить для массива поистине впечатляющие скорости последовательного чтения и записи, существенно превосходящие пропускную способность интерфейса SATA 6 Гбит/сек.

Но не следует забывать, что скорость работы современных твердотельных дисков с ростом их ёмкости увеличивается даже в рамках одной продуктовой линейки, поэтому массив уровня 0 из двух дисков может порой уступать по производительности более вместительной модели накопителя. Ещё более серьёзная проблема RAID-массива из SSD заключается в том, что большинство SATA-контроллеров, включая и встроенные в современные наборы логики, не поддерживают команду TRIM. В результате, в процессе практического использования массив существенно деградирует по скорости записи, в то время как одиночные диски этому эффекту подвержены в гораздо меньшей степени.

В итоге, RAID 0 однозначно выигрывает у одиночного диска лишь на линейных операциях, в то время как случайные запросы обнажают слабые места этого подхода. Иными словами, назвать массив RAID 0 более производительным решением, нежели одиночный флэш-диск, можно лишь с достаточно серьёзными оговорками. Впрочем, в большинстве тестов, основанных на сценариях реального использования дисковой подсистемы, массив показал всё же более высокое быстродействие. То есть, усреднённо RAID 0 себя оправдывает, тем более что он не требует никаких дополнительных финансовых затрат – стоимость за гигабайт в итоговой конфигурации получается одинаковой и для массива, и для одиночного диска.

Однако использование SSD в составе массива вызывает некоторые дополнительные неудобства. Для накопителей, собранных в массив, невозможно отслеживание их «состояния здоровья» и обновление прошивок. Кроме того, система, состоящая из пары SSD, имеет более низкую надёжность, чем один диск, причём выход из строя хотя бы одного накопителя приведёт к потере всех хранящихся в массиве данных.

Когда сегодня заходит речь о производительности системы хранения обычно разговор сразу переходит на современные накопители SSD. При этом лидерами являются устройства с интерфейсом PCIe, способные обеспечить на последовательных операциях скорости на уровне нескольких гигабайт в секунду. Если же говорить о моделях с SATA, то здесь у быстрых устройств можно увидеть производительность до 600 МБ/с. На случайных операциях разница между этими классами тоже есть, но она уже менее заметна.

При этом продукты стандартного формата 2,5’’ с интерфейсом SATA имеют несколько преимуществ – они обычно дешевле, могут работать практически в любой системе нескольких последних поколений, из них удобно делать массивы для обеспечения большой емкости СХД (и/или повышения отказоустойчивости), их можно устанавливать в большом количестве в стандартные корпуса.

Использовать чипсетный RAID не очень интересно, так что в этот раз посмотрим, насколько хорошо аппаратные RAID-контроллеры могут работать в подобных конфигурациях. Заметим, что использованное оборудование преимущественно относится скорее к среднему массовому сегменту, чем к наиболее производительным продуктам. Все-таки на рынке уже есть контроллеры и накопители с интерфейсами SAS и PCIe, но это уже совсем другой ценовой уровень.

Выбранные условия тестирования, конфигурации и инструменты наверняка вызовут много вопросов, которые можно будет обсудить и наметить направления для следующих материалов. Все-таки подобные тестирования имеют слишком много вариантов и тонкостей настройки (в том числе и в зависимости от задач), что охватить их все в одной публикации просто невозможно.

Конфигурация тестовой системы была следующей:

материнская плата Asus Z87-A

процессор Intel Core i7-4770

32 ГБ оперативной памяти

отдельный SSD для операционной системы

В роли SSD-накопителей выступали четыре Samsung 850 EVO второго поколения по 1 ТБ. Отметим отдельно, что накопители перед этим отработали около семи месяцев в сервере с Linux и никогда не знали TRIM (и по время проведения данных тестов они этого тоже не узнали). При этом прошлая нагрузка была преимущественно на чтение. Объем проведенной записи не превышал двух емкостей диска. По всем параметрам накопители были в отличном состоянии.

Контроллеров удалось найти сразу пять – четыре модели от Adaptec/Microsemi и один от LSI/Broadcom (на фото попали не все):

Adaptec ASR-6805

Adaptec ASR-7805

Adaptec ASR-81605ZQ

AdaptecSmartRAID 3152-8i

Первый, конечно, уже морально устарел, однако по факту еще много где используется. Так что будет интересно посмотреть, насколько эффективно он сможет работать с новыми накопителями. Второй уже имеет 6 Гбит/с порты и работает на шине PCIe 3.0, так что вполне актуален. Третий представляет собой последнее поколение «классических» решений Adaptec и поддерживает 12 Гбит/с интерфейс для дисков SAS. Реализованную в данной модификации технологию maxCache в этой статье мы использовать не будем. SmartRAID был представлен в конце прошлого года и относится к актуальному поколению RAID-решений компании. К сожалению, он использует новую разметку и схему хранения конфигурации и поэтому не может быть использован для замены прошлых моделей с сохранением данных на дисковых томах. MegaRAID 9361-16i можно считать представителем актуальной линейки продуктов LSI для массивов с накопителями SATA и SAS.

SSD подключались через обычный бекплейн с раздельными каналами для каждого диска. От бекплейна к контроллеру шел один стандартный кабель SAS на четыре канала.

На контроллерах, если не указано обратное, были активированы кэши на чтение и на запись. Все контроллеры имели резервные батареи. Том создавался заново на каждом контроллере, хотя по факту серии 6-7-8 у Adaptec позволяют переносить его без потери данных «в любом направлении».

Поскольку мы ходим протестировать в основном контроллеры, то в качестве основной конфигурации для дискового массива был выбран RAID0 с блоком 256 КБ. При этом надо отметить, что подобное решение может быть использовано и на практике, когда хочется иметь относительно большой и быстрый массив на небольшие деньги. Конечно при условии, что есть резервные копии и время простоя не критично. Да и заявленные производителями цифры по надежности SSD все-таки внушают доверие.

В качестве тестового пакета выступал уже очень немолодой, но все еще пользующийся популярностью IOMeter. Прежде всего, отметим, что опций по выбору конфигураций как массива, так и собственно теста слишком много. С этой стороны это хорошо – вы можете подобрать их исходя из требований своих приложений. С другой – это делает бессмысленно долгим их перебор в рамках одной статьи. Так что были выбраны шесть вариантов шаблонов – три (чтение, запись, 50% чтения и 50% запись) на последовательные операции блоками по 256 КБ (совпадающим с размером блока массива) и три на случайные операции с блоками 4 КБ (наиболее часто используемый размер). В первой группе будем ориентироваться на МБ/с, во второй – на IOPS. Во время тестов использовался один worker, в настройках указывалось для Outstanding I/O значение 32. Тесты проводились на неразмеченном «сыром» томе.

BIOSы, драйвера и программное обеспечения для контроллеров использовались последний версий на момент проведения тестов.

Для начала посмотрим на результаты одного SSD, полученные на встроенном в материнскую плату контроллере.

Итак, один диск показывает скорость линейного чтения около 400 МБ/с и линейной записи около 160 МБ/с. На случайных операциях получается примерно 95 000 IOPS на чтении и 7 500 IOPS на записи. Для «использованных» устройств это, пожалуй, неплохие результаты. Напомним, что если оценивать современные жесткие диски, то можно рассчитывать примерно на 150-250 МБ/с на линейных операциях и 100-200 IOPS на случайных.

На следующих графиках представлены результаты тестирования массива со стандартными для дисковых массивов настройками контроллеров – когда для тома используется и кэш самого контроллера. Заметим, что при организации тома на SSD некоторые производители рекомендуют не использовать кэш контроллера для увеличения производительности и снижения задержек. Этот вариант мы рассмотрим далее.

Итак, на линейном чтении мы ожидаемо видим пропорциональный количеству дисков в массиве рост. Все контроллеры показывают около 1 600 МБ/с. А вот на записи и смешанной нагрузке уже можно что-то выбрать исходя из своих требований и возможностей. Даже немолодой Adaptec ASR-6805 смотрится не так уж и плохо в этом сценарии.

А вот случайные операции существенно меняют картину. Здесь уже играют роль возможности установленного на контроллерах процессора и можно увидеть существенные отличия. Старший контроллер Adaptec уже явный аутсайдер. Да и ASR-7805 тоже уже не может обеспечить существенного роста на случайном чтении и записи. Так что если важен именно такой сценарий - стоит смотреть на контроллеры последних поколений. Хотя и они способны только в два раза улучшить IOPS на чтении и записи при использовании четырех SSD. Отметим также, что на смешанной нагрузке заметно лучше других выступили Adaptec SmartRAID 3152-8i и LSI 9361-16i.

Посмотрим теперь, что будет если не использовать кэширование на контроллерах. Для модели Adaptec SmartRAID 3152-8i здесь используется специальный предусмотренный производителем режим SSD IO bypass.

На последовательных операциях чтения результаты мало отличаются от приведенных выше, что вполне ожидаемо. На записи контроллеры при отключении кэша ведут себя по разному и скорость может значительно меняться, так что стоит обратить внимание на тип нагрузки и подобрать оптимальный вариант

Еще более интересно выглядят цифры в сценарии случайных операций. Отключение кэша может существенно увеличить скорость доступа на чтении, но и в два раза снижает IOPS на операциях записи. Так что если не стоит задачи снижения времени отклика на большой нагрузке чтением, лучше оставить кэш включенным.

Заметим, что были протестированы только «крайние» варианты - включение кэшей и на чтение на запись и полное отключение кэширования. В реальности у контроллеров есть независимые настройки на чтение и запись, так что конфигураций можно получить больше. Учитывая, что параметры массива можно менять и «на лету» без потери данных, можно самостоятельно подобрать оптимальный для сценария применения вариант. Кроме того, и сами контроллеры могут иметь множество опций «тонкой настройки», которые стоит хотя бы быстро просмотреть.

Подведем итоги. «Бытовые» SATA SSD при работе с RAID-контроллерами чувствуют себя достаточно хорошо. Для раскрытия их возможностей желательно использовать контроллеры последних поколений, способные обеспечить высокие IOPS на случайных операциях. При этом существенное влияние на результаты оказывают настройки тома на контроллере и очень желательно подбирать их исходя из потребностей задач, поскольку «сделать хорошо» одновременно для всех сценариев невозможно.

В качестве бонуса - результаты тестирования конфигурации RAID5 на контроллере Adaptec ASR-7805 на том же оборудовании.

Интегрированные RAID контроллеры сейчас присутствуют на любой уважающей себя системной плате. Это подталкивает нас к возможности по увеличению производительности дисковой системы путем сбора массива RAID 0 из пары SSD. Давайте рассмотрим масштабируемость данного решения ssd raid с использованием накопителя Kingston HyperX 3K.

Распараллеливание нагрузки и дублирование устройств является достаточно популярной темой на современных компьютерных рынках. Разработчики производят создание видеоподсистем, где есть 2-е графические карты или больше. Пользователи, которым нужна непревзойденная вычислительная техника, делают ставки на многопроцессорные рабочие станции.

Данный подход можно использовать в отношении дисковой подсистемы. Достаточно простым способом по увеличению скорости ее работы будет формирование RAID массива из двух или большего числа жестких дисков. В массивах с чередованием 0 уровня (stripe) предполагается дробление на небольшие равные части всей сохраняемой информации. Эти части распределяются по разным физическим накопителям. В теории, при обеспечении параллельного выполнения дисковых операций с несколькими накопителями одновременно, можно в несколько раз повысить рабочую скорость системы в сравнении с одним диском.

Еще несколько лет назад RAID массивы, которые состояли из механических традиционных жестких дисков, являлись обязательными атрибутами в высокопроизводительном компьютере. Затем подобные многодисковые конфигурации не выдержали конкуренции с твердотельными накопителями. SSD предложили более высокую производительность без использования подобных ухищрений.

Проверенная временем технология не утратила собственного значения. Сейчас RAID массивы собираются на основе SSD. Данной возможностью пользуются те энтузиасты, которым кажется малой скорость представленных твердотельных накопителей на рынке.

Внимание к RAID массивам вернулось из-за появления непреодолимой преграды в развитии потребительских SSD – используемый ими интерфейс. В широко распространенном интерфейсе SATA3 имеется пропускная способность, которая ограничена показателем 6 Гбит/с. Потенциал этого интерфейса современными твердотельными накопителями уже почти полностью исчерпан.

Пока только в отдаленной перспективе виден выход на переход к более скоростным интерфейсам типа PCI Express или SATA Express. Поэтому оптимальным и единственным путем к получению более высокой производительности, чем конфигурация SSD с SATA 6 Гбит/с, будет применение RAID массивов. Собирать их требуется на основе обычных твердотельных массовых накопителей. Сейчас повсеместно распространены RAID контроллеры. Их встраивают в огромнейшее количество наборов системной логики. Для сборки RAID массивов не потребуется никакое специальное оборудование, кроме нескольких SSD.

Немного про RAID 0 из SSD

Если говорить про улучшение производительности дисковой системы, то имеются в виду RAID массивы 0 уровня. Они собираются из двух накопителей, как самые распространенные и простые. Подобные массивы наиболее подходящие для работ по максимизации быстродействия. При помощи разбиения данных на блики с фиксированной длиной и чередовании дисков для их хранения, обеспечивается получение кратного роста производительности. При этом надежность хранения данных снижается. Выход из строя одного из дисков приведет к потере всей информации.

Суммарная емкость RAID 0 массива равняется сумме объемов накопителей, которые входят в него. Для его создания можно применять 2, 3 или большее число дисков. Из-за отсутствия потерь в емкости и явного масштабирования, RAID 0 остается наиболее популярным видом RAID массива.

Большинство системных плат в ценовой категории среднего и высшего уровня поддерживают массивы RAID 0 уровня. Наиболее лучшим вариантом для создания RAID 0 из SSD будут системные платы, созданные на базе чипсетов Интел последнего поколения.

Преимущества Intel Z87, B87 и H87:

1. Поддержка более двух SATA портов 6 Гбит/с.
2. Работа с помощью драйвера Intel Rapid Storage Technology (RST).

Данный драйвер отличается специальной оптимизацией для массивов RAID 0 из SSD. Сейчас предлагаются уникальные возможности драйвера:

1. Поддержка TRIM команды.
2. Наличие прямого доступа к накопителям у обслуживающих и диагностических утилит, которые входят в массив.

Ни в каких иных контроллерах подобной функциональности нет. В остальных платформах массив RAID в системе представляется как виртуальный физический диск, где нет доступа к SSD, входящим в него.

При сборе массива RAID 0 с применением встроенных контроллеров Intel чипсетов 8-ой серии, нет надобности в беспокойстве про относительную деградацию SSD, когда они переходят из нового в использованное состояние. Здесь не теряются возможности по наблюдению за физическим состоянием накопителей, входящих в массив. Это имеет огромное практическое значение.

К наибольшей неприятной черте массива с чередованием относится более низкая надежность, чем у одиночных SSD. Если выходит из строя один накопитель, то теряется весь массив целиком.

Современные флеш-диски имеют обширные средства самодиагностики. Им сообщается набор S.M.A.R.T параметров, который обеспечивает хорошую достоверность слежки за здоровьем и жизненным циклом. Имеющаяся возможность в Intel RST по обращению к S.M.A.R.T, находящихся в массиве накопителей, будет достаточно полезной. Это сможет предотвратить сбои и потерю данных, а также будет простым способом самоуспокоения.

Выбор SSD для RAID: Kingston HyperX 3К

Если учитывать особенности массивов с чередованием, то наиболее логичным выбором для них будут стабильные и испытанные SSD. От данных накопителей не будет никаких неприятных сюрпризов. Подобных вариантом не очень много. При проведении непрерывной слежки через S.M.A.R.T за состоянием работы флеш-памяти, не гарантируются отказы SSD, которые происходят из-за ошибок в прошивках и контроллерах. Наилучшим выбором для RAID массивов будут те твердотельные накопители, которые на рынке представлены достаточно продолжительное время. Важно, чтобы они были проверенными на практике в надежности, а производители могут проявившиеся проблемы исправить.

Неплохим вариантом будут накопители, которые построены на SandForce контроллерах. Данные модели являются опробованными многочисленными владельцами. Свойственные им ошибки были исправлены на аппаратном и программном уровне.

Флеш-диски с SF-2281 контроллерами отличаются следующими важными преимуществами:

1. Набор S.M.A.R.T параметров у подобных моделей достаточно подробен и сильно превосходит параметры других SSD. Это помогает получить про состояние флеш-памяти доскональную картину.
2. Мощнейший набор технологий (в частности, RAISE и DuraWrite), которые ориентированы на продление долговечности флеш-памяти.

По параметрам надежности в категории потребительских SSD, они относятся к наиболее лучшим вариантам.

Важно отметить ценовой аспект. Твердотельные накопители с SandForce контроллерами сейчас подешевели, что повышает их привлекательность. Они имеют производительность, далекую от лидирующих позиций, но для массивов RAID с чередованием не столь необходимы быстродействующие SSD. В данных конфигурациях несет ответственность за высокие показатели производительности контроллер SATA.

Если выбирать из большого количества поставщиков SSD, имеющих базу на SF-2281 контроллере, то остановится необходимо на самых авторитетных и крупных. Для кого-то предпочтительными будут твердотельные Intel накопители, кому-то подойдут Kingston HyperX 3K флеш-приводы по более низкой цене. Серия накопителей Kingston HyperX 3K является отличным решением на базе SandForce контроллеров второго поколения. Флеш-приводы данной серии отличаются высокой надежностью сборки и привлекательным внешним видом.

Модель Kingston HyperX 3K с показателем емкости 480 Гб является заметно медленней, чем 240-гигабайтная модификация. SF-2281 контроллер показывает наивысшую производительность при четырехкратном чередовании NAND устройств в каждом канале. Восьмикратное чередование, нужное для получения емкости 480 Гб, будет вносить некоторые задержки. Использование флеш-памяти с Toggle Mode интерфейсом усугубило данный момент. Модель Kingston HyperX 3K на 240 Гб стала немного быстрее, чем предшественница с памятью Intel, но 480-гигабайтная модификация потеряла в показателях быстродействия.

Накопители, основанные на SandForce контроллерах, и не кажутся свежим решением, но они неплохо подходят для RAID массивов. Данные SSD очень надежны и всесторонне проверенные. Они имеют достаточно привлекательную цену. Показатели производительности показывают, что массив из двух приводов SandForce уровня RAID 0 даст фору любым однодисковым конфигурациям. Быстродействие последовательных операций не ограничивается 6 Гбит/с – полосой пропускания интерфейса SATA.

Приветствую всех, уважаемые читатели блога сайт! В этой статье я вновь затрону тему SSD дисков. Если в 2010 году твердотельных накопителей (SSD) по всему миру продали на сумму 2.3 млрд $, то уже в 2014 эта сумма выросла до 7.2 млрд $. Твердотельные диски применяются не только для создания мощных игровых ПК, их устанавливают в высокопроизводительные рабочие станции - где требуется большая скорость чтения: системы обработки медиаконтента, базы данных.

SSD диск превосходит обычный винчестер (HDD) по скорости чтения и записи блоков размером 4к. А ведь в этом и состоит основная нагрузка операционной системы на диск. Средний HDD при таких операциях выдает скорость около 1 мегабайта в секунду. Средний «твердотельник» окажется быстрее в десятки раз: 20-40 мегабайт в секунду. Но, не всё так хорошо. SSD диск имеет ограничение в количествах раз, когда вы записали или перезаписали данные, после которого он перестанет работать. У обычного HDD это количество раз - намного выше.

Чтобы повысить надежность хранящихся на SSD данных, придумали делать SSD RAID. Интегрированные RAID контроллеры присутствуют на любой «вменяемой» современной материнской плате. Поэтому есть 3 повода, чтобы сделать рейд из таких дисков:

• для улучшения надежности. За это отвечает RAID 1;
• для повышения скорости передачи данных. Для этого можно сделать RAID 0;
• всё и сразу. За это у нас отвечает RAID 10.

Начнем с RAID 0. Повышать скорость и без того высокоскоростного SSD диска - придет в голову не каждому, но уж если пришло, тогда вам надо знать, что улучшения будут заметны лишь при простых файловых операциях, например при действиях с файлами формата avi. В большинстве же приложений производительность обычно ограничивается центральным процессором, причем чаще всего скоростью какого-нибудь одного ядра. Важно, что скорость чтения записи мелких блоков данных все равно не поменяется:

При этом, конфигурация из одного SSD будет проще в использовании, ведь его прошивку легко обновить, а массив надо будет еще разобрать. Плюс ко всему, будет затруднена диагностика в случае появления проблем. И уж если вы собрались использовать рейд массив из SSD для установки туда игр - оно того не стоит, сильно лучше не станет. Время загрузки игровых локаций будет примерно таким же, как при использовании одного SSD диска, только для создания массива вам придется потратиться на дополнительный твердотельный накопитель.

Я не поленился и нашел на сайте overclockers график времени загрузки «Crysis Warhead» с рейдом и без него. В данном примере скорость загрузки и вовсе - одинаковая. Куда более важна мощность процессора, из-за которого процесс может затянуться.

И это еще без учета недостатков RAID 0 массива, как такового. Про преимущества и недостатки различных типов RAID массивов я уже рассказывал в статье про , не буду повторяться. Да и сама процедура создания массива из SSD - ничем не отличается от таковой, в случае с обычными жесткими дисками. Поэтому, рекомендую прочитать.

Хорошо, с RAID 0 разобрались. А есть ли смысл делать RAID 1 из SSD накопителей, спросите вы? Тут очень спорная ситуация. Теоретически создание массива первого уровня повысит надежность хранимых на твердотельных дисках данных. Массив RAID 1 спокойно переносит выход из строя любого одного диска, но ведь у SSD дисков ограниченное количество циклов перезаписи!

Появляется опасность возникновения ситуации, при которой оба диска могут выйти из строя, пускай и не одновременно, а один за другим, с небольшим интервалом по времени. Ситуация усугубляется, если твердотельные накопители одной модели, куплены в одно время и ранее не использовались.

А вот RAID 10 на 4-х SSD (минимальное необходимое количество) нивелирует недостатки предыдущих двух конфигураций. Тут вам и скорость - ничуть не хуже, чем у RAID 0. И надежность - на уровне. Согласитесь, выход из строя одновременно 3-х SSD накопителей в RAID массиве уже менее вероятен. А к поломке любых 2-х из них RAID 10 «относится» спокойно. В случае чего, вы успеете заменить их на исправные.

Какой SSD выбрать для создания массива?

Учитывая особенности массивов с чередованием, наиболее логично будет выбрать какие-нибудь стабильные и испытанные SSD, от которых уж точно можно не ждать неприятных «сюрпризов» в самый неподходящий момент. Таких дисков полно. Можете зайти в «яндекс маркет» и отсортировать их по количеству отзывов. В отзывах о популярных моделях вы с большой вероятностью найдете информацию о том, как ведет себя данный диск в массиве.

Когда делаете рейд, полезно проверять состояние SSD накопителей с помощью параметров SMART, чтобы контролировать появление ошибок в прошивках и контроллерах. Хорошим вариантом будет SSD, основанный на контроллерах SF (SandForce) - эти модели опробовали много пользователей, а ошибки были исправлены на программном и аппаратном уровнях.

SSD, основанные на SF контроллерах, обладают мощным набором параметров SMART, в результате чего вы сможете получить всю необходимую информацию о его состоянии. «Бонусом» также будет наличие большого количества технологий, в том числе «RAISE» и «DuraWrite», которые продляют долговечность флеш-памяти. В общем, по надежности такие SSD будут самым лучшим вариантом.

Могу порекомендовать поискать SSD на контроллере SF-2281. При этом, фирмы-производители могут быть разные. Кто-то предпочитает Intel за их качество, а кому-то придется «по душе» более дешевый Kingston HyperX. Но учтите, что модели с объемом в 480 Гб могут оказаться медленнее тех, что имеют на борту всего 240 Гб. Всё дело в том, что для первых - используется восьмикратное чередование NAND, а это вносит некоторые задержки.