Sas разъем. Разница между SAS и SATA

В современных компьютерных системах для подключения основных жестких дисков используются интерфейсы SATA и SAS. Как правило, первый вариант устраивает домашние рабочие станции, второй – серверные, поэтому технологии между собой не конкурируют, отвечая разным требованиям. Значительная разница в стоимости и объеме памяти заставляет пользователей задаваться вопросом, чем отличается SAS от SATA, и искать компромиссные варианты. Посмотрим, так ли это целесообразно.

SAS (Serial Attached SCSI) – последовательный интерфейс подключения устройств хранения данных, разработанный на основе параллельного SCSI для исполнения того же набора команд. Используется преимущественно в серверных системах.

SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными, базирующийся на основе параллельного PATA (IDE). Применяется в домашних, офисных, мультимедийных ПК и ноутбуках.

Если говорить о HDD, то, несмотря на различающиеся технические характеристики и разъемы, кардинальных расхождений между устройствами нет. Обратная односторонняя совместимость дает возможность подключать к серверной плате диски и по одному, и по второму интерфейсу.

Стоит заметить, что оба варианта подключения реальны и для SSD, но весомое отличие SAS от SATA в этом случае будет в стоимости накопителя: первый может быть дороже в десятки раз при сопоставимом объеме. Поэтому сегодня такое решение если уже и не редкое, то в достаточной мере взвешенное, и предназначено для быстрых центров обработки данных корпоративного уровня.

Сравнение

Как мы уже знаем, SAS находит применение в серверах, SATA – в домашних системах. На практике это означает, что к первым одновременно обращается много пользователей и решается множество задач, со вторыми же имеет дело один человек. Соответственно, серверная нагрузка намного выше, поэтому диски должны быть достаточно отказоустойчивыми и быстрыми. Протоколы SCSI (SSP, SMP, STP), реализованные в SAS, позволяют обрабатывать больше операций ввода/вывода одновременно.

Непосредственно для HDD скорость обращения определяется в первую очередь скоростью вращения шпинделя. Для desktop-систем и ноутбуков необходимо и достаточно 5400 – 7200 RPM. Соответственно, найти SATA-диск с 10000 RPM почти невозможно (разве что посмотреть серию WD VelociRaptor, предназначенную, опять же, для рабочих станций), а все, что выше, – абсолютно недостижимо. SAS HDD раскручивает минимум 7200 RPM, стандартом можно считать 10000 RPM, а достаточным максимумом – 15000 RPM.

Считается, что диски с последовательным SCSI надежнее, у них выше показатели наработки на отказ. На практике стабильность достигается больше за счет функции проверки контрольных сумм. Накопители SATA же страдают от «тихих ошибок», когда данные записываются частично либо повреждены, что приводит к появлению bad-секторов.

На отказоустойчивость системы работает и главное достоинство SAS – два дуплексных порта, позволяющих подключить одно устройство по двум каналам. Обмен информацией в этом случае будет вестись одновременно в обоих направлениях, а надежность обеспечивается технологией Multipath I/O (два контроллера страхуют друг друга и разделяют нагрузку). Очередь помеченных команд выстраивается глубиной до 256. У большинства дисков SATA один полудуплексный порт, а глубина очереди по технологии NCQ – не более 32.

Интерфейс SAS предполагает использование кабелей длиной до 10 м. К одному порту через расширители можно подключить до 255 устройств. SATA ограничивается 1 м (2 м для eSATA), и поддерживает подключение только одного устройства по типу «точка – точка».

Перспективы дальнейшего развития – то, в чем разница между SAS и SATA тоже ощущается достаточно остро. Пропускная способность интерфейса SAS достигает 12 Гбит/с, а производители анонсируют поддержку скорости обмена данными 24 Гбит/с. Последняя ревизия SATA остановилась на 6 Гбит/с и эволюционировать в этом отношении не будет.

Накопители SATA в пересчете на стоимость 1 Гб обладают очень привлекательным ценником. В системах, где скорость доступа к данным не имеет решающего значения, а объем хранимой информации велик, целесообразно использовать именно их.

Таблица

В этой статье речь пойдет о том, что позволяет подключить жесткий диск к компьютеру, а именно, об интерфейсе жесткого диска. Точнее говорить, об интерфейсах жестких дисков, потому что технологий для подключения этих устройств за все время их существования было изобретено великое множество, и обилие стандартов в данной области может привести в замешательство неискушенного пользователя. Впрочем, обо все по порядку.

Интерфейсы жестких дисков (или строго говоря, интерфейсы внешних накопителей, поскольку в их качестве могут выступать не только , но и другие типы накопителей, например, приводы для оптических дисков) предназначены для обмена информацией между этими устройствами внешней памяти и материнской платой. Интерфейсы жестких дисков, не в меньшей степени, чем физические параметры накопителей, влияют на многие рабочие характеристики накопителей и на их производительность. В частности, интерфейсы накопителей определяют такие их параметры, как скорость обмена данными между жестким диском и материнской платой, количество устройств, которые можно подключить к компьютеру, возможность создания дисковых массивов, возможность горячего подключения, поддержка технологий NCQ и AHCI, и.т.д. Также от интерфейса жесткого диска зависит, какой кабель, шнур или переходник для его подключения к материнской плате вам потребуется.

SCSI - Small Computer System Interface

Интерфейс SCSI является одним из самых старых интерфейсов, разработанных для подключения накопителей в персональных компьютерах. Появился данный стандарт еще в начале 1980-х гг. Одним из его разработчиков был Алан Шугарт, также известный, как изобретатель дисководов для гибких дисков.

Внешний вид интерфейса SCSI на плате и кабеля подключения к нему

Стандарт SCSI (традиционно данная аббревиатура читается в русской транскрипции как «скази») первоначально предназначался для использования в персональных компьютерах, о чем свидетельствует даже само название формата – Small Computer System Interface, или системный интерфейс для небольших компьютеров. Однако так получилось, что накопители данного типа применялись в основном в персональных компьютерах топ-класса, а впоследствии и в серверах. Связано это было с тем, что, несмотря на удачную архитектуру и широкий набор команд, техническая реализация интерфейса была довольно сложна, и не подходила по стоимости для массовых ПК.

Тем не менее, данный стандарт обладал рядом возможностей, недоступных для прочих типов интерфейсов. Например, шнур для подключения устройств Small Computer System Interface может иметь максимальную длину в 12 м, а скорость передачи данных – 640 МБ/c.

Как и появившийся несколько позже интерфейс IDE, интерфейс SCSI является параллельным. Это означает, что в интерфейсе применяются шины, передающие информацию по нескольким проводникам. Данная особенность являлась одним из сдерживающих факторов для развития стандарта, и поэтому в качестве его замены был разработан более совершенный, последовательный стандарт SAS (от Serial Attached SCSI).

SAS - Serial Attached SCSI

Так выглядит интерфейс SAS серверного диска

Serial Attached SCSI разрабатывался в усовершенствования достаточно старого интерфейса подключения жестких дисков Small Computers System Interface. Несмотря на то, что Serial Attached SCSI использует основные достоинства своего предшественника, тем не менее, у него есть немало преимуществ. Среди них стоит отметить следующие:

• Использование общей шины всеми устройствами.
• Последовательный протокол передачи данных, используемый SAS, позволяет задействовать меньшее количество сигнальных линий.
• Отсутствует необходимость в терминации шины.
• Практически неограниченное число подключаемых устройств.
• Более высокая пропускная способность (до 12 Гбит/c). В будущих реализациях протокола SAS предполагается поддерживать скорость обмена данными до 24 Гбит/c.
• Возможность подключения к контроллеру SAS накопителей с интерфейсом Serial ATA.

Как правило, системы Serial Attached SCSI строятся на основе нескольких компонентов. В число основных компонентов входят:

• Целевые устройства. В эту категорию включают собственно накопители или дисковые массивы.
• Инициаторы – микросхемы, предназначенные для генерации запросов к целевым устройствам.
• Система доставки данных – кабели, соединяющие целевые устройства и инициаторы

Разъемы Serial Attached SCSI могут иметь различную форму и размер, в зависимости от типа (внешний или внутренний) и от версий SAS. Ниже представлены внутренний разъем SFF-8482 и внешний разъем SFF-8644, разработанный для SAS-3:

Слева - внутренний разъём SAS SFF-8482; Справа - внешний разъём SAS SFF-8644 с кабелем.

Несколько примеров внешнего вида шнуров и переходников SAS: шнур HD-Mini SAS и шнур-переходник SAS-Serial ATA.

Слева - шнур HD Mini SAS; Справа - переходной шнур с SAS на Serial ATA

Firewire - IEEE 1394

Сегодня достаточно часто можно встретить жесткие диски с интерфейсом Firewire. Хотя через интерфейс Firewire к компьютеру можно подключить любые типы периферийных устройств, и его нельзя назвать специализированным интерфейсом, предназначенным для подключения исключительно жестких дисков, тем не менее, Firewire имеет ряд особенностей, которые делают его чрезвычайно удобным для этой цели.

FireWire - IEEE 1394 - вид на ноутбуке

Интерфейс Firewire был разработан в середине 1990-х гг. Начало разработке положила небезызвестная фирма Apple, нуждавшаяся в собственной, отличной от USB, шине для подключения периферийного оборудования, прежде всего мультимедийного. Спецификация, описывающая работу шины Firewire, получила название IEEE 1394.

На сегодняшний день Firewire представляет собой один из наиболее часто используемых форматов высокоскоростной последовательной внешней шины. К основным особенностям стандарта можно отнести:

• Возможность горячего подключения устройств.
• Открытая архитектура шины.
• Гибкая топология подключения устройств.
• Меняющаяся в широких пределах скорость передачи данных – от 100 до 3200 Мбит/c.
• Возможность передачи данных между устройствами без участия компьютера.
• Возможность организации локальных сетей при помощи шины.
• Передача питания по шине.
• Большое количество подключаемых устройств (до 63).

Для подключения винчестеров (обычно посредством внешних корпусов для жестких дисков) через шину Firewire, как правило, используется специальный стандарт SBP-2, использующий набор команд протокола Small Computers System Interface. Существует возможность подключения устройств Firewire к обычному разъему USB, но для этого требуется специальный переходник.

IDE - Integrated Drive Electronics

Аббревиатура IDE, несомненно, известна большинству пользователей персональных компьютеров. Стандарт интерфейса для подключения жестких дисков IDE был разработан известной фирмой, производящей жесткие диски – Western Digital. Преимуществом IDE по сравнению с другими существовавшими в то время интерфейсами, в частности, интерфейсом Small Computers System Interface, а также стандартом ST-506, было отсутствие необходимости устанавливать контроллер жесткого диска на материнскую плату. Стандарт IDE подразумевал установку контроллера привода на корпус самого накопителя, а на материнской плате оставался лишь хост-адаптер интерфейса для подключения приводов IDE.

Интерфейс IDE на материнской плате

Данное нововведение позволило улучшить параметры работы накопителя IDE благодаря тому, что сократилось расстояние между контроллером и самим накопителем. Кроме того, установка контроллера IDE внутрь корпуса жесткого диска позволила несколько упростить как материнские платы, так и производство самих винчестеров, поскольку технология давала свободу производителям в плане оптимальной организации логики работы накопителя.

Новая технология первоначально получила название Integrated Drive Electronics (Встроенная в накопитель электроника). Впоследствии был разработан описывающий ее стандарт, названный ATA. Это название происходит от последней части названия семейства компьютеров PC/AT посредством добавления слова Attachment.

Для подключения жесткого диска или другого устройства, например, накопителя для оптических дисков, поддерживающего технологию Integrated Drive Electronics, к материнской плате, используется специальный кабель IDE. Поскольку ATA относится к параллельным интерфейсам (поэтому его также называют Parallel ATA или PATA), то есть, интерфейсам, предусматривающим одновременную передачу данных по нескольким линиям, то его кабель данных имеет большое количество проводников (обычно 40, а в последних версиях протокола имелась возможность использовать 80-жильный кабель). Обычный кабель данных для данного стандарта имеет плоский и широкий вид, но встречаются и кабели круглого сечения. Кабель питания для накопителей Parallel ATA имеет 4-контактный разъем и подсоединен к блоку питания компьютера.

Ниже приведены примеры кабеля IDE и круглого шнура данных PATA:

Внешний вид интерфейсного кабеля: cлева - плоский, справа в круглой оплетке - PATA или IDE.

Благодаря сравнительной дешевизне накопителей Parallel ATA, простоте реализации интерфейса на материнской плате, а также простоте установки и конфигурации устройств PATA для пользователя, накопители типа Integrated Drive Electronics на длительное время вытеснили с рынка винчестеров для персональных компьютеров бюджетного уровня устройства других типов интерфейса.

Однако стандарт PATA имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ограничение по длине, которую может иметь кабель данных Parallel ATA – не более 0,5 м. Кроме того, параллельная организация интерфейса накладывает ряд ограничений на максимальную скорость передачи данных. Не поддерживает стандарт PATA и многие расширенные возможности, которые имеются у других типов интерфейсов, например, горячее подключение устройств.

SATA - Serial ATA

Вид интерфейса SATA на материнской плате

Интерфейс SATA (Serial ATA), как можно догадаться из названия, является усовершенствованием ATA. Заключается это усовершенствование, прежде всего, в переделке традиционного параллельного ATA (Parallel ATA) в последовательный интерфейс. Однако этим отличия стандарта Serial ATA от традиционного не ограничиваются. Помимо изменения типа передачи данных с параллельного на последовательный, изменились также разъемы для передачи данных и электропитания.

Ниже приведен шнур данных SATA:

Шнур передачи данных для SATA интерфейса

Это позволило использовать шнур значительно большей длины и увеличить скорость передачи данных. Однако минусом стало то обстоятельство, что устройства PATA, которые до появления SATA присутствовали на рынке в огромных количествах, стало невозможно напрямую подключить в новые разъемы. Правда, большинство новых материнских плат все же имеют старые разъемы и поддерживают подключение старых устройств. Однако обратная операция – подключение накопителя нового типа к старой материнской плате обычно вызывает куда больше проблем. Для этой операции пользователю обычно требуется переходник Serial ATA to PATA. Переходник для кабеля питания обычно имеет сравнительно простую конструкцию.

Переходник питания Serial ATA to PATA:

Слева общий вид кабеля; Cправа укрупнено внешний вид коннекторов PATA и Serial ATA

Сложнее, однако, дело обстоит с таким устройством, как переходник для подключения устройства последовательного интерфейса в разъем для параллельного интерфейса. Обычно переходник такого типа выполнен в виде небольшой микросхемы.

Внешний вид универсального двунаправленного переходника между интерфейсами SATA - IDE

В настоящее время интерфейс Serial ATA практически вытеснил Parallel ATA, и накопители PATA можно встретить теперь в основном лишь в достаточно старых компьютерах. Еще одной особенностью нового стандарта, обеспечившей его широкую популярность, стала поддержка .

Вид переходника с IDE на SATA

О технологии NCQ можно рассказать чуть подробнее. Основное преимущество NCQ состоит в том, что она позволяет использовать идеи, которые давно были реализованы в протоколе SCSI. В частности, NCQ поддерживает систему упорядочивания операций чтения/записи, поступающих к нескольким накопителям, установленным в системе. Таким образом, NCQ способна значительно повысить производительность работы накопителей, в особенности массивов жестких дисков.

Вид переходника с SATA на IDE

Для использования NCQ необходима поддержка технологии со стороны жесткого диска, а также хост-адаптера материнской платы. Практически все адаптеры, поддерживающие AHCI, поддерживают и NCQ. Кроме того, NCQ поддерживают и некоторые старые проприетарные адаптеры. Также для работы NCQ требуется ее поддержка со стороны операционной системы.

eSATA - External SATA

Отдельно стоит упомянуть о казавшемся многообещающим в свое время, но так и не получившем широкого распространения формате eSATA (External SATA). Как можно догадаться из названия, eSATA представляет собой разновидность Serial ATA, предназначенную для подключения исключительно внешних накопителей. Стандарт eSATA предлагает для внешних устройств большую часть возможностей стандартного, т.е. внутреннего Serial ATA, в частности, одинаковую систему сигналов и команд и столь же высокую скорость.

Разъем eSATA на ноутбуке

Тем не менее, у eSATA есть и некоторые отличия от породившего его стандарта внутренней шины. В частности, eSATA поддерживает более длинный кабель данных (до 2 м), а также имеет более высокие требования к питанию накопителей. Кроме того, разъемы eSATA несколько отличаются от стандартных разъемов Serial ATA.

По сравнению с другими внешними шинами, такими, как USB и Firewire, eSATA, однако, имеет один существенный недостаток. Если эти шины позволяют осуществлять электропитание устройства через сам кабель шины, то накопитель eSATA требует специальные разъемы для питания. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, eSATA в настоящее время не пользуется большой популярностью в качестве интерфейса для подключения внешних накопителей.

Заключение

Информация, хранящаяся на жестком диске, не может стать полезной для пользователя и доступной для прикладных программ до тех пор, пока к ней не получит доступ центральный процессор компьютера. Интерфейсы жестких дисков представляют собой средство для связи между этими накопителями и материнской платой. На сегодняшний день существует немало различных типов интерфейсов жестких дисков, каждый из которых имеет свои достоинства, недостатки и характерные особенности. Надеемся, что приведенная в данной статье информация во многом окажется полезной для читателя, ведь выбор современного жесткого диска во многом определяются не только его внутренними характеристиками, такими, как емкость, объем кэш-памяти, скорость доступа и вращения, но и тем интерфейсом, для которого он был разработан.

Сегодняшний файл-сервер или web-сервер никак не обходится без RAID-массива. Только этот режим работы может обеспечить нужную пропускную способность и скорость работы с системой хранения данных. До недавнего времени единственными жесткими дисками, подходящими для такой работы были диски с интерфейсом SCSI и скоростью вращения шпинделя 10-15 тысяч оборотов в минуту. Для работы таких дисков требовался отдельный контроллер SCSI. Скорость передачи данных по SCSI достигала 320 Мб/с, однако интерфейс SCSI - это обычный параллельный интерфейс, со всеми его недостатками.

Совсем недавно появился новый дисковый интерфейс. Его назвали SAS (Serial Attached SCSI). Базы отдыха в челябинске -На сегодняшний день уже множество компаний имеют в продуктовой линейке контроллеры для этого интерфейса с поддержкой всех уровней массивов RAID. В нашем мини-обзоре мы рассмотрим двух представителей нового семейства контроллеров SAS от Adaptec. Это 8 портовая модель ASR-4800SAS и 4+4 портовая ASR-48300 12C.

Знакомство с SAS

Что же это за интерфейс такой - SAS? На самом деле SAS - это гибрид SATA и SCSI. Технология вобрала в себя достоинства двух интерфейсов. Начнем с того, что SATA - последовательный интерфейс с двумя независимыми каналами чтения и записи, а каждое устройство SATA подключается к отдельному каналу. SCSI имеет очень эффективный и надежный корпоративный протокол передачи данных, но недостатком является параллельный интерфейс и общая шина для нескольких устройств. Таким образом, SAS свободен от недостатков SCSI, обладает достоинствами SATA и обеспечивает скорость до 300 Мб/с на один канал. По схеме ниже можно примерно представить схему подключения SCSI и SAS.

Двунаправленность интерфейса сводит задержки к нулю, поскольку отсутствует переключение канала на чтение/запись.

Любопытной и положительной особенностью Serial Attached SCSI является то, что этот интерфейс поддерживает диски SAS и SATA, причем одновременно к одному контроллеру можно подключать диски обоих типов. Однако диски с интерфейсом SAS невозможно подключить к контроллеру SATA, так как эти диски, во-первых, требуют специальных команд SCSI (протокол Serial SCSI Protocol) при работе, а во-вторых, физически несовместимы с SATA-колодкой. Каждый диск SAS подключается к собственному порту, но, тем не менее, существует возможность подключить больше дисков, чем имеется портов у контроллера. Такую возможность обеспечивают SAS-расширители (Expander).

Оригинальным отличием колодки диска SAS от колодки диска SATA является дополнительный порт данных, то есть каждый диск Serial Attached SCSI имеет два порта SAS со своим оригинальным ID, таким образом технология обеспечивает избыточность, что повышает надежность.

Кабели SAS немного отличаются от SATA, предусмотрена специальная кабельная оснастка, включенная в комплект SAS-контроллера. Также как и SCSI, жесткие диски нового стандарта могут подключаться не только внутри корпуса сервера, но и снаружи, для чего предусмотрены специальные кабели и оснастка. Для подключения дисков с «горячей заменой» используются специальные платы - backplane, имеющие все необходимые разъемы и порты для подключения дисков и контроллеров.

Как правило, плата backplane расположена в специальном корпусе с салазочным креплением дисков, такой корпус содержит в себе RAID-массив и обеспечивает его охлаждение. В случае выхода из строя одного или нескольких дисков имеется возможность оперативной замены неисправного HDD, причем замена неисправного накопителя не останавливает работу массива - достаточно сменить диск и массив снова полноценно работает.

Адаптеры SAS от Adaptec

Компания Adaptec представила на ваш суд две довольно интересных модели RAID-контроллеров. Первая модель является представительницей бюджетного класса устройств для построения RAID в недорогих серверах начального уровня - это восьмипортовая модель ASR-48300 12C. Вторая модель гораздо более продвинута и предназначена для более серьезных задач, имеет на борту восемь каналов SAS - это ASR-4800SAS. Но давайте рассмотрим подробнее каждую из них. Начнем с более простой и дешевой модели.

Adaptec ASR-48300 12C

Контроллер ASR-48300 12C предназначен для построения небольших RAID-массивов уровней 0, 1 и 10. Таким образом, основные типы дисковых массивов можно построить, используя этот контроллер. Поставляется данная модель в обычной картонной коробке, которая оформлена в сине-черных тонах, на лицевой стороне упаковки имеется стилизованное изображение контроллера, летящего из компьютера, что должно навевать мысли о высокой скорости работы компьютера с данным устройством внутри.

Комплект поставки минимален, но включает все необходимое для начала работы с контроллером. В комплекте содержится следующее.

Контроллер ASR-48300 12C
. Низкопрофильная скоба

. Диск с ПО Storage Manager
. Краткий мануал
. Соединительный кабель с колодками SFF8484 to 4xSFF8482 и питания 0.5 м.

Контроллер предназначен для шины PCI-X 133 МГц, которая имеет очень широкое распространение в серверных платформах. Адаптер предоставляет восемь портов SAS, однако, только четыре порта реализовано в виде разъема SFF8484, к которому подключаются диски внутри корпуса, а оставшиеся четыре канала выведены наружу в виде разъема SFF8470, поэтому часть дисков необходимо подключать снаружи - это может быть внешний бокс с четырьмя дисками внутри.

При использовании экспандера, контроллер имеет возможность работать со 128-ю дисками в массиве. Кроме того, контроллер способен работать в 64-битном окружении и поддерживает соответствующие команды. Карта может быть установлена в низкопрофильный сервер высотой 2U, если поставить идущую в комплекте низкопрофильную заглушку. Общие характеристики платы следующие.

Преимущества

Экономичный контроллер Serial Attached SCSI с технологией Adaptec HostRAID™ для высокопроизводительного хранения важных данных.

Потребности клиента

Идеально для поддержки приложений серверов начального и среднего уровня и рабочих групп, которым требуется высокопроизводительное хранение данных и надежная защита, например, приложений резервного копирования, веб-контента, электронной почты, баз данных и совместного доступа к данным.

Системное окружение — Серверы отделов и рабочих групп

Тип интерфейса системной шины — PCI-X 64 bit/133 МГц, PCI 33/66

Внешние соединения — Один x 4 Infiniband/Serial Attached SCSI (SFF8470)

Внутренние соединения — Один 32 pin x 4 Serial Attached SCSI (SFF8484)

Системные требования — Серверы типа IA-32, AMD-32, EM64T и AMD-64

Разъем 32/64-bit PCI 2.2 или 32/64-bit PCI-X 133

Гарантия — 3 года

Уровни RAID levels — Adaptec HostRAID 0, 1, и 10

Ключевые характеристки RAID

• Поддержка загрузочных массивов
• Автоматическое восстановление
• Управление с помощью ПО Adaptec Storage Manager
• Фоновая инициализация

Размеры платы — 6.35см x 17.78см (включая внешний разъем)

Рабочая температура — от 0° до 50° C

Рассеиваемая мощность — 4 Вт

Mean Time Before Failure (MTBF - наработка на отказ) — 1692573 ч при 40 ºC.

Adaptec ASR-4800SAS

Адаптер под номером 4800 более продвинут функционально. Эта модель позиционируется для более скоростных серверов и рабочих станций. Здесь реализована поддержка практически любых массивов RAID - массивы которые имеются у младшей модели, а также можно сконфигурировать массивы RAID 5, 50, JBOD и Adaptec Advanced Data Protection Suite с RAID 1E, 5EE, 6, 60, Copyback Hot Spare с опцией Snapshot Backup для серверов в башенном корпусе и серверов высокой плотности для монтажа в стойку.

Модель поставляется в аналогичной младшей модели упаковке с оформлением в том же «авиационном» стиле.

В комплекте представлено почти то же самое, что и у младшей карты.

Контроллер ASR-4800SAS
. Полноразмерная скоба
. Диск с драйвером и полным руководством
. Диск с ПО Storage Manager
. Краткий мануал
. Два кабеля с колодками SFF8484 to 4xSFF8482 и питания по 1 м.

Контроллер имеет поддержку шины PCI-X 133 МГц, но имеется и модель 4805, аналогичная функционально, но использующая шину PCI-E x8. Адаптер предоставляет те же восемь портов SAS, однако реализованы все восемь портов в качестве внутренних, соответственно, плата имеет два разъема SFF8484 (под два комплектных кабеля), однако имеется и внешний разъем типа SFF8470 на четыре канала, при подключении к которому один из внутренних разъемов отключается.

Точно так же, как и в младшем устройстве, количество дисков расширяемо до 128 с помощью экспандеров. Но основным отличием модели ASR-4800SAS от ASR-48300 12C является наличие на первой 128 Мб DDR2 ECC памяти, используемой в качестве КЭШа, что ускоряет работу с дисковым массивом и оптимизирует работу с мелкими файлами. Доступен опциональный батарейный модуль для сохранения данных в КЭШе при отключении питания. Общие характеристики платы следующие.

Преимущества — Подключение высокопроизводительных устройств хранения и защиты данных для серверов и рабочих станций

Потребности клиента — Идеально для поддержки приложений серверов и рабочих групп, которым требуется постоянный высокий уровень скорости операций чтения-записи, например, приложений потокового видео, веб-контента, видео по запросу, фиксированного контента и хранения справочных данных.

• Системное окружение — Серверы отделов и рабочих групп и рабочие станции
• Тип интерфейса системной шины — Хост-интерфейс PCI-X 64-bit/133 MHz
• Внешние соединения — Разъем SAS один x4
• Внутренние соединения — Разъемы SAS два x4
• Скорость передачи данных — До 3 ГБ/с на порт
• Системные требования -Архитектура Intel или AMD со свободным разъемом 64-bit 3.3v PCI-X
• Поддерживает архитектуры EM64T и AMD64
• Гарантия — 3 года
• Стандартные уровни RAID — RAID 0, 1, 10, 5, 50
• Стандатные возможности RAID — Горячий резерв, миграция уровней RAID, Online Capacity Expansion, Optimized Disk, Utilization, S.M.A.R.T и поддержка SNMP, а также возможности из Adaptec Advanced

• Data Protection Suite включающие:

1. Hot Space (RAID 5EE)
2. Striped Mirror (RAID 1E)
3. Dual Drive Failure Protection (RAID 6)
4. Copyback Hot Spare

• Дополнительные возможности RAID — Snapshot Backup
• Размеры платы — 24см x 11.5см
• Рабочая температура — от 0 до 55 градусов C
• Mean Time Before Failure (MTBF - наработка на отказ) — 931924 ч при 40 ºC.

Тестирование

Тестирование адаптеров - дело непростое. Тем более что большого опыта работы с SAS нами еще не приобретено. Поэтому решено было провести тестирование скорости работы жестких дисков с интерфейсом SAS в сравнении с дисками SATA. Для этого мы использовали имевшиеся у нас диски SAS 73 Гб Hitachi HUS151473VLS300 на 15000rpm с 16Mb буфером и WD 150Гб SATA150 Raptor WD1500ADFD на 10000rpm с 16Mb буфером. Мы провели прямое сравнение двух быстрых дисков, но имеющих разные интерфейсы на двух контроллерах. Тестировались диски в программе HDTach, в которой были получены следующие результаты.

Adaptec ASR-48300 12C

Adaptec ASR-4800SAS

Логично было предположить, что жесткий диск с интерфейсом SAS окажется быстрее, чем SATA, хотя для оценки производительности мы взяли самый быстрый диск WD Raptor, который вполне может поспорить по производительности со многими 15000 об/мин SCSI дисками. Что касается различия между контроллерами - то они минимальны. Конечно, старшая модель предоставляет больше функций, но необходимость в них возникает только в корпоративном секторе применения таких устройств. К таким корпоративным функциям относятся особые уровни RAID и дополнительная КЭШ-память на борту контроллера. Обычный домашний пользователь вряд ли будет устанавливать в домашнем, пусть и по самую крышу модифицированном ПК 8 жестких дисков, собранных в RAID-массив с избыточностью - скорее будет отдано предпочтение задействовать четыре диска под массив уровня 0+1, а оставшиеся будут использоваться для данных. Вот тут-то как раз и пригодится модель ASR-48300 12C. К тому же, некоторые оверклокерские материнские платы имеют интерфейс PCI-X. Достоинством модели для домашнего применения как раз является относительно доступная цена (в сравнении с восемью жесткими дисками) в $350 и простота применения (вставил и подключил). Кроме того, особый интерес представляют жесткие диски 10-тысячники формата 2.5 дюйма. Эти винчестеры имеют меньшее энергопотребление, меньше греются и меньше занимают места.

Выводы

Это необычный обзор для нашего сайта и он больше направлен на изучение интереса со стороны пользователей к обзорам специального аппаратного обеспечения. Сегодня были рассмотрены не только два непривычных RAID-контроллера от известного и успевшего себя зарекомендовать производителя серверного оборудования - компании Adaptec. Это еще и попытка написания первой аналитической статьи на нашем сайте.

Касаемо наших сегодняшних героев, SAS контроллеров Adaptec можно сказать, что очередные два продукта компании удались. Младшая модель, ASR-48300 стоимостью $350, вполне может прижиться в производительном домашнем компьютере и уж тем более в сервере (или компьютере, выполняющем его роль) начального уровня. Для этого модель имеет все предпосылки: удобное ПО Adaptec Storage Manager, поддержку от 8 до 128 дисков, работу с основными уровнями RAID.

Старшая модель предназначена для серьезных задач и, конечно, может использоваться в недорогих серверах, но только в том случае, если имеются особые требования к скорости работы с мелкими файлами и надежности хранения информации, ведь карта поддерживает все уровни RAID-массивов корпоративного класса с избыточностью и имеет 128 Мб быстрой КЭШ-памяти стандарта DDR2 с Error Correction Control (ECC). При этом стоимость контроллера составляет $950.

ASR-48300 12C

Плюсы модели

• Доступность
• Поддержка от 8 до 128 дисков
• Простота использования
• Стабильная работа
• Репутация Adaptec

• Слот PCI-X - для большей популярности не хватает только поддержки более распространенного PCI-E

ASR-4800SAS

• Стабильная работа
• Репутация производителя
• Хорошая функциональность
• Доступность апгрейда (программного и аппаратного)
• Доступность версии с PCI-E
• Простота использования
• Поддержка от 8 до 128 дисков
• 8 внутренних каналов SAS

• Не очень подходит для бюджетного и домашнего секторов применения.

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

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:

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.

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

WIO райзер RSC-R2UW-4E8

• 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

Набортные контроллеры

• 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

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

BPN-ADP-S2208L-H6iR (LSI 2208)

Корпуса Supermicro xxxBE16/xxxBE26