Adaptec ASR-2230SLP: встречаем RAID-on-Chip (ROC)


Несмотря на активное развитие последовательных интерфейсов передачи данных в последние годы в storage-системах серьезной массовой альтернативы старому доброму Ultra320 SCSI на рынке до сих пор нет. Поэтому производители продолжают производить, покупатели — покупать, а обозреватели — обозревать ;) профессиональные SCSI-контроллеры и диски для этого интерфейса. После наших недавних обзоров новых SCSI-дисков Maxtor и Seagate (см. обзоры здесь, тут и еще кое где) настал момент познакомиться и с новинками в стане контроллеров для этого интерфейса. Тем более что и здесь наблюдается в определенном смысле «р-р…эволюционная ситуация», когда верхи хотят и могут, а низы как бы и не против (первые — делать новинки, вторые — их использовать).

В конце апреля 2005 года именитый производитель контроллеров и систем хранения данных компания Adaptec, Inc. выпустила SCSI RAID контроллеры нового поколения — 2230SLP и 2130SLP. Казалось бы, ну что еще принципиально нового могут придумать компании в таких системах, если и интерфейс (Ultra320 SCSI) остался прежним, и принципы кэширования данных для массивов дисков контроллером с набортной памятью давно вылизаны? Тем не менее, эти новинки Adaptec принципиально отличаются от ее предыдущих продуктов в этом сегменте рынка (например, контроллеров Adaptec SCSI Card 39320A-R, Adaptec SCSI RAID 2200S и многих других) тем, что используют новый чип AIC-7942W на основе технологии RAID-on-Chip (ROC). Собственно, это и есть главное и принципиальное их отличие, поскольку использование шины PCI-X новостью уже назвать нельзя — она была заявлена и для некоторых более ранних моделей Adaptec (тех же 39320AR/29320AR, например).

Суть технологии ROC, активно внедряемой Adaptec во все свои новые продукты (не только SCSI, но также SATA и SAS), состоит в том (и это понятно из ее названия), что если ранее все мощные профессиональные RAID-контроллеры этой компании (и, кстати, других компаний тоже) использовали несколько отдельных специализированных микросхем (чипов) — одни для интерфейсной части, другие (специализированные микропроцессоры) для обсчета конфигураций массивов RAID в реальном времени силами самого RAID-контроллера, — то в ROC-системе все необходимое обеспечивается единственным чипом — ROC-чипом (да простят мне тавтологию). Это позволяет не только экономить энергопотребление и место на печатной плате, но и обеспечивает более высокую производительность и надежность в рамках меньшего форм фактора. Более того, за счет этого немного уменьшилась и цена готового изделия — если непосредственные предшественники ASR-2200S и ASR-2120S продавались по цене 799 и 525 долларов соответственно, то новички ASR-2230SLP и ASR-2130SLP даже в начале продаж отпускаются по 725 и 495 долларов!

Adaptec 2130SLP и 2230SLP стали первым на рынке одно- и двухканальными Ultra320 SCSI RAID контроллерами с поддержкой ROC для шины PCI-X. Адаптеры спроектированы таким образом, чтобы их можно было легко установить в PCI-X слот сервера начального или среднего уровня или в компактный стоечный сервер. Эти адаптеры обеспечивают самую современную защиту данных на основе технологии RAID, которая максимально оптимально использует системные ресурсы и снижает время простоя оборудования. Новые SCSI RAID ROC адаптеры от компании Adaptec — это первые устройства для шины PCI-X с поддержкой серьезных, профессиональных RAID-массивов (все-таки RAID 10 для 39320AR/29320AR — это полумеры по сравнению с RAID 5 и 50), что обеспечивает вдвое более высокую скорость обмена данных с сервером по сравнению с шиной PCI64. А специальная PCI-X оптимизация Adaptec дополнительно повышает производительность системы при меньшем размере и энергопотреблении. Новые контроллеры также поддерживают один или два внешних коннектора, что позволяет в случае необходимости оперативно наращивать объемы дискового пространства без разборки готовой системы. Разработчиками компании Adaptec была оптимизирована производительность и интерфейса Ultra320 SCSI за счет максимально эффективного использования шины и минимизации количества дополнительных команд, которые были представлены в виде сложносоставных команд, и их передача осуществляется через единственное соединение и с более высокой скоростью.

Оба адаптера доступны в низкопрофильном MD2 форм-факторе для серверов высокой плотности и обеспечивают полное использование дискового пространства для жестких дисков с различной емкостью (то есть для создания массивов совершенно необязательно иметь диски одинаковой емкости, а «остатки» емкости дисков при этом также можно использовать для RAID-массивов). Опционально предлагается резервная батарея ABM-400 для защиты данных и дополнительной устойчивости (сохранения содержимого 128-мегабайтной кэш-памяти контроллера) при сбоях.

Оба новых адаптера имеют поддержку в виде программного RAID-ядра Adaptec — наиболее стабильного и надежного на сегодня программного обеспечения для защиты и хранения данных. Объединенный программный инструментарий значительно упрощает конфигурацию, установку и управление устройствами. Тщательно оттестированное и прошедшее проверку в миллионах систем по всему миру ПО Adaptec RAID поставляется вместе с продукцией, которую сегодня предоставляют большинство ведущих продавцов серверного оборудования и систем хранения данных.

Чтобы еще раз подчеркнуть основные достоинства нового ROC-подхода в проектировании SCSI RAID систем, приведем слова одного из руководителей Adaptec — Яна Уильямса (Ian Williams), директора Adaptec по маркетингу в каналах продаж:

«Такие информационно насыщенные и часто запрашиваемые пользователями ресурсы как видео по запросу, сетевые библиотеки, базы данных, файловые, веб и почтовые серверы требуют высокой производительности RAID решений, причем выполненных в рамках меньшего и менее затратного форм фактора. Оба адаптера Adaptec 2230SLP и 2130SLP являются идеальным решением для PCI-X серверных платформ с необходимостью наращивания дискового пространства при помощи внутренних или внешних устройств и предлагают покупателям проверенную производительность RAID технологии и надежность, которая доступна только в одночиповой аппаратной реализации от компании Adaptec».

 

Технические характеристики

В наших испытания принял участие старший из двух новых SCSI ROC-контроллеров Adapteс — двухканальный ASR-2230SLP.



Контроллер Adaptec SCSI RAID 2230SLP для шины PCI-X.

Для сравнения (все-таки SCSI-контроллеры — не частые герои наших обзоров) приведу фотографии двух других (предыдущих, без ROC) Ultra320 SCSI RAID контроллеров Adaptec:


Контроллер Adaptec SCSI RAID 2200S для шины PCI64.



Контроллер Adaptec Ultra320 SCSI Card 29320R для шины PCI-X.

Основные спецификации двухканальных Ultra320 SCSI-контроллеров Adaptec приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики двухканальных Ultra320 SCSI RAID контроллеров Adaptec.
Модель ASR-2230SLP ASR-2200S ASC-39320A-R
Интерфейс Ultra320 SCSI
Шина PCI-X
(64 бит/133 МГц)
PCI64
(64 бит/66 МГц)
PCI-X
(64 бит/133 МГц)
Количество независимых каналов 2 (по 2 внутренних 68-pin Ultra320 (LVD/SE) и внешних 68-pin VHDCI разъема)
Макс. количество дисков 30
RAID-функции RAID уровней 0, 1, 10, 5, 50 и JBOD

HostRAID уровней 0, 1 и 10

Встроенная память 128 Мбайт DDR 64 Мбайт нет
Микросхемы контроллеров AIC-7942W AIC-7902 и Intel GC80302 AIC-7902
Ключевые особенности RAID

• Optimized disk utilization
• Online RAID Level Migration
• Online Capacity Expansion
• Background initialization
• Hot-swap disk drive support for easy replacement
• Hot-spare disk support with automatic rebuild
• Supports bootable arrays
• S.M.A.R.T and SAF-TE support
• SNMP support
• Integrated RAID on Chip - maximizing Ultra 320 performance on each channel

• Optimized disk utilization
• Online RAID Level Migration
• Online Capacity Expansion
• Background initialization
• Hot-swap disk drive support for easy replacement
• Hot-spare disk support with automatic rebuild
• Supports bootable arrays
• S.M.A.R.T and SAF-TE support
Простейший встроенный в BIOS (программный) HostRAID(tm) от Adaptec уровней 0, 1 и 10
Опциональная резервная батарея с годичной гарантией ABM-400, 72 часа сохранения содержимого кэш-памяти ABM-300, 72 часа сохранения содержимого кэш-памяти нет
Системные требования

Intel or AMD architecture with available PCI
or PCI-X slot. Both cards are Intel EM64-T and
AMD-64 ready.

Intel PC or equivalent with available PCI slot. IA-64 ready.

Intel PC or equivalent with available PCI slot (2.2 compliant)
Поддерживаемые операционные системы
Windows Server 2003 Standard Edition
Windows Server 2003 Enterprise Edition
Windows Server 2003 Web Edition
Microsoft Windows 2000 Advanced Server
Microsoft Windows 2000 Server
Microsoft Windows 2000 Professional
Microsoft Windows XP Home Edition
Microsoft Windows XP Professional
Red Hat Linux Advanced Server 3.0
Red Hat Linux Advanced Server 2.1
SuSE Linux 9.1
SuSE Linux 9.0
SuSE Linux Enterprise Server 9
Netware 6.5 and 6.0
Unixware 7.1.x
SCO OpenServer 5.06 and 5.07
Microsoft Windows 2000 Advanced Server
MIcrosoft Windows 2000 Server
Microsoft Windows 2000 Professional
Microsoft Windows XP Home Edition
Microsoft Windows XP Professional
Microsoft Windows NT4 Workstation
Microsoft Windows NT4 Server
Microsoft Windows NT4 Advanced Server
Microsoft Windows Server 2003 (formerly Windows .NET)
Novell NetWare 5.1
Novell NetWare 6
Redhat Linux 7.2
Redhat Linux 7.3
SuSE 7.3
SuSE 8.0
SCO Openserver 5.06
SCO Openserver 5.07
SCO UnixWare 7.11
Caldera Open Unix 8
Microsoft Windows Server 2003 (HostRaid and Non HostRaid)
Microsoft Windows NT 4.0 (HostRaid and Non HostRaid)
Microsoft Windows 2000 (HostRaid and Non HostRaid)
Microsoft Windows XP (HostRaid and Non HostRaid)
RedHat Linux 8.1 (HostRaid and Non HostRaid)
RedHat Linux 9.0 (HostRaid and Non HostRaid)
SuSE Linux 8.1 (HostRaid and Non HostRaid)
SuSE Linux 8.2 (HostRaid and Non HostRaid)
Novell NetWare 5.1 (Non HostRaid)
Novell NetWare 6.0
Sun Solaris 9 (x86) (Non HostRaid)
SCO / Caldera UnixWare 7.1.3 (Non HostRaid)
SCO / Caldera Open Unix 8 (Non HostRaid)
Комплектность (кабели и др.) One 5-position, Ultra320 SCSI
68-pin high-density LVD
Adaptec internal cable with active terminator
One 5-position, Ultra320 SCSI
68-pin high-density LVD
Adaptec internal cable with active terminator; Low-profile bracket (in addition to the full-size bracket attached to the controller)
One 5-position Ultra320 SCSI LVD cable with terminator
Сопроводительное программное обеспечение
• Adaptec Storage Manager - SNMP support
• BIOS configuration utility
• Command Line Interface (CLI)
• Adaptec Storage Manager - Browser Edition
• BIOS configuration utility
• Command Line Interface (CLI)
Adaptec Storage Manager – Browser Edition and supported operating system drivers
Габариты, мм Низкопрофильная карта: 64×168 98×173
MTBF, часов н/д н/д 1 435 915
Гарантия, лет 3 3 5
Рабочая температура, градусов Цельсия 0 ... +50 0 ... +50 н/д
Требования по питанию 4 A @ +5V 4 A @ +5V н/д
Customer needs Ideal for enty-level to mid-range and high density servers and workstations servers requiring up to 30 disk drives Ideal for mid-range to enterprise servers and workstations requiring entry-level data protection
Environment Entry-level SCSI servers and workstations, pedestal and rackmount

Как видим, основные отличия новичка от своего непосредственного предшественника ASR-2200S не только в том, что используется один основной чип вместо двух (при этом уровни поддерживаемых RAID-массивов остались, в общем-то, теми же самыми, хотя за счет интеграции обещается их лучшая производительность), но также в удвоении кэш-памяти контроллера и переходе на более быструю и экономичную память DDR (хотя требования по питанию контроллера при этом не ослабли). Среди функций RAID также появилась поддержка SNMP, и производитель заявляет совместимость с новыми 64-битными процессорами AMD (AMD64) и Intel (EM64T). Кстати, касательно того, насколько улучшилась производительность системы именно за счет применения ROC — мы этого выяснить (в чистом виде) не сможем, поскольку «чистоту эксперимента» нарушает более быстрый и емкий кэш нового контроллера, который может взять на себя львиную долю performance improvement. (Можно было бы, конечно, провести чисто академические эксперименты с отключенной кэш-памятью контроллера, но не думаю, что это представляет большой интерес, да и такой подход тоже имеет немало подводных камней, которые будут препятствовать объективности сравнения «ROC-неROC».)

Контроллеры Adaptec 2230SLP и 2130SLP базируются на новейшем ROC-микроконтроллере AIC-7942W разработки и производства самой Adaptec.

Раньше (в ASR-2200S и ASR-2120S) вместо него применялось два чипа — интерфейсный чип (например, AIC-7902 для Ultra320 SCSI) и процессор для обсчета конфигураций RAID (обычно Intel GC80302), см. фото выше. Последний очень прилично (обжигающе) нагревался в работе, хотя радиатором и не снабжался.

Собственно, ничего кроме AIC-7942W, разъемов, кучки мелочевки и микросхем памяти на новых контроллерах и нет.


Микросхемы DDR SDRAM и флэш-памяти на контроллере ASR-2230SLP, вид с обратной стороны.


Внешние SCSI-разъемы на контроллере ASR-2230SLP.


Линейка светодиодов на плате контроллера ASR-2230SLP.

Еще одним полезным отличием ASR-2230S от предыдущих контроллеров Adaptec является линейка из восьми светодиодов, по которым можно определять режим и текущие параметры работы контроллера.

В BIOS контроллера встроена фирменная утилита для контроля и настройки параметров работы контроллера и подключенных к нему дисков.

 

Методика тестирования скоростных показателей

Испытания контроллера Adaptec ASR-2230SLP проводились при помощи жестких дисков Seagate Cheetah 15K.4 (модель ST3146854LW емкостью 147 Гбайт) и Seagate Cheetah 10K.7 (модель ST373207LC емкостью 73 Гбайт). Первый из них использовался для тестов одиночного диска, а вторые в паре — для тестов RAID-массивов уровней 1 и 0 (в последнем случае размер блока чередования по дефолту составил 256 Кбайт). К тестам данного контроллера на RAID-массивах уровней 5, 10 и 50 мы, возможно, вернемся в другой раз.

Для тестов применялся стенд в составе:

  1. Процессор Intel Pentium 4 3.0C
  2. Материнская плата Gigabyte GA-8KNXP Ultra-64 на чипсете Intel E7210 (MCH i875P + южный мост Intel Hance Rapids 6300ESB с шиной PCI-X)
  3. Системная память 2x256 Мбайт DDR400 (тайминги 2.5-3-3-6)
  4. Контроллер Ultra320 SCSI Adaptec AIC-7902B на шине PCI64 на материнской плате
  5. Системный жесткий диск Maxtor 6E040L0
  6. Блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 ватт
  7. Корпус Arbyte YY-W201BK-A

Чипсет Intel E7210 предназначен для рабочих станций и однопроцессорных серверов начального уровня на Pentium 4 и Xeon. Эта профессиональная система содержит полнофункциональную (хотя и с некоторыми оговорками) шину PCI-X (а также поддерживает PCI64), обеспечиваемую непосредственно чипсетом, а не дополнительными мостами. На этой плате расположен достаточно современный двухканальный контроллер Ultra320 SCSI HostRAID — Adaptec AIC-7902W, подключенный к шине PCI64.


RAID-контроллер Adaptec AIC-7902W на шине PCI64 на плате Gigabyte GA-8KNXP Ultra-64.

По сути этот SCSI-контроллер — почти полный аналог отдельных карт-контроллеров Adaptec SCSI Card 39320A-R или 29320A-R. Он оснащен встроенным в BIOS фактически программным RAID уровней 0, 1 и 10 (специальная технология Adaptec HostRAID) и не имеет собственной кэш-памяти. Хотя HostRAID и не является полностью аппаратным, считать его очень уж ущербным не стоит — создание и обсчет массивов в этом случае происходит на уровне BIOS контроллера (а не операционной системы) и при этом расчеты настолько просты (ведь уровни RAID 0, 1 и 10 не требуют почти никакой математики), что производятся системой без заметного ущерба для производительности. Мы сравним результаты для RAID-массивов на обоих контроллерах (ASR-2230SLP и AIC-7902B), чтобы выявить разницу и понять, насколько мощный профессиональный RAID-контроллер выгоднее на массивах уровней 0 и 1, чем простейший Adaptec HostRAID (который, кстати, успешно портируется Адаптеком и в SATA-контроллеры, среди которых южные мосты Intel ICH5R, ICH6R, ICH7R, контроллеры Silicon Image SiI3112, SiI3512, Marvell H1, H2, AHCI чипсеты и др.). Ну а на одиночном диске мы увидим «в чистом виде», на что способен контроллер со встроенной кэш-памятью 128 Мбайт по сравнению с AIC-7902B без таковой.

В Device Manager'е Windows XP массив и контроллеры выглядят так:


Адаптер ASR-2230SLP тестировался с BIOS версии 7348 и драйверами версии 4.10.7348 за декабрь 2004 года (самые свежие из официальных на момент выхода этой статьи). Для контроллера AIC-7902B в не-RAID режиме использовался драйвер Adaptec версии 3.0.0.0 за сентябрь 2004 года, а для RAID — драйвер верcии 3.0.36.0 за июль 2004 года. Испытания проводились под управлением операционной системы MS Windows XP Professional SP2. Винчестеры и массивы тестировались как неразмеченными на разделы (в тестах Intel Iometer версии 2003.5.10, H2Benchw 3.6 и AIDA32), так и разбивались и форматировались штатными средствами операционной системы в зависимости от вида теста: одним NTFS-разделом максимально возможной емкости для тестов среднего времени доступа и снятия графика скорости чтения в WinBench 99 и двумя равновеликими разделами NTFS или FAT32 для остальных тестов (WinBench Disk WinMark 99 2.0, ATTO Disk Benchmark, многопотокового чтения/записи и теста в программе Adobe Photoshop CS). Разделы NTFS имели размер в половину объема диска каждый (то есть второй раздел начинался ровно со второй половины диска), а разделы FAT32 имели размер по 32768 Мбайт, причем первый начинался в начале диска (на самых «быстрых» дорожках), а второй — ровно с середины диска по объему. Размер кластеров NTFS и FAT32 выбирался по умолчанию — 4 и 16 Кбайт соответственно.

Следует оговориться, что попытки оттестировать контроллер ASR-2230SLP на шине PCI-X в данной системе потерпели неудачу — некоторые тесты при работе 2230S на штатной для себя шине PCI-X в процессе выполнения просто сбрасывали компьютер на перезагрузку. Среди тестов-неудачников значились: AIDA Bufferd Read, AIDA Linear Read, HD Tach Linear Read, WinBench 99 Disk Transfer Rate, иногда PCMark04 и другие. После того, как шина была переведена (перемычкой на плате Gigabyte) в режим работы PCI64 (64 бит 66 МГц) проблемы со стабильностью работы контроллера ASR-2230S исчезли. В результате, было решено провести все тесты этого контроллера именно на шине PCI64, что, по нашему мнению, никаких принципиальных различий в плане быстродействия самого контроллера не дает, поскольку в данном случае (на небольшом количестве подключенных к контроллеру дисков и простейших массивах) шина PCI64 никак не является узким местом системы.

Диск Seagate Cheetah 15K.4 был оттестирован с двумя версиями своего firmware — более ранней версии 0002 и более поздней (серийной) 0003. Поскольку для первой наблюдались заметные провалы в производительности самого накопителя, у нас будет возможность выяснить, насколько хороший хост-контроллер со 128-ю мегабайтами кэш-памяти способен сгладить недостатки микропрограммы самого накопителя, то есть, грубо говоря, так ли уже важно быстродействие самого жесткого диска, если используется мощный кэширующий хост-контроллер.

Диски жестко закреплялись на металлическом шасси корпуса системного блока и перед тестированием прогревались в течение 20 минут запуском программы с активным случайным доступом.

Но прежде, чем перейти к рассмотрению результатов тестов, хочу в качестве забавного отступления предложить вам еще разок взглянуть на результаты утилиты HD Tach для одиночного диска Seagate Cheetah 15K.4 ST3146854LW и двух RAID-массивов из этих дисков Seagate Cheetah 10K.7 ST373207LC.

Результаты теста HD Tach 2.61 для RAID-массивов дисков Seagate Cheetah с контроллером ASR-2230SLP.

Сравните их с аналогичными скриншотами для контроллера AIC-7902B,

Результаты теста HD Tach 2.61 для RAID-массивов дисков Seagate Cheetah 10K.7 с контроллером AIC-7902B.

и станет очевидным, к каким «глубокомысленным» выводам может привести использование подобных «тестов» и как на это может повлиять используемый контроллер. :) Кстати, прежде более надежная в этом плане утилита AIDA32 (точнее — ее дисковый плагин) на этом контроллере тоже начала подглючивать: некорректно измеряя скорость Buffered Read (явно занижая ее до 90 Мбайт/с) AIDA32 примерно на этом же уровне срезала и скорость линейного чтения для массива RAID 0, выдав совершенно неадекватный график (к слову, WinBench 99 отработала тест скорости линейного чтения почти безупречно, см. ниже). Впрочем, даже на RAID 1 с этим контроллером AIDA32 показала явно заниженный результат по скорости линейного чтения, дав понять, что этот тест, по гамбургскому счету, не годится для «серьезных» систем и «серьезных пацанов». :)

 

Результаты тестов физических параметров

Сначала — графики скорости линейного чтения дисков, подключенных к контроллеру ASR-2230S (кликните по иконкам, чтобы посмотреть целые графики).

Одиночный диск Seagate Cheetah 15K.4 ST3146854LW
RAID 1 из Seagate Cheetah 10K.7 ST373207LC
RAID 0 из двух Seagate Cheetah 10K.7 ST373207LC

Если для одиночного диска и массива RAID 0 графики скорости линейного чтения, полученные на контроллере Adaptec ASR-2230S, практически совпадают с теми, которые были измерены при использовании контроллера без встроенной кэш-памяти (AIC-7902), то для RAID 1 наблюдается заметное отличие от измеренного ранее (и гораздо больше похожего на правду) графика и от графика для одиночного диска (а они вообще-то должны совпадать) — скорость тут явно ниже, чем положено. Что ж, сейчас сложно сказать, вызвано ли это недостатками теста, особенностями взаимодействия («интерференции») данного теста с контроллером, или в чем-то не прав сам контроллер, тормозя в зеркалке. :) До поры оставим это без комментариев и отметим лишь то, что ближе к концу графика для RAID 1 на ASR-2230S наблюдается неожиданный скачок скорости вниз, который еще более усугубляет наши сомнения.

Вследствие этого диаграмму с цифрами максимальной, средней и минимальной скорости линейного чтения накопителей в данном случае приводить я смысла не вижу, и мы перейдем сразу к скорости интерфейса. Но и тут сюрпризы нас не покидают. Если по скорости работы интерфейса Ultra320 SCSI сами диски Seagate Cheetah на высоте, демонстрируя (на «некэширующих» контроллерах) значения более 170 Мбайт/с и опережая конкурентов, то с контроллером ASR-2230S мы видим почти вдвое худшие показатели — причем независимо измеренные в трех различных программах. Да и при работе дисков в RAID-массивах на данном контроллере эффективная скорость интерфейса практически не меняется. Снова можно констатировать плохую совместимость контроллера, оснащенного мощной встроенной кэш-памятью, с традиционными дисковыми бенчмарками. К слову, почти то же самое наблюдалось и для предыдущих контроллеров Adaptec ASR-2200S и ASR-2120S, так что виноваты тут, по всей видимости, именно тесты burst read speed, не способные «преодолеть» «кэширующий барьер» при доступе непосредственно к накопителям (хотя для RAID 0 максимальная скорость линейного чтения более 150 Мбайт/с измеряется без особых проблем).

По измеренному среднему времени доступа особых сюрпризов нет, хотя при использовании ASR-2230S это время немного (на 0,1-0,3 мс) возрастает по сравнению с некэширующим контроллером AIC-7902B (как на массивах, так и на одиночном диске). Видимо, это следствие дополнительной латентности, обусловленной пересылкой информации в кэш-память контроллера и обратно. И очевидно, что это должно сыграть (и таки сыграет) определенную (негативную) роль в работе системы при активном случайном доступе к накопителям (например, в серверных паттернах, см. ниже).

Следующая диаграмма показывает программно измеренное под Windows среднее время доступа при чтении и записи и позволяет судить об эффективности кэширования данных контроллером (хоста или самого диска) при записи. (И разумеется, не следует думать, что average write access time на этой диаграмме реально отражает данную физическую характеристику накопителей. :))

Из этих результатов мы сделаем только один вывод — наличие мощного кэширующего хост-контроллера со своей памятью позволяет практически полностью нивелировать различия между дисками (и несложными массивами) при случайной записи на них мелкими блоками (то есть когда линейная скорость чтения/записи магнитного носителя не оказывает лимитирующего влияния). А те самые 0,17 мс, характеризующие, очевидно, латентность обращений операционной системы к кэш-памяти контроллера ASR-2230S, хорошо согласуются с полученной для этого контроллера прибавкой случайного времени доступа при чтении на диаграмме выше. Выводы — кэширующие хост-контроллеры со своей памятью и, в частности, ASR-2230S способны обеспечить ощутимую прибавку производительности накопителей в тех приложениях, где есть много обращений записи по случайным или псевдослучайным адресам, но, с другой стороны, они приведут к потерям скорости дисков (по сравнению с некэширующими хостами) на задачах с множественными случайными операциями чтения. И в этом мы наглядно убедимся далее.

Другим показательным тестом «внутреннего устройства» дисков является тест на скорость чтения и записи файлов различного объема блоками разного размера — от 512 байт до 1 Мбайт. Для этого я традиционно использую тест ATTO Disk Benchmark. На скриншотах ниже показаны результаты для двух размеров тестового файла — 128 Кбайт и 32 Мбайт (в данном случае, результаты для файлов размером 1 Мбайт и 4 Мбайт хорошо совпадают с таковыми для файлов 128 Кбайт и 32 Мбайт соответственно, поэтому приводить их смысла нет).

Тестовый файл 128 Кбайт:

Cheetah 15K.4 Single
Cheetah 10K.7 RAID 0
Cheetah 10K.7 RAID 1
Тестовый файл 32 Мбайт:

Cheetah 15K.4 Single
Cheetah 10K.7 RAID 0
Cheetah 10K.7 RAID 1

Результаты теста ATTO Disk Benchmark 2.02.

Для всех трех случаев (RAID 0, RAID 1 и одиночный диск) картина почти одинакова, что снова свидетельствует о том, что контроллер ASR-2230S «подавляет» разницу между накопителями. На мелком файле мы видим очень эффективное кэширование записи (скорость достигает 150 Мбайт/с, независимо от накопителя или массива), но скорость чтения средними (до 16 Кбайт) и мелкими блоками у него явно хуже, чем для контроллера AIC-7902B без кэш-памяти. Для крупных файлов (4-32 Мбайт), характеризующих streaming-работу системы, кэширование записи у ROC-контроллера по-прежнему остается очень эффективным (те же 155 Мбайт/с независимо от носителя — видимо, это определенным образом отражает эффективную пропускную способность канала между шиной PCI64 и памятью на ASR-2230S), тогда как streaming-скорость чтения определяется уже не кэшем (диска или контроллера), а собственно возможностями магнитных носителей в каждом из случаев (сравните с графиками скорости линейного чтения в WinBench 99, см. выше). Кстати, и здесь (как и в WinBench 99) для RAID 1 на ASR-2230S мы видим недобор (и проблемы с «постоянством») скорости чтения.

 

Быстродействие в приложениях

Теперь нам предстоит выяснить, как подмеченные выше особенности функционирования накопителей с контроллером ASR-2230S отражаются на производительности этих систем хранения данных в различных приложениях. И первым делом, попробуем выяснить, как хорошо диски оптимизированы для многопотоковой работы. Для этого я традиционно использую тесты в программе NBench 2.4, где файлы размером 100 Мбайт записываются на диск и читаются с него несколькими одновременными потоками.

Данная диаграмма позволяет судить об эффективности многопотоковой (отложенной) записи в streaming-приложениях при работе операционной системы с файлами. Лидерство RAID 0 на ASR-2230S при записи несколькими одновременными потоками не вызывает сомнений. В целом оказывается, что на одиночном диске использование ASR-2230S никакого выигрыша не приносит и всё определяется самим жестким диском (поскольку здесь размеры информации слишком велики, чтобы эффективно «помещаться» в кэш хост-контроллера). Однако при использовании даже простейших RAID-массивов новый контроллер уже способен обеспечить некоторую прибавку скорости по сравнению с «софтовым и безкэшевым» AIC-7902: если для RAID уровня 1 (зеркалки) эта прибавка составила в среднем лишь 38% (согласитесь, что тоже немало), то для RAID 0 (страйпа) она превысила в среднем 115% (!!!), причем, на четырех одновременных потоках прибавка порой достигает четырех раз! Таким образом, высокая эффективность кэширования записи RAID-контроллером ASR-2230S, выполненным по технологии RAID-on-Chip, в данном случае не вызывает сомнений.

При многопотоковом streaming-чтении ситуация для нового контроллера Adaptec не столь радужная, как при записи: на одиночном диске мы не видим никаких улучшений (в среднем есть даже небольшое ухудшение по сравнению с AIC-7902B), хотя для RAID-массивов улучшения все же наблюдаются — RAID 0 ускорился в среднем на 5% (негусто для такой огромной разницы в цене самих контроллеров!), а RAID 1 — на те же 38%, что и при записи. ;) В общем, результат достаточно предсказуемый, если опираться на тесты предыдущей части этой статьи.

Теперь посмотрим, как диски ведут себя в «преклонных», но до сих пор популярных тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99. Напомню, что мы проводим эти тесты не только для «начала», но и для «середины» (по объему) физического носителя для двух файловых систем, а на диаграммах приведены усредненные результаты. Безусловно, данные тесты не являются «профильными» для SCSI-накопителей, и мы, приводя тут их результаты, апеллируем не столько к желанию определить «наиболее быстрый профессиональный диск или контроллер», сколько отдаем дань уважения самому тесту и тем читателям, которые привыкли судить о скорости по тестам WinBench 99. В качестве «утешения» заметим, что эти тесты с определенной долей достоверности покажут нам, какова производительность этих enterprise-накопителей при выполнении задач, более характерных для настольного компьютера (впрочем, достаточно старого, судя по используемым приложениям :)). Хотя High-End-подтест нередко используется и для характеризации «профессиональной» производительности серьезных систем.

Офисную (Business) производительность кэширующий контроллер ASR-2230S существенно повысил, причем он не обращает почти никакого внимания на различия собственной производительности одного диска (на примере Cheetah 15K.4 с разными версиями прошивки), зато примерно в 2-2,5 раза поднял показатели RAID 0 и 1 в этом тесте по сравнению с AIC-7902B. Если вспомнить, что данный бизнес-тест всегда был очень чувствителен к кэшированию накопителями и контроллерами (в том числе, драйверами под Windows), что подобный результат легко объясним.

Впрочем, в профессиональной (High-End) производительности теста WinBench 99 картина в целом повторяется: налицо и «невнимательность» контроллера ASR-2230S к собственной («микропрограммной») скорости винчестера, и 2-3-кратная прибавка производительности RAID-массивов — уж не берусь стопроцентно утверждать, то ли за счет аппаратного обсчета в ROC-контроллере, то ли просто за счет наличия огромной кэш-памяти. Хотя второе, на мой взгляд, гораздо более вероятно, поскольку ранее для кэширующих ASR-2200S и ASR-2120S наблюдался, в общем, очень похожий на ASR-2230S результат.

Более свежие, с претензией на «бОльшую объективность» (если верить Storagereview.com ;)) комплексные тесты оценки «настольной» производительности дисков в пакетах PCMakr04 и C'T H2BenchW используют «проигрывание» предварительно записанных треков активности накопителей в соответствующих приложениях и измеряют скорость прохождения каждого из треков, после чего результаты усредняются.

Дисковый тест популярного Futuremark PCMark04 расставляет фигурантов достаточно неожиданным образом: лидирует «одинокая» Cheetah 15K.4 с серийной прошивкой на некэширующем контроллере AIC-7902B, а использование ASR-2230S существенно снижает быстродействие накопителя — до уровня такового с ранней бэта-прошивкой. Результат можно считать негативным для нового контроллера Adaptec, тем более что организовать эффективное кэширование в данном случае квази-последовательных и локальных обращений не так уж сложно (что и демонстрирует новая прошивка самого винчестера ;)). С другой стороны, для простейших RAID-массивов у нового контроллера Adaptec определенно улучшения есть, хотя они и не столь впечатляющи, как для тестов WinBench Disk WinMark 99 — 28% прибавки для страйпа и 8% для зеркалки по сравнению с AIC-7902B.

Чуть лучшая для ASR-2230S картина наблюдается в похожем «трековом» тесте H2benchW: и для одиночного диска, и для массивов есть явная прибавка производительности, хотя снова с последней прошивкой одиночная Cheetah 15K.4 лучше работает на AIC-7902, чем на ASR-2230S. Между тем, на RAID 0 новичок дает почти 90-процентный прирост скорости, а на RAID 1 — почти 40-процентный, что, в общем, не так уж плохо, если вы не стеснены в цене контроллера.

В противовес этим, безусловно, все же синтетическим (как бы ни утверждали обратное некоторые «апологеты») тестам — совершенно реальный тест скорости работы дисков с временным файлом программы Adobe Photoshop CS. Тут ситуация снова двоякая: одиночный диск гораздо лучше себя чувствует на некэширующем контроллере, чем на ASR-2230S, а простейшие RAID-массивы на новом контроллере Adaptec получают уже некоторую прибавку — страйп ускоряется на 47%, а зеркалка — лишь на 7%. Отметим, что в большинстве тестов этой части статьи двухдисковый RAID 0 на Читах 10K.7 умудряется опережать одиночный диск Cheetah 15K.4 исключительно благодаря применению контроллера ASR-2230S (ценовую привлекательность этих решений в зависимости от объема накопителей можете оценить сами).

 

Тесты в Intel Iometer

Переходим к задачам, более характерным для профилей использования SCSI-накопителей и RAID-контроллеров — работе различных серверов (DataBase, File Server, Web Server) и рабочей станции (Workstation) по соответствующим паттернам в программе Intel IOmeter версии 2003.5.10.

С имитацией сервера базы данных успешнее всех справляется, как ни странно, страйп двух Чит 10K.7 на HostRAID AIC7902B! На неединичной очереди запросов контроллер ASR-2230S для всех трех показанных здесь случаев отстает (!) от AIC-7902B. Это служит наглядным подтверждением двух вещей: во-первых, негативного влияния дополнительной латентности случайного доступа при чтении для контроллера ASR-2230S, которое мы видели в первой тестовой части этой статьи, а во-вторых, что «софтовый» HostRAID Adaptec, на самом-то деле, не так уж плох, как некоторые могли бы подумать. По крайней мере, в рамках своих задач — расчета простейших массивов уровней 0 и 1.

Подтверждение этих слов мы находим в паттерне имитации файлового сервера: на неединичной очереди запросов уверенно лидируют RAID 0 и RAID 1 (!) на AIC-7902B, а следом идет Cheetah 15K.4 на этом же контроллере (то есть ASR-2230S тут медленнее по все пунктам). И снова вспоминаем про замедленный случайный доступ на этом контроллере.

Наконец, для Web-сервера, вообще не использующего (в данном случае) запросов на запись, мы видим удивительный результат — «зеркалка» для двух Cheetah 10K.7 на AIC-7902 работает быстрее, чем все остальные конфигурации! А следом за ним, подтверждая, однако, тенденцию :) идет зеркалка на ASR-2230S. К сожалению, последний контроллер снова во всех конфигурациях оказывается заметно слабее некэширующего софтового AIC-7902 на этих задачах.

В результате геометрического усреднения показанных выше серверных нагрузок по паттернам и очередям запросов (без весовых коэффициентов) получаем, что для подобных задач RAID уровней 0 и 1 имеют в среднем примерно одинаковую производительность, хотя с контроллером ASR-2230S она оказывается на 9-10% ниже, чем с простейшим Adaptec HostRAID AIC-7902B.

С другой стороны, даже простейший двухдисковый RAID-массив уровня 1 способен кардинально повысить быстродействие системы хранения данных — в данных серверных паттернах на 35%!

Что касается паттерна «рабочая станция» (случайные чтение и запись блоками 8 Кбайт), тоже вполне «законного» при рассмотрении накопителей и контроллеров подобного ранга, тот и здесь мы наблюдаем полную победу HostRAID над ASR-2230S — в полном соответствии с возросшим временем случайного доступа.

И как это ни печально для приверженцев дорогих профессиональных RAID-контроллеров с собственной кэш-памятью, для одиночных .дисков и для простейших двухдисковых массивов зачастую оказывается более выгодным (и по цене, и по быстродействию) использовать простейший некэширующий «полупрограммный» HostRAID.

Теперь — наши собственные паттерны для IOmeter, более близкие по назначению настольным ПК, хотя определенно показательные и для enterprise-накопителей, поскольку и в «глубоко профессиональных» системах жесткие диски львиную долю времени считывают и записывают большие и маленькие файлы, а также иногда копируют файлы. А поскольку характер обращений в данных паттернах в тесте IOmeter (по случайным адресам в пределах всего объема диска) более характерен именно для систем серверного класса, то и значение этих «простых настольных» паттернов случайного чтения и записи файлов для исследуемых в этом обзоре дисков возрастает и они отлично характеризуют именно серверные системы различного класса.

Вывод очевиден и был предсказуем — случайное чтение крупных файлов куда лучше дается простому контроллеру AIC-7902B, чем его дорогому собрату ASR-2230S.

При спорадической записи крупных файлов, напротив, гораздо выгоднее использовать ASR-2230S — и это тоже вполне закономерно, если вспомнить про отличное кэширование записи этим контроллером.

Чтение мелких файлов по случайным адресам лучше всего дается контроллеру AIC-7902B, и лишь при очень большой очереди запросов (64) новый ASR-2230S может соперничать и даже кое-где опережать своего младшего братца.

Скорость записи мелких файлов по случайным адресам в пределах всего диска очевидно, гораздо выше на ASR-2230S, причем скорость совершенно не зависит от глубины очереди запросов (закономерное преимущество контроллеров с большой кэш-памятью). Интересно, что здесь, наконец, дисковые системы ранжируются в соответствии со своей скоростью чтения — RAID 0 быстрее всех, затем идет пятнадцатитысячник, и только за ним — RAID 1 на десятитысячниках.

Быстрое копирование крупных файлов, хотя это скорее задача настольного, а не серверного плана — одно из достоинств нового контроллера ASR-2230S. И снова здесь шустрее всего RAID 0.

Зато при копировании мелких файлов по случайным адресам в пределах одного накопителя или массива оба контроллера имеют свои преимущества — простейший HostRAID AIC-7902B явно выгоднее на малых очередях запросов, а ASR-2230S побеждает на больших (в основном, на QD=64). Чему в данном случае стоит отдать предпочтение, решать пользователю.

По результатам геометрического усреднения данных для случайного чтения, записи и копирования крупных и мелких файлов получаем, что почти в точности (уже в который раз ;)) повторяется картина, отмеченная нами ранее в «трековых» тестах (PCmark, H2bench): в среднем, на одиночном диске выгоднее использовать некэширующий AIC-7902B, а ASR-2230S больше всего преимуществ и прироста скорости дает на массиве RAID 0.

При имитации дефрагментации мы наблюдаем примерное повторение этой картины — провал ASR-2230S на одиночном диске и RAID 1 и слабое преимущество на RAID 0.

Наконец, в паттерне потоковых чтения-записи крупными и мелкими блоками (еще один скорее настольный, чем серверный паттерн, хотя, например, в серверах видеонаблюдения это характерная задача) картина очень похожа на ту что мы наблюдали в тестах Disk WinMark 99 и многопотоковой записи.

 

Заключение

Честно говоря, после тестирования новейшего ROC-контроллера Adaptec SCSI RAID 2230SLP у меня остались весьма двойственные чувства. С одной стороны, понятно, что контроллер с большой собственной кэш-памятью способен в ряде задач существенно нивелировать разницу между дисками с разным собственным быстродействием и кардинально повысить производительность системы хранения данных в задачах, где требуется эффективное кэширование записи. И оба этих преимущества наш герой успешно демонстрирует в тестах, заодно кардинально повышая производительность массива RAID 0 во многих задачах. Но с другой-то стороны, эти преимущества, как ни странно, коснулись в основном «малопрофильных» для систем такого класса применений, более характерных для настольных систем или бюджетных streaming-серверов. Тогда как на более подобающих таким дорогим и профессиональным устройствам серверных нагрузках новый контроллер часто демонстрирует откровенную слабину по сравнению с куда более дешевыми HostRAID-контроллерами — по крайней мере, при использовании одиночных дисков и двухдисковых RAID-массивов. Это во многом обусловлено возросшими (в системе с собственной кэш-памятью) задержками при случайных обращениях (чтении) и с этим нельзя не считаться при выборе компонентов для storage-систем. Поэтому, выбирая наиболее эффективную систему хранения данных с использованием подобных дисков и контроллеров, прежде всего, следует четко понимать, какие именно задачи она будет решать. И только после этого можно не попасть впросак с быстродействием готовой системы.

Впрочем, если закрыть глаза на это и на проблемы работы сэмпла этого контроллера с шиной PCI-X чипсета Intel Canterwood-ES, то его работу можно считать почти безупречной. Удобная поддержка RAID-массивов профессиональных уровней 5 и 50, низкое энергопотребление (по сравнению с предшественником ASR-2200S) и нагрев, малые габариты и ряд прогрессивных технологий делает этот контроллер отличным выбором для компактных высокопроизводительных и высоконадежных серверов и профессиональных устройств хранения данных на дисках с интерфейсом SCSI. Adaptec подчеркивает, что ее новые чип-контроллеры по технологии ROC будут применяться не только в продукции, выпускаемой под маркой Adaptec, но и в популярной среди профессионалов продукции с маркой ICP vortex (теперь — подразделении Adaptec со своим уникальным модельным рядом контроллеров). А также — поставляться сторонним производителям (например, серверных материнских плат). Что ж, почин сделан и потребителям остается лишь пожелать новому поколению продуков — «некусачих» цен.






Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.