Как найти свойства папок в windows 7. Что делать, если строка свойств пропала из контекстного меню? На компьютерах с многоядерными процессорами
В тестовой лаборатории журнала «КомпьютерПресс» проведено тестирование восьми RAID-контроллеров различных производителей: одноканальных Adaptec ASR2110S, Intel Server RAID Controller U2-1 (SRCU21), Intel Server RAID Controller U3-1 (SRCU31), Intel Server RAID Controller U3-1L (SRCU31L), Mylex AcceleRAID 170 и двухканальных Mylex AcceleRAID 352, AMI MegaRAID Elite 1600, Mylex eXtremeRAID 2000.
Введение
Современных серверах все большее распространение находит технология RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks, избыточный массив из недорогих дисков). В массивах RAID обычно используется интерфейс SCSI, дополненный несколькими другими линиями управления. Каноническими, то есть стандартизованными, уровнями RAID являются 0, 1, 2, 3, 4, 5. Остальные являются комбинациями (например, 1+0) или улучшениями, произвольно нумеруемыми разработчиками. О RAID-массивах и алгоритмах их работы написано много, поэтому в табл. 1 приведена краткая информация, позволяющая судить о применимости уровня в каждом конкретном случае. Например, для графических приложений, работающих с файлами большого размера, наиболее пригоден уровень 3, для банка и офиса - уровень 5, для случаев, когда на первый план выдвигается сохранность данных любой ценой, - уровень 1.
Как же на практике реализуются RAID-системы? Основных функциональных частей две: контроллер и набор дисков. Они соединены интерфейсом. Контроллер выполняет функции связи с сервером, генерации избыточной информации при записи и проверке при чтении, распределения информации по дискам в соответствии с алгоритмом функционирования. Контроллеры бывают как внешние, подключаемые по интерфейсу SCSI, так и внутренние, выполненные в виде платы расширения, устанавливаемой в сервер. Основой контроллера является мощный RISC-процессор, например Intel i960, который управляет распределением данных по накопителям и расчетами контрольных сумм и кодов. В составе контроллера обычно также имеется БИС управления каналом SCSI. Интерфейс, которым соединяются накопители и контроллер, - это Ultra/Wide SCSI-3 (Ultra 160), дополненный некоторыми линиями управления. Физически он представляет собой 96-контактные евроразъемы, закрепленные на печатной плате, то есть нечто подобное слотам расширения в компьютере; на таком разъеме имеются дополнительные линии управления раскруткой двигателя и некоторые другие. Для стыковки накопителей с таким RAID-интерфейсом используются пластиковые корпуса, снаружи которых установлена ответная часть 96-контактного разъема. Внутри предусмотрено пространство для установки накопителя и имеются шлейфы с разъемами, соединяющие накопитель с RAID-интерфейсом. Один шлейф заканчивается стандартным разъемом для подсоединения к SCSI-интерфейсу диска. Другие идут к блоку джамперов, при помощи которого устанавливается SCSI ID, к джамперу «раскрутка» и выводам светодиода «активность». Таким образом, контроллер может «по своему разумению» присваивать SCSI ID всем установленным накопителям; управлять запуском двигателя (при включении двигатели включаются и разгоняют пакет до нужной скорости вращения по очереди, чтобы избежать перегрузки блока питания). Установленные в корпуса накопители - обычные, серийные и вполне пригодны для применения в качестве простого SCSI-диска. В другом случае используется становящийся стандартным для НЖМД, устанавливаемых в RAID-массивы, 80-штырьковый разъем SCA-2 (Single Connector Attachment, подключение одним разъемом), в котором также имеются дополнительные линии для управления накопителями и подачи питания +5 В и +12 В. Такое решение более удачно благодаря экономии объема внутри RAID-конструктива и потому в настоящее время находит широкое распространение.
Сам конструктив массива с интерфейсной панелью и направляющими для корпусов может устанавливаться либо внутри корпуса сервера, либо в отдельном корпусе с собственным блоком питания и вентилятором. Основной функцией RAID-массива является не повышение емкости дисковой подсистемы (как видно из его устройства, такую же емкость можно получить и за меньшие деньги), а обеспечение бесперебойной работы дисковой системы даже в случае отказа одного из накопителей. Повышение степени готовности достигается при помощи горячей замены, то есть извлечения неисправного диска и установки нового без выключения питания. Поскольку при одном неисправном накопителе дисковая подсистема продолжает, хотя и медленнее (кроме уровня 1), работать (кроме уровня 0), горячая замена обеспечивает «прозрачное для пользователей» восстановление. Однако скорость передачи и скорость доступа при одном неработающем диске заметно снижаются из-за того, что контроллер должен восстанавливать данные из избыточной информации. Из этого правила есть исключение: RAID-системы уровней 2, 3, 4 при выходе из строя накопителя с избыточной информацией начинают работать быстрее! Это закономерно, поскольку в таком случае уровень на лету меняется на нулевой, который обладает великолепными скоростными характеристиками. Если конструкцией контроллера предусмотрен и персоналом установлен запасной диск, то не надо даже быстро мчаться в магазин за новым диском в случае поломки. Контроллер сам отключит вышедшее из строя устройство и задействует вместо него резервное. Однако во время переноса данных на «вызванный из резерва» диск скорость передачи снижается, но только на это время. Возможность же горячей замены обеспечивает ремонт, «прозрачный для обслуживающего персонала» - неисправный диск можно заменить в любой момент. Дальнейшее повышение надежности обеспечивается резервированием блоков питания с возможностью горячей замены. Создается впечатление, что серверы и RAID-массивы можно собирать и разбирать не выключая.
Внутренние контроллеры, выполненные в виде плат расширения, имеют собственный BIOS, необходимый для взаимодействия с сетевой ОС и для конфигурирования контроллера. С точки зрения ОС RAID-массив представляет собой просто один или несколько дисков большого размера. Большинство контроллеров могут поддерживать комбинацию нескольких уровней RAID одновременно.
В последнее время в результате развития интерфейса IDE (ATA) появились RAID-массивы, в которых используются гораздо более дешевые и распространенные накопители с этим интерфейсом. Обычно устанавливается четыре канала IDE, что дает возможность подключения до восьми накопителей. В отличие от интерфейса SCSI ведущий и ведомый диски не могут работать одновременно, но при определенном конфигурировании контроллера (например, при разбиении массива на два тома, в одном из которых находятся все диски Master, а в другом - Slave) можно добиться неплохой производительности.
Помимо аппаратных решений имеются и программные, например предложенное фирмой Microsoft для Windows NT (Windows 2000). Однако в этом случае некоторая начальная экономия с лихвой компенсируется добавочной нагрузкой, взваливаемой на центральный процессор сервера, который помимо основной своей работы должен распределять данные по дискам и производить расчет контрольных сумм. Такое решение приемлемо только в случае значительного избытка вычислительной мощности и малой загрузки сервера, что практически невозможно.
Методика тестирования
ля тестирования RAID-массивов, применяемых в серверах, пригодны в основном синтетические тесты, такие как IOmeter. Отличие таких синтетических тестов от тестов, работающих с реальными приложениями, заключается прежде всего в том, что они позволяют эмулировать различные режимы работы с диском. К примеру, синтетический тест эмулирует запросы заданного размера на чтение и запись в определенных пропорциях, что позволяет создавать различные типы «моделей доступа». В то же время синтетические тесты мало зависят (в идеальных условиях не зависят вообще) от используемой операционной системы и позволяют акцентировать внимание именно на аппаратной части тестируемого устройства.
Тестовый пакет IOmeter, разработанный фирмой Intel, состоит из контроллера (Manager) и одного или нескольких агентов (Worker). Контроллер позволяет менять конфигурацию тестов, а агенты выполняют работу в соответствии с конфигурацией. В данном случае и контроллер, и агент располагались на одном компьютере.
Одним из главных достоинств синтетического теста IOmeter является возможность создания требуемой «модели доступа», характерной, например, для файл-сервера или сервера баз данных. Переменными, составляющими модель доступа, являются размер запроса на передачу данных, случайное/последовательное чтение или запись и распределение операций чтения/записи в процентном соотношении. Эти три основные характеристики могут быть объединены «в общий процент» (Percentage of Access Specification), который вместе с остальными параметрами составит совокупную модель доступа, подходящую для любого случая.
К примеру, если предполагается, что для какого-то приложения характерны запросы на последовательное чтение размерами 1024 байт и 8 Кбайт, но при этом запросы по 8 Кбайт происходят более часто, то, создавая «модель доступа» этого приложения, можно определить процентное соотношение между запросами по 8 Кбайт и 1024 байт.
При тестировании RAID-контроллеров мы воспользовались «моделью доступа», типичной для файл-сервера. Особенностью такой модели являются различные по размеру запросы, носящие исключительно случайный характер и преимущественно (на 80%) запросы на чтение. Размер запроса на передачу данных варьировался от 512 байт до 64 Кбайт, при этом каждому запросу присваивался тот или иной процент доступа. Такая модель доступа, характеризующая файл-сервер, была разработана специалистами компании StorageReview (http://www.storagereview.com/). Полное описание «модели доступа» представлено в табл. 2 .
Утилита IOmeter позволяет измерять большое количество всевозможных характеристик, многие из которых либо дополняют друг друга, либо представляют собой различные варианты тестирования одних и тех же параметров. На наш взгляд, наибольший интерес представляет количество операций ввода/вывода (транзакций) в секунду. Этот наиболее значимый параметр показывает, сколько обращений было выполнено за 1 секунду. Разумеется, каждое обращение включает несколько действий, выполненных последовательно: перемещение привода, вращение диска, считывание или запись блока размером от 0,5 до 64 Кбайт. Именно эту характеристику мы и измеряли с помощью утилиты IOmeter.
Для измерения скоростных показателей в режиме линейного чтения использовался также тест Ziff-Device WinBench 99 v. 1.2 / Disk Transfer Rate. Этот тест позволяет строить график зависимости линейной скорости считывания от местоположения данных в логическом адресном пространстве диска.
Для тестирования RAID-контроллеров использовался двухпроцессорный сервер, предоставленный компанией Nord (http://www.nord.ru/).
Разместить фотографию сервераРазместить фотографию сервера.
Сервер, имеющий специализированный корпус Intel SC5000 Pedestal, построен на базе материнской платы Intel STL2 c двумя процессорами Intel Pentium III 1000EB и частотой FSB 133 МГц. Объем установленной оперативной памяти - 512 Мбайт SDRAM ECC. Материнская плата Intel STL2 построена на наборе микросхем ServerWorks ServerSet III LE. Плата имеет шесть PCI-слотов, два их которых подключены к независимой 64-разрядной шине PCI с тактовой частотой 66 МГц, обеспечивающей увеличение пропускной способности подсистемы ввода/вывода, а остальные слоты являются 32-битными с тактовой частотой 33 МГц. Еще одной особенностью платы является наличие интегрированного двухканального SCSI-контроллера Adaptec AIC 7899 (один канал Ultra 160 и один канал Ultra Wide SCSI). Чип AIC 8799 поддерживает PCI-шину 64 бит 66 МГц (канал Ultra 160 с пропускной способностью 160 Мбайт/с) и шину 32 бит 33 МГц (канал Ultra Wide SCSI с пропускной способностью 80 Мбайт/с).
Серверный корпус Intel SC5000 Pedestal был выбран нами не случайно. Он позволяет устанавливать две корзины для жестких SCSI-дисков с возможностью горячей замены. В каждую корзину устанавливается до пяти дисков, так что в общей сложности можно установить десять SCSI-дисков. Хотя максимальное количество жестких дисков, используемых для тестирования RAID-контроллеров, не превышало пяти, необходимость использования именно двух корзин, была вызвана тем, что все диски в пределах одной корзины могли подключаться только к одному каналу RAID-контроллера. Таким образом, при тестировании двухканальных RAID-контроллеров использовалось по одной корзине на каждый канал.
Разместить фотографию корзины для установки дисков.
Наличие интегрированного на плате SCSI-контроллера Adaptec AIC 7899 необходимо было для подключения системного SCSI-диска с операционной системой Windows 2000 Advanced Server SP2. Такая конфигурация была выбрана для того, чтобы исключить влияние ОС на проводимые тесты и влияние различных контроллеров на работу системы в целом.
Измерения проводились для каждого из контроллеров при подключении двух, трех, четырех и пяти SCSI-винчестеров IBM DDYS-T09170. Для исследования влияния количества подключенных накопителей на производительность использовался режим RAID0. Исключение делалось только для количества винчестеров, равного пяти. Эта конфигурация также устанавливалась в режим RAID5 для сравнения скорости обмена с последующим физическим отключением одного накопителя в целях проверки скорости работы в режиме восстановления данных по контрольным суммам. Для тестирования двухканальных контроллеров использовалась вторая корзина, при этом винчестеры устанавливались в обе корзины по схемам 1+1, 1+2, 2+2 и 2+3.
Кроме выявления наиболее производительного RAID-контроллера, выявлялся оптимальный для покупки контроллер. Для этого полученный интегральный показатель качества делился на среднюю розничную цену контроллера. Чем выше производительность контроллера и меньше цена, тем больше отношение качество/цена, и, следовательно, тем более выгодным представляется покупка контроллера.
Выбор редакции
аким образом, по результатам тестирования наиболее качественным одноканальным SCSI RAID-контроллером оказался Intel Server RAID Controller U3-1 (SRCU31), который к тому же оказался наилучшим в категории «Выгодная покупка». В группе двухканальных контроллеров наиболее качественным оказался Mylex eXtremeRAID 2000, а выгодным для покупки - AMI MegaRAID Elite1600.
После перехода SCSI на последовательные "рельсы" профессиональные и полупрофессиональные RAID-контроллеры заметно изменились. Параллельный интерфейс SCSI обеспечивает пропускную способность до 320 Мбайт/с, которая разделяется между всеми устройствами, подключёнными к шине с помощью дорогого и капризного кабеля. Интерфейс Serial Attached SCSI (SAS), напротив, поддерживает скорость 300 Мбайт/с на порт, многоканальные или одноканальные кабели, избыточные каналы, внешние и внутренние устройства. Контроллеры совместимы и с интерфейсом SATA, то есть вы можете использовать как ёмкие накопители SATA, так и высокопроизводительные винчестеры SAS. Наконец, переход с PCI-X на PCI Express идёт полным ходом. Как мы считаем, настало время рассмотреть четыре RAID-контроллера для серверов начального уровня.
Многие пользователи до сих пор интересуются, стоит ли покупать раздельный RAID-контроллер, учитывая наличие таких мощных интегрированных SATA-решений, как Intel ICH9R, которые можно обнаружить во многих топовых материнских платах, например, Asus P5K-WS (чипсет P35 с интерфейсом PCI-X) или P5K64-WS (четыре слота PCI Express). Поскольку производители оснащают свои топовые модели высококачественными стабилизаторами напряжения и лучшими компонентами, то разница в качестве между high-end настольной материнской платой и low-end серверным продуктом заключается только в наборе функций. При наличии шести портов SATA/300 на такой материнской плате, расширенных функций управления RAID и дву- или четырёхядерного процессора, который займётся и расчётом информации избыточности RAID 5, зачем покупать внешний дорогой RAID-контроллер?
Подобные интегрированные решения, вероятно, хорошо подойдут для небольшого сервера для рабочих групп, когда от массива требуется хранить данные проекта, пользовательскую информацию и приложения, но при росте нагрузки ограничения проявятся весьма быстро. Если вам требуются более сложные уровни RAID, такие, как RAID 50 или 60, то встроенные решения будут мало полезны. Или, скажем, если вам вдруг потребуется подключить больше шести винчестеров, придётся переходить на другой контроллер. А если вам нужно запустить массив во внешней оснастке, либо вы хотите получить весь набор функций управления жёсткими дисками, тогда SAS, устаревшие решения SCSI или другие собственные технологии производителей остаются единственно возможным выбором.
Мы определённо не рекомендуем собственные технологии производителей, которые ограничивают в выборе контроллера и оснастки. Вся необходимая информация о Serial Attached SCSI приведена в статье Тесты жёстких дисков и контроллеров SAS: дни SCSI сочтены , включая детали интерфейса, кабели, возможности расширения, оснастки, жёсткие диски, host-адаптеры и т.д. Винчестеры SAS последнего поколения обеспечат намного более высокую производительность, чем модели SATA, однако совместимость с SATA и гибкость использования является неплохой причиной, чтобы использовать унифицированный RAID-контроллер в вашей системе.
Сможете различить? Верхний разъём - SATA, а нижний принадлежит накопителю Seagate Savvio SAS.
Соединения SAS и SATA являются полнодуплексными коммутируемыми типа "точка-точка", то есть здесь уже нет необходимости присваивать каждому устройству свой ID или терминировать шину. Данные по соединению могут передаваться и приниматься одновременно. SAS и SATA поддерживают "горячее подключение". Для ускорения таких параллельных протоколов, как Ultra320 SCSI, требовалось либо расширить шину, что приводило к большему числу проводов, либо увеличить тактовые частоты, но при этом возникали проблемы с задержками сигнала. А последовательные соединения "точка-точка" могут просто использоваться совместно. Собственно, у SAS данный принцип как раз и используется, когда несколько соединений SAS комбинируются вместе для подключения внешних оснасток.
Существует только одно механическое различие между SAS и SATA: оба интерфейса используют одинаковую раскладку для данных и питания, но у SATA два разъёма физически разделены. У SAS оба разъёма соединены, то есть вы сможете подключать SATA-винчестер к SAS-контроллеру, но у вас не получится подключить SAS-накопитель к SATA-контроллеру через разъём SATA (SFF 8482). Работа винчестеров SATA на SAS-контроллере возможна по той причине, что протокол Serial ATA менее сложный и попросту туннелируется в SAS при передаче. Благодаря широким унифицированным разъёмам SAS физическое подключение выполняется весьма надёжно, разъёмы не могут случайно выпасть. Основная причина небольшой разницы в двух разъёмах заключается в расширенном наборе функций SAS, который вы не обнаружите у SATA-контроллеров: SAS поддерживает двухпортовые соединения, обеспечивая избыточное подключение жёсткого диска (необходимая опция для high-end хранилищ) и поддерживает так называемые экспандеры (расширители) для расширения устройств хранения, подобно тому, как сетевой коммутатор работает с несколькими клиентами.
Что касается производительности, то между двумя интерфейсами разница невелика. Serial ATA 2.5 обеспечивает максимальную пропускную способность 3 Гбит/с на порт с кодированием 8/10 бит, что даёт 2,4 Гбит/с или 300 Мбайт/с на порт для передачи данных. То же самое относится и к SAS, хотя в планах значится появление интерфейсов на 6 и 12 Гбит/с, что даст пропускную способность 600 и 1 200 Мбайт/с на порт.
SAS слева, SATA справа.
Для группировки портов SAS (обычно по четыре) используется разъём Mini SAS 4i (SFF-8087).
Тенденции винчестеров: наступление 2,5" моделей
Основная причина, почему 3,5" винчестеры продолжают доминировать в профессиональной сфере, заключается в физических габаритах, которые прекрасно соответствуют широким шлейфам SCSI. Однако меньший 2,5" форм-фактор намного более привлекателен, поскольку он сочетает высокие скорости вращения шпинделя с меньшей нагрузкой на компоненты из-за меньшего диаметра вращающихся пластин. Но сложные интерфейсы SCSI так и не смогли проникнуть в 2,5" мир. Интерфейс SAS изменил ситуацию: разъём SFF 8484 позволяет подключать 2,5" или 3,5" накопители, по протоколам SAS или SATA. 2,5" форм-фактор привлекательнее для производительных хранилищ, поскольку можно увеличить плотность расположения приводов, повышая пропускную способность и число операций ввода/вывода в секунду. В то же время, 2,5" винчестеры потребляют ощутимо меньше энергии, чем 3,5" модели. Энергопотребление становится серьёзной проблемой для профессиональных сфер и центров обработки данных, где используются десятки, сотни или даже тысячи жёстких дисков, и их требуется не только питать, но и охлаждать, что тоже требует немало энергии. Отсюда вполне понятно, что движущей силой 2,5" форм-фактора является цена.
Линейка Savvio от Seagate стала первой коммерчески успешной в секторе 2,5" винчестеров корпоративного уровня. Накопители Savvio 10K.2 сменили первые модели 10K.1, а винчестеры Savvio 15K.1 являются одними из самых производительных SAS-моделей на рынке. Мы не смогли получить восемь жёстких дисков Savvio 15K.1 вовремя, поэтому решили остановиться на восьми моделях Savvio 10K.2. Сегодня доступны варианты с ёмкостью 73 и 146 Гбайт. Мы выбрали меньший размер, чтобы наши тесты проводились за разумный промежуток времени. Винчестеры оснащены 16 Мбайт кэша, используют одну 2,5" пластину и интерфейс SAS на 3 Гбит/с. Как и другие накопители корпоративного уровня, они поставляются с пятилетней гарантией.
Как насчёт 3,5" моделей?
Они не умрут, но 3,5" винчестеры SAS будут постепенно вытесняться из корпоративного высокопроизводительного сектора, уступая место моделям с 2,5" форм-фактором. Если рассматривать высокую ёмкость, то SATA-модели на 7 200 об/мин остаются лучшим компромиссом между производительностью и ёмкостью, они уже достигли ёмкости в 1 Тбайт на жёсткий диск, а модели SAS и SCSI на 10 000 об/мин пока держатся на уровне 300 Гбайт. Чтобы удовлетворить потребности корпоративных хранилищ, все крупные производители жёстких дисков предлагают винчестеры SATA, валидированные для работы в режиме 24/7 с пятилетней гарантией. Хорошими примерами можно считать Seagate Barracuda ES , Hitachi UltraStar A7K1000 или E7K500, а также Western Digital RAID Edition (RE).
Прошивка: 5.2.0 Build 12415.
Первый RAID-контроллер в нашем тестировании - Adaptec RAID 3805. Эта компания дифференцирует продукты начального уровня и производительные решения, но нумерация данной модели требует некоторых пояснений. Каждый продукт, который начинается с цифры "3", как в данном случае, является унифицированной моделью SAS/SATA с пропускной способностью 3 Гбит/с на порт. Вторая цифра обозначает доступное число портов, то есть четыре для RAID 3405, восемь для RAID 3805 или 16 для RAID 31605. Если перед числом приводов стоит "0", то контроллер поддерживает внешние оснастки. Последняя цифра может быть "0" или "5", где "0" означает host-поддержку RAID, а "5" - аппаратное ускорение RAID 5 и RAID 6. Все унифицированные контроллеры используют интерфейс PCI Express, так что модели PCI-X остались в прошлом. Кстати, не следует путать RAID 3805 и RAID 3085, где последний является внешней картой с более скоростным процессором IOP.
RAID 3805 - современная модель с восемью портами SAS и аппаратным ускорением RAID для интерфейса PCI Express. Продукт позиционируется на начальный/средний уровень и может использоваться под большим числом ОС, включая все версии Windows, начиная с Windows 2000, а также Red Hat и SuSe Linux, Novell Netware, SCO Open Server, Sun Solaris, FreeBSD, UnixWare и VMware ESX Server. Контроллер для расчёта XOR-операций использует процессор Intel 80333 на частоте 500 МГц и оснащён 128 Мбайт памяти DDR2 с ECC. Благодаря низкопрофильному форм-фактору и двум разъёмам SFF 8487, каждый из которых обеспечивает четыре порта по одному физическому соединению, RAID 3805 можно устанавливать в компактные серверы 1U, которые имеют слот x4 PCI Express.
Adaptec поддерживает режимы RAID 0, 1, 1E (аналогичен RAID 10), 5, 5EE (с запасным жёстким диском/hot spare), 6, 10, 50, 60 и JBOD, что даёт администраторам определённую гибкость. Что касается функций, то список длинный, включая все привычные функции RAID - онлайновое расширение ёмкости, миграция уровней RAID, быстрая/фоновая инициализация, поддержка "родной" очереди команд (NCQ), разные режимы указания запасных/spare дисков (global/dedicated/pooled), работа с оснастками через SCSI-accessed Fault-Tolerant Enclosure (SAFTE), отложенное время раскрутки шпинделя и т.д. Среди любопытных функций отметим так называемую "copyback hot spare", которая после замены вышедшего из строя винчестера превращает новый жёсткий диск как бы в прежний. Так что метки дисков в оснастке менять не придётся. В таблице ниже мы сравнили функции трёх контроллеров.
В комплект поставки входят контроллер, низкопрофильная заглушка для слота, краткая инструкция по установке на нескольких языках, CD с программным обеспечением, а также два четырёхпортовых кабеля Mini SAS на SATA/SAS стандартов SFF 8487 и SFF 8484. Есть опциональный модуль аккумулятора, который позволяет сохранять в оперативной памяти кэшированные данные после потери питания. Компания решила отказаться от продажи пакета Advanced Data Protection (поддержка RAID 6 и дополнительных функций) в виде опционального обновления. Но резервирование через снимки (snapshot backup) будет доступно только после покупки регистрационного ключа. На RAID-контроллер даётся трёхлетняя гарантия.
На момент публикации Adaptec RAID 3805 стоил $600.
Нажмите на картинку для увеличения.
Atto выпускает два контроллера RAID 5 SAS/SATA с интерфейсом PCI Express: R380, с двумя внешними портами, по четыре накопителя каждый, и R348, с одним портом для четырёх внешних накопителей (SFF 8088) и двумя портами для поддержки до восьми внутренних винчестеров (SFF 8087). Впрочем, вы можете использовать, максимум, восемь портов, считая внутренние и внешние. По информации на сайте Atto, данная функция является уникальной. Мы решили протестировать R348, поскольку данная модель более гибкая, чем R380.
Сначала о недостатках: этот контроллер не поддерживает RAID 6, и он не имеет столь широкой поддержки ОС, как модели Adaptec. Кроме того, на него даётся двухлетняя гарантия, хотя Adaptec, ICP и Ciprico/Raidcore дают три года. Нам сообщили также и о том, что настройки контроллера по умолчанию могут не давать оптимальную производительность, но, к сожалению, уже после того, как мы завершили тесты. Функция под названием "RGSSpeedRead" позволяет выполнять упреждающее чтение с массивов RAID, но её требуется включать через командный интерфейс. Мы обнаружили краткое описание этой функции на последних страницах инструкции. У нас не было времени на повторение всех тестов, но после включения "RGSSpeedRead" скорость чтения действительно возрастает. Обидно, что Atto не включила эту функцию на заводе. Или не посвятила отдельную главу в инструкции оптимизации производительности. R348 имеет интерфейс на Java, который прост в использовании, но не даёт большого числа опций. Мы также не понимаем, почему пользователи должны обязательно зарегистрироваться в Atto перед тем, как что-либо скачивать.
Как и другие контроллеры, Express SAS R348 - низкопрофильная карта PCI Express, использующая восемь линий PCIe. Но в отличие от карт Adaptec и ICP, она оснащена 256 Мбайт памяти DDR2 с поддержкой ECC. Кроме того, используется более мощный процессор XScale IOP 348 на частоте 800 МГц. Он обеспечил хорошие, хотя и не великолепные результаты в тестах ввода/вывода.
Что касается функций, то RAID-контроллер Atto поддерживает все основные режимы RAID: 0, 1, 10, 5, 50. Он может работать в режиме JBOD и даже в RAID 4, который хранит всю информацию избыточности на одном жёстком диске. Но, в отличие от RAID 3, массив RAID 4 создаёт stripe-блоки большего размера, а не однобайтовые блоки, как у RAID 3, что даёт RAID 4 прирост производительности по сравнению с RAID 3. Уровни RAID 6 и 60 пока не поддерживаются, но Atto обещает, что вскоре они будут добавлены. То же самое касается и опционального аккумулятора, который пока не доступен. Поддерживаются ОС Windows Server 2003, Windows 2000, Windows XP и Windows Vista, Max OS X 10.4, а также три разных дистрибутива Linux, но из списка исключены Solaris, FreeBSD и Netware.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Версия прошивки: 5.2.0 Build 12415.
Данный продукт технически идентичен Adaptec RAID 3805, в основном по той причине, что ICP Vortex входит в группу компаний Adaptec. Полученный нами образец не поддерживал RAID 6 и функцию "copyback", что было связано с устаревшей прошивкой. Обновление добавило поддержку RAID 6 и "copyback spare". Впрочем, между Adaptec RAID 3805 и ICP 5085BL есть серьёзное отличие: ICP используется более скоростной процессор IOP333 на 800 МГц, а у Adaptec RAID 3805 он работает на частоте 500 МГц. ICP использует 256 Мбайт кэш-памяти DDR2 с поддержкой ECC, а у Adaptec её объём ограничен 128 Мбайт. В результате мы получаем в тестах более высокую производительность в RAID 5. Набор функций, ПО и содержимое комплекта поставки идентичны контроллеру Adaptec.
Нажмите на картинку для увеличения.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Версия прошивки: 3.0.0.
Наше первое знакомство с контроллерами Raidcore состоялось ещё в 2003 году и оказалось весьма впечатляющим: host-контроллер использует архитектуру под названием Fulcrum, которая позволяет создавать мощные RAID-контроллеры, независимые от аппаратного уровня. В результате Raidcore оказалась одной из первых компаний, кто предложил решения с поддержкой распределения RAID-массивов по нескольким контроллерам . Это стало возможно благодаря специальной логике, которая работает на host-машине. Но есть и недостаток - все расчёты информации избыточности должны выполняться центральным процессорам host-системы, хотя сегодня, с появлением дву- и четырёхядерных процессоров, это уже не такая острая проблема.
Современные решения Raidcore продвигает компания под названием Ciprico. В линейке RC5000 есть четыре разные модели: две низкопрофильные карты с четырьмя и восемью портами, а также две карты с полной высотой на 12 и 16 портов. Цифра "8" как раз и обозначает наличие восьми портов, модели 5100 используют интерфейс PCI-X, а 5200 - PCI Express x1 или x4. Ciprico является единственным производителем, обеспечивающим распределение массива по нескольким контроллерам (controller spanning), в результате чего можно создавать большие RAID-массивы на нескольких (и даже разных) контроллерах Raidcore. Список функций более полный, чем у Adaptec/ICP или Atto, включая роуминг дисков (перевод винчестеров на любой порт любого контроллера), гибкое расположение дисков для замены/spare (dedicated/global/distributed), разделение зеркал (mirror splitting), скрытие массива (array hiding) и т.д.
Raidcore пока не поддерживает массивы с двойной избыточностью RAID 6 или RAID 60, но есть поддержка RAID 0, 1, 10, JBOD, 5, 50, 1n и 10n. Драйверы доступны под все распространённые версии Windows, Red Hat, Suse и Fedora Linux. Novell Netware, Sun Solaris и другие ОС не поддерживаются. Ciprico даёт трёхлетнюю гарантию, да и программное обеспечение управления весьма логичное и мощное. Производительность RC5252-8 оказалось хорошей, хотя она во многом зависит от host-системы. В нашем случае один двуядерный процессор Xeon (ядро Nocona) на частоте 3,6 ГГц оказался хорошим выбором. Впрочем, любой двуядерный Xeon 5200 (Woodcrest или Clovertown) даст ещё более высокую производительность.
Нажмите на картинку для увеличения.
| Производитель | Adaptec | Atto | ICP | Raidcore |
| Модель | RAID 3805 | ExpressSAS R348 | RC5252-8 | |
| Внутренние разъёмы | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 |
| Внешние разъёмы | Н/Д | 1x SFF 8088 | Н/Д | Н/Д |
| Общее число портов SAS | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Кэш-память | 128 Мбайт DDR2 ECC | 256 Мбайт DDR2 ECC | 256 Мбайт DDR2 ECC | Нет |
| Интерфейс | PCI Express x4 | PCI Express x8 | PCI Express x4 | PCI Express x4 |
| XOR-движок | Intel 80333 500 МГц | IOP 348 800 МГц | Intel 80333 800 МГц | Программный |
| Миграция уровней RAID | Да | Да | Да | |
| Онлайновое расширение ёмкости | Да | Да | Да | Да |
| Несколько массивов RAID | Да | Да | Да | Да |
| Отложенная раскрутка шпинделя | Да | Да | Да | |
| Гибкая поддержка запасного/ spare винчестера | Да | Да | Да | Да |
| Автоматическое преодоление сбоя (Automatic Failover) | Да | Да | ||
| Аккумулятор для резервного питания | Опционально | Опционально | Опционально | Не нужен, кэша нет |
| Вентилятор | Нет | Нет | Нет | Нет |
| Поддержка ОС | Novell NetWare 6.5 SCO OpenServer UnixWare Sun Solaris 10 x86 FreeBSD |
Windows Vista, Server 2003, XP, 2000 Mac OS X (10.4.x) Linux (Fedora, Red Hat and SuSE) |
Windows 2000, XP, Server 2003, Vista Red Hat Enterprise Linux (RHEL) SUSE Linux Enterprise Server (SLES) Novell NetWare 6.5 SCO OpenServerUnixWare Sun Solaris 10 x86 FreeBSD |
Windows 2000, XP, Server 2003, Vista Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 4,5 SuSE 9.3, 10.1, 10.2 SUSE Linux Enterprise Server (SLES) Fedora Core 5,6 |
| Прочее | Copyback | DVRAID | Copyback | Controller Spanning |
| Гарантия | 3 года | 2 года | 3 года | 3 года |
| Рекомендованная розничная цена | $575 | $1 095 | $650 |
| Системное аппаратное обеспечение | |
| Процессоры | 2x Intel Xeon (ядро Nocona), 3,6 ГГц, FSB800, 1 Мбайт кэша L2 |
| Платформа | Asus NCL-DS (Socket 604), чипсет Intel E7520, BIOS 1005 |
| Память | Corsair CM72DD512AR-400 (DDR2-400 ECC, reg.), 2x 512 Мбайт, задержки CL3-3-3-10 |
| Системный жёсткий диск | Western Digital Caviar WD1200JB, 120 Гбайт, 7 200 об/мин, кэш 8 Мбайт, UltraATA/100 |
| Контроллеры накопителей | Intel 82801EB UltraATA/100 (ICH5) Promise SATA 300TX4 Promise FastTrak TX4310 Драйвер 2.06.1.310 |
| Сеть | Broadcom BCM5721 встроенная 1 Гбит/с |
| Видеокарта | Встроенная ATI RageXL, 8 Мбайт |
| Тесты | |
| Тесты производительности | Atto Diskmark |
| Производительность ввода/вывода | IOMeter 2003.05.10 Fileserver Benchmark Webserver Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark |
| Системное ПО и драйверы | |
| ОС | Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition,Service Pack 1 |
| Драйвер платформы | Intel Chipset Installation Utility 7.0.0.1025 |
| Графический драйвер | Графический драйвер Windows по умолчанию |
Результаты тестов
Время инициализации RAID
Мы использовали восемь винчестеров Seagate Savvio 10K.2 и определяли время, которое требовалось контроллерам на создание массивов RAID 5 или RAID 6.
| Контроллер | RAID 5 | RAID 6 |
| 1 час 12 минут | 1 час 2 минуты | |
| Atto | 23 минуты | Н/Д |
| 57 минут | 57 минут | |
| 2 часа 42 минуты |
Вполне понятно, что контроллеры с самыми быстрыми XOR-процессорами оказались самыми быстрыми. Впрочем, все контроллеры поддерживают фоновую инициализацию, которая снижает производительность, но позволяет сразу же пользоваться массивом.
Пропускная способность пониженного RAID 6
Все четыре контроллера весьма мощные и обеспечивают высокую производительность хранилища и большой набор функций, позволяющих создавать гибкие и высокопроизводительные массивы для серверов среднего и начального уровней. Все контроллеры имеют восемь портов SAS, но к ним можно подключать и винчестеры SATA, включая смешанные варианты SAS/SATA. С помощью расширителей SAS (expander) вы можете подключать большее количество винчестеров. Как мы считаем, четыре рассмотренных контроллера подходят для подключения вплоть до 12 жёстких дисков, поскольку большинство моделей нацелены на внутренние жёсткие диски. Если вы хотите подключать внешние оснастки, то обратите внимание на модели с внешними портами Mini-SAS.
Контроллер ICP 5085BL очень близок к Adaptec RAID 3805, но обеспечивает более высокую производительность благодаря более быстрому XOR-процессору и в два раза большему объёму кэш-памяти. Впрочем, и цена несколько выше: рекомендованная $650 вместо $575 у Adaptec RAID 3805. Обе карты дают впечатляющий набор функций и поставляются с полным набором ПО, который за последние годы немало улучшился. Не будем забывать, что Adaptec - один из самых именитых игроков на рынке профессиональных систем хранения. Atto запрашивает за свой контроллер $1 095, причём за такую цену вы получите меньшее число функций RAID (за исключением поддержки RAID 4), да и вам потребуется выполнить дополнительную настройку контроллера, чтобы он работал быстрее. Ничего страшного, но при настройках по умолчанию выключена функция, ускоряющая производительность чтения. Контроллер даёт хорошие результаты с пониженным массивом RAID 5, поскольку производительность записи не падает, в отличие от других продуктов.
Raidcore поставляет наиболее функциональное программное обеспечение, что является результатом другой архитектуры: она привязана к host-машине и зависит от её производительности. К сожалению, Raidcore пока не поддерживает RAID 6 (собственно, как и Atto), но вы можете распределять массивы RAID по нескольким контроллерам Raidcore, при этом уровень производительности в тестах ввода/вывода на нашем двухпроцессорном сервере Xeon оказался великолепным. Скорости передачи данных были тоже высоки, но другие контроллеры обычно обходят Raidcore в данной дисциплине.
Если вы не против того, чтобы контроллер нагружал host-сервер расчётами XOR и список поддерживаемых ОС вас устраивает, то модель Ciprico/Raidcore обеспечит великолепное соотношение цена/качество. Впрочем, Adaptec даёт более высокую производительность во многих областях, да и цена $575 тоже вполне разумная.
После перехода SCSI на последовательные "рельсы" профессиональные и полупрофессиональные RAID-контроллеры заметно изменились. Параллельный интерфейс SCSI обеспечивает пропускную способность до 320 Мбайт/с, которая разделяется между всеми устройствами, подключёнными к шине с помощью дорогого и капризного кабеля. Интерфейс Serial Attached SCSI (SAS), напротив, поддерживает скорость 300 Мбайт/с на порт, многоканальные или одноканальные кабели, избыточные каналы, внешние и внутренние устройства . Контроллеры совместимы и с интерфейсом SATA, то есть вы можете использовать как ёмкие накопители SATA, так и высокопроизводительные винчестеры SAS. Наконец, переход с PCI-X на PCI Express идёт полным ходом. Как мы считаем, настало время рассмотреть четыре RAID-контроллера для серверов начального уровня.
Многие пользователи до сих пор интересуются, стоит ли покупать раздельный RAID-контроллер, учитывая наличие таких мощных интегрированных SATA-решений, как Intel ICH9R, которые можно обнаружить во многих топовых материнских платах, например, Asus P5K-WS (чипсет P35 с интерфейсом PCI-X) или P5K64-WS (четыре слота PCI Express). Поскольку производители оснащают свои топовые модели высококачественными стабилизаторами напряжения и лучшими компонентами, то разница в качестве между high-end настольной материнской платой и low-end серверным продуктом заключается только в наборе функций. При наличии шести портов SATA/300 на такой материнской плате , расширенных функций управления RAID и дву- или четырёхядерного процессора, который займётся и расчётом информации избыточности RAID 5, зачем покупать внешний дорогой RAID-контроллер?
Подобные интегрированные решения, вероятно, хорошо подойдут для небольшого сервера для рабочих групп, когда от массива требуется хранить данные проекта, пользовательскую информацию и приложения, но при росте нагрузки ограничения проявятся весьма быстро. Если вам требуются более сложные уровни RAID, такие, как RAID 50 или 60, то встроенные решения будут мало полезны. Или, скажем, если вам вдруг потребуется подключить больше шести винчестеров, придётся переходить на другой контроллер. А если вам нужно запустить массив во внешней оснастке, либо вы хотите получить весь набор функций управления жёсткими дисками, тогда SAS, устаревшие решения SCSI или другие собственные технологии производителей остаются единственно возможным выбором.
Мы определённо не рекомендуем собственные технологии производителей, которые ограничивают в выборе контроллера и оснастки. Вся необходимая информация о Serial Attached SCSI приведена в статье Тесты жёстких дисков и контроллеров SAS: дни SCSI сочтены , включая детали интерфейса, кабели, возможности расширения, оснастки, жёсткие диски , host-адаптеры и т.д. Винчестеры SAS последнего поколения обеспечат намного более высокую производительность, чем модели SATA, однако совместимость с SATA и гибкость использования является неплохой причиной, чтобы использовать унифицированный RAID-контроллер в вашей системе.
Сможете различить? Верхний разъём - SATA, а нижний принадлежит накопителю Seagate Savvio SAS.
Соединения SAS и SATA являются полнодуплексными коммутируемыми типа "точка-точка", то есть здесь уже нет необходимости присваивать каждому устройству свой ID или терминировать шину. Данные по соединению могут передаваться и приниматься одновременно. SAS и SATA поддерживают "горячее подключение". Для ускорения таких параллельных протоколов, как Ultra320 SCSI, требовалось либо расширить шину, что приводило к большему числу проводов, либо увеличить тактовые частоты, но при этом возникали проблемы с задержками сигнала. А последовательные соединения "точка-точка" могут просто использоваться совместно. Собственно, у SAS данный принцип как раз и используется, когда несколько соединений SAS комбинируются вместе для подключения внешних оснасток.
Существует только одно механическое различие между SAS и SATA: оба интерфейса используют одинаковую раскладку для данных и питания, но у SATA два разъёма физически разделены. У SAS оба разъёма соединены, то есть вы сможете подключать SATA-винчестер к SAS-контроллеру, но у вас не получится подключить SAS-накопитель к SATA-контроллеру через разъём SATA (SFF 8482). Работа винчестеров SATA на SAS-контроллере возможна по той причине, что протокол Serial ATA менее сложный и попросту туннелируется в SAS при передаче. Благодаря широким унифицированным разъёмам SAS физическое подключение выполняется весьма надёжно, разъёмы не могут случайно выпасть. Основная причина небольшой разницы в двух разъёмах заключается в расширенном наборе функций SAS, который вы не обнаружите у SATA-контроллеров: SAS поддерживает двухпортовые соединения, обеспечивая избыточное подключение жёсткого диска (необходимая опция для high-end хранилищ) и поддерживает так называемые экспандеры (расширители) для расширения устройств хранения, подобно тому, как сетевой коммутатор работает с несколькими клиентами.
Что касается производительности, то между двумя интерфейсами разница невелика. Serial ATA 2.5 обеспечивает максимальную пропускную способность 3 Гбит/с на порт с кодированием 8/10 бит, что даёт 2,4 Гбит/с или 300 Мбайт/с на порт для передачи данных. То же самое относится и к SAS, хотя в планах значится появление интерфейсов на 6 и 12 Гбит/с, что даст пропускную способность 600 и 1 200 Мбайт/с на порт.
SAS слева, SATA справа.
Для группировки портов SAS (обычно по четыре) используется разъём Mini SAS 4i (SFF-8087).
Тенденции винчестеров: наступление 2,5" моделей
Основная причина, почему 3,5" винчестеры продолжают доминировать в профессиональной сфере, заключается в физических габаритах, которые прекрасно соответствуют широким шлейфам SCSI. Однако меньший 2,5" форм-фактор намного более привлекателен, поскольку он сочетает высокие скорости вращения шпинделя с меньшей нагрузкой на компоненты из-за меньшего диаметра вращающихся пластин. Но сложные интерфейсы SCSI так и не смогли проникнуть в 2,5" мир. Интерфейс SAS изменил ситуацию: разъём SFF 8484 позволяет подключать 2,5" или 3,5" накопители, по протоколам SAS или SATA. 2,5" форм-фактор привлекательнее для производительных хранилищ, поскольку можно увеличить плотность расположения приводов, повышая пропускную способность и число операций ввода/вывода в секунду. В то же время, 2,5" винчестеры потребляют ощутимо меньше энергии, чем 3,5" модели. Энергопотребление становится серьёзной проблемой для профессиональных сфер и центров обработки данных, где используются десятки, сотни или даже тысячи жёстких дисков , и их требуется не только питать, но и охлаждать, что тоже требует немало энергии. Отсюда вполне понятно, что движущей силой 2,5" форм-фактора является цена.
Линейка Savvio от Seagate стала первой коммерчески успешной в секторе 2,5" винчестеров корпоративного уровня. Накопители Savvio 10K.2 сменили первые модели 10K.1, а винчестеры Savvio 15K.1 являются одними из самых производительных SAS-моделей на рынке. Мы не смогли получить восемь жёстких дисков Savvio 15K.1 вовремя, поэтому решили остановиться на восьми моделях Savvio 10K.2. Сегодня доступны варианты с ёмкостью 73 и 146 Гбайт. Мы выбрали меньший размер, чтобы наши тесты проводились за разумный промежуток времени. Винчестеры оснащены 16 Мбайт кэша, используют одну 2,5" пластину и интерфейс SAS на 3 Гбит/с. Как и другие накопители корпоративного уровня, они поставляются с пятилетней гарантией.
Как насчёт 3,5" моделей?
Они не умрут, но 3,5" винчестеры SAS будут постепенно вытесняться из корпоративного высокопроизводительного сектора, уступая место моделям с 2,5" форм-фактором. Если рассматривать высокую ёмкость, то SATA-модели на 7 200 об/мин остаются лучшим компромиссом между производительностью и ёмкостью, они уже достигли ёмкости в 1 Тбайт на жёсткий диск , а модели SAS и SCSI на 10 000 об/мин пока держатся на уровне 300 Гбайт. Чтобы удовлетворить потребности корпоративных хранилищ, все крупные производители жёстких дисков предлагают винчестеры SATA, валидированные для работы в режиме 24/7 с пятилетней гарантией. Хорошими примерами можно считать Seagate Barracuda ES , Hitachi UltraStar A7K1000 или E7K500, а также Western Digital RAID Edition (RE).
Прошивка: 5.2.0 Build 12415.
Первый RAID-контроллер в нашем тестировании - Adaptec RAID 3805. Эта компания дифференцирует продукты начального уровня и производительные решения, но нумерация данной модели требует некоторых пояснений. Каждый продукт, который начинается с цифры "3", как в данном случае, является унифицированной моделью SAS/SATA с пропускной способностью 3 Гбит/с на порт. Вторая цифра обозначает доступное число портов, то есть четыре для RAID 3405, восемь для RAID 3805 или 16 для RAID 31605. Если перед числом приводов стоит "0", то контроллер поддерживает внешние оснастки. Последняя цифра может быть "0" или "5", где "0" означает host-поддержку RAID, а "5" - аппаратное ускорение RAID 5 и RAID 6. Все унифицированные контроллеры используют интерфейс PCI Express, так что модели PCI-X остались в прошлом. Кстати, не следует путать RAID 3805 и RAID 3085, где последний является внешней картой с более скоростным процессором IOP.
RAID 3805 - современная модель с восемью портами SAS и аппаратным ускорением RAID для интерфейса PCI Express. Продукт позиционируется на начальный/средний уровень и может использоваться под большим числом ОС, включая все версии Windows , начиная с Windows 2000, а также Red Hat и SuSe Linux, Novell Netware, SCO Open Server, Sun Solaris, FreeBSD, UnixWare и VMware ESX Server. Контроллер для расчёта XOR-операций использует процессор Intel 80333 на частоте 500 МГц и оснащён 128 Мбайт памяти DDR2 с ECC. Благодаря низкопрофильному форм-фактору и двум разъёмам SFF 8487, каждый из которых обеспечивает четыре порта по одному физическому соединению, RAID 3805 можно устанавливать в компактные серверы 1U, которые имеют слот x4 PCI Express.
Adaptec поддерживает режимы RAID 0, 1, 1E (аналогичен RAID 10), 5, 5EE (с запасным жёстким диском /hot spare), 6, 10, 50, 60 и JBOD, что даёт администраторам определённую гибкость. Что касается функций, то список длинный, включая все привычные функции RAID - онлайновое расширение ёмкости, миграция уровней RAID, быстрая/фоновая инициализация, поддержка "родной" очереди команд (NCQ), разные режимы указания запасных/spare дисков (global/dedicated/pooled), работа с оснастками через SCSI-accessed Fault-Tolerant Enclosure (SAFTE), отложенное время раскрутки шпинделя и т.д. Среди любопытных функций отметим так называемую "copyback hot spare", которая после замены вышедшего из строя винчестера превращает новый жёсткий диск как бы в прежний. Так что метки дисков в оснастке менять не придётся. В таблице ниже мы сравнили функции трёх контроллеров.
В комплект поставки входят контроллер, низкопрофильная заглушка для слота, краткая инструкция по установке на нескольких языках, CD с программным обеспечением, а также два четырёхпортовых кабеля Mini SAS на SATA/SAS стандартов SFF 8487 и SFF 8484. Есть опциональный модуль аккумулятора, который позволяет сохранять в оперативной памяти кэшированные данные после потери питания. Компания решила отказаться от продажи пакета Advanced Data Protection (поддержка RAID 6 и дополнительных функций) в виде опционального обновления. Но резервирование через снимки (snapshot backup) будет доступно только после покупки регистрационного ключа. На RAID-контроллер даётся трёхлетняя гарантия.
На момент публикации Adaptec RAID 3805 стоил $600.
Atto выпускает два контроллера RAID 5 SAS/SATA с интерфейсом PCI Express: R380, с двумя внешними портами, по четыре накопителя каждый, и R348, с одним портом для четырёх внешних накопителей (SFF 8088) и двумя портами для поддержки до восьми внутренних винчестеров (SFF 8087). Впрочем, вы можете использовать, максимум, восемь портов, считая внутренние и внешние. По информации на сайте Atto, данная функция является уникальной. Мы решили протестировать R348, поскольку данная модель более гибкая, чем R380.
Сначала о недостатках: этот контроллер не поддерживает RAID 6, и он не имеет столь широкой поддержки ОС, как модели Adaptec. Кроме того, на него даётся двухлетняя гарантия, хотя Adaptec, ICP и Ciprico/Raidcore дают три года. Нам сообщили также и о том, что настройки контроллера по умолчанию могут не давать оптимальную производительность, но, к сожалению, уже после того, как мы завершили тесты. Функция под названием "RGSSpeedRead" позволяет выполнять упреждающее чтение с массивов RAID, но её требуется включать через командный интерфейс. Мы обнаружили краткое описание этой функции на последних страницах инструкции. У нас не было времени на повторение всех тестов, но после включения "RGSSpeedRead" скорость чтения действительно возрастает. Обидно, что Atto не включила эту функцию на заводе. Или не посвятила отдельную главу в инструкции оптимизации производительности. R348 имеет интерфейс на Java, который прост в использовании, но не даёт большого числа опций. Мы также не понимаем, почему пользователи должны обязательно зарегистрироваться в Atto перед тем, как что-либо скачивать.
Как и другие контроллеры, Express SAS R348 - низкопрофильная карта PCI Express, использующая восемь линий PCIe. Но в отличие от карт Adaptec и ICP, она оснащена 256 Мбайт памяти DDR2 с поддержкой ECC. Кроме того, используется более мощный процессор XScale IOP 348 на частоте 800 МГц. Он обеспечил хорошие, хотя и не великолепные результаты в тестах ввода/вывода.
Что касается функций, то RAID-контроллер Atto поддерживает все основные режимы RAID: 0, 1, 10, 5, 50. Он может работать в режиме JBOD и даже в RAID 4, который хранит всю информацию избыточности на одном жёстком диске . Но, в отличие от RAID 3, массив RAID 4 создаёт stripe-блоки большего размера, а не однобайтовые блоки, как у RAID 3, что даёт RAID 4 прирост производительности по сравнению с RAID 3. Уровни RAID 6 и 60 пока не поддерживаются, но Atto обещает, что вскоре они будут добавлены. То же самое касается и опционального аккумулятора, который пока не доступен. Поддерживаются ОС Windows Server 2003, Windows 2000, Windows XP и Windows Vista , Max OS X 10.4, а также три разных дистрибутива Linux, но из списка исключены Solaris, FreeBSD и Netware.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Версия прошивки: 5.2.0 Build 12415.
Данный продукт технически идентичен Adaptec RAID 3805, в основном по той причине, что ICP Vortex входит в группу компаний Adaptec. Полученный нами образец не поддерживал RAID 6 и функцию "copyback", что было связано с устаревшей прошивкой. Обновление добавило поддержку RAID 6 и "copyback spare". Впрочем, между Adaptec RAID 3805 и ICP 5085BL есть серьёзное отличие: ICP используется более скоростной процессор IOP333 на 800 МГц, а у Adaptec RAID 3805 он работает на частоте 500 МГц. ICP использует 256 Мбайт кэш-памяти DDR2 с поддержкой ECC, а у Adaptec её объём ограничен 128 Мбайт. В результате мы получаем в тестах более высокую производительность в RAID 5. Набор функций, ПО и содержимое комплекта поставки идентичны контроллеру Adaptec.
Нажмите на картинку для увеличения.
|
Нажмите на картинку для увеличения.
Версия прошивки: 3.0.0.
Наше первое знакомство с контроллерами Raidcore состоялось ещё в 2003 году и оказалось весьма впечатляющим: host-контроллер использует архитектуру под названием Fulcrum, которая позволяет создавать мощные RAID-контроллеры, независимые от аппаратного уровня. В результате Raidcore оказалась одной из первых компаний, кто предложил решения с поддержкой распределения RAID-массивов по нескольким контроллерам . Это стало возможно благодаря специальной логике, которая работает на host-машине. Но есть и недостаток - все расчёты информации избыточности должны выполняться центральным процессорам host-системы, хотя сегодня, с появлением дву- и четырёхядерных процессоров, это уже не такая острая проблема.
Современные решения Raidcore продвигает компания под названием Ciprico. В линейке RC5000 есть четыре разные модели : две низкопрофильные карты с четырьмя и восемью портами, а также две карты с полной высотой на 12 и 16 портов. Цифра "8" как раз и обозначает наличие восьми портов, модели 5100 используют интерфейс PCI-X, а 5200 - PCI Express x1 или x4. Ciprico является единственным производителем, обеспечивающим распределение массива по нескольким контроллерам (controller spanning), в результате чего можно создавать большие RAID-массивы на нескольких (и даже разных) контроллерах Raidcore. Список функций более полный, чем у Adaptec/ICP или Atto, включая роуминг дисков (перевод винчестеров на любой порт любого контроллера), гибкое расположение дисков для замены/spare (dedicated/global/distributed), разделение зеркал (mirror splitting), скрытие массива (array hiding) и т.д.
Raidcore пока не поддерживает массивы с двойной избыточностью RAID 6 или RAID 60, но есть поддержка RAID 0, 1, 10, JBOD, 5, 50, 1n и 10n. Драйверы доступны под все распространённые версии Windows, Red Hat, Suse и Fedora Linux. Novell Netware, Sun Solaris и другие ОС не поддерживаются. Ciprico даёт трёхлетнюю гарантию, да и программное обеспечение управления весьма логичное и мощное. Производительность RC5252-8 оказалось хорошей, хотя она во многом зависит от host-системы. В нашем случае один двуядерный процессор Xeon (ядро Nocona) на частоте 3,6 ГГц оказался хорошим выбором. Впрочем, любой двуядерный Xeon 5200 (Woodcrest или Clovertown) даст ещё более высокую производительность.
Нажмите на картинку для увеличения.
| Производитель | Adaptec | Atto | ICP | Raidcore |
| Модель | RAID 3805 | ExpressSAS R348 | RC5252-8 | |
| Внутренние разъёмы | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 | 2x SFF 8087 |
| Внешние разъёмы | Н/Д | 1x SFF 8088 | Н/Д | Н/Д |
| Общее число портов SAS | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Кэш-память | 128 Мбайт DDR2 ECC | 256 Мбайт DDR2 ECC | 256 Мбайт DDR2 ECC | Нет |
| Интерфейс | PCI Express x4 | PCI Express x8 | PCI Express x4 | PCI Express x4 |
| XOR-движок | Intel 80333 500 МГц | IOP 348 800 МГц | Intel 80333 800 МГц | Программный |
| Миграция уровней RAID | Да | Да | Да | |
| Онлайновое расширение ёмкости | Да | Да | Да | Да |
| Несколько массивов RAID | Да | Да | Да | Да |
| Отложенная раскрутка шпинделя | Да | Да | Да | |
| Гибкая поддержка запасного/ spare винчестера | Да | Да | Да | Да |
| Автоматическое преодоление сбоя (Automatic Failover) | Да | Да | ||
| Аккумулятор для резервного питания | Опционально | Опционально | Опционально | Не нужен, кэша нет |
| Вентилятор | Нет | Нет | Нет | Нет |
| Поддержка ОС | Novell NetWare 6.5 |
Windows Vista, Server 2003, XP, 2000 Mac OS X (10.4.x) Linux (Fedora, Red Hat and SuSE) |
Red Hat Enterprise Linux (RHEL) Novell NetWare 6.5 SCO OpenServerUnixWare Sun Solaris 10 x86 FreeBSD |
Windows 2000, XP, Server 2003, Vista Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 4,5 SuSE 9.3, 10.1, 10.2 SUSE Linux Enterprise Server (SLES) Fedora Core 5,6 |
| Прочее | Copyback | DVRAID | Copyback | Controller Spanning |
| Гарантия | 3 года | 2 года | 3 года | 3 года |
| Рекомендованная розничная цена | $575 | $1 095 | $650 |
| Системное аппаратное обеспечение | |
| Процессоры | 2x Intel Xeon (ядро Nocona), 3,6 ГГц, FSB800, 1 Мбайт кэша L2 |
| Платформа | Asus NCL-DS (Socket 604), чипсет Intel E7520, BIOS 1005 |
| Память | Corsair CM72DD512AR-400 (DDR2-400 ECC, reg.), 2x 512 Мбайт, задержки CL3-3-3-10 |
| Системный жёсткий диск | Western Digital Caviar WD1200JB, 120 Гбайт, 7 200 об/мин, кэш 8 Мбайт, UltraATA/100 |
| Контроллеры накопителей | Intel 82801EB UltraATA/100 (ICH5) Promise SATA 300TX4 Promise FastTrak TX4310 Драйвер 2.06.1.310 |
| Сеть | Broadcom BCM5721 встроенная 1 Гбит/с |
| Видеокарта | Встроенная ATI RageXL, 8 Мбайт |
| Тесты | |
| Тесты производительности | Atto Diskmark |
| Производительность ввода/вывода | IOMeter 2003.05.10 Fileserver Benchmark Webserver Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark |
| Системное ПО и драйверы | |
| ОС | Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition,Service Pack 1 |
| Драйвер платформы | Intel Chipset Installation Utility 7.0.0.1025 |
| Графический драйвер | Графический драйвер Windows по умолчанию |
Результаты тестов
Время инициализации RAID
Мы использовали восемь винчестеров Seagate Savvio 10K.2 и определяли время, которое требовалось контроллерам на создание массивов RAID 5 или RAID 6.
| Контроллер | RAID 5 | RAID 6 |
| 1 час 12 минут | 1 час 2 минуты | |
| Atto | 23 минуты | Н/Д |
| 57 минут | 57 минут | |
| 2 часа 42 минуты |
Вполне понятно, что контроллеры с самыми быстрыми XOR-процессорами оказались самыми быстрыми. Впрочем, все контроллеры поддерживают фоновую инициализацию, которая снижает производительность, но позволяет сразу же пользоваться массивом.
Пропускная способность пониженного RAID 6
Все четыре контроллера весьма мощные и обеспечивают высокую производительность хранилища и большой набор функций, позволяющих создавать гибкие и высокопроизводительные массивы для серверов среднего и начального уровней. Все контроллеры имеют восемь портов SAS, но к ним можно подключать и винчестеры SATA, включая смешанные варианты SAS/SATA. С помощью расширителей SAS (expander) вы можете подключать большее количество винчестеров. Как мы считаем, четыре рассмотренных контроллера подходят для подключения вплоть до 12 жёстких дисков, поскольку большинство моделей нацелены на внутренние жёсткие диски. Если вы хотите подключать внешние оснастки, то обратите внимание на модели с внешними портами Mini-SAS.
Контроллер ICP 5085BL очень близок к Adaptec RAID 3805, но обеспечивает более высокую производительность благодаря более быстрому XOR-процессору и в два раза большему объёму кэш-памяти. Впрочем, и цена несколько выше: рекомендованная $650 вместо $575 у Adaptec RAID 3805. Обе карты дают впечатляющий набор функций и поставляются с полным набором ПО, который за последние годы немало улучшился. Не будем забывать, что Adaptec - один из самых именитых игроков на рынке профессиональных систем хранения. Atto запрашивает за свой контроллер $1 095, причём за такую цену вы получите меньшее число функций RAID (за исключением поддержки RAID 4), да и вам потребуется выполнить дополнительную настройку контроллера, чтобы он работал быстрее. Ничего страшного, но при настройках по умолчанию выключена функция, ускоряющая производительность чтения. Контроллер даёт хорошие результаты с пониженным массивом RAID 5, поскольку производительность записи не падает, в отличие от других продуктов.
Raidcore поставляет наиболее функциональное программное обеспечение, что является результатом другой архитектуры: она привязана к host-машине и зависит от её производительности. К сожалению, Raidcore пока не поддерживает RAID 6 (собственно, как и Atto), но вы можете распределять массивы RAID по нескольким контроллерам Raidcore, при этом уровень производительности в тестах ввода/вывода на нашем двухпроцессорном сервере Xeon оказался великолепным. Скорости передачи данных были тоже высоки, но другие контроллеры обычно обходят Raidcore в данной дисциплине.
Если вы не против того, чтобы контроллер нагружал host-сервер расчётами XOR и список поддерживаемых ОС вас устраивает, то модель Ciprico/Raidcore обеспечит великолепное соотношение цена/качество. Впрочем, Adaptec даёт более высокую производительность во многих областях, да и цена $575 тоже вполне разумная.
В интернете есть масса статей с описанием RAID. Например, эта описывает все очень подробно. Но как обычно, читать все не хватает времени, поэтому надо что-нибудь коротенькое для понимания - а надо оно или нет, и что лучше использовать применительно к работе с СУБД (InterBase, Firebird или что то иное - на самом деле все равно). Перед вашими глазами - именно такой материал.
В первом приближении RAID это объединение дисков в один массив. SATA, SAS, SCSI, SSD - неважно. Более того, практически каждая нормальная материнская плата сейчас поддерживает возможность организации SATA RAID. Пройдемся по списку, какие бывают RAID и зачем они. (Хотел бы сразу заметить, что в RAID нужно объединять одинаковые диски. Объединение дисков от разных производителей, от одного но разных типов, или разных размеров - это баловство для человека, сидящего на домашнем компьютере).
RAID 0 (Stripe)
Грубо говоря, это последовательное объединение двух (или более) физических дисков в один "физический" диск. Годится разве что для организации огромных дисковых пространств, например, для тех, кто работает с редактированием видео. Базы данных на таких дисках держать нет смысла - в самом деле, если даже у вас база данных имеет размер 50 гигабайт, то почему вы купили два диска размером по 40 гигабайт, а не 1 на 80 гигабайт? Хуже всего то, что в RAID 0 любой отказ одного из дисков ведет к полной неработоспособности такого RAID, потому что данные записываются поочередно на оба диска, и соответственно, RAID 0 не имеет средств для восстановления в случае сбоев.Конечно, RAID 0 дает ускорение в работе из-за чередования чтения/записи.
RAID 0 часто используют для размещения временных файлов.
RAID 1 (Mirror)
Зеркалирование дисков. Если Shadow в IB/FB это программное зеркалирование (см. Operations Guide.pdf), то RAID 1 - аппаратное зеркалирование, и ничего более. Упаси вас от использования программного зеркалирования средствами ОС или сторонним ПО. Надо или "железный" RAID 1, или shadow.При сбое тщательно проверяйте, какой именно диск сбойнул. Самый частый случай погибания данных на RAID 1 - это неверные действия при восстановлении (в качестве "целого" указан не тот диск).
Насчет производительности - по записи выигрыш 0, по чтению - возможно до 1.5 раз, т. к. чтение может производиться "параллельно" (поочередно с разных дисков) . Для баз данных ускорение мало, в то время как при параллельном обращении к разным (!) частям (файлам) диска ускорение будет абсолютно точно.
RAID 1+0
Под RAID 1+0 имеют в виду вариант RAID 10, когда два RAID 1 объединяются в RAID 0. Вариант, когда два RAID 0 объединяются в RAID 1 называется RAID 0+1, и "снаружи" представляет собой тот же RAID 10.RAID 2-3-4
Эти RAID являются редкими, т. к. в них используются коды Хэмминга, либо разбиение байт на блоки + контрольные суммы и т. п., но общее резюме таково - эти RAID дают только надежность, при 0-вом увеличении производительности, и иногда даже ее ухудшении.RAID 5
Для него нужно минимально 3 диска. Данные четности распределяются по всем дискам массиваОбычно говорится, что "RAID5 использует независимый доступ к дискам, так что запросы к разным дискам могут выполняться параллельно". Следует иметь в виду, что речь идет, конечно, о параллельных запросах на ввод-вывод. Если такие запросы идут последовательно (в SuperServer), то конечно, эффекта распараллеливания доступа на RAID 5 вы не получите. Разумеется, RAID5 даст прирост производительности, если с массивом будут работать операционная система и другие приложения (например, на нем будет находиться виртуальная память, TEMP и т. п.).
Вообще RAID 5 раньше был наиболее часто используемым массивом дисков для работы с СУБД. Сейчас такой массив можно организовать и на SATA диска х, причем он получится существенно дешевле, чем на SCSI. Цены и контроллеры вы можете посмотреть в статьях
Причем, следует обратить внимание на объем покупаемых дисков - например, в одной из упомянутых статей RAID5 собирается из 4-х дисков объемом 34 гиг, при этом объем "диска" получается 103 гигабайта.
Тестирование пяти контроллеров SATA RAID -
Если Вы заинтересовались этой статьей, то Вы, по-видимому, столкнулись или предполагаете вскоре столкнуться с одной из ниже перечисленных проблем на Вашем компьютере:
- явно не хватает физического объема винчестера, как единого логического диска. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с файлами большого объема (видео, графика, базы данных);Решить эти и некоторые другие проблемы может создание на Вашем компьютере RAID-системы.
- явно не хватает производительности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с системами нелинейного видео монтажа или при одновременном обращении к файлам на винчестере большого количества пользователей;
- явно не хватает надежности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при необходимости работать с данными, которые ни в коем случае нельзя потерять или которые должны быть всегда доступны для пользователя. Печальный опыт показывает, что даже самая надежная техника иногда ломается и, как правило, в самый не подходящий момент.
Что такое «RAID»?
В 1987 году Паттерсон (Patterson), Гибсон (Gibson) и Катц (Katz) из калифорнийского университета Беркли опубликовали статью «Корпус для избыточных массивов из дешевых дисководов (RAID)» (A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)). В этой статье описывались разные типы дисковых массивов, обозначаемых сокращением RAID - Redundant Array of Independent (или Inexpensive) Disks (избыточный массив независимых (или недорогих) дисководов). В основу RAID положена следующая идея: объединяя в массив несколько небольших и/или дешевых дисководов, можно получить систему, превосходящую по объему, скорости работы и надежности самые дорогие дисководы. Вдобавок ко всему такая система с точки зрения компьютера выглядит как один единственный дисковод.Известно, что среднее время наработки на отказ массива дисководов равно среднему времени наработки на отказ одиночного дисковода, деленному на число дисководов в массиве. Вследствие этого среднее время наработки на отказ массива оказывается слишком малым для многих приложений. Однако дисковый массив можно несколькими способами сделать устойчивым к отказу одного дисковода.
В вышеупомянутой статье было определено пять типов (уровней) дисковых массивов: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Каждый тип обеспечивал устойчивость на отказ, а также различные преимущества по сравнению с одиночным дисководом. Наряду с этими пятью типами популярность приобрел также дисковый массив RAID-0, НЕ обладающий избыточностью.
Какие существуют уровни RAID и какой из них выбрать?
RAID-0 . Обычно определяется как НЕ избыточная группа дисководов без контроля четности. RAID-0 по способу размещения информации по дисководам, входящим в массив, иногда называется "Striping" ("полосатый" или "тельняшка"):Так как RAID-0 не обладает избыточностью, авария одного дисковода приводит к аварии всего массива. С другой стороны RAID-0 обеспечивает максимальную скорость обмена и эффективность использования объема дисководов. Поскольку для RAID-0 не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты на его реализацию минимальны.
Область применения: аудио- и видео приложения требующие высокой скорости
непрерывной передачи данных, которую не может обеспечить одиночный дисковод.
Например, исследования, проведенные фирмой Mylex, с целью определить оптимальную
конфигурацию дисковой системы для станции нелинейного видео монтажа показывают,
что, по сравнению с одним дисководом, массив RAID-0 из двух дисководов
дает прирост скорости записи/чтения на 96%, из трех дисководов - на 143%
(по данным теста Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-0" - 2шт.
RAID-1 . Более известен как "Mirroring" ("Зеркалирование") - это пара дисководов, содержащих одинаковую информацию и составляющих один логический диск:
Запись производится на оба дисковода в каждой паре. Тем не менее, дисководы,
входящие в пару, могут совершать одновременные операции чтения. Таким образом
«зеркалирование» может удваивать скорость чтения, но скорость записи остается
неизменной. RAID-1 обладает 100% избыточностью и авария одного дисковода
не приводит к аварии всего массива - контроллер просто переключает операции
чтения/записи на оставшийся дисковод.
RAID-1 обеспечивает наивысшую скорость работы среди всех типов избыточных
массивов (RAID-1 - RAID-5), особенно в многопользовательском окружении,
но наихудшее использование дискового пространства. Поскольку для RAID-1
не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты
на его реализацию минимальны.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-1" - 2шт.
Для увеличения скорости записи и обеспечения надежности хранения данных
несколько массивов RAID-1 можно, в свою очередь, объединить в RAID-0. Такая
конфигурация называется «двухуровневый» RAID или RAID-10 (RAID 0+1):
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID 0+1" - 4шт.
Область применения: дешевые массивы, в которых главное - надежность
хранения данных.
RAID-2 . Распределяет данные по страйпам размером в сектор по группе дисководов. Некоторые дисководы выделяются для хранения ECC (код коррекции ошибок). Так как большинство дисководов по умолчанию хранят коды с ECC для каждого сектора, RAID-2 не дает особых преимуществ по сравнению с RAID-3 и, поэтому, практически не применяется.
RAID-3 . Как и в случае с RAID-2 данные распределяются по страйпам размером в один сектор, а один из дисководов массива отводится для хранения информации о четности:
RAID-3 полагается на коды с ECC, хранящиеся в каждом секторе для обнаружения
ошибок. В случае отказа одного из дисководов восстановление хранившейся
на нем информации возможно с помощью вычисления исключающего ИЛИ (XOR)
по информации на оставшихся дисководах. Каждая запись обычно распределена
по всем дисководам и поэтому этот тип массива хорош для работы в приложениях
с интенсивным обменом с дисковой подсистемой. Так как каждая операция ввода-вывода
обращается ко всем дисководам массива, RAID-3 не может одновременно выполнять
несколько операций. Поэтому RAID-3 хорош для однопользовательского однозадачного
окружения с длинными записями. Для работы с короткими записями требуется
синхронизация вращения дисководов, так как иначе неизбежно уменьшение скорости
обмена. Применяется редко, т.к. проигрывает RAID-5 по использованию дискового
пространства. Реализация требует значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-3" - 3шт.
RAID-4
. RAID-4 идентичен RAID-3 за исключением того, что размер
страйпов много больше одного сектора. В этом случае чтение осуществляется
с одного дисковода (не считая дисковода, хранящего информацию о четности),
поэтому возможно одновременное выполнение нескольких операций чтения. Тем
не менее, так как каждая операция записи должна обновить содержимое дисковода
четности, одновременное выполнение нескольких операций записи невозможно.
Этот тип массива не имеет заметных преимуществ перед массивом типа RAID-5.
RAID-5. Этот тип массива иногда называется «массив с вращающейся четностью».
Данный тип массива успешно преодолевает присущий RAID-4 недостаток - невозможность
одновременного выполнения нескольких операций записи. В этом массиве, как
и в RAID-4, используются страйпы
большого размера, но, в отличие
от RAID-4, информация о четности хранится не на одном дисководе, а на всех
дисководах по очереди:
Операции записи обращаются к одному дисководу с данными и к другому
дисководу с информацией о четности. Так как информация о четности для разных
страйпов хранится на разных дисководах выполнение нескольких одновременных
операций записи невозможно только в тех редких случаях, когда либо страйпы
с данными, либо страйпы с информацией о четности находятся на одном и том
же дисководе. Чем больше дисководов в массиве, тем реже совпадает местоположение
страйпов информации и четности.
Область применения: надежные массивы большого объема. Реализация требует
значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-5" - 3шт.
RAID-1 или RAID-5?
RAID-5 по сравнению с RAID-1 более экономно использует дисковое пространство ,
так как в нем для избыточности хранится не «копия» информации, а контрольное
число. В результате в RAID-5 можно объединить любое количество дисководов,
из которых только один будет содержать избыточную информацию.
Но более высокая эффективность использования дискового пространства
достигается за счет более низкой скорости обмена информацией. Во время
записи информации в RAID-5 надо каждый раз обновлять информацию о четности.
Для этого надо определить, какие именно биты четности изменились. Сначала
считывается подлежащая обновлению старая информация. Затем эта информация
перемножается по XOR с новой информацией. Результат этой операции - битовая
маска, в которой каждый бит =1 означает, что в информации о четности в
соответствующей позиции надо заменить значение. Затем обновленная информация
о четности записывается на соответствующее место. Следовательно, на каждое
требование программы записать информацию, RAID-5 совершает два чтения,
две записи и две операции XOR.
За то, что более эффективно используется дисковое пространство (вместо
копии данных хранится блок четности) приходится платить: на генерацию и
запись информации о четности уходит добавочное время. Это означает, что
скорость записи на RAID-5 ниже, чем на RAID-1 в соотношении 3:5 или даже
1:3 (т.е. скорость записи на RAID-5 составляет от 3/5 до 1/3 от скорости
записи RAID-1). Из-за этого RAID-5 бессмысленно создавать в программном
варианте. Их также нельзя рекомендовать в тех случаях, когда именно скорость
записи имеет решающее значение.
Какой выбрать способ реализации RAID - программный или аппаратный?
Прочитав описание различных уровней RAID можно заметить, что нигде не упоминаются какие-либо специфические требования к аппаратуре, которая необходима для реализации RAID. Из чего можно сделать вывод, что все, что нужно для реализации RAID - подключить необходимое количество дисководов к имеющемуся в компьютере контроллеру и установить на компьютер специальное программное обеспечение. Это верно, но не совсем!Действительно, существует возможность программной реализации RAID. Примером может служить ОС Microsoft Windows NT 4.0 Server, в которой возможна программная реализация RAID-0, -1 и даже RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation обеспечивает только RAID-0 и RAID-1). Однако данное решение следует рассматривать, как крайне упрощенное, не позволяющее полностью реализовать возможности RAID-массива. Достаточно отметить, что при программной реализации RAID вся нагрузка по размещению информации на дисководах, вычислению контрольных кодов и т.д. ложится на центральный процессор, что естественно, не увеличивает производительности и надежности системы. По тем же причинам, здесь практически отсутствуют какие-либо сервисные функции и все операции по замене неисправного дисковода, добавления нового дисковода, изменения уровня RAID и т. п. производятся с полной потерей данных и при полном запрете выполнения каких-либо других операций. Единственное достоинство программной реализации RAID - минимальная стоимость.
- специализированный контроллер освобождает центральный процессор от основных операций с RAID, причем эффективность контроллера тем более заметна, чем выше уровень сложности RAID;Недостатком аппаратной реализации RAID является относительно высокая стоимость RAID-контроллеров. Однако, с одной стороны, за все (надежность, быстродействие, сервис) надо платить. С другой стороны, в последнее время, с развитием микропроцессорной техники, стоимость RAID-контоллеров (особенно младших моделей) стала резко падать и стала сравнимой со стоимостью обыкновенных дисковых контроллеров, что позволяет устанавливать RAID-системы не только в дорогие мэйнфреймы, но и в сервера начального уровня и даже в рабочие станции.
- контроллеры, как правило, снабжены драйверами, позволяющими создать RAID практически для любой популярной ОС;
- встроенный BIOS контроллера и прилагаемые к нему программы управления позволяют администратору системы легко подключать, отключать или заменять дисководы, входящие в RAID, создавать несколько RAID-массивов, причем даже разных уровней, контролировать состояние дискового массива и т.д. У «продвинутых» контроллеров эти операции можно производить «на лету», т.е. не выключая системный блок . Многие операции могут быть выполнены в «фоновом режиме», т.е. не прерывая текущую работу и даже дистанционно, т.е. с любого (конечно при наличии доступа) рабочего места;
- контроллеры могут оснащаться буферной памятью («кэш»), в которой запоминаются несколько последних блоков данных, что, при частом обращении к одним и тем же файлам, позволяет значительно увеличить быстродействие дисковой системы.
Как выбрать модель RAID-контроллера?
Можно выделить несколько типов RAID-контроллеров в зависимости от их функциональных возможностей, конструктивному исполнению и стоимости:1. Контроллеры дисковода с функциями RAID.
По сути, это обыкновенный дисковый контроллер, который благодаря специальной прошивке BIOS позволяет объединять дисководы в RAID-массив, как правило, уровня 0, 1 или 0+1.
Ultra (Ultra Wide) SCSI контроллер фирмы Mylex
KT930RF (KT950RF).
Внешне данный контроллер ни чем не отличается от обыкновенного SCSI-контроллера.
Вся "специализация" находится в BIOS, который как бы разделен на две части
- «Конфигурация SCSI» / «Конфигурация RAID». Несмотря на невысокую стоимость
(менее $200) данный контроллер обладает неплохим набором функций:
- объединение до 8-и дисководов в RAID 0, 1или 0+1;
- поддержка Hot Spare для замены "на лету" вышедшего из строя дисковода;
- возможность автоматической (без вмешательства оператора) замены неисправного дисковода;
- автоматический контроль целостности и идентичности (для RAID-1) данных;
- наличие пароля для доступа в BIOS;
- программа RAIDPlus представляющая информацию о состоянии дисководов в RAID;
- драйвера для DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0
Взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).
Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле RAM). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем RAID стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).
(+) : Имеет высокую надёжность - работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна произведению вероятностей отказа каждого диска. На практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры - вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва. Достоинство такого подхода - поддержание постоянной доступности.
(-) : Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объём лишь одного жёсткого диска.
RAID 1+0 и RAID 0+1
Зеркало на многих дисках - RAID 1+0 или RAID 0+1 . Под RAID 10 (RAID 1+0) имеют в виду вариант, когда два или более RAID 1 объединяются в RAID 0. Под RAID 0+1 может подразумеваться два варианта:
RAID 2
Массивы такого типа основаны на использовании кода Хемминга. Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок, причём если данные хранятся на дисках, то для хранения кодов коррекции необходимо дисков. Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, т.е. они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки.
Достоинством массива RAID 2 является повышение скорости дисковых операций по сравнению с производительностью одного диска.
Недостатком массива RAID 2 является то, что минимальное количество дисков, при котором имеет смысл его использовать,- 7. При этом нужна структура из почти двойного количества дисков (для n=3 данные будут храниться на 4 дисках), поэтому такой вид массива не получил распространения. Если же дисков около 30-60, то перерасход получается 11-19%.
RAID 3
В массиве RAID 3 из дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты) или блоки и распределяются по дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности. В RAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске.
Отличия RAID 3 от RAID 2: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность.
Достоинства:
- высокая скорость чтения и записи данных;
- минимальное количество дисков для создания массива равно трём.
Недостатки:
- массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами , так как время доступа к отдельному сектору, разбитому по дискам, равно максимальному из интервалов доступа к секторам каждого из дисков. Для блоков малого размера время доступа намного больше времени чтения.
- большая нагрузка на контрольный диск, и, как следствие, его надёжность сильно падает по сравнению с дисками, хранящими данные.
RAID 4
RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось отчасти «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объёма. Запись же производится медленно из-за того, что чётность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. Из систем хранения широкого распространения RAID-4 применяется на устройствах хранения компании NetApp (NetApp FAS), где его недостатки успешно устранены за счет работы дисков в специальном режиме групповой записи, определяемом используемой на устройствах внутренней файловой системой WAFL .
RAID 5
Основным недостатком уровней RAID от 2-го до 4-го является невозможность производить параллельные операции записи, так как для хранения информации о чётности используется отдельный контрольный диск. RAID 5 не имеет этого недостатка. Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или). Xor обладает особенностью, которая применяется в RAID 5, которая даёт возможность заменить любой операнд результатом, и, применив алгоритм xor , получить в результате недостающий операнд. Например: a xor b = c (где a , b , c - три диска рейд-массива), в случае если a откажет, мы можем получить его, поставив на его место c и проведя xor между c и b : c xor b = a. Это применимо вне зависимости от количества операндов: a xor b xor c xor d = e . Если отказывает c тогда e встаёт на его место и проведя xor в результате получаем c : a xor b xor e xor d = c . Этот метод по сути обеспечивает отказоустойчивость 5 версии. Для хранения результата xor требуется всего 1 диск, размер которого равен размеру любого другого диска в raid.
(+) : RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n - число дисков в массиве, а hddsize - размер наименьшего диска. Например, для массива из 4-х дисков по 80 гигабайт общий объём будет (4 - 1) * 80 = 240 гигабайт. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы и падает производительность, так как требуются дополнительные вычисления и операции записи, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких дисков массива могут обрабатываться параллельно.
(-) : Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа Random Write (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 0 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи сервера заменяется на контроллере RAID на три - одну операцию чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков - весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности снижается до надежности RAID-0 с соответствующим количеством дисков (то есть в n раз ниже надежности одиночного диска). Если до полного восстановления массива произойдет выход из строя, или возникнет невосстановимая ошибка чтения хотя бы на еще одном диске, то массив разрушается, и данные на нем восстановлению обычными методами не подлежат. Следует также принять во внимание, что процесс RAID Reconstruction (восстановления данных RAID за счет избыточности) после выхода из строя диска вызывает интенсивную нагрузку чтения с дисков на протяжении многих часов непрерывно, что может спровоцировать выход какого-либо из оставшихся дисков из строя в этот наименее защищенный период работы RAID, а также выявить ранее необнаруженные сбои чтения в массивах cold data (данных, к которым не обращаются при обычной работе массива, архивные и малоактивные данные), что повышает риск сбоя при восстановлении данных. Минимальное количество используемых дисков равно трём.
RAID 5EE
Примечание: поддерживается не во всех контроллерах RAID level-5EE подобен массиву RAID-5E, но с более эффективным использованием резервного диска и более коротким временем восстановления. Подобно RAID level-5E, этот уровень RAID-массива создает ряды данных и контрольных сумм во всех дисках массива. Массив RAID-5EE обладает улучшенной защитой и производительностью. При применении RAID level-5E, ёмкость логического тома ограничивается ёмкостью двух физических винчестеров массива (один для контроля, один резервный). Резервный диск является частью массива RAID level-5EE. Тем не менее, в отличие от RAID level-5E, использующего неразделенное для резерва, в RAID level-5EE в резервный диск вставлены блоки контрольных сумм, как показывается далее на примере. Это позволяет быстрее перестраивать данные при поломке физического диска . При такой конфигурации, вы не сможете использовать его с другими массивами. Если вам необходим запасной диск для другого массива, вам следует иметь еще один резервный винчестер. RAID level-5E требует как минимум четырех дисков и, в зависимости от уровня прошивки и их ёмкости, поддерживает от 8 до 16 дисков. RAID level-5E обладает определенной прошивкой. Примечание: для RAID level-5EЕ, вы можете использовать только один логический том в массиве.
Достоинства:
- 100% защита данных
- Большая ёмкость физических дисков по сравнению с RAID-1 или RAID -1E
- Большая производительность по сравнению с RAID-5
- Более быстрое восстановление RAID по сравнению с RAID-5Е
Недостатки:
- Более низкая производительность, чем в RAID-1 или RAID-1E
- Поддержка только одного логического тома на массив
- Невозможность совместного использования резервного диска с другими массивами
- Поддержка не всех контроллеров
RAID 6
RAID 6 - похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности - под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более мощный RAID-контроллер. Обеспечивает работоспособность после одновременного выхода из строя двух дисков - защита от кратного отказа. Для организации массива требуется минимум 4 диска. Обычно использование RAID-6 вызывает примерно 10-15% падение производительности дисковой группы, по сравнению с аналогичными показателями RAID-5, что вызвано большим объёмом обработки для контроллера (необходимость рассчитывать вторую контрольную сумму, а также прочитывать и перезаписывать больше дисковых блоков при записи каждого блока).
RAID 7
RAID 7 - зарегистрированная торговая марка компании Storage Computer Corporation, отдельным уровнем RAID не является. Структура массива такова: на дисках хранятся данные, один диск используется для складирования блоков чётности. Запись на диски кешируется с использованием оперативной памяти, сам массив требует обязательного ИБП; в случае перебоев с питанием происходит повреждение данных.
RAID 10
Схема архитектуры RAID 10
RAID 10 - зеркалированный массив, данные в котором записываются последовательно на несколько дисков, как в RAID 0 . Эта архитектура представляет собой массив типа RAID 0, сегментами которого вместо отдельных дисков являются массивы RAID 1. Соответственно, массив этого уровня должен содержать как минимум 4 диска. RAID 10 объединяет в себе высокую отказоустойчивость и производительность.
Нынешние контроллеры используют этот режим по умолчанию для RAID 1+0. То есть, один диск основной, второй - зеркало, считывание данных производится с них поочередно. Сейчас можно считать, что RAID 10 и RAID 1+0 - это просто разное название одного и того же метода зеркалирования дисков. Утверждение, что RAID 10 является самым надёжным вариантом для хранения данных, ошибочно, т.к., несмотря на то, что для данного уровня RAID возможно сохранение целостности данных при выходе из строя половины дисков, необратимое разрушение массива происходит при выходе из строя уже двух дисков, если они находятся в одной зеркальной паре.
RAID массивы всё чаще становятся такой же неотъемлемой частью персонального компьютера , как и сервера. Причин тому предостаточно: за последние несколько лет жёсткие диски сильно продвинулись в технологическом плане: они сменили несколько интерфейсов от ATA/33 до SATA 300, вырос объём кэш-памяти, а технология перпендикулярной записи кардинально снизила стоимость одного гигабайта объёма HDD. Неизменным осталось одно - надёжность жёстких дисков. И хотя сегодня производители дают гарантию на жёсткие диски для настольных ПК до 5 лет, а заявленное время наработки на отказ составляет до 136 лет (1.2 млн. часов), никто не гарантирует, что винчестер не выйдет из строя в любой момент. Исследования показывают, что жесткие диски очень часто выходят из строя в течение первых трёх месяцев службы - наиболее подло, когда пользователь так уверен в новеньком быстром жёстком диске.
Наглядно о надёжности современных винчестеров говорит исследование, проведённое компанией Google. Ниже мы приводим график вероятности выхода из строя винчестера в зависимости от его срока службы и загрузки. Полностью ознакомиться с исследованиями Google и набраться пессимизма можно, скачав отчёт на английском языке в формате.pdf .
Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его возраста
Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его загрузки
Наиболее простой способ повысить надёжность данных - использовать зеркалированный массив RAID 1. В этом случае два винчестера работают как один, дублируя содержимое друг друга. При установе двух дисков в RAID 1, вы теряете объём в два раза (получаете объём одного HDD), но при поломке любого из них, система продолжит работать и у вас будет время для резервного копирования и замены жёстких дисков. Надо сказать, что технология RAID 1 стара как мир, но всё большее распространение в домашних компьютерах получает только сейчас. И вот причины:
Современные винчестеры стоят достаточно дёшево, чтобы можно было ставить 2 жёстких диска вместо одного в обычный домашний компьютер
Большинству пользователей достаточно объёма и одного винчестера стоимостью 80$
Современные винчестеры достаточно быстры, чтобы можно было отдать поступиться скоростью в угоду надёжности
Современные жёсткие диски всё ещё не надёжны
Конечно, своевременный бэкап позволяет избежать лишних трат на создание RAID массивов, но делать резервные копии больших винчестеров можно, разве что, на такие же большие винчестеры. Плюс, при выходе из строя основного диска вы потратите время на восстановление данных из архива. Применение RAID 1 нисколько не освобождает пользователя от создания резервных копий, т.к. массив всё ещё остаётся не защищённым против действий пользователя и программных сбоев (вирусы, хакерские атаки и т.д.), но в случае поломки одного из защищённых винчестеров, компьютер продолжит работать на втором HDD.
Но до сих пор не все материнские платы поддерживают RAID. Если у вас такая материнская плата, если на плате уже не хватает портов для подключения ещё пары дисков, или хочется использовать контроллер, чтобы можно было легко делать апгрейд материнской платы, вы встанете перед выбором выбором модели RAID-контроллера.
RAID 1 - оптимальный выбор для дома
Условно, RAID-контроллеры можно разделить на два типа: полностью аппаратные и хост-контроллеры, полупрограммные. Первые отличаются наличием собственного процессора, частотой до 800 МГц (а в будущем и выше), на который ложится вся нагрузка по обслуживанию массива. Мощь этого процессора востребована в массивах RAID 5, RAID 50, RAID 6 и RAID 60. Это не наш случай. RAID-контроллеры для домашнего использования, как правило, имеют 2 или 4 порта. Это позволяет строить на них массивы уровня 0, 1, 10 и 5, последние два - на 4-портовых контроллерах. Рассмотрим, почему мы откажемся от всех типов, кроме одного.
RAID 0 - подключает винчестеры в последовательную цепь. При поломке любого из них, вы теряете данные на массиве. С каждым добавленным в массив жёстким диском, надёжность решения снижается. Массив RAID 0 в два раза менее надёжен, чем 1 винчестер.
RAID 10 - подключает четыре винчестера: два последовательно и два параллельно. Считается надёжным, как и RAID 1, но требует установки 4 дисков. В итоге вы получаете объём, равный сумме двух HDD. Но так ли он надёжен? Если параллельно работают две последовательных цепочки из двух винчестеров, насколько он надёжен? RAID 10 позволяет выйти из строя двум дискам. При его структуре A1B1+A2B2, он выдерживает следующие комбинации поломок: A1, B1, A2, B2, A1B1, A1B2, A2B1, A2B2. Но остаются две смертельные комбинации: A1A2 и B1B2, а так же любая поломка 3-х дисков. Вероятность выхода из строя одновременно двух дисков A1A2 или B1B2 в два раза выше, чем если бы массив состоял из двух дисков. Поэтому паранойя торжествует, и мы отказываемся от RAID 10.
RAID 5 - требует большой вычислительной мощности, наличия минимум трёх дисков, и при этом он выдерживает выход из строя только одного диска. Давая преимущество в объёме, он имеет свойство "рассыпаться", особенно на полупрограммных контроллерах. Это слишком сложная технология, чтобы доверять её контроллеру за 50$. Возможно, существуют тысячи примеров удачной реализации надёжных RAID 5 на дешёвых контроллерах, но паранойе достаточно такого же количества сообщений на форумах с криками "спасите, рассыпался RAID 5".
Выходит, что самый простой и самый надёжный из недорогих массивов - RAID 1. Для его реализации не нужно столько ресурсов, как для RAID 5. Его можно реализовать на двух дисках. Он не требует перестройки структуры диска, поэтому в случае чего, винчестер можно вытащить из массива и подключить напрямую к материнской плате, пусть даже в другой компьютер. Все RAID контроллеры поддерживают RAID 1, и стоят такие решения порой в несколько раз дешевле одного винчестера.
Но создавая RAID 1, мы должны быть готовы к тому, что скорость массива снизится по сравнению с одним диском, загрузка CPU повысится, а объём массива будет равен объёму одного из двух винчестеров.
Если просмотреть прайс-листы компьютерных магазинов в поисках RAID-контроллеров, то вы обнаружите, что с трудом можно найти старые-добрые решения HighPoint, Adaptec и даже Promise. Новый мир принёс перемены, и теперь перед нами такие брэнды, как Orient, Tekram и STLab.
Мы тестируем следующие модели RAID контроллеров:
Orient S-822R (SiI3112), PCI, 2x SATA
Tekram TR-824 (SiI 3114), PCI, 4xSATA
Orient V-802R (VIA VT6421A), PCI, 2xSATA, 1xPATA
Orient S3132 RAID (SiI3132), PCI Express 1x, 2+2 SATA
STLab A-341 (SiI3132), PCI Express 1x, 2x SATA + 2x E-SATA
Четыре контроллера на чипах Silicon Image, один - на чипе VIA, три - с интерфейсом PCI, два - с более новым PCI Express 1x. И как раз у нас будет шанс проверить, насколько новая шина PCI Express 1x даёт преимущества по сравнению с PCI 2.3.
Все контроллеры имеют собственный BIOS и позволяют загружаться с RAID массива
Все контроллеры поставляются в комплекте с кабелями Serial ATA
Все контроллеры поставляются в комплекте с переходниками питания PCPlug-SATA
Все контроллеры поддерживают режим JBOD, позволяющий использовать винчестеры по одному, без организации RAID массива
Ни один контроллер не имеет низкопрофильной планки для установки в низкопрофильные корпуса.
Тестовая конфигурация:
Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)
2x512 Mb DDR2 PC5300
2xSamsung HD161HJ 160 Gb
Для тестирования мы взяли два винчестера Samsung HD161HJ. Эти диски имеют объём 160 Гб, кэш 8 Мб, интерфейс SATA 300 и частоту вращения шпинделя 7200 rpm. Он поддерживает NCQ, что покажет преимущества при работе с контроллерами, поддерживающими Native Command Queing. В общем-то, обычный современный недорогой диск. При тестировании винчестер форматировался под NTFS с размером сектора 64Кб.
Для каждого устройства мы будем приводить результаты тестов, а потом подведём итоговое сравнение. Вот, что показал один винчестер Samsung HD161HJ в тестах CrystalMark 2.1, HDTach 2.61, SiSoft Sandra XII и PCMark05. Кликните на диаграмму для увеличения.
Интересующиеся могут ознакомиться с результатами одного диска, а мы перейдём к рассмотрению первого RAID контроллера, Orient S-822R.
Orient S-822R
Перед нами двухканальный Serial ATA RAID контроллер, построенный на базе чипа Silicon Image SiI3112. Низкопрофильная плата красного цвета со стандартной металлической планкой. При средней стоимости 19$ , это очень распространённое решение для тех, кому нужен RAID контроллер с интерфейсом PCI.
Это достаточно старый чип, он поддерживает стандарт Serial ATA 1.5 Gbps (SATA 150), так что современные винчестеры с интерфейсом SATA 300 при возникновении проблем с совместимостью надо переключать в режим SATA 150. На некоторых дисках это делается перемычками, на некоторых - программно, автоматически. В нашем случае, переключение интерфейса винчестера не потребовалось - всё заработало автоматически.
Чип Silicon Image SiI3112 поддерживает интерфейс PCI 32-bit/66 MHz, что позволяет ему передавать данные южному мосту со скоростью до 266 Мб/с, естественно, если материнская плата поддерживает такой режим работы PCI шины.
На плате установлен чип ST39SF010A, перезаписываемый Flash EEPROM объёмом 1 Мбит. При современных тенденциях устанавливать на контроллеры неперезаписываемые чипы, плата Orient S-822R выглядит предпочтительно.
Из BIOS контроллера вы можете создавать RAID массив уровня 0 или 1, причём имеется возможность при этом сохранить данные на первом диске. Так же вы можете форматировать диски на низком уровне в случае появления битых секторов , а так же производить перестройку массива. Не хватает, разве что, функции проверки соответствия дисков в массиве. В случае если массив был разрушен, после подстановки нового диска перестройка производится в фоновом режиме, не мешая вам работать.
Создание RAID 1 массива без сохранения данных на дисках, например, на новых компьютерах, занимает всего пару секунд. После этого вы можете работать уже с логическим диском.
Учитывая низкую стоимость и возможность перепрошивки BIOSа, это наиболее вероятный RAID контроллер на 2 SATA диска в домашнем комьютере. А следующая модель - логическое продолжение предыдущей.
Tekram TR-824
Контроллер от известного брэнда построен на базе чипа Silicon Image SiI3114, и поддерживает до 4 винчестеров с интерфейсом SATA. За счёт поддержки четырёх дисков, он позволяет создавать массивы RAID 0, RAID 1, RAID 10, а так же RAID 5. Этот контроллер так же ограничен в поддержке дисков с интерфейсом SATA 150 и так же поддерживает шину PCI 32-bit/66 MHz.
Поддержка до четырёх дисков позволяет создавать конфигурации с дисками "горячей подмены", Hot Spare, которые простаивают в компьютере до тех пор, пока один из винчестеров RAID массива не сломается. Как только это происходит, диск Hot Spare подключается в массив вместо сломанного, после чего производится перестроение массива. Hot Spare активно используется в многодисковых конфигурациях, в массивах RAID 5 и RAID 6, где после выхода из строя одного винчестера, резко возрастает нагрузка на оставшиеся, что может привезти и к их поломке.
Дома время работы RAID массива в деградированном состоянии не столь актуально, как в серверах, да и причины, по которым мы отказываемся от RAID 5, мы уже рассмотрели. А для RAID 1 диски горячей подмены актуальны лишь при повышенной заботе пользователя о данных (читай параноидальном расстройстве).
Но вот возможность построения RAID 10 или подключения четырёх дисков может потребоваться тем пользователям, кому нужна повышенная производительность дисковой системы при более высокой надёжности, чем RAID 0, и кто готов установить ради этого 4 винчестера в компьютер.
Контроллер Tekram TR-824 имеет разъёмы для подключения четырёх светодиодных индикаторов, плюс - индикаторы установлены под каждым S-ATA портом. Это очень удобно, поскольку далеко не каждый RAID контроллер начального уровня заставит мигать индикатор HDD на корпусе вашего компьютера.
На контроллере установлен перепрошиваемый чип флэш-памяти Winbond, точную модификацию которого прочесть не удалось - наклейка стёрла все надписи.
Поддержка 4 каналов делает этот контроллер самым дорогим в нашем сравнении - 45$ . А чтобы реализовать его преимущества, придется потратить на жёсткие диски в два раза большую сумму - не каждый пользователь готов вложить так много в дисковую подсистему компьютера.
Следующий контроллер, так же позволяет подключать 4 диска, но он более интересен тем, у кого в системе установлены как SATA, так и IDE винчестеры.
Orient V-802R
Чипы VIA редко используются в RAID-контроллерах, но именно они позволяют создавать универсальные решения для подключения старых IDE и новых SATA дисков. Яркий пример тому - контроллер Orient V-802R на чипе VIA Vectro VT6421A. Этот RAID контроллер имеет два порта SATA 150 и один ATA133/100/66 порт.
И хотя вы не можете объединять в один RAID-массив SATA и IDE винчестеры, этот контроллер очень пригодится тем, кому некуда подключить старые жёсткие диски. Ведь на современных материнских платах часто устанавливается только один IDE разъём для подключения DVD-приводов.
Контроллер Orient V-802R так же поддерживает шину PCI 2x, обеспечивая передачу данных со скоростью до 266 Мб/с на соответствующих материнских платах.
На плате установлен чип перепрошиваемой флэш-памяти WinBond W49V002AP, так что вы сможете заливать в EEPROM обновления, если потребуется.
BIOS контроллера имеет функцию автоматического создания массива, которая избавит пользователя от лишних телодвижений. Хотя процесс объединения дисков в массивы итак сложным назвать язык не поворачивается, нам трудно сказать, проще ли он у чипов VIA или Silicon Image.
Конечно, совместимость со старыми дисками - это хорошо, а когда контроллер на 2 SATA устройства и 2 IDE устройства стоит всего 14$ - это просто отлично, но прогресс не стоит на месте, и для тех, кто подбирает RAID контроллер для современного компьютера , следующие две модели.
Orient S3132 RAID и STLab A-341
Эти два RAID контроллера - пример современного подхода к разработке устройств. Во-первых, они используют самый современный чип Silicon Image SiI3132, во-вторых они имеют интерфейс PCI Express 1x, так что будет для чего использовать пока ещё мало востребованные порты на материнской плате. В-третьих, они настолько компактны, что меньше остальных влияют на воздушные потоки в корпусе. И в конце концов они похожи, как братья близнецы, но мы найдём в них различия.
Чип Silicin Image SiI3132 поддерживает два SerialATA 300 устройства с одной стороны и шину PCI Express 1x с другой стороны, обеспечивая скорость передачи по интерфейсной шине до 2.5 Гбит/с (312 Мб/с). Это уже серьёзная заявка на современные RAID массивы, не ограниченные по скорости тормозным интерфейсом. Данный чип поддерживает NCQ, что ставит его в более выгодное положение при использовании дисков с поддержкой этой технологии.
Перед нами два контроллера, построенные на референсном дизайне: слева - STLab A-341, справа - Orient S3132 RAID. Внешне они очень похожи, и как видно на фотографиях, каждая плата имеет по четыре порта: два внешних и два внутренних.
Так как сам чип SiI3132 поддерживает только два SATA 300 устройства, то и использовать вы можете только половину портов на плате, какие именно, внешние или внутренние - вы выставляете перемычками.
Причём, у контроллера STLab A-341 внешние порты соответствуют стандарту ESATA для подключения внешних винчестеров с этим интерфейсом, а у Orient SiI3132 RAID снаружи доступны обычные SATA порты, подключить к которым ESATA устройства можно будет только через переходник, покупаемый отдельно.
На контроллере STLab A-341 установлен FLASH-чип EON EN29LV040A, который может быть заблокирован на запись или стирание, чтобы пользователь не мог купить более дешёвый аналогичный SATA контроллер без поддержки RAID и добавить её перепрошивкой BIOS-а . В нашем случае был именно такой, заблокированный BIOS - программа перепрошивать его отказывалась. На плате Orient S3132 RAID установлен флэш чип Winbond W27E010P, который такой защиты не имеет, что определённо хорошо, т.к. в случае выхода новой прошивки для контроллера, её можно будет обновить.
BIOS контроллеров одинаков, и он идентичен тому, что используется на Orient S-822R. Он позволяет создавать RAID 1, RAID 0 и JBOD. Собственно, как уже было сказано ранее.
Контроллеры устанавливаются в системе одинаково, интерфейс PCI Express 1x никак не отражается на процессе установки - вы можете загружать систему с массива, построенного на этом контроллере. Лишь бы в операционной системе были установлены драйверы.
Контроллер STLab A-341 стоит в розницу примерно 23$ , а модель Orient S3132 RAID - примерно 21$ . Соответственно, если нет надобности использовать внешние ESATA устройства, а плата берётся именно под домашний RAID 1, надо ли платить больше?
Результаты тестирования Orient S3132 RAID:
Результаты тестирования STLab A-341:
Ну что же, мы рассмотрели и протестировали все контроллеры, теперь пришло время свести вместе все результаты и сделать выводы.
Результаты тестирования
Итак, прежде, чем мы сведём результаты в общие диаграммы, напомним ещё раз нашу тестовую конфигурацию.
Тестовая конфигурация:
Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)
2x512 Mb DDR2 PC5300
Windows XP SP2 на Maxtor DiamondMax 9 80Gb
2xSamsung HD161HJ 160 Gb
В режиме тестирования одного жёсткого диска, винчестер подключался к SATA порту южного моста материнской платы.
CrystalDisk Mark
В тесте CrystalDisk Mark 2.1 использовались настройки по умолчанию: объём тестовой таблицы - 50 Мб, 5 запусков каждого теста.
Первый же тест даёт очень интересные результаты - на контроллерах STLab A-341 и Orient S3132 последовательная запись даёт более высокие результаты, чем последовательное чтение. Так как ни в том, ни в ином случае запись не превышает скорость работы одного диска, можно с уверенностью говорить о том, что алгоритм записи отлажен очень хорошо. Но вот при считывании, выигрывают контроллеры Orient V-802R на базе чипа VIA и Orient S-822R на чипе Silicon Image S3112.
При случайной записи ситуация с PCI express контроллерами повторяется, но решение на чипе VIA уже не даёт никаких преимуществ.
При снижении размера блока, ситуация с контроллерами становится более линейной, а разницу в показаниях можно списать на погрешность измерений. Можно сказать, что здесь RAID 1 никак не влияет на скорость дисковой подсистемы.
HDTach 2.61
Тест HDTach 2.61 интересен, прежде всего, своими диаграммами, которые вы уже могли видеть в нашем описании каждого контроллера. Здесь же мы приводим минимальные, максимальные и средние значения.
Интересно, что минимальное значение скорости показывает именно одиночный диск, чуть выигрывает у него контроллер на чипе VIA. Но если рассматривать средние значения при чтении, то все контроллеры приблизительно равны по скорости.
При записи лучшие результаты снова показывают контроллеры с интерфейсом PCI Express. Они выигрывают примерно 10% у остальных, и столько же проигрывают одному диску. Но минимальное значение скорости записи у них в два раза выше, чем у одного диска. А Orient V-802R определённо выглядит аутсайдером в этом тесте, недалеко от него ушёл и 4-портовый Tekram.
При том, что время случайного доступа у контроллеров различается на уровне погрешности, интересно посмотреть на загрузку процессора. Как показывает HDTach 2.61, большинство контроллеров не сильно-то нагружают систему. И только драйверы от VIA отличаются большей прожорливостью. Напоминаю, что наш процессор - Pentium D 820 частотой 2.8 ГГц.
SiSoft Sandra XII
Тест Sandra должен нам явно показать ограничения интерфейса при использовании буферизации.
Да, буферизованное чтение показывает преимущество шины PCI Express 1x перед устаревшей PCI. Но последовательное и случайное чтение показывают примерно одинаковые результаты для всех тестовых конфигураций.
В тестах записи можно отметить, разве что, преимущества контроллеров Orient S3132 RAID и STLab A-341 перед остальными. Контроллер Orient V-802R снова показывает самые низкие результаты.
А вот то, что время доступа на RAID контроллерах оказывается ниже, чем на одном диске, говорит о грамотной реализации работы с двумя дисками. И снова чип Silicon Image SiI3132 выигрывает, а VIA VT6421A проигрывает. А контроллер Orient S-822R уже второй раз показывает низкое время доступа. Видимо, дело в прошивке.
PCMark05
Тест PCMark05 более интересен для домашних пользователей, так как при работе с дисковой подсистемой он показывает результаты работы в реальных задачах - загрузке Windows XP, запуске программы и т.д. Посмотрим, что даёт здесь RAID 1.
В тестах, эмулирующих реальные задачи, RAID 1 показывает свои преимущества перед одним диском. Возможно, потому что контроллер поддерживает NCQ или читает информацию сразу с двух дисков. Интересно так же, что Tekram TR-824 здесь выглядит очень слабо.
И последняя диаграмма полностью подтверждает все предыдущие выводы.
Выводы
Если вы решили, что данные, хранящиеся на вашем компьютере стоят дороже, чем второй винчестер и RAID контроллер, то стоит обезопасить себя установкой массива RAID 1. Как мы выяснили, это просто, быстро, недорого, и вы гарантированно приносите в жертву только объём дисковой системы, а скорость может быть даже выше, чем у одного винчестера. Главное - это не ошибиться с выбором RAID контроллера.
Среди протестированных нами контроллеров лучше всего показали себя решения на чипе Silicon Image SiI3132. Это современное решение, поддерживающее интерфейс SATA 300, NCQ и шину PCI Express 1x. Модель Orient S3132 RAID, построенная на этом чипе, выиграла в большинстве текстов. Так как мы подбираем контроллер для RAID массива, обеспечивающего повышенную надёжность, нам не важно, что у неё можно переключать порты со внутренних на внешние. Более важно, что на этой плате установлен нормальный, перепрошиваемый BIOS, который позволит в будущем обновлять микропрограмму контроллера.
При своей низкой стоимости, Orient S3132 RAID - лучший выбор для современного домашнего компьютера.
Если же у вас есть необходимость задействовать старые IDE диски и использовать S-ATA диски, то отличной покупкой станет контроллер Orient V-802R. Он хоть и не показал рекордов по скорости, но обеспечивает необходимую универсальность и поддержку четырёх устройств.
Tekram TR-824 по тестам показал себя не так достойно, как от него ожидали. Эту модель приобретать стоит только если вы решили ставить массив RAID 10 или RAID 1 + Hot Spare. То есть, для более чем двух винчестеров. В нашем конкретном вопросе создания RAID 1 это явный аутсайдер: цена высока, а скорость везде, кроме теста работы с буфером в Sandra XII, не соответствует стоимости.
Orient S-822R - вариант странный. Для старых компьютеров без PCI Express и SATA, куда надо установить новые винчестеры лучше подойдёт более доступный V-802R, который имеет ещё и поддержку IDE. Для компьютеров, выпущенных в последние пару лет, лучше подойдёт модель S3132 RAID. Разве что, когда IDE порт явно не нужен, а PCI Express на материнской плате нет.
Какой бы вы контроллер ни выбрали, помните, что в RAID 1 массив мы зачастую устанавливаем винчестеры из одной партии, они работают в одинаковых условиях и с одинаковой нагрузкой. Так что если выходит из строя один винчестер, надо будет менять оба - вероятность поломки второго очень высока. Но вы, скорее всего успеете сохранить данные и перестроить массив на новых дисках, избежав потери любимых фотографий и лишней нервотрёпки. Как бы то ни было, не забывайте делать резервные копии, ведь никто не застрахован от плохого стечения обстоятельств.
Мы благодарим Елену Николаеву, руководителя отдела маркетинга компании Orient за предоставленное оборудование.
LIKE OFF
03/03.2008
После перехода SCSI на последовательные "рельсы" профессиональные и полупрофессиональные RAID-контроллеры заметно изменились. Параллельный интерфейс SCSI обеспечивает пропускную способность до 320...
После перехода SCSI на последовательные "рельсы" профессиональные и полупрофессиональные RAID-контроллеры заметно изменились. Параллельный интерфейс SCSI обеспечивает пропускную способность до 320...
Аппаратные подсистемы RAID 5 являются на сегодняшний день наиболее популярными для файл-серверов общего назначения, Web-серверов и других прикладных задач, связанных с хранением и обработкой данных. Они не только повышают производительность и улучшают защиту данных, но позволяют снизить стоимость такого решения при сохранении или улучшении основных характеристик и свойств.
Эффективное хранение данных – важная задача для вычислительной среды предприятия, и многие организации используют RAID-массивы в серверных, сетевых и Интернет приложениях хранения и обработки данных, чтобы повысить их доступность. Технологии RAID могут позволить IT-менеджерам использовать в своих интересах ключевую производительность и операционные характеристики, которые контроллеры и подсистемы RAID 5 обеспечивают благодаря процессорам ввода/вывода, которые освобождают центральный процессор от прерываний во время дисковых операций «чтение-модификация-запись».
По реализации RAID-контроллеры бывают программными (т.н. софтовыми), программно-аппаратными и полностью аппаратными.
Программный RAID не требует специальных аппаратных средств. Все данные обрабатываются центральным процессором. В этом случае используется стандартное подключение накопителей. Неудобство такой реализации RAID – дополнительная существенная нагрузка на процессор, сокращение процессорного времени на обработку запросов приложений и операционной системы, так как центральный процессор обрабатывает все RAID-операции (вычисление XOR, размещение данных и обработка прерываний по этим задачам).
Программно-аппаратный RAID реализуется с помощью чипа ввода-вывода специальной микросхемы (ASIC), которая может выполнять операции XOR. В данном случае часть операций по обеспечению функционирования RAID-массива берет на себя эта микросхема. Все остальное – по-прежнему центральный процессор, осуществляющий операции с помощью драйверов. Программно-аппаратный RAID – по существу более производительное решение на основе центрального процессора системы.
Аппаратный RAID-контроллер представляет собой RAID-подсистему, которая фактически является самостоятельной и самодостаточной для своих задач и практически не требует ресурсов центрального процессора при операциях с RAID-массивом. У этой подсистемы есть свой BIOS, приглашение которого можно видеть во время загрузки системы, свой процессор и своя память, называемая кэш-памятью контроллера.
Определение уровней RAID
Существует несколько основных типов (т.н. «уровней») RAID. Каждый предлагает уникальную комбинацию свойств, два основных из которых – это степень защиты данных и производительность. Для того, чтобы понять, как работает RAID 5, рассмотрим два начальных уровня RAID – «0» и «1»:
RAID 0 (страйп, stripe): этот уровень RAID обеспечивает одновременное чтение/запись блоков данных сразу на все накопители массива параллельно. Такая параллельная обработка данных позволяет считывать и записывать информацию на массив RAID 0 значительно быстрее, чем на один накопитель. RAID 0 обычно используется для задач, в которых скорость обработки данных гораздо важнее их целостности, поскольку при отказе одного из накопителей все данные массива теряются.
RAID 1 (зеркало, mirror): этот уровень RAID дублирует данные на одном и более накопителях. RAID 1, в противоположность RAID 0, используется для задач, в которых защита данных важнее производительности. В случае выхода из строя одного из накопителей, информация полностью сохранится на втором. RAID-1 обеспечивает более быстрое чтение, чем один накопитель, но запись на него происходит медленнее. Поскольку защита операционной системы является важной задачей, RAID 1 зачастую используется, чтобы зеркалировать загрузочный накопитель сервера (в том случае, когда операционная система и данные разнесены по разным накопителям или массивам).
Как работает RAID 5
RAID 5 сочетает в себе свойства RAID 0 и RAID 1 . С одной стороны, операции чтения и записи происходят одновременно (параллельно) со всеми дисками массива. С другой стороны, при выходе из строя одного диска информация не теряется.
RAID 5 обеспечивает целостность данных дискового массива, используя пространство, по объему равное меньшему накопителю в массиве. Например, в массиве из пяти накопителей емкостью по 72 ГБ, доступная емкость массива будет составлять 288 ГБ. Доступная для пользователя емкость массива RAID 5 считается по формуле S * (N – 1), где S – емкость наименьшего накопителя в массиве, N – общее количество накопителей в массиве.
Количество накопителей, их емкость и суммарная емкость массива RAID 5 на сохранности данных не сказываются. Также, как единственный накопитель емкостью 72 ГБ может защитить все данные в массиве из пяти накопителей общей емкостью 288 ГБ, в массиве с 15-ю накопителями емкостью 300 ГБ, единственный накопитель на 300 ГБ может защитить весь массив на 4,2 ТБ в случае отказа одного накопителя.
RAID 5 обеспечивает эффективный способ защиты данных и достигает подобной RAID 0 производительности по чтению. В то же время, скорость записи RAID 5 может достигать больших значений, чем у одного накопителя. Таким образом, поскольку RAID 5 эффективно защищает данные и может повысить производительность дисковой подсистемы, он является наиболее популярным на сегодняшний день.
Вычисление функции XOR
Один накопитель может защитить данные любого числа других накопителей при условии, что из строя выходит только один из накопителей массива. XOR является и ассоциативной, и коммутативной операцией, что означает, что ни порядок, ни группировка операндов не влияет на результаты. XOR – также бинарная операция, и имеет только четыре возможных комбинации двух операндов. Два операнда имеют «истинный» результат XOR, когда один и только один операнд имеет значение 1.
Вычисление XOR реализуют с помощью специальных аппаратных средств, которыми могут быть чип XOR ASIC или процессор ввода/вывода с интегрированными функциональными возможностями XOR, что значительно увеличивает производительность RAID-контроллера. Каждый байт данных, сохраняемых в томе RAID 5, требует вычислений XOR. Представление о том, как работает операция XOR, является очень важным для понимания, как подсистема RAID 5 может защитить большой объем данных с помощью относительно небольшого объема одного накопителя.
На рисунке 1 каждый прямоугольник Dn представляет блок данных, называемый стрип (strip, англ. полоска). Все полоски ряда называются страйп (stripe, англ. полоса). В RAID 5, данные четности расположены в разных стрипах на каждом накопителе – это так называемое parity rotation (англ. «вращение четности»). Это сделано для увеличения производительности: поскольку четность вычисляется и записывается в каждой операции «чтение-модификация-запись», размещение ее на одном накопителе привело бы к образованию узкого места, так называемого «бутылочного горлышка». Обращения к такому накопителю производились бы во столько раз чаще по отношению к другим накопителям в системе, сколько этих накопителей в системе. Данные четности – Pn, где n – номер страйпа, всего-навсего результат операции XOR на всех других элементах данных в пределах того же страйпа. Поскольку XOR – ассоциативная и коммутативная операция, ее результат над несколькими операндами можно найти путем выполнения XOR сначала на любых двух операндах, затем выполнением XOR над результатом этой операции и следующим операндом, и так далее со всеми операндами, пока не будет достигнут результат.
Рисунок 1. Карта данных типичного RAID 5 с четырьмя накопителями
Том RAID 5 допускает отказ любого одного накопителя массива без потери данных. Как правило, когда физический накопитель выходит из строя, как, например, накопитель 3 на рисунке 2, говорят, что массив в критическом состоянии (англ. degraded). В такой ситуации недостающие данные для любого страйпа могут быть определены выполнением операции XOR на всех оставшихся элементах данных этого страйпа. Грубо говоря, каждый потерянный элемент данных представляется как общая сумма оставшихся стрип в страйпе. Обычный размер стрипа – от 32 кБ до 128 кБ. На рисунке 2 показан массив с условным объемом стрипа, где каждый элемент представляет единственный бит.
Четность для первой полосы:
P1 = D1 XOR D2 XOR D3;
P1 промежут. = D1 XOR D2 = 1;
P1 = P1 промежут. XOR D3 = 0.
Таким образом, P1 = 0.
Рисунок 2. Карта данных RAID 5 с четырьмя накопителями; массив с условным объемом стрипа.
Если хост запрашивает у контроллера данные с массива, который находится в критическом состоянии, RAID-контроллер должен сначала прочитать все доступные элементы данных на полосе, включая четность. После этого выполняется XOR над этими элементами. Результатом этой операции являются потерянные данные. Таким образом, доступ к массиву в случае выхода из строя одного из накопителей не прерывается. Однако, если из строя в это время выходит второй накопитель, то безвозвратно теряются данные всего массива.
Большинство аппаратных RAID-контроллеров восстанавливают массив автоматически, если доступен запасной (hot-spare) накопитель, возвращая массив в нормальное состояние. Кроме того, как правило, с аппаратными RAID-контроллерами поставляется программное обеспечение, которое включает средства, позволяющие уведомить администраторов системы, когда такой отказ происходит. Это позволяет администраторам устранить проблему прежде, чем следующий накопитель выйдет из строя, и массив перейдет в критическое состояние без возможности автоматического восстановления.
Выполнение операции «чтение-модификация-запись»
Операция записи в RAID 5 ответственна за вычисление и запись данных четности. Эта операция обычно упоминается как операция «чтение-модификация-запись». Представьте страйп составленным из четырех блоков данных и одного блока четности. Предположим, что хост хочет изменить маленький блок данных, которые занимают место только на одном стрипе в пределах страйпа. RAID-контроллер не может просто записать этот маленький блок данных и считать запрос выполненным. Эта операция также должна обновить данные четности, которые вычислены выполнением операции XOR на каждом стрипе в пределах страйпа. Таким образом, четность вычисляется всегда, когда изменяется один или более стрипов.
Рисунок 3 показывает типичную операцию «чтение-модификация-запись», в которой данные, которые хост пишет на накопитель, содержатся в пределах только одной полосы, в блоке D5. Операция «чтение-модификация-запись» состоит из следующих шагов:
Рисунок 3. Шаг за шагом: операция «чтение-модификация-запись» в массиве RAID 5 с четырьмя накопителями
1.
Получение новых данных от хоста: операционная система запрашивает запись данных в блок D5 на накопителе 2.
2.
Чтение старых данных накопителя 2, на место которых предполагается записать новые данные. Чтение только того блока данных, который в процессе записи будет изменен, устраняет необходимость для вычисления четности читать данные со всех других накопителей в пределах страйпа. Число шагов, необходимых для операции «чтение-модификация-запись», не зависит от числа накопителей в массиве.
3.
Чтение старой четности. Эта операция не зависит от числа накопителей в массиве.
4.
Вычисление новой четности страйпа. Для этого нужно вычислить XOR шагов 2 и 3 минус (в данном случае, в булевой арифметике, это тот же XOR) вклад старых данных, которые будут переписаны. Это объясняется ассоциативностью и коммутативностью XOR. Таким образом, чтобы определить четность для страйпа с новым блоком D5, нужно всего лишь вычислить XOR новых данных, старых данных и старой четности.
5.
Проверка целостности данных: этот процесс не описан на рисунке 3, поскольку его реализация сильно различается у разных производителей. Смысл этого процесса в отслеживании выполнения последующих шагов 6 и 7. Для целостного дискового массива подсистема должна гарантировать, что блок четности всегда соответствует данным в пределах полосы. Поскольку невозможно гарантировать, что новые данные и новый блок четности будут записаны на разные диски одновременно, подсистема RAID определяет обрабатываемый страйп как незавершенный (нецелостный), «dirty» (англ. «грязный»), и это означает, что целостность данных нарушена.
6.
Запись данных, которые были получены от хоста в шаге 1. Теперь, в соответствии с таблицей размещения данных, подсистема RAID определяет, на каком физическом накопителе, и где именно на накопителе, будут записаны эти данные.
7.
Запись нового блока четности: новый блок четности был вычислен в шаге 4; теперь подсистема RAID пишет его на накопитель.
8.
Проверка целостности данных: как только подсистема RAID проверяет, что шаги 6 и 7 были закончены успешно, т.е. и данные и четность записаны на накопители, страйп считают целостным.
В примере на рисунке 3, предположим, что Dnew = 0, Dold = 1, и Pold = 0. Обработка шага 4 на этих данных даст нам: 0 XOR 1 XOR 0 = 1. Это четность P. После процедуры «чтение-модификация-запись», второй ряд в иллюстрации 3 будет D4 = 1, D5 = 0, P2 = 1, и D6 = 0.
Этот оптимизированный метод полностью масштабируем. Количество операций чтения, записи, и операции XOR независимы от числа накопителей в массиве. Поскольку накопитель с данными четности участвует в каждой операции записи (шаги 6 и 7), данные четности хранятся на всех накопителях в массиве, перемещаясь в страйпе относительно блоков данных. Если бы все данные четности хранились на одном физическом накопителе, то этот накопитель мог бы стать узким местом, «бутылочным горлышком», о чем уже говорилось выше.
Разгрузка прерываний центрального процессора
Прерывание – это запрос от компонента системы на процессорное время. Подсистемы ввода/вывода производят прерывание центрального процессора, когда они заканчивают транзакцию. Ниже приведено небольшое сравнение, какие прерывания генерируют различные по типу исполнения RAID-контроллеры для простой записи на массив RAID 5:
Программный RAID: поскольку в данном случае центральный процессор системы отвечает за размещение данных на диске, он должен сгенерировать запрос на каждое чтение и запись, необходимые для операции «чтение-модификация-запись». Таким образом, центральный процессор получает четыре прерывания от подсистемы, состоящие из двух запросов на чтение, и двух на запись (шаги 2, 3, 6, и 7 в примере на рисунке 3).
Программно-аппаратный RAID: эта реализация генерирует те же самые четыре прерывания, что и программный RAID, поскольку упрощение в этой реализации связано в большинстве случаев только с вычислением операции XOR специальной микросхемой XOR ASIC .
Аппаратный RAID: процессор ввода/вывода в аппаратной подсистеме RAID обычно скрывает все промежуточные операции чтения и записи, и генерирует всего одно прерывание – об успешном выполнении транзакции. Процессор ввода/вывода перехватывает все другие прерывания, освобождая центральный процессор, чтобы тот мог выполнять не-RAID задачи.
по материалам компаний Dell и Intel
6 июля 2016 в 14:38Всё, что вы хотели узнать о RAID-контроллерах, но лень было искать
- Блог компании Сервер Молл
Дисковый массив с нотками ретро.
На плечах RAID-контроллеров лежит ответственная задача - управление дисковой подсистемой, то есть всей информацией, хранимой на сервере. Именно они отвечают за работу дисковых массивов, позволяя повысить производительность сервера или надёжность хранения данных. Поэтому давайте поговорим о RAID-контроллерах, установленных в серверы вендоров «большой тройки» , об их возможностях и особенностях.
Что такое RAID-контроллер?
Чаще всего задачи, выполняемые серверами, требуют высокой скорости чтения/записи данных и/или необходимость сохранить данные при выходе из строя самих накопителей. Поэтому установка в сервер единственного диска редко имеет смысл. Этот вариант можно рассматривать, если нагрузка будет совсем небольшой, а сохранность данных не волнует вовсе. Да и объёмы информации, которыми оперируют серверы, часто требуют куда больше пространства для хранения, чем может дать один диск. А чем больше накопителей, тем выше вероятность выхода из строя, особенно при высокой нагрузке.Проблемы производительности и отказоустойчивости дисковой подсистемы решаются с помощью создания массивов: логических структур, в которые с помощью RAID-контроллера объединяется несколько накопителей - жёстких дисков и SSD. При этом массив выглядит для системы единым пространством для хранения данных.
Существует много видов массивов , отличающихся производительностью, надёжностью хранения данных и минимально необходимым количеством дисков. Выбор конкретного вида зависит от ваших задач и потребностей, а также от возможностей самого RAID-контроллера.
RAID-контроллеры делятся на:
- Программные . Вся нагрузка по управлению массивом ложится на центральный процессор. Наименее производительное и отказоустойчивое решение.
- Интегрированные . Встроены в материнскую плату. Отдельный чип выполняет часть задач по управлению, но всё же тоже задействует центральный процессор. Интегрированные контроллеры могут иметь собственную кэш-память. По сравнению с программными, поддерживают больше видов массивов, работают куда быстрее и надёжнее.
- Аппаратные
. Выполнены в виде плат расширения или отдельных устройств, размещаемых вне сервера (внешние, или мостовые контроллеры). Оснащены собственным процессором, выполняющим все необходимые вычисления, и, как правило, кэш-памятью. Модульные контроллеры могут иметь внешние и внутренние порты:
- Внутренние - предназначены для подключения накопителей, установленных в сам сервер.
- Внешние - используются для подключения внешних дисковых хранилищ.
Если на борту RAID-контроллера есть кэш-память, то она может использоваться для промежуточного хранения записываемых или считываемых данных. Это позволяет эффективнее управлять операциями ввода/вывода.
Чтобы при сбое питания не потерять данные, находящиеся в кэше, используется два разных подхода:
- контроллер оснащается собственной батарейкой (BBU - Battery Backup Unit), позволяющей хранить данные в памяти до 3 суток,
- либо дополнительной флэш-памятью, питаемой от ёмкого конденсатора. При сбое питания в неё выгружает содержимое кэша. А поскольку флэш-память потребляет очень мало энергии, то и данные в ней сохраняются месяцами. Обратите внимание, что флэш-память используется только при сбое питания.
Некоторые RAID-контроллеры позволяют увеличить объём кэш-памяти и установить батарейку, если они её не имеют. Чем больше размер кэша контроллера, тем выше производительность RAID-массивов.
RAID-контроллеры в серверах «большой тройки»
Чтобы не превращать статью в археологическое исследование, ограничимся только теми контроллерами, что используются в поколениях серверов начиная с 2009-2010:HP
: Gen7, Gen8, Gen9
Dell
: Gen11, Gen12, Gen13
IBM
: M3, M4, M5
Большинство RAID-контроллеров HP и Dell изначально поддерживают все основные виды массивов. У IBM таких моделей - по пальцам пересчитать, почти в каждом случае придётся устанавливать на контроллер 1-2 дополнительных модуля апгрейда, что не слишком удобно.
Другая интересная особенность RAID-контроллеров IBM - большинство из них применяются в серверах нескольких поколений. У HP и Dell другая склонность - с выпуском нового поколения серверов они обычно выпускают и новое поколение контроллеров.
Как выбрать подходящий контроллер?
Если вы решили апгрейдить сервер и озаботились выбором RAID-контроллера, то в первую очередь исходите из ваших потребностей.Вам нужна хорошая производительность, но не волнует сохранность данных? Или хочется с небольшими усилиями повысить отказоустойчивость, поступившись скоростью? Понадобился простенький веб-сервер для нужд разработки? Достаточно выбрать недорогой контроллер и создать RAID 0 или 1. Можно даже без кэш-памяти.
При желании сэкономить на накопителях или выжать всю возможную ёмкость из имеющихся, рассмотрите вариант с RAID 5 или 50. Это вполне годное решение для создания архивов. Для таких задач достаточно взять контроллер с поддержкой нужного вида RAID и кэш-памятью среднего объёма.
При создании высокоскоростных и надёжных массивов под базы данных, или больших хранилищ под файловые серверы, нужны производительные контроллеры с большим объёмом кэш-памяти и высокой пропускной способностью. Это тот случай, когда экономия на одном устройстве может свести на нет все ваши усилия.
Теги:
- RAID
- RAID-контроллер
- refurbished
