Rozhrania pevného disku: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA. Bezprecedentná prenosová rýchlosť sériovej kompatibility

Za posledné dva roky sa nahromadilo niekoľko zmien:

Spoločnosť Supermicro sa vzdáva patentovaného „prevráteného“ UIO tvaru pre radiče. Podrobnosti budú uvedené nižšie.
LSI 2108 (SAS2 RAID s vyrovnávacou pamäťou 512 MB) a LSI 2008 (SAS2 HBA s voliteľnou podporou RAID) sú stále v prevádzke. Produkty založené na týchto čipoch, od spoločností LSI a OEM, sú pomerne dobre odladené a stále relevantné.
Objavil sa LSI 2208 (rovnaký disk SAS2 RAID so zásobníkom LSI MegaRAID, iba s dvojjadrovým procesorom a vyrovnávacou pamäťou 1024 MB) a (vylepšená verzia LSI 2008 s rýchlejším procesorom a podporou PCI-E 3.0).

Prechod z UIO na WIO

Ako si pamätáte, karty UIO sú obyčajné karty PCI-E x8, v ktorých je celá základňa prvkov umiestnená na zadnej strane, t.j. ak je nainštalovaný v ľavej stúpačke, je na vrchu. Inštalácia dosiek do najnižšieho slotu servera vyžadovala taký tvarový faktor, ktorý umožňoval umiestniť štyri dosky do ľavej stúpačky. UIO nie je len tvarový faktor pre rozširujúce karty, sú to aj puzdrá určené na inštaláciu stúpačiek, samotných stúpačiek a základných dosiek špeciálneho tvarového faktora, s výrezom pre spodný rozširujúci slot a slotmi na inštaláciu stúpačiek.
Toto riešenie malo dva problémy. Po prvé, neštandardný tvarový faktor rozširujúcich kariet obmedzoval výber zákazníka. v rámci tvarového faktora UIO existuje iba niekoľko radičov SAS, InfiniBand a Ehternet. Po druhé, v štrbinách stúpačky nie je dostatočný počet pruhov PCI-E - iba 36, z toho iba 24 pruhov pre ľavú stúpačku, čo zjavne nestačí pre štyri základné dosky s PCI-E x8.
Čo je to WIO? Najskôr sa ukázalo, že do ľavej stúpačky je možné umiestniť štyri dosky, bez toho aby ste museli „otočiť sendvičové maslo“, a objavili sa stúpačky pre bežné dosky (RSC-R2UU-A4E8 +). Potom sa problém nedostatku liniek (teraz ich je 80) vyriešil použitím slotov s vyššou hustotou kontaktov.

Stúpačka UIO RSC-R2UU-UA3E8 +

Stúpačka WIO RSC-R2UW-4E8

Výsledky:

Stúpačky WIO nie je možné nainštalovať na základné dosky UIO (napríklad X8DTU-F).
Stúpačky UIO nie je možné nainštalovať na nové karty, ktoré sú vybavené technológiou WIO.
Existujú stúpačky pre WIO (na základnej doske), ktoré majú slot pre karty UIO. V prípade, že stále máte radiče UIO. Používajú sa na platformách pre zásuvku B2 (6027B-URF, 1027B-URF, 6017B-URF).
Vo formáte UIO nebudú nové ovládače. Napríklad radič USAS2LP-H8iR na čipu LSI 2108 bude posledný, pod UIO nebude LSI 2208 - iba obyčajný MD2 s PCI-E x8.

Radiče PCI-E

V súčasnosti sú relevantné tri typy: radiče RAID založené na LSI 2108/2208 a HBA založené na LSI 2308. Na čipe Marvel 9480 je tiež záhadná SAS2 HBA AOC-SAS2LP-MV8, ale píšete o nej kvôli jej exotickosti . Väčšina prípadov použitia pre interné SAS HBA je ZFS úložisko pod FreeBSD a rôzne príchute Solaris. Z dôvodu absencie problémov s podporou v týchto operačných systémoch výber padá na LSI 2008/2308 v 100% prípadov.
LSI 2108
Okrem UIO „shny AOC-USAS2LP-H8iR, ktorý je uvedený v dodatku, boli pridané ďalšie dva radiče:

AOC-SAS2LP-H8iR
LSI 2108, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, vyrovnávacia pamäť 512 MB, 8 interných portov (2 konektory SFF-8087). Je analogický s radičom LSI 9260-8i, ale vyrába ho spoločnosť Supermicro, v usporiadaní dosky sú menšie rozdiely, cena je o 40-50 dolárov nižšia ako v prípade LSI. Podporované sú všetky ďalšie možnosti LSI: aktivácia, FastPath a CacheCade 2.0, ochrana pamäte cache pomocou batérie - LSIiBBU07 a LSIiBBU08 (teraz sa uprednostňuje BBU08, má rozšírený teplotný rozsah a obsahuje kábel na vzdialenú montáž).
Napriek zavedeniu účinnejších radičov založených na LSI 2208 je LSI 2108 stále relevantný z dôvodu zníženia ceny. Výkon s konvenčnými HDD stačí v každom scenári, limit IOPS pre prácu s SSD je 150 000, čo je pre väčšinu rozpočtových riešení viac ako dosť.

AOC-SAS2LP-H4iR
LSI 2108, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, vyrovnávacia pamäť 512 MB, 4 interné + 4 externé porty. Analogicky k radiču LSI 9280-4i4e. Pohodlné na použitie v krytoch expandérov, pretože nie je potrebné privádzať výstup z expandéra von na pripojenie ďalších JBOD alebo v krytoch 1U pre 4 disky, ak je to potrebné, aby sa zabezpečila možnosť rozšírenia počtu diskov.
LSI 2208

AOC-S2208L-H8iR
LSI 2208, SAS2 RAID 0/1/5/6/10/50/60, vyrovnávacia pamäť 1024 MB, 8 interných portov (2 konektory SFF-8087). Je obdobou ovládača LSI 9271-8i. LSI 2208 je ďalším vývojom modelu LSI 2108. Procesor sa stal dvojjadrovým, čo nám umožnilo zvýšiť limit výkonu IOPS až na 465000. Bola pridaná podpora PCI-E 3.0 a vyrovnávacia pamäť zvýšená na 1 GB.
Ovládač podporuje ochranu batérie BBU09 cache a ochranu proti blesku CacheVault. Supermicro ich dodáva pod číslami dielov BTR-0022L-LSI00279 a BTR-0024L-LSI00297, je však jednoduchšie ich od nás kúpiť prostredníctvom predajného kanála LSI (druhá časť čísel dielov sú natívne čísla dielov LSI). Podporované sú tiež aktivačné kľúče MegaRAID Advanced Software Options, čísla dielov: AOC-SAS2-FSPT-ESW (FastPath) a AOCCHCD-PRO2-KEY (CacheCade Pro 2.0).
LSI 2308 (HBA)

AOC-S2308L-L8i a AOC-S2308L-L8e
LSI 2308, SAS2 HBA (s IR firmvérom - RAID 0/1 / 1E), 8 interných portov (2 konektory SFF-8087). Toto je ten istý radič, ktorý sa dodáva s rôznymi firmvérmi. AOC-S2308L-L8e - IT firmvér (čistý HBA), AOC-S2308L-L8i - IR firmvér (s podporou RAID 0/1 / 1E). Rozdiel je v tom, že L8i môže pracovať s IR a IT firmvérom, L8e iba s IT, IR firmvér je uzamknutý. Analogicky k radiču LSI 9207-8 i... Rozdiely od LSI 2008: rýchlejší čip (vo výsledku 800 MHz - limit IOPS sa zvýšil na 650 tisíc), objavila sa podpora PCI-E 3.0. Aplikácia: softvérové RAID (napríklad ZFS), rozpočtové servery.
Na základe tohto čipu nebudú k dispozícii žiadne lacné radiče s podporou RAID-5 (iMR stack, z hotových radičov - LSI 9240).

Palubné radiče

V najnovších produktoch (dosky X9 a platformy s nimi) označuje Supermicro prítomnosť radiča SAS2 od LSI s číslom „7“ v čísle dielu a číslom „3“ pre čipovú sadu SAS (Intel C600). Medzi LSI 2208 a 2308 sa však nerozlišuje, takže pri výbere dosky buďte opatrní.

Ovládač založený na LSI 2208 spájkovaný na základných doskách má maximálne 16 diskov. Po pridaní 17 sa to jednoducho nezistí a v denníku MSM uvidíte správu „PD nie je podporovaný“. Kompenzuje to výrazne nižšia cena. Napríklad balík „X9DRHi-F + externý radič LSI 9271-8i“ bude stáť asi o 500 dolárov viac ako X9DRH-7F s LSI 2008 na palube. Nie je možné obísť toto obmedzenie jeho blikaním do LSI 9271 - blikanie iného bloku SBR, ako v prípade LSI 2108, nepomáha.
Ďalšou vlastnosťou je nedostatočná podpora modulov CacheVault; na doskách jednoducho chýba priestor pre špeciálny konektor, takže je podporovaná iba BBU09. Možnosť inštalácie BBU09 závisí od použitého krytu. Napríklad LSI 2208 sa používa na blade serveroch 7127R-S6, je tu konektor BBU, ale na namontovanie samotného modulu potrebujete ďalší držiak batérie MCP-640-00068-0N.
Teraz bude potrebný firmvér SAS HBA (LSI 2308), pretože v systéme DOS na žiadnej z dosiek s LSI 2308 sas2flash.exe nezačína chybou „Nepodarilo sa inicializovať PAL“.

Ovládače na platformách Twin a FatTwin

Niektoré platformy 2U Twin 2 sú k dispozícii v troch verziách s tromi druhmi ovládačov. Napríklad:

2027TR-HTRF + - Čipová sada SATA
2027TR-H70RF + - LSI 2008
2027TR-H71RF + - LSI 2108
2027TR-H72RF + - LSI 2208

Takáto rozmanitosť je k dispozícii kvôli skutočnosti, že ovládače sú umiestnené na špeciálnej základnej doske, ktorá sa pripája k špeciálnemu slotu na základnej doske a k základnej doske disku.

BPN-ADP-SAS2-H6IR (LSI 2108)

BPN-ADP-S2208L-H6iR (LSI 2208)

BPN-ADP-SAS2-L6i (LSI 2008)

Puzdrá Supermicro xxxBE16 / xxxBE26

Ďalšou témou, ktorá priamo súvisí s kontrolórmi, je modernizácia prípadov s. Existujú odrody s ďalšou klietkou pre dva 2,5 "disky umiestnené na zadnom paneli skrinky. Účel - vyhradený disk (alebo zrkadlo) na zavedenie systému. Systém je samozrejme možné načítať pridelením malého objemu z iného disku skupiny alebo z ďalších diskov pripevnených vo vnútri skrinky (v 846 prípadoch môžete nainštalovať ďalšie spojovacie prvky pre jednu 3,5 "alebo dve 2,5" disky), ale aktualizované úpravy sú oveľa pohodlnejšie:

Tieto ďalšie disky navyše nemusia byť pripojené k radiču SATA s čipovou sadou. Pomocou kábla SFF8087-> 4xSATA sa môžete pripojiť k hlavnému radiču SAS cez výstup expandéra SAS.
P.S. Dúfam, že informácie boli užitočné. Pamätajte, že najkompletnejšie informácie a technickú podporu pre Supermicro, LSI, Adaptec od PMC a ďalších dodávateľov získate od spoločnosti True System.

Testy polí RAID 6, 5, 1 a 0 s diskami Hitachi SAS-2

Časy, keď slušný profesionálny 8-portový radič RAID stál veľa peňazí, sú preč. V dnešnej dobe sa objavili riešenia pre rozhranie Serial Attached SCSI (SAS), ktoré sú veľmi atraktívne z hľadiska ceny, funkčnosti aj výkonu. Jedným z nich je táto recenzia.

Ovládač LSI MegaRAID SAS 9260-8i

Predtým sme písali o druhej generácii rozhrania SAS s prenosovou rýchlosťou 6 Gb / s a veľmi lacnom 8-portovom radiči LSI SAS 9211-8i HBA, určenom pre organizáciu úložných systémov vstupnej cenovej úrovne na základe najjednoduchších SAS a Polia SATA RAID. Model LSI MegaRAID SAS 9260-8i bude vyššou triedou - je vybavený výkonnejším procesorom s hardvérovým spracovaním polí úrovní 5, 6, 50 a 60 (technológia ROC - RAID On Chip), ako aj hmatateľným objem (512 MB) integrovanej pamäte SDRAM pre efektívne ukladanie údajov do pamäte cache. Tento radič podporuje aj 6Gb / s SAS a SATA rozhranie a je navrhnutý pre PCI Express x8 v2.0 (5Gb / s na linku), čo je teoreticky takmer dosť na to, aby vyhovovalo potrebám 8 vysokorýchlostných portov SAS. A to všetko - za maloobchodnú cenu asi 500 dolárov, teda iba o pár stoviek drahšie ako rozpočet LSI SAS 9211-8i. Sám výrobca, mimochodom, toto riešenie odkazuje na sériu MegaRAID Value Line, teda na ekonomické riešenia.

8-portový radič SAS LSIMegaRAID SAS9260-8i a jeho procesor SAS2108 s pamäťou DDR2

Doska LSI SAS 9260-8i má nízky profil (tvar MD2), je vybavená dvoma internými konektormi Mini-SAS 4X (každý z nich umožňuje pripojiť až 4 disky SAS priamo alebo viac - prostredníctvom multiplikátorov portov), je určený pre zbernicu PCI Express x8 2.0 a podporuje úrovne RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50 a 60, dynamické funkcie SAS a ďalšie. Radič LSI SAS 9260-8i je možné nainštalovať do rackových serverov 1U aj 2U (servery Mid a High-End) a puzdier ATX a Slim-ATX (pre pracovné stanice). Podporu RAID poskytuje hardvér - zabudovaný procesor LSI SAS2108 (jadro PowerPC na 800 MHz), doplnený o 512 MB DDR2 800 MHz pamäte s podporou ECC. LSI sľubuje rýchlosť procesora až 2,8 GB / s čítanie a 1,8 GB / s zápis. Z bohatej funkčnosti adaptéra stojí za zmienku funkcie Online Capacity Expansion (OCE), Online RAID Level Migration (RLM) (rozšírenie hlasitosti a zmena typu polí na cestách), SafeStore Encryption Services a okamžité bezpečné mazanie (šifrovanie údajov na diskoch a bezpečné mazanie údajov), podpora diskov SSD (technológia SSD Guard) a ďalšie. atď. Pre tento regulátor je voliteľne k dispozícii batériový modul (s ním by maximálna prevádzková teplota nemala prekročiť +44,5 stupňov Celzia).

Kľúčové špecifikácie radiča LSI SAS 9260-8i

Systémové rozhranie	PCI Express x8 2.0 (5 GT / s), zbernica Master DMA
Diskové rozhranie	SAS-2 6 Gb / s (podporuje SSP, SMP, STP a SATA)
Porty SAS	8 (2 x4 Mini-SAS SFF8087 konektory), podporuje až 128 diskov cez multiplikátory portov
Podpora RAID	úrovne 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60
CPU	LSI SAS2108 ROC (PowerPC @ 800 MHz)
Vstavaná vyrovnávacia pamäť	512 MB ECC DDR2 800 MHz
Spotreba energie, nič viac	24 W (napájanie +3,3 V a +12 V zo slotu PCIe)
Rozsah prevádzkovej / skladovacej teploty	0 ... + 60 ° С / -45 ... + 105 ° С.
Formát, rozmery	MD2 nízky profil, 168 x 64,4 mm
Hodnota MTBF	> 2 milióny h
Záruka výrobcu	3 roky

Výrobca identifikoval typické aplikácie LSI MegaRAID SAS 9260-8i nasledovne: rôzne video stanice (video na požiadanie, video dohľad, tvorba a úprava videa, lekárske snímky), vysoko výkonné výpočtové a archívy digitálnych údajov, rôzne servery (súbory , web, pošta, databázy). Prevažná väčšina úloh sa vo všeobecnosti rieši v malých a stredných podnikoch.

V bielooranžovom boxe s frivolne usmievavou zubatou tvárou dámy na „titule“ (zjavne, aby sa lepšie nalákali fúzatí sysadmini a drsní tvorcovia systémov) sa nachádza doska radiča, konzoly na jej inštaláciu v ATX, Slim-ATX, atď., dva 4-diskové káble s konektormi Mini-SAS na jednom konci a bežným SATA (bez napájania) na druhom konci (na pripojenie až 8 jednotiek k radiču), rovnako ako CD s dokumentáciou PDF a ovládačmi pre mnoho verzie Windows, Linux (SuSE a RedHat), Solaris a VMware.

Rozsah dodávky pre krabicovú verziu radiča LSI MegaRAID SAS 9260-8i (minikarta MegaRAID Advanced Services Hardware Key je k dispozícii na požiadanie)

Softvérové technológie LSI MegaRAID Advanced Services sú k dispozícii so špeciálnym hardvérovým kľúčom (dodáva sa osobitne) pre radič LSI MegaRAID SAS 9260-8i: MegaRAID Recovery, MegaRAID CacheCade, MegaRAID FastPath, LSI SafeStore Encryption Services (nad rámec tohto článku). Najmä z hľadiska zvýšenia výkonu radu tradičných diskov (HDD) pomocou pevného disku (SSD) pridaného do systému bude užitočná technológia MegaRAID CacheCade, pomocou ktorej SSD funguje ako vyrovnávacia pamäť druhej úrovne pre pole HDD (obdoba hybridného riešenia pre HDD), ktorá v niektorých prípadoch poskytuje až 50-násobné zvýšenie výkonu diskového subsystému. Zaujímavé je tiež riešenie MegaRAID FastPath, ktoré znižuje latenciu procesorov I / O spracovania procesora SAS2108 (deaktiváciou optimalizácie pre jednotky pevného disku), čo umožňuje urýchliť činnosť poľa niekoľkých polovodičových disky (SSD) pripojené priamo k portom SAS 9260-8i.

Je pohodlnejšie vykonávať operácie s konfiguráciou, nastavením a údržbou radiča a jeho polí v podnikovom manažéri v prostredí operačného systému (nastavenia v ponuke BIOS Setup samotného radiča nie sú dostatočné - sú k dispozícii iba základné funkcie. ). Najmä v správcovi môžete pomocou niekoľkých kliknutí myšou usporiadať ľubovoľné pole a nastaviť zásady jeho fungovania (ukladanie do pamäte cache atď.) - pozri snímky obrazovky.

Ukážkové snímky obrazovky nástroja Windows Manager na konfiguráciu úrovní RAID 5 (hore) a 1 (dole).

Testovanie

Aby sme sa oboznámili so základným výkonom LSI MegaRAID SAS 9260-8i (bez hardvérového kľúča MegaRAID Advanced Services a súvisiacich technológií), použili sme päť vysoko výkonných diskov SAS s rýchlosťou vretena 15 000 ot / min a podporou pre SAS- 2 rozhranie (6 Gb / c) - Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600 s kapacitou každý 300 GB.

Pevný disk Hitachi Ultrastar 15K600 bez horného krytu

To nám umožní otestovať všetky základné úrovne polí - RAID 6, 5, 10, 0 a 1, a to nielen s minimálnym počtom diskov pre každý z nich, ale aj „pre rast“, teda pri pridávaní disk na druhý zo 4-kanálových portov SAS čipu ROC. Všimnite si, že hrdina tohto článku má zjednodušený analóg - 4-portový radič LSI MegaRAID SAS 9260-4i založený na rovnakom základe prvkov. Preto sú na ňu rovnako použiteľné aj naše testy 4-diskových polí.

Maximálna rýchlosť sekvenčného čítania / zápisu užitočného zaťaženia pre Hitachi HUS156030VLS600 je asi 200 MB / s (pozri graf). Priemerná doba prístupu na čítanie (špecifikácie) - 5,4 ms. Vstavaná vyrovnávacia pamäť je 64 MB.

Graf sekvenčnej rýchlosti čítania a zápisu Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600

Testovací systém bol založený na procesore Intel Xeon 3120, základnej doske s čipsetom Intel P45 a 2 GB pamäte DDR2-800. Radič SAS bol nainštalovaný do slotu PCI Express x16 v2.0. Testy sa uskutočňovali pod operačnými systémami Windows XP SP3 Professional a Windows 7 Ultimate SP1 x86 (čisto americké verzie), pretože ich serverové náprotivky (Windows 2003 a 2008) neumožňujú fungovanie niektorých testovacích štandardov a skriptov, ktoré sme používali. . Použité testy boli 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 a pre Futuremark PCMark Vantage a PCMark05. Testy sa uskutočňovali na nepridelených zväzkoch (IOmeter, H2BenchW, AIDA64) a na formátovaných oddieloch. V druhom prípade (pre NASPT a PCMark) sa výsledky brali ako pre fyzický začiatok poľa, tak aj pre jeho stred (objemy polí s maximálnou dostupnou kapacitou boli rozdelené do dvoch rovnakých logických oddielov). To nám umožňuje adekvátnejšie posúdiť výkonnosť riešení, pretože najrýchlejšie počiatočné časti zväzkov, na ktorých väčšina prehliadačov vykonáva porovnávanie súborov, často neodrážajú situáciu na zvyšku disku, čo sa dá veľmi dobre využiť. aktívne v reálnej práci.

Všetky testy sa uskutočnili päťkrát a výsledky sa spriemerovali. Našu aktualizovanú metodiku hodnotenia profesionálnych diskových riešení zvážime podrobnejšie v samostatnom článku.

Zostáva dodať, že pri tomto testovaní sme použili firmvér radiča verzie 12.12.0-0036 a ovládačov verzie 4.32.0.32. Ukladanie do medzipamäte na zápis a čítanie bolo povolené pre všetky polia a disky. Možno nás použitie modernejšieho firmvéru a ovládačov ušetrilo od zvláštností zaznamenaných vo výsledkoch prvých testov toho istého radiča. V našom prípade neboli pozorované žiadne také incidenty. V našom balíku však tiež nepoužívame skript FC-Test 1.0, čo je veľmi pochybné z hľadiska spoľahlivosti výsledkov (ktoré by v istých prípadoch tí istí kolegovia „chceli nazvať zmätok, kolísanie a nepredvídateľnosť“) v našom balíku, pretože sme opakovane zaznamenali jeho nekonzistenciu v niektorých vzoroch súborov (najmä v množinách malých, menej ako 100 Kbytov, súborov).

Nasledujúce diagramy zobrazujú výsledky pre 8 konfigurácií polí:

RAID 0 z 5 diskov;
RAID 0 zo 4 diskov;
RAID 5 z 5 diskov;
4-diskový RAID 5;
RAID 6 z 5 diskov;
RAID 6 zo 4 diskov;
RAID 1 zo 4 diskov;
RAID 1 z 2 diskov.

LSI očividne chápe pole RAID 1 so štyrmi diskami (pozri snímku obrazovky vyššie) ako pole strip + mirror, ktoré sa zvyčajne označuje ako RAID 10 (potvrdzujú to aj výsledky testu).

Výsledky testu

Aby sme webovú stránku s recenziami nepreťažili nespočetným súborom diagramov, niekedy neinformatívnych a únavných (čo často robia „besní kolegovia“ :)), zhrnuli sme podrobné výsledky niektorých testov v stôl... Tí, ktorí chcú analyzovať jemnosť výsledkov, ktoré sme získali (napríklad zistiť pre seba správanie osôb zapojených do najdôležitejších úloh), môžu tak urobiť nezávisle. Zameriame sa na najdôležitejšie a kľúčové výsledky testov, ako aj na priemerné ukazovatele.

Poďme sa najskôr pozrieť na výsledky „čisto fyzických“ testov.

Priemerná doba náhodného prístupu k údajom pri čítaní na jednom disku Hitachi Ultrastar 15K600 HUS156030VLS600 je 5,5 ms. Keď sú však usporiadané do polí, tento indikátor sa mierne mení: klesá (v dôsledku efektívneho ukladania do pamäte cache v radiči LSI SAS9260) pre „zrkadlené“ polia a zvyšuje sa pre všetky ostatné. Najväčší nárast (asi 6%) sa pozoruje u polí úrovne 6, pretože radič musí súčasne pristupovať k najväčšiemu počtu diskov (tri pre RAID 6, dva pre RAID 5 a jeden pre RAID 0, pretože adresa v tomto teste sa vyskytuje v blokoch iba 512 bajtov, čo je podstatne menej ako veľkosť blokov vkladania polí).

Oveľa zaujímavejšia je situácia s náhodným prístupom k poliam počas zápisu (v blokoch po 512 bajtov). Pre jeden disk je tento parameter približne 2,9 ms (bez ukladania do pamäte cache v hostiteľskom radiči), avšak v poliach v radiči LSI SAS9260 pozorujeme výrazný pokles tohto čísla v dôsledku dobrého ukladania do pamäte cache 512 MB SDRAM. vyrovnávacia pamäť regulátora. Je zaujímavé, že najdramatickejší efekt sa dosahuje u polí RAID 0 (čas náhodného zápisu klesá v porovnaní s jednou jednotkou takmer o rádovo)! To by malo nepochybne mať priaznivý vplyv na výkon týchto polí v rade úloh servera. Zároveň ani na poliach s výpočtami XOR (teda pri vysokom zaťažení procesora SAS2108) náhodný prístup k zápisu nevedie k zjavnému spomaleniu - opäť vďaka výkonnej vyrovnávacej pamäti radiča. Je prirodzené, že RAID 6 je tu o niečo pomalší ako RAID 5, ale rozdiel medzi nimi je v skutočnosti zanedbateľný. Trochu ma v tomto teste prekvapilo správanie sa jediného „zrkadla“, ktoré pri písaní vykazovalo najpomalší náhodný prístup (možno toto je „vlastnosť“ mikrokódu tohto radiča).

Grafy lineárneho (postupného) čítania a zápisu (vo veľkých blokoch) pre všetky polia nemajú žiadne zvláštnosti (pre čítanie a zápis sú takmer identické za predpokladu, že je povolené ukladanie do pamäte cache pre radič) a všetky sa menia podľa počtu diskov zúčastňujúcich sa paralelne na „užitočnom“ procese. To znamená, že u diskov RAID 0 s piatimi diskami sa rýchlosť „zdvojnásobuje“ v porovnaní s jedným diskom (dosahujúcim 1 GB / s!). U diskov RAID 5 s piatimi diskami sa „štvornásobne“, u diskov RAID 6 „strojnásobuje“ (samozrejme trojnásobok :)), pre RAID 1 zo štyroch diskov sa zdvojnásobí (bez problémov! :)) a pre jednoduché zrkadlo duplikuje grafy jedného disku. Tento vzor je jasne viditeľný, najmä pokiaľ ide o maximálnu rýchlosť čítania a zápisu skutočne veľkých (256 MB) súborov vo veľkých blokoch (od 256 KB do 2 MB), čo ilustrujeme diagramom Benchmarku ATTO Disk Benchmark. Test 2,46 (výsledky tohto testu pre Windows 7 a XP sú takmer identické).

Tu z celkového obrazu neočakávane vypadol iba prípad čítania súborov na poli RAID 6 s 5 diskami (výsledky boli opakovane kontrolované). Avšak pri čítaní v blokoch s veľkosťou 64 KB rýchlosť tohto poľa rastie na 600 MB / s. Odpíšme teda túto skutočnosť ako „vlastnosť“ aktuálneho firmvéru. Upozorňujeme tiež, že pri zápise skutočných súborov je rýchlosť o niečo vyššia kvôli ukladaniu do medzipamäte vo veľkej vyrovnávacej pamäti radiča a rozdiel v čítaní je viditeľnejší, čím nižšia je skutočná lineárna rýchlosť poľa.

Pokiaľ ide o rýchlosť rozhrania, ktorá sa zvyčajne meria parametrami čítania a zápisu do vyrovnávacej pamäte (viacnásobné volania na rovnakú adresu zväzku disku), tu musíme uznať, že sa ukázalo byť rovnaké pre takmer všetky polia z dôvodu zahrnutia vyrovnávacia pamäť radiča pre tieto polia (pozri. tabuľka). Záznamové rýchlosti pre všetkých účastníkov nášho testu teda boli približne 2 430 MB / s. Upozorňujeme, že zbernica PCI Express x8 2.0 teoreticky poskytuje rýchlosť 40 Gb / s alebo 5 GB / s, avšak podľa užitočných údajov je teoretická hranica nižšia - 4 GB / s, čo znamená, že v našom prípade je radič skutočne pracoval podľa verzie 2.0 zbernice PCIe. Nami namerané 2,4 GB / s teda zjavne predstavuje skutočnú šírku pásma palubnej pamäte radiča (pamäť DDR2-800 s 32-bitovou dátovou zbernicou, čo je teoreticky vidieť z konfigurácie čipov ECC na doske) dáva až 3,2 GB / s). Pri čítaní polí nie je ukladanie do pamäte cache také „komplexné“ ako pri zápise, preto je rýchlosť „rozhrania“ meraná v obslužných programoch spravidla nižšia ako rýchlosť čítania vyrovnávacej pamäte radiča (typická 2,1 GB / s pre polia úrovní 5 a 6) a v niektorých prípadoch „klesne“ na rýchlosť čítania vyrovnávacej pamäte samotných pevných diskov (okolo 400 MB / s pre jeden pevný disk, pozri graf vyššie), vynásobenej počtom „sekvenčných“ diskov v poli (z našich výsledkov sú to iba prípady RAID 0 a 1).

S „fyzikou“, ktorú sme v prvej aproximácii zistili, je čas prejsť k „textom“, teda testom „skutočných“ detských aplikácií. Mimochodom, bude zaujímavé zistiť, či sa výkonnosť polí mení pri vykonávaní zložitých používateľských úloh rovnako lineárne ako pri čítaní a zápise veľkých súborov (pozri schému vyššie uvedeného testu ATTO). Dúfam, že zvedavý čitateľ už bol schopný predpovedať odpoveď na túto otázku.

Ako „šalát“ k našej „lyrickej“ časti jedla budeme slúžiť testom diskov na pracovnej ploche z balíkov PCMark Vantage a PCMark05 (pre Windows 7, respektíve XP), ako aj podobnému „stopovému“ testu aplikácií z balíček H2BenchW 4.13 od autoritatívneho nemeckého časopisu C'T. Áno, tieto štandardy boli pôvodne navrhnuté na hodnotenie pevných diskov v stolných počítačoch a lacných pracovných staniciach. Napodobňujú vykonávanie bežných úloh pokročilého osobného počítača na diskoch - práca s videom, zvukom, „photoshopom“, antivírusom, hrami, výmenným súborom, inštaláciou aplikácií, kopírovaním a zápisom súborov atď. Preto by ich výsledky nemali byť brané v kontexte tohto článku ako konečná pravda - koniec koncov, ďalšie úlohy sa často vykonávajú na diskových poliach. Napriek tomu, vzhľadom na skutočnosť, že samotný výrobca umiestňuje tento radič RAID, vrátane relatívne lacných riešení, je táto trieda testovacích úloh celkom schopná charakterizovať určitý podiel aplikácií, ktoré sa v skutočnosti na týchto poliach vykonajú (rovnaká práca s video, profesionálne grafické spracovanie, výmena OS a aplikácií náročných na zdroje, kopírovanie súborov, antivírus atď.). Dôležitosť týchto troch komplexných referenčných kritérií v našom celkovom balíku by sa preto nemala podceňovať.

V populárnom programe PCMark Vantage v priemere (pozri diagram) pozorujeme veľmi pozoruhodný fakt - výkon tohto multi-diskového riešenia je takmer nezávislý od typu použitého poľa! Mimochodom, v určitých medziach tento záver platí aj pre všetky jednotlivé testovacie stopy (typy úloh) obsiahnuté v balíkoch PCMark Vantage a PCMark05 (podrobnosti nájdete v tabuľke). Môže to znamenať buď skutočnosť, že firmvérové algoritmy radiča (s vyrovnávacou pamäťou a diskami) takmer nezohľadňujú špecifiká fungovania aplikácií tohto typu, alebo skutočnosť, že väčšina týchto úloh sa vykonáva v vyrovnávacej pamäti. pamäť samotného radiča (a s najväčšou pravdepodobnosťou sledujeme kombináciu týchto dvoch faktorov). Avšak pre druhý prípad (to znamená vykonávanie stôp do značnej miery v pamäti cache radiča RAID) sa ukáže, že priemerný výkon riešení nie je taký vysoký - porovnajte tieto údaje s výsledkami testov niektorých “ desktop („čipová sada“) 4-diskové polia RAID 0 a 5 a lacné samostatné disky SSD na zbernici SATA 3Gb / s (pozri prehľad). V porovnaní s jednoduchou „čipovou sadou“ 4-diskovým RAID 0 (a na dvakrát pomalších pevných diskoch ako tu používaný Hitachi Ultrastar 15K600) sú polia na LSI SAS9260 v testoch PCMark menej ako dvakrát rýchlejšie, potom relatívne ani najrýchlejší „rozpočet „jediný SSD disk, ktorý všetci určite stratia! Výsledky testu disku PCMark05 poskytujú podobný obraz (pozri tabuľku; nemá zmysel pre ne kresliť samostatný diagram).

Podobný obraz (s určitými výhradami) pre polia na LSI SAS9260 možno pozorovať v ďalšom „sledovacom“ aplikačnom benchmarku - C'T H2BenchW 4.13. Tu iba dve z najpomalších (z hľadiska štruktúry) polí (RAID 6 zo 4 diskov a jednoduché „zrkadlo“) zreteľne zaostávajú za všetkými ostatnými poľami, ktorých výkon samozrejme dosahuje túto „dostatočnú“ úroveň, keď nie dlhšie spočíva na diskovom subsystéme a v efektívnosti procesora SAS2108 s vyrovnávacou pamäťou radiča s týmito zložitými sekvenciami hovorov. A v tejto súvislosti nás môže potešiť skutočnosť, že výkonnosť polí založených na LSI SAS9260 v úlohách tejto triedy je takmer nezávislá od použitého typu poľa (RAID 0, 5, 6 alebo 10), čo umožňuje využívať viac spoľahlivé riešenia bez obetovania konečného výkonu.

„Maslenica však nie je všetko pre mačku“ - ak zmeníme testy a skontrolujeme fungovanie polí so skutočnými súbormi v súborovom systéme NTFS, obraz sa radikálne zmení. V teste Intel NASPT 1.7 teda veľa z „predinštalovaných“ scenárov, ktoré priamo súvisia s úlohami typickými pre počítače vybavené radičom LSI MegaRAID SAS9260-8i, je usporiadanie poľa podobné tomu, ktoré sme pozorovali v test ATTO pri čítaní a zápise veľkých súborov - výkon sa úmerne zvyšuje s rastúcou „lineárnou“ rýchlosťou polí.

V tomto diagrame uvádzame priemer všetkých testov a vzorov NASPT, zatiaľ čo v tabuľke vidíte podrobné výsledky. Dovoľte mi zdôrazniť, že server NASPT sme spustili ako pod operačným systémom Windows XP (tak to zvyčajne robí veľa prehliadačov), tak aj pod operačným systémom Windows 7 (ktorý sa kvôli určitým zvláštnostiam tohto testu vykonáva menej často). Faktom je, že Seven (a jeho „veľký brat“ Windows 2008 Server) používajú pri práci so súbormi agresívnejšie algoritmy natívneho ukladania do vyrovnávacej pamäte ako XP. Okrem toho sa kopírovanie veľkých súborov v priečinku „Sedem“ vyskytuje hlavne v blokoch s veľkosťou 1 MB (XP spravidla funguje v blokoch s veľkosťou 64 KB). To vedie k skutočnosti, že výsledky „súborového“ testu Intel NASPT sa výrazne líšia vo Windows XP a Windows 7 - v druhom sú omnoho vyššie, niekedy aj viac ako dvakrát! Mimochodom, porovnali sme výsledky NASPT (a ďalších testov našej sady) v systéme Windows 7 s 1 GB a 2 GB nainštalovanej systémovej pamäte (existujú informácie, že pri veľkom množstve systémovej pamäte sa zvyšuje medzipamäť operácií na disku v systéme Windows 7) a výsledky NASPT sú ešte vyššie), avšak v rámci chyby merania sme nenašli žiadny rozdiel.

Spory o tom, ktoré OS (z hľadiska zásad ukladania do vyrovnávacej pamäte atď.) Je „lepšie“ testovať disky a radiče RAID, necháme na diskusné vlákno tohto článku. Veríme, že testovanie diskov a riešení na nich založených by malo byť v podmienkach čo najbližších skutočným situáciám ich fungovania. Preto sú podľa nás nami získané výsledky pre oba OS rovnako hodnotné.

Ale späť k grafu priemerného výkonu NASPT. Ako vidíte, rozdiel medzi najrýchlejším a najpomalším z polí, ktoré sme tu testovali, je v priemere o niečo menej ako trikrát. To samozrejme nie je päťnásobná medzera, ako pri čítaní a zápise veľkých súborov, ale je to tiež dosť badateľné. Polia sú umiestnené prakticky v pomere k ich lineárnej rýchlosti, a to je dobrá správa: to znamená, že procesor LSI SAS2108 je v spracovaní dát pomerne rýchly, takmer bez vytvárania prekážok, keď polia úrovne 5 a 6 aktívne pracujú.

Z dôvodu spravodlivosti je potrebné poznamenať, že v NASPT existujú vzory (2 z 12), v ktorých je pozorovaný rovnaký obraz ako v prípade PCMark s H2BenchW, a síce, že výkonnosť všetkých testovaných polí je prakticky rovnaká! Jedná sa o kancelársku produktivitu a kopírovanie na server NAS (pozri tabuľku). Je to zrejmé najmä v systéme Windows 7, aj keď v prípade systému Windows XP je zrejmá tendencia „konvergencie“ (v porovnaní s inými modelmi). Existujú však vzory v PCMark s H2BenchW, kde výkon polí rastie úmerne s ich lineárnou rýchlosťou. Všetko teda nie je také jednoduché a jednoznačné, ako by sa niekomu mohlo páčiť.

Spočiatku som chcel diskutovať o diagrame s celkovým výkonom polí, ktorý bol spriemerovaný zo všetkých aplikačných testov (PCMark + H2BenchW + NASPT + ATTO), teda z tohto:

Nie je tu však o čom diskutovať: vidíme, že správanie sa polí na radiči LSI SAS9260 v testoch, ktoré emulujú činnosť určitých aplikácií, sa môže radikálne líšiť v závislosti od použitých scenárov. Preto je lepšie vyvodiť závery o výhodách konkrétnej konfigurácie na základe toho, aké úlohy budete súčasne vykonávať. A v tomto môžeme výrazne pomôcť ďalšiemu profesionálnemu testu - syntetickým vzorom pre IOmeter, emulujúcim jedno alebo druhé zaťaženie systému ukladania dát.

Testy v IOmetri

V tomto prípade preskočíme diskusiu o mnohých vzoroch, ktoré starostlivo merajú rýchlosť práce v závislosti od veľkosti prístupového bloku, percenta operácií zápisu, percenta náhodných prístupov atď. Toto je v skutočnosti čistá syntetika , čo dáva málo užitočného praktické informácie a zaujíma skôr čisto teoreticky. Koniec koncov, hlavné praktické body týkajúce sa „fyziky“ sme si už objasnili vyššie. Je pre nás dôležitejšie zamerať sa na vzory, ktoré napodobňujú skutočnú prácu - servery rôznych typov, ako aj na operácie so súbormi.

Na emuláciu serverov ako File Server, Web Server a DataBase (databázový server) sme použili známe rovnomenné vzory, ktoré v tom čase navrhovali spoločnosti Intel a StorageReview.com. Pre všetky prípady sme testovali polia s hĺbkou príkazového frontu (QD) od 1 do 256 s krokom 2.

Vo vzore „Databáza“, ktorý využíva náhodný prístup k disku v blokoch s veľkosťou 8 KB v rámci celého zväzku poľa, je možné pozorovať významnú výhodu polí bez kontroly parity (tj. RAID 0 a 1) pomocou príkazu hĺbka frontu 4 a vyššie, zatiaľ čo všetky polia s paritou (RAID 5 a 6) vykazujú veľmi podobný výkon (napriek dvojitému rozdielu medzi nimi v rýchlosti lineárneho prístupu). Situácia sa dá ľahko vysvetliť: všetky polia skontrolované paritou vykazovali v testoch podobné hodnoty priemerného času náhodného prístupu (pozri diagram vyššie) a práve tento parameter určuje hlavne výkonnosť v tomto teste. Je zaujímavé, že výkon všetkých polí rastie takmer lineárne so zvyšujúcou sa hĺbkou frontu príkazov až na 128 a iba pri QD = 256 je v niektorých prípadoch vidieť náznak sýtosti. Maximálny výkon polí s paritou pri QD = 256 bol asi 1100 IOps (operácií za sekundu), to znamená, že procesor LSI SAS2108 strávi menej ako 1 ms spracovaním jedného údaju v 8 kB (asi 10 miliónov jednobajtových XOR počet operácií za sekundu pre RAID 6; procesor samozrejme vykonáva súčasne ďalšie úlohy týkajúce sa vstupu a výstupu údajov a práce s vyrovnávacou pamäťou).

Vo vzore súborového servera, ktorý používa bloky rôznych veľkostí na náhodný prístup na čítanie a zápis do poľa v celej jeho veľkosti, sledujeme obraz podobný DataBase, s tým rozdielom, že tu sú diskové polia s paritou (RAID 5 a 6) sú nápadne obchádzané rýchlosťou. Ich náprotivky so 4 diskami a vykazujú takmer identický výkon (okolo 1 200 IOps pri QD = 256)! Zdá sa, že pridanie piateho disku k druhému z dvoch 4-kanálových portov SAS radiča nejako optimalizuje výpočtové zaťaženie procesora (kvôli I / O?). Možno by stálo za to porovnať rýchlosť 4-diskových polí, keď sú jednotky pripojené v pároch k rôznym konektorom Mini-SAS radiča, aby sa zistila optimálna konfigurácia na usporiadanie polí na LSI SAS9260, ale toto je už úloha pre ďalší článok.

Vo vzore webového servera, kde podľa jeho tvorcov neexistujú žiadne operácie zápisu na disk (a teda ani výpočet funkcií XOR na zápis) ako triedy, sa obrázok stáva ešte zaujímavejším. Faktom je, že všetky tri päť diskové polia z našej množiny (RAID 0, 5 a 6) tu vykazujú identický výkon, a to aj napriek znateľnému rozdielu medzi nimi, čo sa týka lineárnej rýchlosti čítania a výpočtov parity! Mimochodom, tieto tri rovnaké polia, ale so 4 diskami, sú tiež navzájom rovnako rýchle! A z obrazu vypadne iba RAID 1 (a 10). Prečo sa to deje, je ťažké posúdiť. Možno má radič veľmi efektívne algoritmy na výber „dobrých diskov“ (teda tých z piatich alebo štyroch diskov, z ktorých sú potrebné dáta na prvom mieste), čo v prípade RAID 5 a 6 zvyšuje pravdepodobnosť skoršieho príchodu dát z platne a vopred pripraviť procesor na potrebné výpočty (pamätajte na hlboký príkazový rad a veľkú medzipamäť DDR2-800). Vo výsledku to môže kompenzovať latenciu spojenú s výpočtami XOR a vyrovnať ich v „šanciach“ pomocou „jednoduchého“ RAID 0. V každom prípade možno radič LSI SAS9260 chváliť iba za jeho extrémne vysoké výsledky (okolo 1 700 IOps pre 5-diskové polia s QD = 256) vo vzore webového servera pre polia s paritou. Bohužiaľ, veľmi nízky výkon dvojdiskového zrkadla vo všetkých týchto serverových modeloch sa stal masťou.

Vzor webového servera sa odráža v našom vlastnom vzore, ktorý emuluje náhodné čítanie malých (64 KB) súborov v celom priestore poľa.

Výsledky boli opäť skombinované do skupín - všetky 5-diskové polia sú navzájom rovnaké v rýchlosti a vedú v našom „závode“, 4-diskové RAID 0, 5 a 6 sú od seba tiež nerozlíšiteľné vo výkone a iba „zrkadlá“ vypadávajú z celkovej hmotnosti (mimochodom, 4-diskové „zrkadlo“, to znamená, že RAID 10 je rýchlejší ako všetky ostatné 4-diskové polia - zjavne kvôli rovnakému algoritmu „výberu úspešného disku“) . Zdôrazňujeme, že tieto zákonitosti platia iba pre veľkú hĺbku frontu príkazov, zatiaľ čo pri malom rade (QD = 1–2) môže byť situácia a vodcovia úplne odlišní.

Všetko sa zmení, keď servery pracujú s veľkými súbormi. V podmienkach moderného „ťažkého“ obsahu a nových „optimalizovaných“ OS, ako sú Windows 7, 2008 Server atď. práca s megabajtovými súbormi a dátovými blokmi s veľkosťou 1 MB je čoraz dôležitejšia. V tejto situácii sa náš nový vzor, ktorý emuluje náhodné čítanie 1 MB súborov na celom disku (podrobnosti o nových vzoroch popíšeme v samostatnom článku o metodike), ukazuje ako veľmi užitočný na dôkladnejšie vyhodnotenie potenciálu servera. radiča LSI SAS9260.

Ako vidíte, 4-diskové „zrkadlo“ tu nenecháva nikoho nádej na vedenie a jasne dominuje v akejkoľvek rade príkazov. Jeho výkon tiež spočiatku rastie lineárne so zvyšujúcou sa hĺbkou príkazového frontu, ale pri QD = 16 pre RAID 1 dosahuje sýtosť (rýchlosť je asi 200 MB / s). Mierne „neskôr“ (pri QD = 32) dôjde k saturácii výkonu v poliach, ktoré sú v tomto teste pomalšie, pričom medzi nimi musí byť RAID 0 pridelené „strieborné“ a „bronzové“ a polia s paritou sú outsidermi, ktoré strácajú ešte predtým, ako zažiarili RAID 1 z dvoch diskov, čo sa ukazuje ako prekvapivo dobré. To nás vedie k záveru, že aj pri čítaní je výpočtová záťaž XOR na procesore LSI SAS2108 pri práci s veľkými súbormi a blokmi (umiestnenými náhodne) pre ňu veľmi zaťažujúca a pre RAID 6, kde sa vlastne zdvojnásobuje, je niekedy až prehnane - výkon riešení sotva prekročí 100 MB / s, teda 6 - 8-krát nižší ako pri lineárnom čítaní! Redundantný RAID 10 je tu zjavne výnosnejší.

Pri náhodnom zaznamenávaní malých súborov sa obraz opäť nápadne líši od tých, ktoré sme videli predtým.

Faktom je, že tu výkon polí prakticky nezávisí od hĺbky príkazového frontu (je zrejmé, že to ovplyvňuje obrovská vyrovnávacia pamäť radiča LSI SAS9260 a pomerne veľké medzipamäte samotných pevných diskov), ale dramaticky sa mení s typom poľa! Bezpodmieneční vodcovia sú tu pre procesor RAID 0 „nenároční“ a „bronzoví“ s viac ako dvojnásobnou stratou pre vodcu - v RAID 10. Všetky polia s paritou tvorili veľmi úzku samostatnú skupinu so zrkadlom s dvoma diskami (podrobnosti na nich sú uvedené v samostatnom diagrame pod), pričom s vodcami trikrát prehrali. Áno, toto je určite veľká záťaž procesora radiča. Úprimne povedané, od SAS2108 som také „zlyhanie“ nečakal. Niekedy je aj softvérový RAID 5 založený na „čipsetovom“ radiči SATA (s ukladaním do pamäte cache pomocou systému Windows a výpočtom pomocou centrálneho procesora počítača) schopný pracovať rýchlejšie ... Avšak „vlastných“ 440 - 500 IOps radič stále produkuje stabilné - porovnajte to s grafom priemernej doby prístupu na zápis na začiatku sekcie s výsledkami.

Prechod na náhodné zapisovanie veľkých súborov s veľkosťou 1 MB vedie k zvýšeniu ukazovateľov absolútnej rýchlosti (pre RAID 0 - takmer k hodnotám pre náhodné čítanie takýchto súborov, teda 180 - 190 MB / s), ale celkový obraz zostáva takmer nezmenený - polia s paritou mnohokrát pomalšie ako RAID 0.

Obrázok pre RAID 10 je zvedavý - jeho výkon klesá so zvyšujúcou sa hĺbkou príkazového frontu, aj keď nie veľmi. Pre ostatné polia taký efekt neexistuje. Dvojdiskové „zrkadlo“ tu vyzerá opäť skromne.

Teraz sa pozrime na vzory, v ktorých sa súbory v rovnakom množstve čítajú a zapisujú na disk. Takéto zaťaženia sú typické najmä pre niektoré video servery alebo počas aktívneho kopírovania / duplikácie / zálohovania súborov v rovnakom poli, ako aj v prípade defragmentácie.

Prvý - súbory 64 kB náhodne v celom poli.

Tu je zrejmá určitá podobnosť s výsledkami vzoru DataBase, aj keď absolútne rýchlosti polí sú trikrát vyššie a dokonca aj pri QD = 256 je už badateľná určitá saturácia výkonu. Vyššie (v porovnaní so vzorom DataBase) percento operácií zápisu v tomto prípade vedie k tomu, že polia s paritou a „zrkadlom“ na dvoch diskoch sa stávajú zjavnými outsidermi, čo je výrazne horšia rýchlosť ako polia RAID 0 a 10.

Pri prechode na súbory 1 MB sa tento vzor spravidla zachová, aj keď absolútna rýchlosť sa približne strojnásobí a RAID 10 sa stane rovnako rýchlym ako 4-diskový pruh, čo je dobrá správa.

Posledným vzorom v tomto článku bude prípad postupného (na rozdiel od náhodného) čítania a zápisu veľkých súborov.

A tu sa už mnohým poliam darí pretaktovať na veľmi slušné rýchlosti v oblasti 300 MB / s. A hoci zostáva viac ako dvojnásobná medzera medzi vedúcim (RAID 0) a outsiderom (dvojdiskový RAID 1) (všimnite si, že pri lineárnom čítaní ALEBO pri zápise je tento rozdiel päťnásobný!) Nemusí byť povzbudivý. Súdiac podľa zoznamu aplikácií tohto radiča, ktorý poskytuje samotná LSI (pozri začiatok článku), bude veľa cieľových úloh využívať túto konkrétnu povahu prístupu k poliam. A toto určite stojí za zváženie.

Na záver uvediem záverečný diagram, v ktorom sú spriemerované ukazovatele všetkých vyššie uvedených testovacích vzorcov IOmeter (geometricky cez všetky vzory a fronty príkazov bez váhových faktorov). Je zaujímavé, že ak sa priemerovanie týchto výsledkov v rámci každého vzoru vykonáva aritmeticky s váhovými koeficientmi 0,8, 0,6, 0,4 a 0,2 pre príkazové rady 32, 64, 128 a 256 (čo podmienečne zohľadňuje pokles podiel operácií s vysokou o hĺbku frontu príkazov na celkovej prevádzke pohonov), potom sa konečný (pre všetky vzory) normalizovaný index výkonu polí v rámci 1% zhoduje s geometrickým priemerom.

Priemerná „teplota v nemocnici“ v našich vzorcoch pre test IOmeter teda ukazuje, že neexistuje spôsob, ako sa dostať od „fyziky s matematikou“ - RAID 0 a 10 sú určite na čele. Pre polia s paritou boli zázraky sa tak nestane - hoci procesor LSI SAS2108 v niektorých prípadoch, slušný výkon, všeobecne takéto polia nemôžu „dosiahnuť“ úroveň jednoduchého „pruhu“. Zároveň je zaujímavé, že konfigurácia 5 diskov sa v porovnaní so 4 diskami jednoznačne zvyšuje. Najmä 5-disk RAID 6 je určite rýchlejší ako 4-disk RAID 5, aj keď z hľadiska „fyziky“ (čas náhodného prístupu a rýchlosť lineárneho prístupu) sú prakticky identické. Sklame ma aj dvojdiskové „zrkadlo“ (v priemere sa to rovná 4-diskovému RAID 6, aj keď pre zrkadlo nie sú potrebné dva výpočty XOR pre každý bit dát). Jednoduché „zrkadlo“ však zjavne nie je cieľovým poľom pre dostatočne výkonný 8-portový radič SAS s veľkou medzipamäťou a výkonným integrovaným procesorom. :)

Informácie o cene

8-portový radič LSI MegaRAID SAS 9260-8i SAS s kompletným balíkom má cenu okolo 500 dolárov, čo možno považovať za celkom atraktívne. Jeho zjednodušený náprotivok so 4 portami je ešte lacnejší. Presnejšia aktuálna priemerná maloobchodná cena zariadenia v Moskve, relevantná v čase čítania tohto článku:

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

Záver

Ak zhrnieme vyššie uvedené, môžeme dospieť k záveru, že si na 8-portovom radiči LSI MegaRAID SAS9260-8i LSI nebudeme trúfať dávať jednotné odporúčania „pre každého“. Každý by si mal urobiť záver sám o nutnosti jeho používania a konfigurovať s jeho pomocou určité polia - striktne na základe triedy úloh, ktoré sa majú spustiť súčasne. Faktom je, že v niektorých prípadoch (pri niektorých úlohách) je tento lacný „megamonster“ schopný preukázať vynikajúci výkon aj na poliach s dvojitou paritou (RAID 6 a 60), ale v iných situáciách rýchlosť jeho RAID 5 a 6 jasne opúšťa veľa želania ... A jedinou záchranou (takmer univerzálnou) bude pole RAID 10, ktoré je možné organizovať s takmer rovnakým úspechom na lacnejších radičoch. Avšak často vďaka procesoru a medzipamäti SAS9260-8i sa tu pole RAID 10 chová nie pomalšie ako pruh z rovnakého počtu diskov, pričom zaisťuje vysokú spoľahlivosť riešenia. Čo by sa však malo určite u SAS9260-8i vyhnúť je dvojdisková DSLR a 4disková RAID 6 a 5 - to sú zjavne neoptimálne konfigurácie pre tento radič.

Vďaka spoločnosti Hitachi Global Storage Technologies
pre pevné disky určené na testovanie.

Stručne o moderných radičoch RAID

V súčasnosti sú radiče RAID ako samostatné riešenie zamerané výlučne na špecializovaný serverový segment trhu. Všetky moderné základné dosky pre osobné počítače (nie serverové dosky) majú integrované firmvérové radiče SATA RAID, čo je viac ako dosť pre používateľov počítačov. Je však potrebné mať na pamäti, že tieto ovládače sú zamerané výlučne na použitie operačného systému Windows. V operačných systémoch rodiny Linux sa polia RAID vytvárajú programovo a všetky výpočty sa prenášajú z radiča RAID do centrálneho procesora.

Servery tradične používajú buď hardvér-softvér, alebo čisto hardvérové radiče RAID. Hardvérový radič RAID umožňuje vytvárať a udržiavať pole RAID bez potreby operačného systému alebo procesora. Operačné systémy tieto polia RAID považujú za jeden disk (disk SCSI). V takom prípade nie je potrebný žiadny špecializovaný ovládač - používa sa štandardný (v operačnom systéme zahrnutý) ovládač disku SCSI. V tomto ohľade sú hardvérové radiče nezávislé na platforme a pole RAID sa konfiguruje prostredníctvom radiča BIOS. Hardvérový radič RAID nepoužíva centrálny procesor pri výpočte všetkých kontrolných súčtov atď., Pretože na výpočty používa vlastný špecializovaný procesor a pamäť RAM.

Softvérové a hardvérové radiče vyžadujú vyhradený ovládač, ktorý nahrádza štandardný ovládač disku SCSI. Softvérové a hardvérové radiče sú navyše vybavené nástrojmi na správu. V tejto súvislosti sú softvérové a hardvérové radiče viazané na konkrétny operačný systém. Všetky potrebné výpočty v tomto prípade vykonáva aj samotný procesor radiča RAID, ale použitie softvérového ovládača a obslužného programu na správu umožňuje riadiť radič prostredníctvom operačného systému, a to nielen prostredníctvom systému BIOS radiča.

Vzhľadom na to, že jednotky SAS už nahradili jednotky serverov SCSI, všetky moderné radiče serverových RAID sa zameriavajú na podporu diskov SAS alebo SATA, ktoré sa tiež používajú na serveroch.

V minulom roku sa na trhu začali objavovať disky s novým rozhraním SATA 3 (SATA 6 Gb / s), ktoré začalo postupne nahrádzať rozhranie SATA 2 (SATA 3Gb / s). Disky SAS (3 Gb / s) boli nahradené diskami SAS 2.0 (6 Gb / s). Nový štandard SAS 2.0 je prirodzene úplne kompatibilný so starým štandardom.

V súlade s tým sa objavili radiče RAID s podporou štandardu SAS 2.0. Zdá sa, aký to má zmysel prejsť na štandard SAS 2.0, ak aj tie najrýchlejšie disky SAS majú rýchlosť čítania a zápisu najviac 200 MB / s a šírku pásma protokolu SAS (3 Gb / s alebo 300 MB / s) ) je pre ne dostatočné.?

Keď je každá jednotka pripojená k samostatnému portu na radiči RAID, skutočne stačí šírka pásma 3 Gb / s (teoreticky 300 MB / s). Ku každému portu radiča RAID je však možné pripojiť nielen samostatné disky, ale aj diskové polia (diskové koše). V takom prípade jeden kanál SAS zdieľa niekoľko diskov naraz a šírka pásma 3 Gb / s už nebude stačiť. No a navyše treba brať do úvahy prítomnosť SSD diskov, ktorých rýchlosť čítania a zápisu už prekonala hranicu 300 MB / s. Napríklad nový disk Intel SSD 510 ponúka rýchlosť sekvenčného čítania až 500 MB / s a rýchlosť sekvenčného zápisu až 315 MB / s.

Po krátkom pohľade na súčasnú situáciu na trhu serverových radičov RAID sa pozrime na vlastnosti radiča LSI 3ware SAS 9750-8i.

Technické parametre radiča 3ID SAS 9750-8i

Tento radič RAID je založený na špecializovanom procesore XOR LSI SAS2108 s taktovou frekvenciou 800 MHz a architektúre PowerPC. Tento procesor využíva 512 MB pamäte DDRII 800 MHz na opravu chýb (ECC).

Radič LSI 3ware SAS 9750-8i je kompatibilný s diskami SATA a SAS (sú podporované disky HDD aj SSD) a umožňuje vám pripojiť až 96 zariadení pomocou expandérov SAS. Je dôležité, aby tento radič podporoval disky s rozhraniami SATA 600 MB / s (SATA III) a SAS 2.

Na pripojenie jednotiek poskytuje radič osem portov, ktoré sú fyzicky spojené do dvoch konektorov Mini-SAS SFF-8087 (štyri porty v každom konektore). To znamená, že ak sú disky pripojené priamo k portom, môže byť k radiču pripojených celkovo osem diskov a keď sú ku každému portu pripojené diskové klietky, celková kapacita disku sa môže zvýšiť na 96. Každý z ôsmich portov radiča má šírku pásma 6 Gb / s, čo zodpovedá štandardom SAS 2 a SATA III.

Prirodzene, pri pripájaní diskov alebo diskových klietok k tomuto radiču budete potrebovať špecializované káble, ktoré majú na jednom konci interný konektor Mini-SAS SFF-8087 a konektor na druhom konci, čo závisí od toho, čo presne je k radiču pripojené . Napríklad pri priamom pripájaní diskov SAS k radiču musíte použiť kábel, ktorý má na jednej strane konektor Mini-SAS SFF-8087 a na druhej štyri konektory SFF 8484, ktoré umožňujú priame pripojenie diskov SAS. Samotné káble nie sú súčasťou balenia a je potrebné ich dokúpiť zvlášť.

Radič LSI 3ware SAS 9750-8i má rozhranie PCI Express 2.0 x8, ktoré poskytuje šírku pásma 64 Gbps (32 Gbps v každom smere). Je zrejmé, že táto šírka pásma je dostatočná pre plne načítaných osem portov SAS s šírkou pásma 6 Gb / s každý. Pamätajte tiež na to, že radič má špeciálny konektor, do ktorého môžete voliteľne pripojiť záložnú batériu LSIiBBU07.

Je dôležité, aby tento radič vyžadoval inštaláciu ovládača, to znamená, že ide o softvérový a hardvérový radič RAID. Podporuje také operačné systémy ako Windows Vista, Windows Server 2008, Windows Server 2003 x64, Windows 7, Windows 2003 Server, MAC OS X, Linux Fedora Core 11, Red Hat Enterprise Linux 5.4, OpenSuSE 11.1, SuSE Linux Enterprise Server (SLES) 11 , OpenSolaris 2009.06, VMware ESX / ESXi 4.0 / 4.0 update-1 a ďalšie systémy Linux. Súčasťou balenia je aj softvér 3ware Disk Manager 2, ktorý vám umožňuje spravovať vaše polia RAID prostredníctvom operačného systému.

Radič LSI 3ware SAS 9750-8i podporuje štandardné typy RAID: RAID 0, 1, 5, 6, 10 a 50. Možno jediný nepodporovaný typ poľa je RAID 60. Je to spôsobené tým, že tento radič je schopný vytvoriť pole RAID 6 iba na piatich diskoch pripojených priamo ku každému portu radiča (teoreticky môže byť RAID 6 vytvorený na štyroch diskoch). V súlade s tým vyžaduje tento radič pre pole RAID 60 najmenej desať diskov, ktoré jednoducho neexistujú.

Je zrejmé, že podpora poľa RAID 1 je pre takýto radič irelevantná, pretože tento typ poľa je vytváraný iba na dvoch diskoch a použitie takého radiča iba pre dva disky je nelogické a mimoriadne zbytočné. Podpora polí RAID 0, 5, 6, 10 a 50 je však veľmi dôležitá. Aj keď sme sa možno ponáhľali s poľom RAID 0. Toto pole stále nemá redundanciu, a preto neposkytuje spoľahlivé ukladanie údajov, preto sa na serveroch používa zriedka. Teoreticky je však toto pole najrýchlejšie z hľadiska rýchlosti čítania a zápisu dát. Pamätajme však na to, ako sa rôzne typy polí RAID navzájom líšia a čo sú zač.

Úrovne RAID

Termín „pole RAID“ sa objavil v roku 1987, keď americkí vedci Patterson, Gibson a Katz z Kalifornskej univerzity v Berkeley vo svojom článku „Prípad pre nadbytočné polia lacných diskov, RAID“ opísali, ako Týmto spôsobom je možné vytvoriť niekoľko lacných disky je možné kombinovať do jedného logického zariadenia, takže výsledkom je zvýšená kapacita a výkon systému a zlyhanie jednotlivých diskov nevedie k zlyhaniu celého systému. Od uverejnenia tohto článku uplynulo takmer 25 rokov, ale technológia budovania polí RAID dnes nestratila svoj význam. Jediné, čo sa odvtedy zmenilo, je dekódovanie skratky RAID. Faktom je, že spočiatku RAID polia neboli postavené na lacných diskoch, takže slovo Lacné sa zmenilo na Independent, ktoré viac zodpovedalo realite.

Tolerancia chýb v poliach RAID sa dosahuje kvôli redundancii, to znamená, že časť miesta na disku je pridelená na účely služieb a stáva sa pre používateľa neprístupným.

Zvýšenie výkonu diskového subsystému zaisťuje súčasná prevádzka niekoľkých diskov a v tomto zmysle platí, že čím viac diskov v poli (do určitého limitu), tým lepšie.

Zdieľanie disku v poli je možné vykonať pomocou paralelného alebo nezávislého prístupu. Pri paralelnom prístupe je miesto na disku rozdelené na bloky (pásy) na zaznamenávanie údajov. Podobne sú informácie, ktoré sa majú zapisovať na disk, rozdelené do rovnakých blokov. Pri zápise sa jednotlivé bloky zapisujú na rôzne disky a viac blokov sa zapisuje na rôzne disky súčasne, čo vedie k zvýšeniu výkonu zápisu. Potrebné informácie sa tiež čítajú v samostatných blokoch súčasne z niekoľkých diskov, čo tiež prispieva k zvýšeniu výkonu v pomere k počtu diskov v poli.

Je potrebné poznamenať, že model paralelného prístupu sa implementuje, iba ak je veľkosť požiadavky na zápis dát väčšia ako veľkosť samotného bloku. V opačnom prípade je takmer nemožné zapísať viac blokov súčasne. Predstavte si situáciu, že veľkosť jednotlivého bloku je 8 kB a veľkosť žiadosti o zápis údajov je 64 kB. V takom prípade sa pôvodné informácie rozdelia do ôsmich blokov, z ktorých každý má veľkosť 8 kB. Ak máte pole so štyrmi diskami, môžete naraz napísať štyri bloky alebo 32 kB. Je zrejmé, že v uvažovanom príklade budú rýchlosť zápisu a rýchlosť čítania štyrikrát vyššia ako pri použití jedného disku. Platí to iba pre ideálnu situáciu, ale veľkosť požiadavky nie je vždy násobkom veľkosti bloku a počtu diskov v poli.

Ak je veľkosť zapisovaných údajov menšia ako veľkosť bloku, potom sa implementuje zásadne odlišný model - nezávislý prístup. Tento model sa dá navyše použiť, keď je veľkosť zaznamenaných údajov väčšia ako veľkosť jedného bloku. Pri nezávislom prístupe sa všetky údaje z jednej žiadosti zapisujú na samostatný disk, to znamená, že situácia je rovnaká ako pri práci s jedným diskom. Výhodou modelu nezávislého prístupu je, že ak sa súčasne prijme viac požiadaviek na zápis (čítanie), všetky sa vykonajú na samostatných diskoch nezávisle na sebe. Táto situácia je typická napríklad pre servery.

Podľa rôznych typov prístupu existujú rôzne typy polí RAID, ktoré sa zvyčajne vyznačujú úrovňami RAID. Okrem typu prístupu sa úrovne RAID líšia spôsobom, akým sú umiestnené, a generujú sa nadbytočné informácie. Redundantné informácie je možné umiestniť na vyhradený disk alebo zdieľať na všetkých diskoch.

V súčasnosti existuje široko používané niekoľko úrovní RAID: RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10, RAID 50 a RAID 60. Predtým existovali aj úrovne RAID 2, RAID 3 a RAID 4 tieto úrovne RAID sa v súčasnosti nepoužívajú a moderné radiče RAID ich nepodporujú. Upozorňujeme, že všetky moderné radiče RAID tiež podporujú funkciu JBOD (Just a Bench Of Disks). V tomto prípade nehovoríme o poli RAID, ale iba o pripojení jednotlivých diskov k radiču RAID.

RAID 0

RAID 0 alebo striping nie je, striktne povedané, pole RAID, pretože také pole nie je nadbytočné a neposkytuje spoľahlivosť ukladania údajov. Historicky sa však nazýva aj pole RAID. Pole RAID 0 (obr. 1) je možné zostaviť na dvoch alebo viacerých diskoch a používa sa, keď je potrebné zaistiť vysoký výkon diskového subsystému a spoľahlivosť dátového úložiska nie je kritická. Pri vytváraní poľa RAID 0 sa informácie rozdelia do blokov (tieto bloky sa nazývajú pruhy), ktoré sa súčasne zapisujú na samostatné disky, to znamená, že sa vytvorí systém s paralelným prístupom (ak to samozrejme veľkosť bloku umožňuje ). Vďaka schopnosti súčasne I / O z viacerých diskov poskytuje RAID 0 najrýchlejšie prenosové rýchlosti a maximálne využitie miesta na disku, pretože nevyžaduje kontrolný súčet. Implementácia tejto úrovne je veľmi jednoduchá. RAID 0 sa používa hlavne v oblastiach, kde je potrebný rýchly prenos veľkého množstva dát.

Obr. 1. Pole RAID 0

Teoreticky by zvýšenie rýchlosti čítania a zápisu malo byť násobkom počtu diskov v poli.

Spoľahlivosť poľa RAID 0 je zjavne nižšia ako spoľahlivosť ktoréhokoľvek z diskov jednotlivo a klesá s nárastom počtu diskov zahrnutých do poľa, pretože zlyhanie ktoréhokoľvek z nich vedie k nefunkčnosti celého poľa. Ak je MTTF každého disku disk MTTF, potom MTBF poľa RAID 0 pozostávajúce z n disky sa rovná:

MTTF RAID0 = MTTD disk / n.

Ak určíme pravdepodobnosť zlyhania jedného disku po určitej dobe p, potom pre pole RAID 0 z n diskov, pravdepodobnosť zlyhania najmenej jedného disku (pravdepodobnosť pádu poľa) je:

P (pokles poľa) = 1 - (1 - p) n.

Napríklad ak je pravdepodobnosť poruchy jedného disku do troch rokov prevádzky 5%, potom je pravdepodobnosť pádu poľa RAID 0 z dvoch diskov už 9,75% a z ôsmich diskov - 33,7%.

RAID 1

Pole RAID 1 (obrázok 2), tiež označované ako zrkadlo, je stopercentne redundantné pole dvoch jednotiek. To znamená, že údaje sú úplne duplikované (zrkadlové), vďaka čomu sa dosahuje veľmi vysoká úroveň spoľahlivosti (aj nákladov). Upozorňujeme, že RAID 1 nevyžaduje predbežné rozdelenie diskov a údajov do blokov. V najjednoduchšom prípade obsahujú dve jednotky rovnaké informácie a sú jednou logickou jednotkou. Ak jeden disk zlyhá, jeho funkcie vykonáva iný (čo je pre používateľa absolútne transparentné). Obnova poľa sa vykonáva jednoduchým kopírovaním. Teoreticky by navyše pole RAID 1 malo zdvojnásobiť rýchlosť čítania, pretože túto operáciu je možné vykonať súčasne z dvoch diskov. Táto schéma ukladania informácií sa používa hlavne v prípadoch, keď sú náklady na zabezpečenie údajov oveľa vyššie ako náklady na implementáciu úložného systému.

Obr. 2. Pole RAID 1

Ak, rovnako ako v predchádzajúcom prípade, označujeme pravdepodobnosť poruchy po určitú dobu jedného disku po ňom p, potom pre pole RAID 1 je pravdepodobnosť zlyhania oboch diskov súčasne (pravdepodobnosť pádu poľa):

P (padajúce pole) = p 2.

Napríklad ak je pravdepodobnosť poruchy jedného disku do troch rokov prevádzky 5%, potom je pravdepodobnosť súčasného zlyhania dvoch diskov už 0,25%.

RAID 5

Pole RAID 5 (obrázok 3) je diskové pole odolné voči chybám s distribuovaným úložiskom kontrolného súčtu. Pri zápise je dátový tok rozdelený na bloky (pruhy) na úrovni bajtov, ktoré sa súčasne zapisujú na všetky disky v poli v kruhovom poradí.

Obr. 3. Pole RAID 5

Predpokladajme, že pole obsahuje n disky a veľkosť pruhu je d... Pre každú porciu n Vypočíta sa -1 kontrolný súčet pruhov p.

Prúžok d 1 zapísané na prvý disk, pruh d 2- na druhom a tak ďalej až k pruhu d n–1, ktorý sa zapíše na (n - 1) disk. Ďalej sa na n-tý disk zapíše kontrolný súčet p n, a proces sa cyklicky opakuje od prvého disku, na ktorý je pruh napísaný d n.

Proces nahrávania ( n–1) pruhy a ich kontrolný súčet sa vykonávajú súčasne pre všetkých n disky.

Kontrolný súčet sa počíta pomocou bitovej výlučnej operácie OR (XOR) na zapisovaných dátových blokoch. Takže ak existuje n pevné disky a d- dátový blok (prúžok), kontrolný súčet sa vypočíta podľa tohto vzorca:

p n = d 1⊕ d 2 ⊕ ... ⊕ d n - 1.

Ak niektorý disk zlyhá, údaje na ňom je možné obnoviť z riadiacich údajov a z údajov zostávajúcich na zdravých diskoch. Skutočne, pomocou identít (a⊕ b) A b= a a a⊕ a = 0 , dostaneme, že:

p n⊕ (d k⊕ p n) = d l⊕ d n⊕ ...⊕ ...⊕ d n - l⊕ (d k⊕ p n).

d k = d 1⊕ d n⊕ ...⊕ d k - 1⊕ d k + 1⊕ ...⊕ p n.

Ak teda zlyhá disk s blokom d k, potom ho možno obnoviť pomocou hodnoty zostávajúcich blokov a kontrolného súčtu.

V prípade RAID 5 musia mať všetky disky v poli rovnakú veľkosť, ale celková kapacita diskového podsystému dostupného na zaznamenávanie bude menšia ako presne jeden disk. Napríklad ak má päť diskov 100 GB, potom je skutočná veľkosť poľa 400 GB, pretože 100 GB je vyhradených pre informácie auditu.

Pole RAID 5 je možné zostaviť na troch alebo viacerých pevných diskoch. So zvyšujúcim sa počtom pevných diskov v poli klesá jeho nadbytočnosť. Upozorňujeme tiež, že pole RAID 5 je možné obnoviť, ak zlyhá iba jedna jednotka. Ak zlyhajú dva disky súčasne (alebo ak zlyhá druhý disk pri opätovnom vytváraní poľa), pole sa nedá obnoviť.

RAID 6

Ukázalo sa, že pole RAID 5 je možné znovu vytvoriť, ak zlyhá jeden disk. Niekedy však musíte poskytnúť vyššiu úroveň spoľahlivosti ako pole RAID 5. V takom prípade môžete použiť pole RAID 6 (obrázok 4), ktoré vám umožní obnoviť pole, aj keď zlyhajú súčasne dve jednotky.

Obr. 4. Pole RAID 6

Pole RAID 6 je podobné RAID 5, ale nepoužíva jeden, ale dva kontrolné súčty, ktoré sú cyklicky distribuované medzi disky. Prvý kontrolný súčet p sa počíta pomocou rovnakého algoritmu ako v poli RAID 5, to znamená, že ide o operáciu XOR medzi dátovými blokmi zapísanými na rôzne disky:

p n = d 1⊕ d2⊕ ...⊕ d n - 1.

Druhý kontrolný súčet sa počíta pomocou iného algoritmu. Bez toho, aby sme zachádzali do matematických detailov, povedzme, že toto je tiež operácia XOR medzi blokmi dát, ale každý blok dát je vopred vynásobený polynomickým koeficientom:

q n = g 1 d 1⊕ g 2 d 2⊕ ...⊕ g n - 1 d n - 1.

V súlade s tým je kapacita dvoch diskov v poli pridelená kontrolným súčtom. Teoreticky možno pole RAID 6 vytvoriť na štyroch alebo viacerých diskoch, ale v mnohých radičoch ho možno vytvoriť minimálne na piatich diskoch.

Je potrebné mať na pamäti, že výkonnosť poľa RAID 6 je spravidla o 10 - 15% nižšia ako výkonnosť poľa RAID 5 (s rovnakým počtom diskov), čo je spôsobené veľkým objemom diskov výpočty vykonávané radičom (je potrebné vypočítať druhý kontrolný súčet, ako aj prečítať a prepísať viac blokov disku, keď sa každý blok zapisuje).

RAID 10

RAID 10 (obrázok 5) je zmesou úrovní 0 a 1. Pre túto úroveň sú potrebné minimálne štyri disky. V poli štyroch diskov RAID 10 sa kombinujú v pároch do polí RAID 1 a obe tieto polia sa kombinujú ako logické disky do poľa RAID 0. Je tiež možný iný prístup: spočiatku sú disky kombinované do polí RAID 0. , a potom logické disky založené na týchto poliach - do poľa RAID 1.

Obr. 5. Pole RAID 10

RAID 50

RAID 50 je kombináciou úrovní 0 a 5 (obrázok 6). Minimum vyžadované pre túto úroveň je šesť diskov. V poli RAID 50 sa najskôr vytvoria dve polia RAID 5 (najmenej tri disky na každom), ktoré sa potom skombinujú ako logické disky do poľa RAID 0.

Obr. 6. Pole RAID 50

Metodika testovania radiča LSI 3ware SAS 9750-8i

Na testovanie radiča RAID LSI 3ware SAS 9750-8i sme použili špecializovanú testovaciu sadu IOmeter 1.1.0 (verzia 2010.12.02). Skúšobná stolica mala nasledujúcu konfiguráciu:

procesor - Intel Core i7-990 (Gulftown);
základná doska - GIGABYTE GA-EX58-UD4;
pamäť - DDR3-1066 (3 GB, trojkanálový prevádzkový režim);
systémový disk - WD Caviar SE16 WD3200AAKS;
grafická karta - GIGABYTE GeForce GTX480 SOC;
Radič RAID - LSI 3ware SAS 9750-8i;
Jednotky SAS pripojené k radiču RAID sú Seagate Cheetah 15K.7 ST3300657SS.

Testovanie sa uskutočňovalo na operačnom systéme Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit).

Použili sme ovládač radiča Windows RAID verzie 5.12.00.007 a tiež sme aktualizovali firmvér radiča na verziu 5.12.00.007.

Systémový disk bol pripojený k SATA, implementovaný cez radič integrovaný do južného mostíka čipovej sady Intel X58 a disky SAS boli pripojené priamo k portom radiča RAID pomocou dvoch káblov Mini-SAS SFF-8087 -> 4 SAS.

Radič RAID bol nainštalovaný do slotu PCI Express x8 na základnej doske.

Radič bol testovaný s nasledujúcimi poľami RAID: RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10 a RAID 50. Počet diskov kombinovaných v poli RAID sa pohyboval pre každý typ poľa od minimálnej hodnoty po osem.

Veľkosť pruhu na všetkých poliach RAID sa nezmenila a bola 256 kB.

Pripomeňme, že balík IOmeter umožňuje pracovať ako s diskami, na ktorých je vytvorený logický oddiel, tak s diskami bez logického oddielu. Ak sa disk testuje bez toho, aby na ňom bol vytvorený logický oddiel, potom IOmeter pracuje na úrovni blokov logických údajov, to znamená, že namiesto operačného systému odosiela radiču príkazy na zápis alebo čítanie blokov LBA.

Ak je na disku vytvorený logický oddiel, potom pomôcka IOmeter najskôr vytvorí na disku súbor, ktorý štandardne zaberá celý logický oddiel (v zásade sa dá veľkosť tohto súboru zmeniť jeho zadaním v počte 512 bajtov. sektory), a potom už s týmto súborom pracuje, to znamená, že číta alebo píše (prepisuje) jednotlivé LBA v rámci tohto súboru. IOmeter ale opäť funguje tak, že obchádza operačný systém, to znamená, že priamo posiela do radiča požiadavky na čítanie / zápis údajov.

Všeobecne platí, že pri testovaní pevných diskov, ako ukazuje prax, sa prakticky nenachádza žiadny rozdiel medzi výsledkami testu disku s vytvoreným logickým oddielom a bez neho. Zároveň sa domnievame, že je správnejšie vykonávať testovanie bez vytvoreného logického oddielu, pretože v takom prípade výsledky testu nezávisia od použitého súborového systému (NTFA, FAT, ext atď.). Preto sme vykonali testovanie bez vytvorenia logických oddielov.

Obslužný program IOmeter vám navyše umožňuje nastaviť veľkosť požiadavky na prenos pre zápis / čítanie dát a test je možné vykonať ako pre sekvenčné (sekvenčné) čítanie a zápis, keď sa bloky LBA čítajú a zapisujú postupne jeden po druhom, tak aj pre random (Random), keď sa bloky LBA čítajú a zapisujú v náhodnom poradí. Pri generovaní scenára načítania môžete nastaviť čas testu, percentuálny pomer medzi sekvenčnými a náhodnými operáciami (Percento náhodného / postupného rozdelenia), ako aj percentuálny pomer medzi operáciami čítania a zápisu (Percentuálne rozdelenie čítania a zápisu). Obslužný program IOmeter navyše automatizuje celý proces testovania a ukladá všetky výsledky do súboru CSV, ktorý je potom možné ľahko exportovať do tabuľky programu Excel.

Ďalším nastavením, ktoré vám umožňuje obslužný program IOmeter, je takzvané Zarovnať I / O na hranice sektorov pevného disku. Štandardne IOmeter zarovnáva bloky požiadaviek na hranice sektoru disku s veľkosťou 512 bajtov, ale je možné určiť aj ľubovoľné zarovnanie. Väčšina pevných diskov má v skutočnosti veľkosť sektora 512 bajtov a len nedávno sa začali objavovať disky s veľkosťou sektoru 4 kB. Pripomeňme, že na pevných diskoch je sektor najmenšou adresovateľnou veľkosťou údajov, na ktorú je možné zapisovať alebo čítať z disku.

Pri vykonávaní testovania je potrebné nastaviť zarovnanie blokov požiadaviek na prenos dát podľa veľkosti sektoru disku. Pretože disky Seagate Cheetah 15K.7 ST3300657SS majú veľkosť sektoru 512 bajtov, použili sme zarovnanie sektoru 512 bajtov.

Pomocou testovacej sady IOmeter sme zmerali postupnú rýchlosť čítania a zápisu, ako aj rýchlosť náhodného čítania a zápisu vytvoreného poľa RAID. Veľkosti prenášaných dátových blokov boli 512 bajtov, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 a 1024 KB.

V uvedených scenároch načítania bol čas testu pri každej požiadavke na prenos dátového bloku 5 minút. Tiež si všimnite, že vo všetkých uvedených testoch sme v nastaveniach IOmetra nastavili hĺbku frontu úloh (# of Outstanding I / Os) na 4, čo je typické pre užívateľské aplikácie.

Výsledky testu

Po skontrolovaní benchmarkových výsledkov nás prekvapil výkon radiča RAID LSI 3ware SAS 9750-8i. A to až tak, že začali prehľadávať naše skripty, aby identifikovali chyby v nich, a potom testovanie mnohokrát zopakovali s ďalšími nastaveniami radiča RAID. Zmenili sme veľkosť pruhu a režim medzipamäte radiča RAID. To sa samozrejme prejavilo na výsledkoch, ale to nezmenilo všeobecnú povahu závislosti rýchlosti dátového prenosu od veľkosti dátového bloku. A túto závislosť sme si jednoducho nedokázali vysvetliť. Práca tohto kontrolóra sa nám zdá úplne nelogická. Po prvé, výsledky sú nestabilné, to znamená, že pre každú pevnú veľkosť dátového bloku sa rýchlosť periodicky mení a priemerný výsledok má veľkú chybu. Upozorňujeme, že výsledky testovania diskov a radičov pomocou obslužného programu IOmeter sú zvyčajne stabilné a líšia sa iba mierne.

Po druhé, s nárastom veľkosti bloku sa musí rýchlosť prenosu dát zvýšiť alebo zostať nezmenená v režime nasýtenia (keď rýchlosť dosiahne svoju maximálnu hodnotu). U radiča LSI 3ware SAS 9750-8i však pri niektorých veľkostiach blokov dochádza k prudkému poklesu dátovej rýchlosti. Navyše pre nás zostáva záhadou, prečo je pri rovnakom počte diskov pre RAID 5 a RAID 6 rýchlosť zápisu vyššia ako rýchlosť čítania. Stručne povedané, nemôžeme vysvetliť činnosť radiča LSI 3ware SAS 9750-8i - zostáva len uviesť fakty.

Výsledky skúšky je možné klasifikovať rôznymi spôsobmi. Napríklad pre scenáre zavedenia, keď sú pre každý typ spustenia uvedené výsledky pre všetky možné polia RAID s iným počtom pripojených diskov, alebo pre typy polí RAID, keď sú pre každý z nich uvedené výsledky s iným počtom diskov. typ poľa RAID v scenároch postupného čítania., sekvenčný zápis, náhodné čítanie a náhodný zápis. Výsledky môžete tiež klasifikovať podľa počtu diskov v poli, keď pre každý počet diskov pripojených k radiču sú výsledky uvedené pre všetky možné (vzhľadom na počet diskov) polia RAID v postupnom čítaní a postupnom zápise, náhodné scenáre čítania a náhodného zápisu.

Výsledky sme sa rozhodli klasifikovať podľa typov polí, pretože podľa nášho názoru je ich prezentácia napriek pomerne veľkému množstvu grafov vizuálnejšia.