Sas разъем. Беспрецедентная совместимость последовательных интерфейсов

Введение

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

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

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

SAS и FC для профессиональных решений RAID

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

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

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

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

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

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

Adaptec RAID 6805

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

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

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

ZMCP без необходимости поддержки

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

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

Производительность

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

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

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

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

Установка ПО и настройка RAID

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

Установка массива

Areca ARC-188oi

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

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

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

Производительность

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

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

Web GUI и установка параметров

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

Установка массива

HighPoint RocketRAID 2720SGL

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

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

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

Производительность

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

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

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

Web GUI и установки для массива

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

Установка массива

LSI MegaRAID 9265-8i

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

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

Настройка ПО и RAID, FastPath и CacheCade

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

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

Производительность

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

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

ПО для RAID и установка массива

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

ПО для CacheCade

ПО для RAID

Установка массива

Сравнительная таблица и конфигурация тестового стенда

Производитель	Adaptec	Areca
Продукт	RAID 6805	ARC-1880i
Форм-фактор	Низкопрофильный MD2	Низкопрофильный MD2
Число портов SAS	8	8
	6 Гбит/с (SAS 2.0)	6 Гбит/с (SAS 2.0)
Внутренние порты SAS	2хSFF-8087	2хSFF-8087
Внешние порты SAS	Нет	Нет
Кэш-память	512 Мбайт DDR2-667	512 Мбайт DDR2-800
Основной интерфейс	PCIe 2.0 (х8)	PCIe 2.0 (х8)
XOR и тактовая частота	PMC-Sierra PM8013/Нет данных	Нет данных/800 МГц
Поддерживаемые уровни RAID	0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50, 60	0, 1, 1E, 3, 5, 6, 10, 30, 50, 60
	Windows 7, Windows Server 2008/2008 R2, Windows Server 2003/2003 R2, Windows Vista, VMware ESX Classic 4.x (vSphere),Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise Server (SLES), Sun Solaris 10 x86, FreeBSD, Debian Linux, Ubuntu Linux	Windows 7/2008/Vista/XP/2003, Linux, FreeBSD, Solaris 10/11 x86/x86_64, Mac OS X 10.4.x/10.5.x/10.6.x, VMware 4.x
Аккумулятор	Нет	Опционально
Вентилятор	Нет	Есть

Производитель	HighPoint	LSI
Продукт	RocketRAID 2720SGL	MegaRAID 9265-8i
Форм-фактор	Низкопрофильный MD2	Низкопрофильный MD2
Число портов SAS	8	8
Полоса пропускания SAS на один порт	6 Гбит/с (SAS 2.0)	6 Гбит/с (SAS 2.0)
Внутренние порты SAS	2хSFF-8087	2хSFF-8087
Внешние порты SAS	Нет	Нет
Кэш-память	Нет данных	1 Гбайт DDR3-1333
Основной интерфейс	PCIe 2.0 (х8)	PCIe 2.0 (х8)
XOR и тактовая частота	Marvel 9485/Нет данных	LSI SAS2208/800 МГц
Поддерживаемые уровни RAID	0, 1, 5, 6, 10, 50	0, 1, 5, 6, 10, 60
Поддерживаемые операционные системы	Windows 2000, XP, 2003, 2008, Vista, 7, RHEL/CentOS, SLES, OpenSuSE, Fedora Core, Debian, Ubuntu, FreeBSD bis 7.2	Microsoft Windows Vista/2008/Server 2003/2000/XP, Linux, Solaris (x86), Netware, FreeBSD, Vmware
Аккумулятор	Нет	Опционально
Вентилятор	Нет	Нет

Тестовая конфигурация

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

Аппаратное обеспечение
Процессор	Intel Core i7-920 (Bloomfield) 45 нм, 2.66 ГГц, 8 Мбайт общая L3 кэш-память
Материнская плата (LGA 1366)	Supermicro X8SAX, Revision: 1.0, Чипсет Intel X58 + ICH10R, BIOS: 1.0B
Контроллер	LSI MegaRAID 9280-24i4e Прошивка: v12.12.0-0037 Driver: v4.32.0.64
Оперативная память	3 x 1 Гбайт DDR3-1333 Corsair CM3X1024-1333C9DHX
Жёсткий диск	Seagate NL35 400 Гбайт, ST3400832NS, 7200 об/мин, SATA 1.5 Гбит/с, 8 Мбайт кэш-память
Блок питания	OCZ EliteXstream 800 W, OCZ800EXS-EU
Бенчмарки
Производительность	CrystalDiskMark 3
Производительность ввода/вывода	Iometer 2006.07.27 File server Benchmark Web server Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark Streaming Reads Streaming Writes 4k Random Reads 4k Random Writes
ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 Ultimate

Результаты тестов

Проиводительность ввода/вывода в RAID 0 и 5

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

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

Производительность ввода/вывода в RAID 6 и 10

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

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

Производительность при вводе/выводе на SSD

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

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

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

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

Деградированный RAID 5

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

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

Деградированный RAID 6

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

LSI CacheCade

Какой же 6 Гбит/с SAS-контроллер лучший?

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

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

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

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

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

С появлением достаточного большого числа периферии Serial Attached SCSI (SAS) можно констатировать начало перехода корпоративного окружения на рельсы новой технологии. Но SAS не только является признанным преемником технологии UltraSCSI, но и реализует новые сферы использования, подняв возможности масштабирования систем прямо-таки до немыслимых высот. Мы решили продемонстрировать потенциал SAS, пристально взглянув на технологию, host-адаптеры, жёсткие диски и системы хранения.

SAS нельзя назвать полностью новой технологией: она берёт лучшее из двух миров. Первая часть SAS касается последовательной передачи данных, что требует меньше физических проводов и контактов. Переход от параллельной к последовательной передаче позволил избавиться и от шины. Хотя по текущим спецификациям SAS пропускная способность определена в 300 Мбайт/с на порт, что меньше, чем 320 Мбайт/с у UltraSCSI, замена общей шины на соединение "точка-точка" - весомое преимущество. Вторая часть SAS - это протокол SCSI, остающийся мощным и популярным.

SAS может использовать и большой набор разновидностей RAID . Такие гиганты, как Adaptec или LSI Logic, в своих продуктах предлагают расширенный набор функций для расширения, миграции, создания "гнёзд" и других возможностей, в том числе касающихся распределённых массивов RAID по нескольким контроллерам и приводам.

Наконец, большинство упомянутых действий сегодня производятся уже "на лету". Здесь нам следует отметить превосходные продукты AMCC/3Ware , Areca и Broadcom/Raidcore , позволившие перенести функции корпоративного класса на пространства SATA.

По сравнению с SATA, традиционная реализация SCSI теряет почву на всех фронтах, за исключением high-end корпоративных решений. SATA предлагает подходящие жёсткие диски , отличается хорошей ценой и широким набором решений . И не будем забывать о ещё одной "умной" возможности SAS: она легко уживается с существующими инфраструктурами SATA, поскольку host-адаптеры SAS легко работают и с дисками SATA. Но вот накопитель SAS к адаптеру SATA подключить уже не получится.

Источник: Adaptec.

Сначала, как нам кажется, следует обратиться к истории SAS. Стандарт SCSI (расшифровывается как "small computer system interface/интерфейс малых компьютерных систем") всегда рассматривался как профессиональная шина для подключения накопителей и некоторых других устройств к компьютерам. Жёсткие диски для серверов и рабочих станций по-прежнему используют технологию SCSI. В отличие от массового стандарта ATA, позволяющего подключить к одному порту только два накопителя, SCSI разрешает связывать до 15 устройств в одну шину и предлагает мощный командный протокол. Устройства должны иметь уникальный идентификатор SCSI ID, который может присваиваться как вручную, так и через протокол SCAM (SCSI Configuration Automatically). Поскольку ID устройств для шин двух или более адаптеров SCSI могут быть и не уникальными, были добавлены логические номера LUN (Logical Unit Numbers), позволяющие идентифицировать устройства в сложных SCSI-окружениях.

Аппаратное обеспечение SCSI более гибкое и надёжное по сравнению с ATA (этот стандарт ещё называют IDE, Integrated Drive Electronics). Устройства могут подсоединяться как внутри компьютера, так и снаружи, причём длина кабеля может составлять до 12 м, если только он правильно терминирован (для того, чтобы избежать отражений сигнала). По мере эволюции SCSI появились многочисленные стандарты, оговаривающие разную ширину шины, тактовую частоту, разъёмы и напряжение сигнала (Fast, Wide, Ultra, Ultra Wide, Ultra2, Ultra2 Wide, Ultra3, Ultra320 SCSI). К счастью, все они используют единый набор команд.

Любая связь SCSI организуется между инициатором (host-адаптером), отсылающим команды, и целевым приводом, отвечающим на них. Сразу же после получения набора команд целевой привод отсылает так называемый sense-код (состояние: занят, ошибка или свободен), по которому инициатор узнаёт, получит он нужный ответ или нет.

Протокол SCSI оговаривает почти 60 разных команд. Они разбиты по четырём категориям: не относящиеся к данным (non-data), двунаправленные (bi-directional), чтение данных (read data) и запись данных (write data).

Ограничения SCSI начинают проявлять себя, когда вы будете добавлять приводы на шину. Сегодня вряд ли можно найти жёсткий диск, способный полностью нагрузить пропускную способность 320 Мбайт/с у Ultra320 SCSI. Но пять или больше приводов на одной шине - совсем другое дело. Вариантом будет добавление второго host-адаптера для балансировки нагрузки, но это стоит средств. Проблема и с кабелями: скрученные 80-проводные кабели стоят очень дорого. Если же вы хотите получить ещё и "горячую замену" приводов, то есть лёгкое замещение вышедшего из строя накопителя, то требуются специальные оснастки (backplane).

Конечно, лучше всего размещать приводы в раздельные оснастки или модули, которые обычно поддерживают возможность "горячей замены" вместе с другими приятными функциями управления. В итоге на рынке присутствует больше число профессиональных SCSI-решений. Но все они стоят немало, именно поэтому стандарт SATA столь бурно развивался последние годы. И хотя SATA никогда не удовлетворит нужды high-end корпоративных систем, этот стандарт прекрасно дополняет SAS при создании новых масштабируемых решений для сетевых окружений следующего поколения.

SAS не использует общую шину для нескольких устройств. Источник: Adaptec.

SATA

Слева находится разъём SATA для передачи данных. Справа - разъём для подачи питания. Контактов достаточно для подачи напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В на каждый привод SATA.

Стандарт SATA существует на рынке уже несколько лет, и сегодня он достиг уже второго поколения. SATA I отличался пропускной способностью 1,5 Гбит/с с двумя последовательными соединениями, использующими разностное кодирование с низким напряжением (low-voltage differential signaling). На физическом уровне применяется кодирование 8/10 бит (10 бит фактических для 8 бит данных), что объясняет максимальную пропускную способность интерфейса 150 Мбайт/с. После перехода SATA на скорость 300 Мбайт/с многие начали называть новый стандарт SATA II, хотя при стандартизации SATA-IO (International Organization) планировалось сначала добавить больше функций, а затем уже назвать SATA II. Отсюда последняя спецификация и названа SATA 2.5, она включает такие расширения SATA, как Native Command Queuing (NCQ) и eSATA (external SATA), множители портов (до четырёх приводов на порт) и т.д. Но дополнительные функции SATA опциональные как для контроллера, так и для самого жёсткого диска.

Будем надеяться, что в 2007 году SATA III на 600 Мбайт/с всё-таки выйдет.

Если кабели параллельного ATA (UltraATA) были ограничены 46 см, то кабели SATA могут иметь длину до 1 м, а для eSATA - в два раза больше. Вместо 40 или 80 проводов последовательная передача требует лишь единицы контактов. Поэтому кабели SATA очень узкие, их легко прокладывать внутри корпуса компьютера, и они не так сильно мешают воздушному потоку. На порт SATA полагается одно устройство, что позволяет отнести этот интерфейс к типу "точка-точка".

Разъёмы SATA для передачи данных и питания предусматривают отдельные вилки.

SAS

Сигнальный протокол здесь такой же, как и у SATA. Источник: Adaptec.

Приятная особенность Serial Attached SCSI заключается в том, что технология поддерживает и SCSI, и SATA, в результате чего к SAS-контроллерам можно подключать диски SAS или SATA (или сразу обоих стандартов). Впрочем, SAS-приводы не могут работать с контроллерами SATA по причине использования протокола Serial SCSI Protocol (SSP). Подобно SATA, SAS следует принципу подключения "точка-точка" для приводов (сегодня 300 Мбайт/с), а благодаря SAS-расширителям (или экспандерам, expander) можно подключить больше приводов, чем доступно SAS-портов. Жёсткие диски SAS поддерживают два порта, каждый со своим уникальным SAS ID, поэтому можно использовать два физических подключения, чтобы обеспечить избыточность, - подключить привод к двум разным host-узлам. Благодаря протоколу STP (SATA Tunneling Protocol), контроллеры SAS могут обмениваться данными с SATA-приводами, подключёнными к экспандеру.

Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Конечно, единственное физическое подключение экспандера SAS к host-контроллеру можно считать "узким местом", поэтому в стандарте предусмотрены широкие (wide) порты SAS. Широкий порт группирует несколько подключений SAS в единую связь между двумя любыми устройствами SAS (обычно между host-контроллером и расширителем/экспандером). Число подключений в рамках связи можно увеличивать, всё зависит от налагаемых требований. Но избыточные подключения не поддерживаются, нельзя также допускать и любых петель или колец.

Источник: Adaptec.

В будущих реализациях SAS добавится пропускная способность 600 и 1200 Мбайт/с на порт. Конечно, производительность жёстких дисков в такой же пропорции не вырастет, зато можно будет удобнее использовать экспандеры на малом числе портов.

Устройства под названиями "Fan Out" и "Edge" являются экспандерами. Но только главный экспандер Fan Out может работать с доменом SAS (см. 4x связь в центре диаграммы). На каждый экспандер Edge дозволяется до 128 физических подключений, причём можно использовать широкие порты и/или подключать другие экспандеры/приводы. Топология может быть весьма сложной, но в то же время гибкой и мощной. Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Оснастки (backplane) - основной строительный блок любой системы хранения, которая должна поддерживать "горячее подключение". Поэтому экспандеры SAS часто подразумевают мощные оснастки (как в едином корпусе, так и нет). Обычно для подключения простой оснастки к host-адаптеру используется одна связь. Экспандеры со встроенными оснастками, конечно, полагаются на многоканальные подключения.

Для SAS разработано три типа кабелей и разъёмов. SFF-8484 - многожильный внутренний кабель, связывающий host-адаптер с оснасткой. В принципе, того же самого можно добиться, разветвив на одном конце этот кабель на несколько отдельных разъёмов SAS (см. иллюстрацию ниже). SFF-8482 - разъём, через который привод подключается к одиночному интерфейсу SAS. Наконец, SFF-8470 - внешний многожильный кабель, длиной до шести метров.

Источник: Adaptec.

Кабель SFF-8470 для внешних многоканальных SAS-подключений.

Многожильный кабель SFF-8484. Через один разъём проходят четыре канала/порта SAS.

Кабель SFF-8484, позволяющий подключить четыре накопителя SATA.

SAS как часть решений SAN

Зачем нам нужна вся эта информация? Большинство пользователей и близко не подойдут к топологии SAS, о которой мы рассказывали выше. Но SAS - это больше, нежели интерфейс следующего поколения для профессиональных жёстких дисков, хотя он идеально подходит для построения простых и сложных RAID-массивов на базе одного или нескольких RAID-контроллеров. SAS способен на большее. Перед нами последовательный интерфейс "точка-точка", который легко масштабируется по мере того, как вы добавляете число связей между двумя любыми устройствами SAS. Накопители SAS поставляются с двумя портами, так что вы можете подключить один порт через экспандер к host-системе, после чего создать резервный путь к другой host-системе (или другому экспандеру).

Связь между SAS-адаптерами и экспандерами (а также и между двумя экспандерами) может быть такой широкой, сколько доступно портов SAS. Экспандеры обычно представляют собой стоечные системы, способные вместить большое число накопителей, и возможное подключение SAS к вышестоящему устройству по иерархии (например, host-контроллеру) ограничено лишь возможностями экспандера.

Благодаря богатой и функциональной инфраструктуре, SAS позволяет создавать сложные топологии хранения, а не выделенные жёсткие диски или отдельные сетевые хранилища. В данном случае под "сложными" не следует понимать, что с такой топологией сложно работать. Конфигурации SAS состоят из простых дисковых оснасток или используют экспандеры. Любую связь SAS можно расширить или сузить, в зависимости от требований к пропускной способности. Вы можете использовать как мощные жёсткие диски SAS, так и ёмкие модели SATA. Вместе с мощными RAID-контроллерами, можно легко настраивать, расширять или переконфигурировать массивы данных - как с точки зрения уровня RAID, так и с аппаратной стороны.

Всё это становится тем более важным, если принять во внимание, насколько быстро растут корпоративные хранилища. Сегодня у всех на слуху SAN - сеть хранения данных (storage area network). Она подразумевает децентрализованную организацию подсистемы хранения данных с традиционными серверами, используя физически вынесенные хранилища. По существующим сетям гигабитного Ethernet или Fiber Channel запускается немного модифицированный протокол SCSI, инкапсулирующийся в пакеты Ethernet (iSCSI - Internet SCSI). Система, на которой работает от одного жёсткого диска до сложных гнездовых RAID-массивов, становится так называемой целью (target) и привязывается к инициатору (host-система, initiator), который рассматривает цель, как если бы она была просто физическим элементом.

iSCSI, конечно, позволяет создать стратегию развития хранилища, организации данных или управления доступом к ним. Мы получаем ещё один уровень гибкости, сняв напрямую подключённые к серверам хранилища, позволяя любой подсистеме хранения становиться целью iSCSI. Переход на вынесенные хранилища делает работу системы независимой от серверов хранения данных (опасная точка сбоя) и улучшает управляемость "железа". С программной точки зрения, хранилище по-прежнему остаётся "внутри" сервера. Цель и инициатор iSCSI могут находиться рядом, на разных этажах, в разных комнатах или зданиях - всё зависит от качества и скорости IP-соединения между ними. С этой точки зрения важно отметить, что SAN плохо подходит для требований оперативно доступных приложений вроде баз данных.

2,5" жёсткие диски SAS

2,5" жёсткие диски для профессиональной сферы по-прежнему воспринимаются новинкой. Мы уже довольно давно рассматривали первый подобный накопитель от Seagate - 2,5" Ultra320 Savvio , который оставил хорошее впечатление. Все 2,5" накопители SCSI используют скорость вращения шпинделя 10 000 об/мин, но они не дотягивают до того уровня производительности, который дают 3,5" винчестеры с такой жё скоростью вращения шпинделя. Дело в том, что внешние дорожки 3,5" моделей вращаются с большей линейной скоростью, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных.

Преимущество маленьких жёстких дисков кроется и не в ёмкости: сегодня для них максимумом по-прежнему остаётся 73 Гбайт, в то время как у 3,5" винчестеров корпоративного класса мы получаем уже 300 Гбайт. Во многих сферах очень важно соотношение производительности на занимаемый физический объём или эффективность энергопотребления. Чем больше жёстких дисков вы будете использовать, тем большую производительность пожнёте - в паре с соответствующей инфраструктурой, конечно. При этом 2,5" винчестеры потребляют энергии почти в два раза меньше, чем 3,5" конкуренты. Если рассматривать соотношение производительности на ватт (число операций ввода/вывода на ватт), то 2,5" форм-фактор даёт очень неплохие результаты.

Если вам, прежде всего, необходима ёмкость, то 3,5" накопители на 10 000 об/мин вряд ли будут лучшим выбором. Дело в том, что 3,5" винчестеры SATA дают на 66% большую ёмкость (500 вместо 300 Гбайт на жёсткий диск), оставляя уровень производительности приемлемым. Многие производители винчестеров предлагают SATA-модели для работы в режиме 24/7, а цена накопителей снижена до минимума. Проблемы же надёжности можно решить, докупив запасные (spare) приводы для немедленной замены в массиве.

В линейке MAY представлено текущее поколение 2,5" накопителей Fujitsu для профессионального сектора. Скорость вращения составляет 10 025 об/мин, а ёмкости - 36,7 и 73,5 Гбайт. Все приводы поставляются с 8 Мбайт кэша и дают среднее время поиска чтения 4,0 мс и записи 4,5 мс. Как мы уже упоминали, приятная особенность 2,5" винчестеров - сниженное энергопотребление. Обычно один 2,5" винчестер позволяет сэкономить не менее 60% энергии по сравнению с 3,5" накопителем.

3,5" жёсткие диски SAS

Под MAX скрывается текущая линейка высокопроизводительных жёстких дисков Fujitsu со скоростью вращения 15 000 об/мин. Так что название вполне соответствует. В отличие от 2,5" накопителей, здесь мы получаем целых 16 Мбайт кэша и короткое среднее время поиска 3,3 мс для чтения и 3,8 мс для записи. Fujitsu предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146 Гбайт (с одной, двумя и четырьмя пластинами).

Гидродинамические подшипники добрались и до жёстких дисков корпоративного класса, поэтому новые модели работают существенно тише предыдущих на 15 000 об/мин. Конечно, подобные жёсткие диски следует правильно охлаждать, и оснастка это тоже обеспечивает.

Hitachi Global Storage Technologies тоже предлагает собственную линейку для высокопроизводительных решений. UltraStar 15K147 работает на скорости 15 000 об/мин и оснащён 16 Мбайт кэшем, как и приводы Fujitsu, но конфигурация пластин иная. Модель на 36,7 Гбайт использует две пластины, а не одну, а на 73,4 Гбайт - три пластины, а не две. Это указывает на меньшую плотность записи данных, но подобный дизайн, по сути, позволяет не использовать внутренние, самые медленные области пластин. В результате и головкам приходится двигаться меньше, что даёт лучшее среднее время доступа.

Hitachi также предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 147 Гбайт с завяленным временем поиска (чтение) 3,7 мс.

Хотя Maxtor уже превратилась в часть Seagate, продуктовые линейки компании пока сохраняются. Производитель предлагает модели на 36, 73 и 147 Гбайт, все из которых отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и 16 Мбайт кэшем. Компания заявляет среднее время поиска для чтения 3,4 мс и для записи 3,8 мс.

Cheetah уже давно ассоциируется с высокопроизводительными жёсткими дисками. Подобную ассоциацию с выпуском Barracuda Seagate смогла привить и в сегменте настольных ПК, предложив первый настольный накопитель на 7200 об/мин в 2000 году.

Доступны модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146,8 Гбайт. Все они отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и кэшем 8 Мбайт. Заявлено среднее время поиска для чтения 3,5 мс и для записи 4,0 мс.

Host-адаптеры

В отличие от SATA-контроллеров, компоненты SAS можно найти только на материнских платах серверного класса или в виде карт расширения для PCI-X или PCI Express . Если сделать ещё шаг вперёд и рассмотреть RAID-контроллеры (Redundant Array of Inexpensive Drives), то они из-за своей сложности продаются, по большей части, в виде отдельных карт. Карты RAID содержат не только сам контроллер, но и чип ускорения расчётов информации избыточности (XOR-движок), а также и кэш-память. На карту иногда припаяно небольшое количество памяти (чаще всего 128 Мбайт), но некоторые карты позволяют расширять объём с помощью DIMM или SO-DIMM.

При выборе host-адаптера или RAID-контроллера следует чётко определиться, что вам нужно. Ассортимент новых устройств растёт просто на глазах. Простые многопортовые host-адаптеры обойдутся сравнительно дёшево, а на мощные RAID-карты придётся серьёзно потратиться. Подумайте, где вы будете размещать накопители: для внешних хранилищ требуется, по крайней мере, один внешний разъём. Для стоечных серверов обычно требуются карты с низким профилем.

Если вам нужен RAID, то определитесь, будете ли вы использовать аппаратное ускорение. Некоторые RAID-карты отнимают ресурсы центрального процессора на вычисления XOR для массивов RAID 5 или 6; другие используют собственный аппаратный движок XOR. Ускорение RAID рекомендуется для тех окружений, где сервер занимается не только хранением данных, например, для баз данных или web-серверов.

Все карты host-адаптеров, которые мы привели в нашей статье, поддерживают скорость 300 Мбайт/с на порт SAS и позволяют весьма гибко реализовать инфраструктуру хранения данных. Внешними портами сегодня уже мало кого удивишь, да и учтите поддержку жёстких дисков как SAS, так и SATA. Все три карты используют интерфейс PCI-X, но версии под PCI Express уже находятся в разработке.

В нашей статье мы удостоили вниманием карты на восемь портов, но этим число подключённых жёстких дисков не ограничивается. С помощью SAS-экспандера (внешнего) вы можете подключить любое хранилище. Пока четырёхканального подключения будет достаточно, вы можете увеличивать число жёстких дисков вплоть до 122. Из-за затрат производительности на вычисление информации чётности RAID 5 или RAID 6 типичные внешние хранилища RAID не смогут достаточно нагрузить пропускную способность четырёхканального подключения, даже если использовать большое количество приводов.

48300 - host-адаптер SAS, предназначенный для шины PCI-X. На серверном рынке сегодня продолжает доминировать PCI-X, хотя всё больше материнских плат оснащаются интерфейсами PCI Express.

Adaptec SAS 48300 использует интерфейс PCI-X на скорости 133 МГц, что даёт пропускную способность 1,06 Гбайт/с. Достаточно быстро, если шина PCI-X не загружена другими устройствами. Если включить в шину менее скоростное устройство, то все другие карты PCI-X снизят свою скорость до такой же. С этой целью на плату иногда устанавливают несколько контроллеров PCI-X.

Adaptec позиционирует SAS 4800 для серверов среднего и нижнего ценовых диапазонов, а также для рабочих станций. Рекомендованная розничная цена составляет $360, что вполне разумно. Поддерживается функция Adaptec HostRAID, позволяющая перейти на самые простые массивы RAID. В данном случае это RAID уровней 0, 1 и 10. Карта поддерживает внешнее четырёхканальное подключение SFF8470, а также внутренний разъём SFF8484 в паре с кабелем на четыре устройства SAS, то есть всего получаем восемь портов.

Карта умещается в стоечный сервер 2U, если установить низкопрофильную слотовую заглушку. В комплект поставки также входит CD с драйвером, руководство по быстрой установке и внутренний кабель SAS, через который к карте можно подключить до четырёх системных приводов.

Игрок на рынке SAS LSI Logic выслал нам host-адаптер SAS3442X PCI-X, прямого конкурента Adaptec SAS 48300. Он поставляется с восемью портами SAS, которые разделены между двумя четырёхканальными интерфейсами. "Сердцем" карты является чип LSI SAS1068. Один из интерфейсов предназначен для внутренних устройств, второй - для внешних DAS (Direct Attached Storage). Плата использует шинный интерфейс PCI-X 133.

Как обычно, для приводов SATA и SAS поддерживается интерфейс 300 Мбайт/с. На плате контроллера расположено 16 светодиодов. Восемь из них - простые светодиоды активности, а ещё восемь призваны сообщать о неисправности системы.

LSI SAS3442X - низкопрофильная карта, поэтому она легко умещается в любом стоечном сервере 2U.

Отметим поддержку драйверами под Linux, Netware 5.1 и 6, Windows 2000 и Server 2003 (x64), Windows XP (x64) и Solaris до 2.10. В отличие от Adaptec, LSI решила не добавлять поддержку каких-либо RAID-режимов.

RAID-адаптеры

SAS RAID4800SAS - решение Adaptec для более сложных окружений SAS, его можно использовать для серверов приложений, серверов потокового вещания и т.д. Перед нами, опять же, карта на восемь портов, с одним внешним четырёхканальным подключением SAS и двумя внутренними четырёхканальными интерфейсами. Но если используется внешнее подключение, то из внутренних остаётся только один четырёхканальный интерфейс.

Карта тоже предназначена для шины PCI-X 133, которая даёт достаточную пропускную способность даже для самых требовательных конфигураций RAID.

Что же касается режимов RAID, то здесь SAS RAID 4800 легко обгоняет "младшего брата": по умолчанию поддерживаются уровни RAID 0, 1, 10, 5, 50, если у вас есть достаточное число накопителей. В отличие от 48300, Adaptec вложила два кабеля SAS, так что вы сразу же сможете подключить к контроллеру восемь жёстких дисков. В отличие от 48300, карта требует полноразмерный слот PCI-X.

Если вы решите модернизировать карту до Adaptec Advanced Data Protection Suite , то получите возможность перейти на режимы RAID с двойной избыточностью (6, 60), а также ряд функций корпоративного класса: striped mirror drive (RAID 1E), hot spacing (RAID 5EE) и copyback hot spare. Утилита Adaptec Storage Manager отличается интерфейсом как у браузера, с её помощью можно управлять всеми адаптерами Adaptec.

Adaptec предлагает драйверы для Windows Server 2003 (и x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 и 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 и 9 и FreeBSD.

Оснастки SAS

335SAS представляет собой оснастку для четырёх приводов SAS или SATA, но подключать её следует к контроллеру SAS. Благодаря 120-мм вентилятору приводы будут хорошо охлаждаться. К оснастке придётся подключить и две вилки питания Molex.

Adaptec включила в комплект поставки кабель I2C, который можно использовать для управления оснасткой через соответствующий контроллер. Но с приводами SAS так уже не получится. Дополнительный светодиодный кабель призван сигнализировать об активности приводов, но, опять же, только для накопителей SATA. В комплект поставки входит и внутренний кабель SAS на четыре привода, поэтому для подключения приводов будет достаточно внешнего четырёхканального кабеля. Если же вы захотите использовать приводы SATA, то придётся воспользоваться переходниками с SAS на SATA.

Розничную цену в $369 нельзя назвать низкой. Но вы получите солидное и надёжное решение.

Хранилища SAS

SANbloc S50 - решение корпоративного уровня на 12 накопителей. Вы получите стоечный корпус формата 2U, который подключается к контроллерам SAS. Перед нами один из лучших примеров масштабируемых решений SAS. 12 приводов могут быть как SAS, так и SATA. Либо представлять смесь обоих типов. Встроенный экспандер может использовать один или два четырёхканальных интерфейса SAS для подключения S50 к host-адаптеру или RAID-контроллеру. Поскольку перед нами явно профессиональное решение, оно оснащено двумя блоками питания (с избыточностью).

Если вы уже купили host-адаптер Adaptec SAS, его можно будет легко подключить к S50 и с помощью Adaptec Storage Manager управлять приводами. Если установить жёсткие диски SATA по 500 Гбайт, то мы получим хранилище на 6 Тбайт. Если же взять 300-Гбайт накопители SAS, то ёмкость составит 3,6 Тбайт. Поскольку экспандер связан с host-контроллером двумя четырёхканальными интерфейсами, мы получим пропускную способность 2,4 Гбайт/с, которой будет более чем достаточно для массива любого типа. Если же установить 12 накопителей в массив RAID0, то максимальная пропускная способность составит всего лишь 1,1 Гбайт/с. В середине этого года Adaptec обещает выпустить немного модифицированную версию с двумя независимыми блоками ввода/вывода SAS.

SANbloc S50 содержит функцию автоматического мониторинга и автоматического управления скоростью вращения вентилятора. Да, устройство работает слишком громко, так что мы с облегчением отдали его из лаборатории после завершения тестов. Сообщение о сбое привода отправляется контроллеру через SES-2 (SCSI Enclosure Services) или через физический интерфейс I2C.

Рабочие температуры для приводов составляют 5-55°C, а для оснастки - от 0 до 40°C.

В начале наших тестов мы получили пиковую пропускную способность всего 610 Мбайт/с. Поменяв кабель между S50 и host-контроллером Adaptec, мы всё-таки смогли достичь 760 Мбайт/с. Для нагрузки системы в режиме RAID 0 мы использовали семь жёстких дисков. Увеличение числа жёстких дисков не приводило к повышению пропускной способности.

Тестовая конфигурация

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, CL3-3-3-10
Системный жёсткий диск	Western Digital Caviar WD1200JB 120 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 8 Мбайт, UltraATA/100
Контроллеры накопителей	Контроллер Intel 82801EB UltraATA/100 (ICH5) Promise SATA 300TX4 Драйвер 1.0.0.33 Adaptec AIC-7902B Ultra320 Драйвер 3.0 Adaptec 48300 8 port PCI-X SAS Драйвер 1.1.5472 Adaptec 4800 8 port PCI-X SAS Драйвер 5.1.0.8360 Прошивка 5.1.0.8375 LSI Logic SAS3442X 8 port PCI-X SAS Драйвер 1.21.05 BIOS 6.01
Хранилища	Оснастка на 4 отсека для внутренней установки с горячей заменой 2U, 12-HDD SAS/SATA JBOD
Сеть	Broadcom BCM5721 Gigabit Ethernet
Видеокарта	Встроенная ATi RageXL, 8 Мбайт
Тесты
Измерение производительности	c"t h2benchw 3.6
Измерение производительности 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 Сценарий рабочей станции. После изучения нескольких новых жёстких дисков SAS, трёх соответствующих контроллеров и двух оснасток стало понятно, что SAS - действительно перспективная технология. Если вы обратитесь к технической документации SAS, то поймёте, почему. Перед нами не только преемница SCSI с последовательным интерфейсом (быстрым, удобный и лёгким в использовании), но и прекрасный уровень масштабирования и наращивания инфраструктуры, по сравнению с которым решения Ultra320 SCSI кажутся каменным веком. Да и совместимость просто великолепная. Если вы планируете закупить профессиональное оборудование SATA для вашего сервера, то стоит присмотреться к SAS. Любой SAS-контроллер или оснастка совместимы с жёсткими дисками и SAS, и SATA. Поэтому вы сможете создать как высокопроизводительное окружение SAS, так и ёмкое SATA - или оба сразу. Удобная поддержка внешних хранилищ - ещё одно важное преимущество SAS. Если хранилища SATA используют либо какие-то собственные решения, либо одиночный канал SATA/eSATA, интерфейс хранилищ SAS позволяет наращивать пропускную способность соединения группами по четыре канала SAS. В итоге мы получаем возможность наращивать пропускную способность под нужды приложений, а не упираться в 320 Мбайт/с UltraSCSI или 300 Мбайт/с SATA. Более того, экспандеры SAS позволяют создать целую иерархию устройств SAS, так что свобода деятельности у администраторов большая. На этом эволюция устройств SAS не закончится. Как нам кажется, интерфейс UltraSCSI можно считать устаревшим и потихоньку списывать со счетов. Вряд ли индустрия будет его совершенствовать, разве что продолжит поддерживать существующие реализации UltraSCSI. Все же новые жёсткие диски, последние модели хранилищ и оснасток, а также увеличение скорости интерфейса до 600 Мбайт/с, а потом и до 1200 Мбайт/с - всё это предназначено для SAS. Какова же должна быть современная инфраструктура хранения? С доступностью SAS дни UltraSCSI сочтены. Последовательная версия является логичным шагом вперёд и справляется со всеми задачами лучше предшественницы. Вопрос выбора между UltraSCSI и SAS становится очевидным. Выбирать же между SAS или SATA несколько сложнее. Но если вы смотрите в перспективу, то комплектующие SAS окажутся всё же лучше. Действительно, для максимальной производительности или с точки зрения перспектив масштабируемости альтернативы SAS сегодня уже нет.

Жесткий диск для сервера, особенности выбора

Жесткий диск - это самый ценный компонент в любом компьютере. Ведь на нем хранится информация, с которой работает компьютер и пользователь, в том случае, если речь идет о персональном компьютере. Человек, каждый раз садясь за компьютер, рассчитывает на то, что сейчас пробежит экран загрузки операционной системы, и он приступит к работе со своими данными, которые выдаст «на гора» из своих недр винчестер. Если же речь идет о жестком диске, или даже об их массиве в составе сервера, то таких пользователей, которые рассчитывают получить доступ к личным, или же рабочим данным, - десятки, сотни и тысячи. И вся их спокойная работа или же отдых и развлечения зависит от этих устройств, которые постоянно хранят в себе данные. Уже из этого сравнения видно, что запросы к жестким дискам домашнего и промышленного класса предъявляются неравнозначные - в первом случае с ним работает один пользователь, во втором - тысячи. Получается, что второй жесткий диск должен быть надежнее, быстрее, устойчивей первого во много раз, ведь с ним работают, на него надеются множество пользователей. В этой статье будут рассмотрены типы используемых в корпоративном секторе жестких дисков и особенности их конструкции, позволяющие добиться высочайшей надежности и производительности.

SAS и SATA диски - такие похожие и такие разные

До недавнего времени, стандарты жестких дисков промышленного класса и бытового, различались значительно, и были несовместимы - SCSI и IDE, в настоящее время ситуация изменилась - на рынке в подавляющем большинстве находятся жесткие диски стандарта SATA и SAS (Serial Attached SCSI). Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору и совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как высокоскоростные, но при этом небольшой емкости, (на момент написания статьи - до 300 Гб) накопители SAS, так и менее скоростные, но в разы более емкие, накопители SATA (на момент написания статьи до 2 Тб). Таким образом, в одной дисковой подсистеме можно объединить жизненно важные приложения, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, и более экономичные приложения с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

То есть, к разьемам SAS можно подключить как SAS устройства, так и SATA, а к разъемам SATA подключаются лишь SATA устройства.

SAS и SATA - высокая скорость и большая емкость. Что выбрать?

SAS-диски, пришедшие на смену дискам SCSI полностью унаследовали их основные характеризующие винчестер свойства: скорость вращения шпинделя (15000 rpm) и стандарты объема (36,74,147 и 300 Гб). Тем не менее, сама технология SAS значительно отличается от SCSI. Коротко рассмотрим основные отличия и особенности:Интерфейс SAS использует соединение «точка-точка» — каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом, в отличие от него, SCSI работает по общей шине.

SAS поддерживает большое количество устройств (> 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине.

SAS интерфейс поддерживает скорость передачи данных между устройствами на скоростях 1,5; 3; 6 Гб/с, в то время как у интерфейса SCSI скорость шины не выделена на каждое устройство, а делится между ними.

SAS поддерживает подключение более медленных устройств с интерфейсом SATA.

SAS конфигурации значительно легче в монтаже, установке. Такая система проще масштабируется. Кроме того, SAS винчестеры унаследовали надежность жестких дисков SCSI.

При выборе дисковой подсистемы - SAS или SATA нужно руководствоваться тем, какие функции будут выполняться сервером или рабочей станцией. Для этого нужно определиться со следующими вопросами:

1. Какое количество одновременных разноплановых запросов будет обрабатывать диск? Если большое - Ваш однозначный выбор - диски SAS. Так же, если Ваша система будет обслуживать большое количество пользователей - выбирайте SAS.

2. Какое количество информации будет храниться на дисковой подсистеме Вашего сервера или рабочей станции? Если более 1-1,5 Тб - стоит обратить внимание на систему на базе SATA винчестеров.

3. Каков бюджет, выделяемый на покупку сервера или рабочей станции? Следует помнить, что помимо SAS дисков потребуется SAS контроллер, который тоже нужно учитывать.

4. Планируете ли вы, в последствие, рост объема данных, рост производительности или усиление отказоустойчивости системы? Если да, то Вам понадобиться дисковая подсистема на базе SAS, она проще масштабируется и более надежна.

5. Ваш сервер будет работать с критически важными данными и приложениями - Ваш выбор - SAS диски, рассчитанные на тяжелые условия эксплуатации.

Надежная дисковая подсистема, это не только качественные жесткие диски именитого производителя, но и внешний дисковый контроллер. О них пойдет речь в одной из следующих статей. Рассмотрим диски SATA, какие разновидности этих дисков бывают и какие следует использовать при построении серверных систем.

SATA диски: бытовой и промышленный сектор

SATA диски, используемые повсеместно, от бытовой электроники и домашних компьютеров до высокопроизводительных рабочих станций и серверов, различаются на подвиды, есть диски для использования в бытовой технике, с низким тепловыделением, энергопотреблением, и как следствие, заниженной производительностью, есть диски - среднего класса, для домашних компьютеров, и есть диски для высокопроизводительных систем. В этой статье мы рассмотрим класс винчестеров для производительных систем и серверов.

Эксплуатационные характеристики

	HDD серверного класса	HDD desktop класса
Скорость вращения	7,200 об/мин (номинальная)	7,200 об/мин (номинальная)
Объем кэша
Среднее время задержки	4,20 мс (номинальное)	6,35 мс (номинальное)
Скорость передачи данных
Чтение из кэша накопителя (Serial ATA)	максимум 3 Гб/с	максимум 3 Гб/с
Физические характеристики
Емкость после форматирования	1 000 204 МБ	1 000 204 МБ
Емкость
Интерфейс	SATA 3 Гб/с	SATA 3 Гб/с
Кол-во доступных пользователю секторов	1 953 525 168	1 953 525 168
Габариты
Высота	25,4 мм	25,4 мм
Длина	147 мм	147 мм
Ширина	101,6 мм	101,6 мм
	0,69 кг	0,69 кг
Ударопрочность
Ударопрочность в рабочем состоянии	65G, 2 мс	30G; 2 мс
Ударопрочность в нерабочем состоянии	250G, 2 мс	250G, 2 мс
Температура
В рабочем состоянии	от -0° C до 60° C	от -0° C до 50° C
В нерабочем состоянии	от -40° C до 70° C	от -40° C до 70° C
Влажность
В рабочем состоянии		относительная влажность 5-95%
В нерабочем состоянии	относительная влажность 5-95%	относительная влажность 5-95%
Вибрация
В рабочем состоянии
Линейная	20-300 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)	22-330 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)
Произвольная	0,004 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,005 g/Гц (10 - 300 Гц)
В нерабочем состоянии
Низкая частота	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)
Высокая частота		20-500 Гц, 4,0G (от 0 до пиковой)

В таблице представлены характеристики жестких дисков одного из ведущих производителей, в одной колонке приведены данные SATA винчестера серверного класса, в другой обычного SATA винчестера.

Из таблицы мы видим, что диски различаются не только по характеристикам быстродействия, но и по характеристикам эксплуатационным, которые напрямую влияют на продолжительность жизни и успешной работы винчестера. Следует обратить внимание на то, что внешне эти жесткие диски отличаются малозначительно. Рассмотрим, какие технологии и особенности позволяют это сделать:

Усиленный вал (шпиндель) жесткого диска, у некоторых производителей закрепляется с двух концов, что уменьшает влияние внешней вибрации и способствует точному позиционированию блока головок во время операций чтения и записи.

Применение специальных интеллектуальных технологий, позволяющих учитывать как линейную так и угловую вибрацию, что уменьшает время позиционирования головок и увеличивает производительность дисков до 60%

Функция устранения ошибок по времени работы в RAID массивах - предотвращает выпадение жестких дисков из RAID, что является характерной особенностью обычных жестких дисков.

Корректировка высоты полета головок в совокупности с технологией предотвращения соприкосновения с поверхностью пластин, что приводит к значительному увеличению срока жизни диска.

Широкий спектр функций самодиагностики, позволяющих заранее предсказать тот момент, когда жесткий диск выйдет из строя, и предупредить об этом пользователя, что позволяет успеть сохранить информацию на резервный накопитель.

Функции, позволяющие снизить показатель невосстановимых ошибок чтения, что увеличивает надежность серверного жесткого диска, по сравнению с обычными жесткими дисками.

Говоря о практической стороне вопроса, можно уверенно утверждать, что специализированные жесткие диски в серверах «ведут себя» намного лучше. В техническую службу происходит в разы меньше обращений по нестабильности работы RAID массивов и отказам жестких дисков. Поддержка производителем серверного сегмента винчестеров происходит намного оперативнее, чем обычных жестких дисков, в связи с тем, что приоритетным направлением работы любого производителя систем хранения данных является промышленный сектор. Ведь именно в нем находят применение самые передовые технологии, стоящие на страже Вашей информации.

Аналог SAS дисков:

Жесткие диски от компании Western Digital VelociRaptor. Эти накопители со скоростью вращения дисков 10 тыс. об/мин, оснащаемые интерфейсом SATA 6 Гб/с и 64 МБ кэш-памяти. Время наработки этих накопителей на отказ составляет 1,4 миллиона часов.
Более подробно на сайте производителя www.wd.com

Заказать сборку сервера на базе SAS или аналогом SAS жеских дисков Вы можете в нашей компании "Статус" в Санкт-Петербурге, также, купить или заказать SAS жеские диски в Санкт-Петербурге Вы можете:

• звоните по телефону +7-812-385-55-66 в Санкт-Петербурге
• пишите на адрес
• оставляйте заявку у нас на сайте на странице "Онлайн заявка"

За два года изменений накопилось немного:

• Supermicro отказывается от проприетарного "перевернутого" форм-фактора UIO для контроллеров. Подробности будут ниже.
• LSI 2108 (SAS2 RAID с 512МБ кэша) и LSI 2008 (SAS2 HBA с опциональной поддержкой RAID) по-прежнему в строю. Продукты на этих чипах, как производства LSI, так и от OEM партнеров, достаточно хорошо отлажены и по-прежнему актуальны.
• Появились LSI 2208 (тот же SAS2 RAID со стеком LSI MegaRAID, только с двухъядерным процессором и 1024МБ кэша) и (усовершенствованная версия LSI 2008 с более быстрым процессором и поддержкой PCI-E 3.0).

Переход от UIO к WIO

Как вы помните, платы UIO - это обычные платы PCI-E x8, у которых вся элементная база находится с обратной стороны, т.е. при установке в левый райзер оказывается сверху. Понадобился такой форм-фактор для установки плат в самый нижний слот сервера, что позволяло разместить четыре платы в левом райзере. UIO - это не только форм-фактор плат расширения, это еще и корпуса, рассчитанные на установку райзеров, сами райзеры и материнские платы специального форм-фактора, с вырезом под нижний слот расширения и слотами для установки райзеров.
У подобного решения существовало две проблемы. Во-первых, нестандартный форм-фактор плат расширения ограничивал выбор клиента, т.к. под в UIO форм-факторе существует лишь несколько контроллеров SAS, InfiniBand и Ehternet. Во-вторых - недостаточное количество линий PCI-E в слотах под райзеры - всего 36, из них на левый райзер - всего 24 линии, что явно мало для четырех плат с PCI-E x8.
Что же такое WIO? Сначала оказалось, что существует возможность размещения четырех плат в левом райзере без необходимости "переворачивания бутерброда маслом вверх", и появились райзеры под обычные платы (RSC-R2UU-A4E8+). Затем была решена проблема нехватки линий (теперь их 80) путем использования слотов с большей плотностью контактов.

UIO райзер RSC-R2UU-UA3E8+

WIO райзер RSC-R2UW-4E8

Результаты:

• Райзеры WIO нельзя установить в материнские платы, рассчитанные на UIO (например, X8DTU-F).
• Райзеры UIO нельзя установить в новые платы, рассчитанные на WIO.
• Существуют райзеры под WIO (на материнской плате), имеющие слот UIO для карточек. На тот случай, если у вас остались UIO контроллеры. Они используются в платформах под Socket B2 (6027B-URF, 1027B-URF, 6017B-URF).
• Новых контроллеров в форм-факторе UIO появляться не будет. Например, контроллер USAS2LP-H8iR на чипе LSI 2108 будет последним, LSI 2208 под UIO не будет - только обычный MD2 с PCI-E x8.

Контроллеры PCI-E

В данный момент актуальными являются три разновидности: RAID контроллеры на базе LSI 2108/2208 и HBA на базе LSI 2308. Существует еще загадочный SAS2 HBA AOC-SAS2LP-MV8 на чипе Marvel 9480, но о нем писать из-за его экзотичности. Большинство случаев применения внутренних SAS HBA - это СХД с ZFS под FreeBSD и различными разновидностями Solaris. Благодаря отсутствию проблем с поддержкой в этих ОС выбор в 100% случаев падает на LSI 2008/2308.
LSI 2108
Помимо UIO"шного AOC-USAS2LP-H8iR , который упомянут в добавились еще два контроллера:

AOC-SAS2LP-H8iR
LSI 2108, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, 512МБ кэш, 8 внутренних портов (2 разъема SFF-8087). Является аналогом контроллера LSI 9260-8i , но произведен Supermicro, есть мелкие различия в разводке платы, цена на $40-50 ниже LSI. Поддерживаются все дополнительные опции LSI : активация , FastPath и CacheCade 2.0, батарейная защита кэша - LSIiBBU07 и LSIiBBU08 (сейчас предпочтительнее использовать BBU08, у него расширен температурный диапазон и в комплекте идет кабель для удаленного монтажа).
Несмотря на появление более производительных контроллеров на базе LSI 2208, LSI 2108 все еще остается актуальным благодаря снижению цены. Производительности с обычными HDD хватает в любых сценариях, предел по IOPS для работы с SSD - 150000, что для большинства бюджетных решений более чем достаточно.

AOC-SAS2LP-H4iR
LSI 2108, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, 512МБ кэш, 4 внутренних + 4 внешних порта. Является аналогом контроллера LSI 9280-4i4e . Удобен для использования в экспандерных корпусах, т.к. не придется выводить выход с экспандера наружу для подключения дополнительных JBOD"ов, или в 1U корпусах на 4 диска при необходимости обеспечить возможность наращивания числа дисков. Поддерживает те же BBU и ключи активации.
LSI 2208

AOC-S2208L-H8iR
LSI 2208, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, 1024МБ кэш, 8 внутренних портов (2 разъема SFF-8087). Является аналогом контроллера LSI 9271-8i . LSI 2208 - это дальнейшее развитие LSI 2108. Процессор стал двухъядерным, что позволило поднять предел производительности по IOPS"ам аж до 465000. Добавилась поддержка PCI-E 3.0 и увеличился до 1ГБ кэш.
Контроллер поддерживает батарейную защиту кэша BBU09 и флеш-защиту CacheVault. Supermicro поставляет их под партномерами BTR-0022L-LSI00279 и BTR-0024L-LSI00297, но у нас проще приобрести через канал продаж LSI (вторая часть партномеров - это и есть родные партномера LSI). Ключи активации MegaRAID Advanced Software Options тоже поддерживаются, партномера: AOC-SAS2-FSPT-ESW (FastPath) и AOCCHCD-PRO2-KEY (CacheCade Pro 2.0).
LSI 2308 (HBA)

AOC-S2308L-L8i и AOC-S2308L-L8e
LSI 2308, SAS2 HBA (с IR прошивкой - RAID 0/1/1E), 8 внутренних портов (2 разъема SFF-8087). Это один и тот же контроллер, поставляется с разными прошивками. AOC-S2308L-L8e - IT firmware (чистый HBA), AOC-S2308L-L8i - IR firmware (с поддержкой RAID 0/1/1E). Разница в том, что L8i может работать с IR и IT прошивками, L8e - только с IT, прошивка в IR заблокирована. Является аналогом контроллера LSI 9207-8 i . Отличия от LSI 2008: побыстрее чип (800Мгц, как следствие - поднялся лимит по IOPS до 650тыс.), появилась поддержка PCI-E 3.0. Применение: программные RAID"ы (ZFS, например), бюджетные серверы.
На базе этого чипа не будет дешевых контроллеров с поддержкой RAID-5 (iMR стек, из готовых контроллеров - LSI 9240).

Набортные контроллеры

В последних продуктах (платах X9 и платформах с ними) Supermicro обозначает наличие SAS2 контроллера от LSI цифрой "7" в партномере, цифрой "3" - чипсетный SAS (Intel C600). Вот только не делается различий между LSI 2208 и 2308, так что будьте внимательны при выборе платы.

• Распаянный на материнских платах контроллер на базе LSI 2208 имеет ограничение - максимум 16 дисков. При добавлении 17 он просто не определится, и в логе MSM вы увидите сообщение "PD is not supported". Компенсацией за это служит существенно более низкая цена. Например, связка "X9DRHi-F + внешний контроллер LSI 9271-8i" обойдется дороже примерно на $500, чем X9DRH-7F с LSI 2008 на борту. Обойти это ограничение перепрошивкой в LSI 9271 не получится - прошивка другого SBR блока, как в случае с LSI 2108 не помогает.
• Еще одна особенность - отсутствие поддержки модулей CacheVault, на платах банально не хватает места под специальный разъем, так что поддерживается только BBU09. Возможность установки BBU09 зависит от используемого корпуса. Например, LSI 2208 используется в блейд-серверах 7127R-S6, разъем для подключения BBU там есть, но для монтажа самого модуля нужен дополнительный крепеж MCP-640-00068-0N Battery Holder Bracket.
• Прошивку SAS HBA (LSI 2308) придется теперь , так как в DOS на любой из плат с LSI 2308 не запускается sas2flash.exe с ошибкой "Failed to initialize PAL".

Контроллеры в Twin и FatTwin платформах

Некоторые 2U Twin 2 платформы существуют в трех вариантах, с тремя видами контроллеров. Например:

• 2027TR-HTRF+ - чипсетный SATA
• 2027TR-H70RF+ - LSI 2008
• 2027TR-H71RF+ - LSI 2108
• 2027TR-H72RF+ - LSI 2208

Подобное многообразие обеспечивается за счет того, что контроллеры размещены на специальной объединительной плате, которая подключается в спецслот на материнской плате и в дисковый бэкплейн.

BPN-ADP-SAS2-H6IR (LSI 2108)

BPN-ADP-S2208L-H6iR (LSI 2208)

BPN-ADP-SAS2-L6i (LSI 2008)

Корпуса Supermicro xxxBE16/xxxBE26

Еще одна тема, имеющая прямое отношение к контроллерам - это модернизация корпусов с . Появились разновидности с дополнительной корзиной на два 2,5" диска, расположенной на задней панели корпуса. Назначение - выделенный диск (или зеркало) под загрузку системы. Конечно, систему можно грузить, выделив небольшой том от другой дисковой группы или с дополнительных дисков, закрепленных внутри корпуса (в 846-х корпусах можно установить дополнительный крепеж для одного 3,5" или двух 2,5" дисков), но обновленные модификации гораздо удобнее:

Причем эти дополнительные диски необязательно подключать именно к чипсетному SATA контроллеру. При помощи кабеля SFF8087->4xSATA можно подключиться к основному SAS контроллеру через выход SAS экспандера.
P.S. Надеюсь, что информация была полезной. Не забывайте, что наиболее полную информацию и техническую поддержку по продукции Supermicro, LSI, Adaptec by PMC и других вендоров вы можете получить в компании True System .

Тесты массивов RAID 6, 5, 1 и 0 с дисками SAS-2 компании Hitachi

Видимо, прошли те времена, когда приличный профессиональный 8-портовый RAID-контроллер стоил весьма внушительных денег. Нынче появились решения для интерфейса Serial Attached SCSI (SAS), которые очень даже привлекательны и по цене, и по функциональности, да и в плане производительности. Об одном из них - этот обзор.

Контроллер LSI MegaRAID SAS 9260-8i

Ранее мы уже писали об интерфейсе SAS второго поколения со скоростью передачи 6 Гбит/с и весьма дешевом 8-портовом HBA-контроллере LSI SAS 9211-8i, предназначенном для организации систем хранения данных начального ценового уровня на базе простейших RAID-массивов SAS и SATA-накопителей. Модель же LSI MegaRAID SAS 9260-8i будет классом повыше - она оснащена более мощным процессором с аппаратным обсчетом массивов уровней 5, 6, 50 и 60 (технология ROC - RAID On Chip), а также ощутимым объемом (512 Мбайт) набортной SDRAM-памяти для эффективного кеширования данных. Этим контроллером также поддерживаются интерфейсы SAS и SATA со скоростью передачи данных 6 Гбит/с, а сам адаптер предназначен для шины PCI Express x8 версии 2.0 (5 Гбит/с на линию), чего теоретически почти достаточно для удовлетворения потребностей 8 высокоскоростных портов SAS. И все это - по розничной цене в районе 500 долларов, то есть лишь на пару сотен дороже бюджетного LSI SAS 9211-8i. Сам производитель, кстати, относит данное решение к серии MegaRAID Value Line, то есть экономичным решениям.

8-портовый SAS-контроллер LSIMegaRAID SAS9260-8i и его процессор SAS2108 с памятью DDR2

Плата LSI SAS 9260-8i имеет низкий профиль (форм-фактор MD2), оснащена двумя внутренними разъемами Mini-SAS 4X (каждый из них позволяет подключать до 4 SAS-дисков напрямую или больше - через порт-мультипликаторы), рассчитана на шину PCI Express x8 2.0 и поддерживает RAID-массивы уровней 0, 1, 5, 6, 10, 50 и 60, динамическую функциональность SAS и мн. др. Контроллер LSI SAS 9260-8i можно устанавливать как в рэковые серверы формата 1U и 2U (серверы классов Mid и High-End), так и в корпуса ATX и Slim-ATX (для рабочих станций). Поддержка RAID производится аппаратно - встроенным процессором LSI SAS2108 (ядро PowerPC на частоте 800 МГц), доукомплектованным 512 Мбайт памяти DDR2 800 МГц с поддержкой ECC. LSI обещает скорость работы процессора с данными до 2,8 Гбайт/с при чтении и до 1,8 Гбайт/с при записи. Среди богатой функциональности адаптера стоит отметить функции Online Capacity Expansion (OCE), Online RAID Level Migration (RLM) (расширение объема и изменение типа массивов «на ходу»), SafeStore Encryption Services и Instant secure erase (шифрование данных на дисках и безопасное удаление данных), поддержку твердотельных накопителей (технология SSD Guard) и мн. др. Опционально доступен батарейный модуль для этого контроллера (с ним максимальная рабочая температура не должна превышать +44,5 градусов Цельсия).

Контроллер LSI SAS 9260-8i: основные технические характеристики

Системный интерфейс	PCI Express x8 2.0 (5 ГТ/с), Bus Master DMA
Дисковый интерфейс	SAS-2 6 Гбит/с (поддержка протоколов SSP, SMP, STP и SATA)
Число портов SAS	8 (2 разъема x4 Mini-SAS SFF8087), поддержка до 128 накопителей через порт-мультипликаторы
Поддержка RAID	уровни 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60
Процессор	LSI SAS2108 ROC (PowerPC @ 800 МГц)
Встроенная кеш-память	512 Мбайт ECC DDR2 800 МГц
Энергопотребление, не более	24 Вт (питание +3,3 В и +12 В от слота PCIe)
Диапазон температур работы/хранения	0…+60 °С / −45…+105 °С
Форм-фактор, габариты	MD2 low-profile, 168×64,4 мм
Значение MTBF	>2 млн. ч
Гарантия производителя	3 года

Типичные применения LSI MegaRAID SAS 9260-8i производитель обозначил так: разнообразные видеостанции (видео по запросу, видеонаблюдение, создание и редактирование видео, медицинские изображения), высокопроизводительные вычисления и архивы цифровых данных, многообразные серверы (файловый, веб, почтовый, базы данных). В общем, подавляющее большинство задач, решаемых в малом и среднем бизнесе.

В бело-оранжевой коробке с легкомысленно улыбающимся зубастым дамским личиком на «титуле» (видимо, чтобы лучше завлечь бородатых сисадминов и суровых систембилдеров) находится плата контроллера, брекеты для ее установки в корпуса ATX, Slim-ATX и пр., два 4-дисковых кабеля с разъемами Mini-SAS на одном конце и обычным SATA (без питания) - на другом (для подключения до 8 дисков к контроллеру), а также CD с PDF-документацией и драйверами для многочисленных версий Windows, Linux (SuSE и RedHat), Solaris и VMware.

Комплект поставки коробочной версии контроллера LSI MegaRAID SAS 9260-8i (мини-платка ключа MegaRAID Advanced Services Hardware Key поставляется по отдельному запросу)

Со специальным аппаратным ключом (он поставляется отдельно) для контроллера LSI MegaRAID SAS 9260-8i доступны программные технологии LSI MegaRAID Advanced Services: MegaRAID Recovery, MegaRAID CacheCade, MegaRAID FastPath, LSI SafeStore Encryption Services (их рассмотрение выходит за рамки данной статьи). В частности, в плане повышения производительности массива традиционных дисков (HDD) при помощи добавленного в систему твердотельного накопителя (SSD) будет полезна технология MegaRAID CacheCade, при помощи которой SSD выступает кешем второго уровня для массива HDD (аналог гибридного решения для HDD), в отдельных случаях обеспечивая повышение производительности дисковой подсистемы до 50 раз. Интерес представляет также решение MegaRAID FastPath, при помощи которого уменьшаются задержка обработки процессором SAS2108 операций ввода-вывода (за счет отключения оптимизации под НЖМД), что позволяет ускорить работу массива из нескольких твердотельных накопителей (SSD), подключенных напрямую к портам SAS 9260-8i.

Операции по конфигурированию, настройке и обслуживанию контроллера и его массивов удобнее производить в фирменном менеджере в среде операционной системы (настройки в меню BIOS Setup самого контроллера недостаточно богаты - доступны только базовые функции). В частности, в менеджере за несколько кликов мышкой можно организовать любой массив и установить политики его работы (кеширование и пр.) - см. скриншоты.

Примеры скриншотов Windows-менеджера по конфигурированию массивов RAID уровней 5 (вверху) и 1 (внизу).

Тестирование

Для знакомства с базовой производительностью LSI MegaRAID SAS 9260-8i (без ключа MegaRAID Advanced Services Hardware Key и сопутствующих технологий) мы использовали пять высокопроизводительных SAS-накопителей со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин и поддержкой интерфейса SAS-2 (6 Гбит/с) - Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600 емкостью по 300 Гбайт.

Жесткий диск Hitachi Ultrastar 15K600 без верхней крышки

Это позволит нам протестировать все базовые уровни массивов - RAID 6, 5, 10, 0 и 1, причем не только при минимальном для каждого из них числе дисков, но и «на вырост», то есть при добавлении диска во второй из 4-канальных SAS-портов чипа ROC. Отметим, что у героя этой статьи есть упрощенный аналог - 4-портовый контроллер LSI MegaRAID SAS 9260-4i на той же элементной базе. Поэтому наши тесты 4-дисковых массивов с тем же успехом применимы и к нему.

Максимальная скорость последовательного чтения/записи полезных данных для Hitachi HUS156030VLS600 составляет около 200 Мбайт/с (см. график). Среднее время случайного доступа при чтении (по спецификациям) - 5,4 мс. Встроенный буфер - 64 Мбайт.

График скорости последовательного чтения/записи диска Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600

Тестовая система была основана на процессоре Intel Xeon 3120, материнской плате с чипсетом Intel P45 и 2 Гбайт памяти DDR2-800. SAS-контроллер устанавливался в слот PCI Express x16 v2.0. Испытания проводились под управлением операционных систем Windows XP SP3 Professional и Windows 7 Ultimate SP1 x86 (чистые американские версии), поскольку их серверные аналоги (Windows 2003 и 2008 соответственно) не позволяют работать некоторым из использованных нами бенчмарков и скриптов. В качестве тестов использовались программы AIDA64, ATTO Disk Benchmark 2.46, Intel IOmeter 2006, Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1, C’T H2BenchW 4.13/4.16, HD Tach RW 3.0.4.0 и за компанию Futuremark PCMark Vantage и PCMark05. Тесты проводились как на неразмеченных томах (IOmeter, H2BenchW, AIDA64), так и на отформатированных разделах. В последнем случае (для NASPT и PCMark) результаты снимались как для физического начала массива, так и для его середины (тома массивов максимально доступной емкости разбивались на два равновеликих логических раздела). Это позволяет нам более адекватно оценивать производительность решений, поскольку самые быстрые начальные участки томов, на которых проводятся файловые бенчмарки большинством обозревателей, зачастую не отражают ситуации на остальных участках диска, которые в реальной работе также могут использоваться весьма активно.

Все тесты проводились пятикратно и результаты усреднялись. Подробнее нашу обновленную методику оценки профессиональных дисковых решений мы рассмотрим в отдельной статье.

Остается добавить, что при данном тестировании мы использовали версию прошивки контроллера 12.12.0-0036 и драйверы версии 4.32.0.32. Кеширование записи и чтения для всех массивов и дисков было активировано. Возможно, использование более современной прошивки и драйверов уберегло нас от странностей, замеченных в результатах ранних тестов такого же контроллера . В нашем случае подобных казусов не наблюдалось. Впрочем, и весьма сомнительный по достоверности результатов скрипт FC-Test 1.0 (который в определенных случаях тем же коллегам «хочется назвать разбродом, шатанием и непредсказуемостью») мы тоже в нашем пакете не используем, поскольку ранее многократно замечали его несостоятельность на некоторых файловых паттернах (в частности, наборах множества мелких, менее 100 Кбайт, файлов).

На диаграммах ниже приведены результаты для 8 конфигураций массивов:

1. RAID 0 из 5 дисков;
2. RAID 0 из 4 дисков;
3. RAID 5 из 5 дисков;
4. RAID 5 из 4 дисков;
5. RAID 6 из 5 дисков;
6. RAID 6 из 4 дисков;
7. RAID 1 из 4 дисков;
8. RAID 1 из 2 дисков.

Под массивом RAID 1 из четырех дисков (см. скриншот выше) в компании LSI, очевидно, понимают массив «страйп+зеркало», обычно обозначаемый как RAID 10 (это подтверждают и результаты тестов).

Результаты тестирования

Чтобы не перегружать веб-страницу обзора бесчисленным набором диаграмм, порой малоинформативных и утомляющих (чем нередко грешат некоторые «оголтелые коллеги»:)), мы свели детальные результаты некоторых тестов в таблицу . Желающие проанализировать тонкости полученных нами результатов (например, выяснить поведение фигурантов в наиболее критичных для себя задачах) могут сделать это самостоятельно. Мы же сделаем упор на наиболее важных и ключевых результатах тестов, а также на усредненных показателях.

Сначала взглянем на результаты «чисто физических» тестов.

Среднее время случайного доступа к данным при чтении на единичном диске Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600 составляет 5,5 мс. Однако при организации их в массивы этот показатель немного меняется: уменьшается (благодаря эффективному кешированию в контроллере LSI SAS9260) для «зеркальных» массивов и увеличивается - для всех остальных. Наибольший рост (примерно на 6%) наблюдается для массивов уровня 6, поскольку при этом контроллеру приходится одновременно обращаться к наибольшему числу дисков (к трем для RAID 6, к двум - для RAID 5 и к одному для RAID 0, поскольку обращение в этом тесте происходит блоками размером всего 512 байт, что существенно меньше размера блоков чередования массивов).

Гораздо интереснее ситуация со случайным доступом к массивам при записи (блоками по 512 байт). Для единичного диска этот параметр равен около 2,9 мс (без кеширования в хост-контроллере), однако в массивах на контроллере LSI SAS9260 мы наблюдаем существенное уменьшение этого показателя - благодаря хорошему кешированию записи в SDRAM-буфере контроллера объемом 512 Мбайт. Интересно, что наиболее кардинальный эффект получается для массивов RAID 0 (время случайного доступа при записи падает почти на порядок по сравнению с одиночным накопителем)! Это несомненно должно благотворно отразиться на быстродействии таких массивов в ряде серверных задач. В то же время, и на массивах с XOR-вычислениями (то есть высокой нагрузкой на процессор SAS2108) случайные обращения на записи не приводят к явному проседанию быстродействия - снова благодаря мощному кешу контроллера. Закнонмерно, что RAID 6 здесь чуть медленнее, чем RAID 5, однако разница между ними, по сути, несущественна. Несколько удивило в этом тесте поведение одиночного «зеркала», показавшего самый медленный случайный доступ при записи (возможно, это «фича» микрокода данного контроллера).

Графики скорости линейного (последовательного) чтения и записи (крупными блоками) для всех массивов не имеют каких-либо особенностей (для чтения и записи они практически идентичны при условии задействования кеширования записи контроллера) и все они масштабируются согласно количеству дисков, параллельно участвующих в «полезном» процессе. То есть для пятидискового RAID 0 дисков скорость «упятеряется» относительно одиночного диска (достигая показателя в 1 Гбайт/с!), для пятидискового RAID 5 она «учетверяется», для RAID 6 - «утрояется» (утраивается, конечно же:)), для RAID 1 из четырех дисков - удваивается (никаких «у2яица»! :)), а для простого зеркала - дублирует графики одиночного диска. Эта закономерность наглядно видна, в частности, по показателям максимальной скорости чтения и записи реальных крупных (256 Мбайт) файлов большими блоками (от 256 Кбайт до 2 Мбайт), что мы проиллюстрируем диаграммой теста ATTO Disk Benchmark 2.46 (результаты этого теста для Windows 7 и XP практически идентичны).

Здесь из общей картины неожиданно выпал лишь случай чтения файлов на массиве RAID 6 из 5 дисков (результаты многократно перепроверены). Впрочем, для чтения блоками 64 Кбайт скорость данного массива набирает положенные ему 600 Мбайт/с. Так что спишем данный факт на «фичу» текущей прошивки. Отметим также, что при записи реальных файлов скорость чуть повыше благодаря кешированию в большом буфере контроллера, причем разница с чтением тем ощутимее, чем меньше реальная линейная скорость массива.

Что же касается скорости интерфейса, измеряемой обычно по показателям записи и чтения буфера (многократные обращения по одному и тому же адресу дискового тома), то здесь мы вынуждены констатировать, что почти для всех массивов она оказалась одинакова благодаря включению кеша контроллера для этих массивов (см. таблицу). Так, показатели при записи для всех участников нашего теста составили примерно 2430 Мбайт/с. Заметим, что шина PCI Express x8 2.0 теоретически дает скорость 40 Гбит/с или 5 Гбайт/с, однако по полезным данным теоретический предел пониже - 4 Гбайт/с, и значит, в нашем случае контроллер действительно работал по версии 2.0 шины PCIe. Таким образом, измеренные нами 2,4 Гбайт/с - это, очевидно, реальная пропускная способность набортной памяти контроллера (память DDR2-800 при 32-битной шине данных, что видно из конфигурации ECC-чипов на плате, теоретически дает до 3,2 Гбайт/с). При чтении же массивов кеширование не столь «всеобъемлюще», как при записи, поэтому и измеряемая в утилитах скорость «интерфейса», как правило, ниже скорости чтения кеш-памяти контроллера (типичные 2,1 Гбайт/с для массивов уровней 5 и 6), и в некоторых случаях она «падает» до скорости чтения буфера самих жестких дисков (около 400 Мбайт/с для одиночного винчестера, см. график выше), помноженной на число «последовательных» дисков в массиве (это как раз случаи RAID 0 и 1 из наших результатов).

Что ж, с «физикой» мы в первом приближении разобрались, пора переходить к «лирике», то есть к тестам «реальных» пацанов приложений. К слову, интересно будет выяснить, масштабируется ли производительность массивов при выполнении комплексных пользовательских задач так же линейно, как она масштабируется при чтении и записи крупных файлов (см. диаграмму теста ATTO чуть выше). Пытливый читатель, надеюсь, уже смог предугадать ответ на этот вопрос.

В качестве «салата» к нашей «лирической» части трапезы подадим десктопные по своей природе дисковые тесты из пакетов PCMark Vantage и PCMark05 (под Windows 7 и XP соответственно), а также похожий на них «трековый» тест приложений из пакета H2BenchW 4.13 авторитетного немецкого журнала C’T. Да, эти тесты исходно создавались для оценки жестких дисков настольных ПК и недорогих рабочих станций. Они эмулируют выполнение на дисках типичных задач продвинутого персонального компьютера - работу с видео, аудио, «фотошопом», антивирусом, играми, своп-файлом, установкой приложений, копированием и записью файлов и др. Поэтому и их результаты в контексте данной статьи не стоит воспринимать как истину в последней инстанции - все-таки на многодисковых массивах чаще выполняются иные задачи. Тем не менее, в свете того, что сам производитель позиционирует данный RAID-контроллер, в том числе, для относительно недорогих решений, подобный класс тестовых задач вполне способен характеризовать некоторую долю приложений, которые в реальности будут выполняться на таких массивах (та же работа с видео, профессиональная обработка графики, свопирование ОС и ресурсоемких приложений, копирование файлов, анитивирус и пр.). Поэтому и значение этих трех комплексных бенчмарков в нашем общем пакете не стоит недооценивать.

В популярном PCMark Vantage в среднем (см. диаграмму) мы наблюдаем очень примечательный факт - производительность данного многодискового решения почти не зависит от типа используемого массива! К слову, в определенных пределах это вывод справедлив и для всех отдельных тестовых треков (типов задач), входящих в состав пакетов PCMark Vantage и PCMark05 (детали см. в таблице). Это может означать либо то, что алгоритмы прошивки контроллера (с кешем и дисками) почти не учитывают специфику работы приложений подобного типа, либо то, что основная часть данных задач выполняется в кеш-памяти самого контроллера (а скорее всего мы наблюдаем комбинацию этих двух факторов). Впрочем, для последнего случая (то есть выполнения треков в большой мере в кеше RAID-коннтроллера) средняя производительность решений оказывается не такой уж высокой - сравните эти данные с результатами тестов некоторых «десктопных» («чипсетаных») 4-дисковых массивов RAID 0 и 5 и недорогих одиночных SSD на шине SATA 3 Гбит/с (см. обзор). Если по сравнению с простым «чипсетным» 4-дисковым RAID 0 (причем на вдвое более медленных винчестерах, чем примененные здесь Hitachi Ultrastar 15K600) массивы на LSI SAS9260 быстрее в тестах PCMark менее чем вдвое, то относительно даже не самого быстрого «бюджетного» одиночного SSD все они однозначно проигрывают! Результаты дискового теста PCMark05 дают аналогичную картину (см. табл .; рисовать отдельную диаграмму для них смысла нет).

Похожую картину (с отдельными оговорками) для массивов на LSI SAS9260 можно наблюдать в еще одном «трековом» бенчмарке приложений - C’T H2BenchW 4.13. Здесь лишь два наиболее медленных (по строению) массива (RAID 6 из 4 дисков и простое «зеркало») заметно отстают от всех остальных массивов, производительность которых, очевидно, достигает того «достаточного» уровня, когда она упирается уже не в дисковую подсистему, а в эффективность работы процессора SAS2108 c кеш-памятью контроллера при данных комплексных последовательностях обращений. А радовать нас в этом контексте может то, что производительность массивов на базе LSI SAS9260 в задачах такого класса почти не зависит от типа используемого массива (RAID 0, 5, 6 или 10), что позволяет использовать более надежные решения без ущерба для итоговой производительности.

Впрочем, «не все коту Масленица» - если мы изменим тесты и проверим работу массивов с реальными файлами на файловой системе NTFS, то картина кардинально изменится. Так, в тесте Intel NASPT 1.7, многие из «предустановленных» сценариев которого имеют достаточно прямое отношение к задачам, типичным для компьютеров, оснащенных контроллером LSI MegaRAID SAS9260-8i, диспозиция массивов похожа на ту, что мы наблюдали в тесте ATTO при чтении и записи крупных файлов - быстродействие пропорционально нарастает по мере роста «линейной» скорости массивов.

На этой диаграмме мы приводим усредненный по всем тестам и паттернам NASPT показатель, тогда как в таблице можно видеть детальные результаты. Подчеркну, что NASPT прогонялся нами как под Windows XP (так обычно поступают многочисленные обозреватели), так и под Windows 7 (что в силу определенных особенностей этого теста делается реже). Дело в том, что Seven (и ее «старший братец» Windows 2008 Server) используют более агрессивные алгоритмы собственного кеширования при работе с файлами, нежели XP. Кроме того, копирование крупных файлов в «Семерке» происходит преимущественно блоками по 1 Мбайт (XP, как правило, оперирует блоками по 64 Кбайт). Это приводит к тому, что результаты «файлового» теста Intel NASPT существенно различаются в Windows XP и Windows 7 - в последней они намного выше, порой более чем вдвое! К слову, мы сравнили результаты NASPT (и других тестов нашего пакета) под Windows 7 с 1 Гбайт и 2 Гбайт установленной системной памяти (есть информация, что при больших объемах системной памяти кеширование дисковых операций в Windows 7 усиливается и результаты NASPT становятся еще выше), однако в пределах погрешности измерений мы не нашли никакой разницы.

Споры о том, под какой ОС (в плане политик кеширования и пр.) «лучше» тестировать диски и RAID-контроллеры, мы оставляем для ветки обсуждений этой статьи. Мы же считаем, что тестировать накопители и решения на их основе надо в условиях, максимально приближенных к реальным ситуациям их эксплуатации. Именно поэтому равную ценность, на наш взгляд, имеют результаты, полученные нами для обеих ОС.

Но вернемся к диаграмме усредненной производительности в NASPT. Как видим, разница между самым быстрым и самым медленным из протестированных нами массивов здесь составляет в среднем чуть менее трех раз. Это, конечно, не пятикратный разрыв, как при чтении и записи крупны файлов, но тоже весьма ощутимо. Массивы расположились фактически пропорционально своей линейной скорости, и это не может не радовать: значит, процессор LSI SAS2108 достаточно шустро обрабатывает данные, почти не создавая узких мест при активной работе массивов уровней 5 и 6.

Справедливости ради нужно отметить, что и в NASPT есть паттерны (2 из 12), в которых наблюдается та же картина, что и в PCMark c H2BenchW, а именно что производительность всех протестированных массивов практически одинакова! Это Office Productivity и Dir Copy to NAS (см. табл.). Особенно явно это под Windows 7, хотя и для Windows XP тенденция «сближения» налицо (по сравнению с другими паттернами). Впрочем, и в PCMark c H2BenchW есть паттерны, где налицо рост производительности массивов пропорционально их линейной скорости. Так что все не так просто и однозначно, как может некоторым хотелось бы.

Поначалу я хотел обсудить диаграмму с общими показателями быстродействия массивов, усредненными по всем тестам приложений (PCMark+H2BenchW+NASPT+ATTO), то есть вот эту:

Однако обсуждать здесь особо нечего: мы видим, что поведение массивов на контроллере LSI SAS9260 в тестах, эмулирующих работу тех или иных приложений, может кардинально различаться в зависимости от применяемых сценариев. Поэтому выводы о пользе той или иной конфигурации лучше делать, исходя из того, какие именно задачи вы собираетесь при этом выполнять. И в этом нам может заметно помочь еще один профессиональный тест - синтетические паттерны для IOmeter, эмулирующие ту или иную нагрузку на систему хранения данных.

Тесты в IOmeter

В данном случае мы опустим обсуждение многочисленных паттернов, тщательно измеряющих скорость работы в зависимости от размера блока обращения, процента операций записи, процента случайных обращений и пр. Это, по сути, чистая синтетика, дающая мало полезной практической информации и представляющая интерес скорее чисто теоретически. Ведь основные практические моменты касательно «физики» мы уже выяснили выше. Нам важнее сосредоточиться на паттернах, эмулирующих реальную работу - серверов различного типа, а также операций с файлами.

Для эмуляции серверов типа File Server, Web Server и DataBase (сервер базы данных) мы воспользовались одноименными и хорошо известными паттернами, предложенными в свое время Intel и StorageReview.com. Для всех случаев мы протестировали массивы при глубине очереди команд (QD) от 1 до 256 с шагом 2.

В паттерне «База данных», использующих случайные обращения к диску блоками по 8 Кбайт в пределах всего объема массива, можно наблюдать существенное преимущество массивов без контроля четности (то есть RAID 0 и 1) при глубине очереди команд от 4 и выше, тогда как все массивы с контролем четности (RAID 5 и 6) демонстрируют очень близкое быстродействие (несмотря на двукратное различие между ними в скорости линейных обращений). Ситуация объясняется просто: все массивы с контролем четности показали в тестах на среднее время случайного доступа близкие значения (см. диаграмму выше), а именно этот параметр в основном определяет производительность в данном тесте. Интересно, что быстродействие всех массивов нарастает практически линейно с ростом глубины очереди команд вплоть до 128, и лишь при QD=256 для некоторых случаев можно видеть намек на насыщение. Максимальная производительность массивов с контролем четности при QD=256 составила около 1100 IOps (операций в секунду), то есть на обработку одной порции данных в 8 Кбайт процессор LSI SAS2108 тратит менее 1 мс (около 10 млн однобайтовых XOR-операций в секунду для RAID 6; разумеется, процессор при этом выполняет параллельно и другие задачи по вводу-выводу данных и работе с кеш-памятью).

В паттерне файлового сервера, использующего блоки разного размера при случайных обращениях чтения и записи к массиву в пределах всего его объема, мы наблюдаем похожую на DataBase картину с той разницей, что здесь пятидисковые массивы с контролем четности (RAID 5 и 6) заметно обходят по скорости свои 4-дисковые аналоги и демонстрируют при этом почти идентичную производительность (около 1200 IOps при QD=256)! Видимо, добавление пятого диска на второй из двух 4-канальных SAS-портов контроллера каким-то образом оптимизирует вычислительные нагрузки на процессор (за счет операций ввода-вывода?). Возможно, стоит сравнить по скорости 4-дисковые массивы, когда накопители попарно подключены к разным Mini-SAS-разъемам контроллера, чтобы выявить оптимальную конфигурацию для организации массивов на LSI SAS9260, но это уже задача для другой статьи.

В паттерне веб-сервера, где, по замыслу его создателей, отсутствуют как класс операции записи на диск (а значит, и вычисление XOR-функций на запись), картина становится еще интереснее. Дело в том, что все три пятидисковых массива из нашего набора (RAID 0, 5 и 6) показывают здесь идентичное быстродействие, несмотря на заметную разницу между ними по скорости линейного чтения и вычислений по контролю четности! К слову, эти же три массива, но из 4 дисков, также идентичны по скорости друг другу! И лишь RAID 1 (и 10) выпадает из общей картины. Почему так происходит, судить сложно. Возможно, контроллер имеет очень эффективные алгоритмы выборки «удачных дисков» (то есть тех из пяти или четырех дисков, с которых первыми приходят нужные данные), что в случае RAID 5 и 6 повышает вероятность более раннего поступления данных с пластин, заранее подготавливая процессор для нужных вычислений (вспомним про глубокую очередь команд и большой буфер DDR2-800). А это в итоге может скомпенсировать задержку, связанную с XOR-вычислениями и уравнивает их в «шансах» с «простым» RAID 0. В любом случае, контроллер LSI SAS9260 можно только похвалить за экстремально высокие результаты (около 1700 IOps для 5-дисковых массивов при QD=256) в паттерне Web Server для массивов с контролем четности. К сожалению, ложкой дегтя стала весьма низкая производительность двухдискового «зеркала» во всех этих серверных паттернах.

Паттерну Web Server вторит наш собственный паттерн, эмулирующий случайное чтение небольших (64 Кбайт) файлов в пределах всего пространства массива.

Снова результаты объединились в группы - все 5-дисковые массивы идентичны друг другу по скорости и лидируют в нашем «забеге», 4-дисковые RAID 0, 5 и 6 тоже не отличить друг от друга по производительности, и лишь «зеркалки» выпадают из общей массы (к слову, 4 дисковая «зеркалка», то есть RAID 10 оказывается быстрее всех остальных 4-дисковых массивов - видимо, за счет того же самого алгоритма «выбора удачного диска»). Подчеркнем, что данные закономерности справедливы лишь для большой глубины очереди команд, тогда как при малой очереди (QD=1-2) ситуация и лидеры могут быть совсем иными.

Все меняется при работе серверов с крупными файлами. В условиях современного «потяжелевшего» контента и новых «оптимизированных» ОС типа Windows 7, 2008 Server т.п. работа с мегабайтными файлами и блоками данных по 1 Мбайт приобретает все более важное значение. В этой ситуации наш новый паттерн, эмулирующий случайное чтение 1-мегабайтных файлов в пределах всего диска (детали новых паттернов будут описаны в отдельной статье по методике), оказывается как нельзя кстати, чтобы более полно оценить серверный потенциал контроллера LSI SAS9260.

Как видим, 4-дисковое «зеркало» здесь уже никому не оставляет надежд на лидерство, явно доминируя при любой очереди команд. Его производительность также сначала растет линейно с ростом глубины очереди команд, однако при QD=16 для RAID 1 она выходит на насыщение (скорость около 200 Мбайт/с). Чуть «позже» (при QD=32) «насыщение» производительности наступает у более медленных в этом тесте массивов, среди которых «серебро» и «бронзу» приходится отдать RAID 0, а массивы с контролем четности оказываются в аутсайдерах, уступив даже прежде не блиставшему RAID 1 из двух дисков, который оказывается неожиданно хорош. Это приводит нас к выводу, что даже при чтении вычислительная XOR-нагрузка на процессор LSI SAS2108 при работе с крупными файлами и блоками (расположенными случайным образом) оказывается для него весьма обременительна, а для RAID 6, где она фактически удваивается, порой даже непомерна - производительность решений едва превышает 100 Мбайт/с, то есть в 6-8 раз ниже, чем при линейном чтении! «Избыточный» RAID 10 здесь применять явно выгоднее.

При случайной записи мелких файлов картина снова разительно отличается от тех, что мы видели ранее.

Дело в том, что здесь уже производительность массивов практически не зависит от глубины очереди команд (очевидно, сказывается огромный кеш контроллера LSI SAS9260 и немаленькие кеши самих винчестеров), зато кардинально меняется с типом массива! В безоговорочных лидерах тут «простенькие» для процессора RAID 0, а «бронза» с более чем двукратным проигрышем лидеру - у RAID 10. Все массивы с контролем четности образовали очень тесную единую группу с двухдисковой зеркалкой (детали по ним приведены на отдельной диаграмме под основной), троекратно проигрывая лидерам. Да, это, безусловно, тяжелая нагрузка на процессор контроллера. Однако такого «провала» я, откровенно говоря, от SAS2108 не ожидал. Порой даже софтовый RAID 5 на «чипсетом» SATA-контроллере (с кешированием средствами Windows и обсчетом при помощи центрального процессора ПК) способен работать шустрее… Впрочем, «свои» 440-500 IOps контроллер при этом все-таки выдает стабильно - сравните это с диаграммой по среднему времени доступа при записи в начале раздела результатов.

Переход на случайную запись крупных файлов по 1 Мбайт приводит к росту абсолютных показателей скорости (для RAID 0 - почти до значений при случайном чтении таких файлов, то есть 180-190 Мбайт/с), однако общая картина почти не меняется - массивы с контролем четности в разы медленнее RAID 0.

Любопытна картина для RAID 10 - его производительность падает с ростом глубины очереди команд, хотя и не сильно. Для остальных массивов такого эффекта нет. Двухдискове «зеркало» здесь снова выглядит скромно.

Теперь посмотрим на паттерны, в которых файлы в равных количествах читаются и пишутся на диск. Такие нагрузки характерны, в частности, для некоторых видеосерверов или при активном копировании/дуплицировании/резервировании файлов в пределах одного массива, а также в случае дефрагментации.

Сначала - файлы по 64 Кбайт случайным образом по всему массиву.

Здесь очевидно некоторое сходство с результатами паттерна DataBase, хотя абслютные скорости у массивов раза в три повыше, да и при QD=256 уже заметно некоторое насыщение производительности. Больший (по сравнению с паттерном DataBase) процент операций записи в этом случае приводит к тому, что массивы с контролем четности и двухдисковое «зеркало» становятся явными аутсайдерами, существенно уступая по скорости массивам RAID 0 и 10.

При переходе на файлы по 1 Мбайт данная закономерность в целом сохраняется, хотя абсолютные скорости примерно утраиваются, а RAID 10 становится таким же быстрым, как 4-дисковый «страйп», что не может не радовать.

Последним паттерном в этой статье будет случай последовательного (в противовес случайным) чтения и записи крупных файлов.

И тут уже многим массивам удается разогнаться до весьма приличных скоростей в районе 300 Мбайт/с. И хотя более чем двукратный разрыв между лидером (RAID 0) и аутсайдером (двухдисковый RAID 1) сохраняется (заметим, что при линейном чтении ИЛИ записи этот разрыв пятикратен!), вошедший в тройку лидеров RAID 5, да и подтянувшиеся остальные XOR-массивы не могут не обнадеживать. Ведь если судить по тому перечню применений данного контроллера, который приводит сама LSI (см. начало статьи), многие целевые задачи будут использовать именно данный характер обращений к массивам. И это определенно стоит учитывать.

В заключение приведу итоговую диаграмму, в которой усреднены показатели всех озвученных выше паттернов теста IOmeter (геометрически по всем паттернам и очередям команд, без весовых коэффициентов). Любопытно, что если усреднение данных результатов внутри каждого паттерна проводить арифметически с весовыми коэффициентами 0,8, 0,6, 0,4 и 0,2 для очередей команд 32, 64, 128 и 256 соответственно (что условно учитывает падение доли операций с высокой глубиной очереди команд в общей работе накопителей), то итоговый (по всем паттернам) нормированный индекс быстродействия массивов в пределах 1% совпадет со средним геометрическим.

Итак, средняя «температура по больнице» в наших паттернах для теста IOmeter показывает, что от «физики с матемачихой» никуда не уйти - однозначно лидируют RAID 0 и 10. Для массивов с контролем четности чуда не произошло - процессор LSI SAS2108 хоть и демонстрирует в некоторых случаях приличную производительность, в целом не может «дотянуть» такие массивы до уровня простого «страйпа». При этом интересно, что 5-дисковые конфигурации явно прибавляют по сравнению с 4 дисковыми. В частности, 5-дисквый RAID 6 однозначно быстрее 4-дискового RAID 5, хотя по «физике» (времени случайного доступа и скорости линейного доступа) они фактически идентичны. Также огорчило двухдисковое «зеркало» (в среднем оно равноценно 4-дисковому RAID 6, хотя для зеркала двух XOR-вычислений на каждый бит данных не требуется). Впрочем, простое «зеркало» - это очевидно не целевой массив для достаточно мощного 8-портового SAS-контроллера с большим кешем и мощным процессором «на борту». :)

Ценовая информация

8-портовый SAS-контроллер LSI MegaRAID SAS 9260-8i с полным комплектом предлагается по цене в районе 500 долларов, что можно считать достаточно привлекательным. Его упрощенный 4-портовый аналог еще дешевле. Более точная текущая средняя розничная цена устройства в Москве, актуальная на момент чтения вами данной статьи:

LSI SAS 9260-8i	LSI SAS 9260-4i
$571()	$386()

Заключение

Суммируя сказано выше, можно заключить, что единых рекомендаций «для всех» по 8-портовому контроллеру LSI MegaRAID SAS9260-8i мы давать не рискнем. О необходимости его использования и конфигурирования тех или иных массивов с его помощью каждый должен делать выводы самостоятельно - строго исходя из того класса задач, которые предполагается при этом запускать. Дело в том, что в одних случаях (на одних задачах) этот недорогой «мегамонстр» способен показать выдающуюся производительность даже на массивах с двойным контролем четности (RAID 6 и 60), однако в других ситуациях скорость его RAID 5 и 6 явно оставляет желать лучшего. И спасением (почти универсальным) станет лишь массив RAID 10, который почти с тем же успехом можно организовать и на более дешевых контроллерах. Впрочем, нередко именно благодаря процессору и кеш-памяти SAS9260-8i массив RAID 10 ведет себя здесь ничуть не медленнее «страйпа» из того же числа дисков, обеспечивая при этом высокую надежность решения. А вот чего однозначно стоит избегать с SAS9260-8i, так это двухдисковой «зеркалки» и 4-дисковых RAID 6 и 5 - для данного контроллера это очевидно неоптимальные конфигурации.

Благодарим компанию Hitachi Global Storage Technologies
за предоставленные для тестов жесткие диски.