SSD-накопитель Intel 520: RAID1, 10 и 5



Как и было обещано в прошлый раз, сегодня мы продолжим изучение производительности RAID-массивов из SSD Intel 520. Результаты, впрочем, можно, разумеется, распространить и на другие аналогичные (да и не только) устройства — просто на примере высокоскоростных моделей хорошо видно: на что способен чипсетный контроллер, да и сами по себе массивы с разной организацией тоже.

А конфигураций будет, как и ранее, пять, причем первые две из них просто «перекочевали» из предыдущей статьи:

  • одиночный накопитель
  • массив RAID0 из двух SSD
  • массив RAID1 из двух SSD
  • массив RAID10 из четырех SSD
  • массив RAID5 из четырех SSD

В отличие от первой части, от использования SATA300 мы постарались отказаться везде, где это было возможным. Т. е. в двух последних вариантах, разумеется, применяется 2×SATA600 + 2×SATA300, но иначе с нынешними чипсетами Intel никак: скоростных портов там пока всего два. Эта «несправедливость» будет исправлена только с выходом в свет платформы LGA1150, благо в ней увеличится пропускная способность между процессором и чипсетом (которой, как мы уже убедились, на данный момент для больше чем двух SATA600 фактически недостаточно). Понятно, что такая асимметричность вполне способна сказаться на результатах тестирования, но этим фактором можно и пренебречь: во-первых, других массово доступных вариантов не наблюдается, во-вторых, для отличных от RAID0 массивов влияние вряд ли будет заметным — у них и свои ограничения есть. Так что на этом с вводной частью заканчиваем и переходим непосредственно к испытаниям.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Время доступа

Одиночный накопитель «отзывчивее» всех, RAID5 — хуже всех при записи (что заложено изначально – в этом случае приходится активно работать со всеми устройствами одновременно), но только в его случае результаты отличаются в значительной степени.

Увеличение степени локальности данных позволяет RAID0 на операциях чтения сравняться с одиночным SSD. И все — прочие соотношения остались в силе.

Последовательные операции

Провал на графике наблюдается во всех случаях, кроме одиночного накопителя, но при разных размерах блоков. Сравнивая результаты с предыдущей статьей, можно сделать вывод, что для SATA-контроллера Z77 критичными размерами блока являются:

8К байт
для RAID0 на SATA300 и RAID10
16К байт
для RAID0 на SATA600, «300+600» и RAID1 на SATA600
32К байт
RAID5

Надо будет, пожалуй, проверить, его позднее и на других накопителях. Хотя понятно, что последовательные операции с блоками малого размера интересны только в порядке повышения общей образованности. А вот более значимым практически результатом является то, что на данный момент контроллеры Intel «умеют» параллелить запросы на чтение даже в «зеркальных» массивах, на что, в общем-то, не все более дорогие дискретные RAID-контроллеры способны. Хотя производительность и чуть ниже, чем в массивах с чередованием, но она куда выше, чем у одиночного накопителя. А четырехдисковые конфигурации, соответственно, независимо от организации всегда немного опережают двухдисковые. Не было бы узких мест — опережали бы вообще на много.

С записью дела обстоят много хуже. Во-первых, одиночный накопитель, RAID1 и RAID10 идентичны по скорости — в первой паре так и должно быть, однако на «десятку» мы изначально возлагали большие надежды. Однако они не оправдались, чему виной, скорее всего, «смешанная» конфигурация из портов разной скорости. Во-вторых, у RAID5 все слишком плохо вплоть до блоков размером 128К байт, на которых такой массив только выходит на уровень одиночного накопителя. Впрочем, как мы уже говорили, на практике большие блоки более весомы, а на них удалось достичь 800 МБ/с, что для RAID5 просто прекрасное значение (благодаря использованию SSD, разумеется). Безоговорочным лидером, как и положено, является RAID0 — он для таких нагрузок и придуман изначально.

Случайный доступ

При чтении данных результаты пропорциональны количеству накопителей, причем в двухдисковых (без разницы каких, что и ожидалось) вариантах — пропорциональность вообще прямая. Далее прирост сокращается, но он все равно есть, что позволяет на операциях чтения со случайным доступом достичь почти таких же абсолютных скоростей, что и при последовательном чтении.

А вот при записи все гораздо скромнее и рельефно проявляются различия между типами RAID-массивов. RAID1 никакого выигрыша перед одиночным накопителем не имеет — все данные одновременно записываются на оба «диска» в массиве. В то же время RAID0 и RAID10 позволяют скорость удвоить за счет чередования. Совсем плохо дело обстоит с RAID5, причем в отличие от последовательной записи тут проигрыш ничем не исправить. Впрочем, такие особенности «старших» вариантов RAID всем, кто ими пользуется, знакомы не понаслышке, а абсолютный результат в 75 МБ/с сам по себе очень хорош. Разумеется, «вытянуть» его позволяет только использование скоростных SSD вместо обычных винчестеров. Но, по крайней мере, становится понятным — для чего вообще могут пригодиться массивы из твердотельных накопителей.

Шаблоны баз данных существенно новой информации не дают: как и можно было предположить из приведенных выше тестов, RAID5 должен быть самым медленным, причем его отставание обязано увеличиваться при большом количестве операций записи, RAID1 положено вести себя подобно одиночному накопителю, а RAID10 и RAID0 должны быть примерно эквивалентными. При большом же количестве операций чтения — чуть иначе: RAID5 и RAID10 самые быстрые, RAID1 и RAID0 похуже, а одиночное устройство медленнее всех. Ну и промежуточные значения — переходные от одной «картины мира» ко второй.

Однако эти результаты получены в практически идеальном для контроллера SandForce SF-2281 окружении: на хорошо сжимаемых данных. Т. е. фактически мы рассматривали эталонный вариант — как оно могло бы быть если бы было так, как хотелось бы. Однако микросхемы флэш-памяти имеют конечную производительность, что, несмотря на все ухищрения производителей контроллеров, сказывается на результатах. Причем в разных конфигурациях по-разному (что мы уже видели в предыдущей статье). А что будет с массивами с избыточностью?

Вот оно — недостающее звено. Как видим, поведение одиночного накопителя или массивов RAID0 и 10 почти одинаковое. В RAID5 у контроллера изначально поле для оптимизаций более узкое: в любой операции всегда задействованы все четыре SSD, так что надо еще суметь «прокормить» их все данными (что еще и усугубляется нехваткой на всех скоростных портов). А вот RAID1 способен на высокие результаты при записи только за счет сжатия. Здесь данные пишутся тоже на оба устройства одновременно, поэтому и возникают проблемы в тех случаях, когда их действительно приходится писать. И, наоборот — все хорошо, когда можно сэкономить время.

Собственно, некоторые особенности работы возникают уже и на этапе чтения. Как видим, достичь тех же абсолютных показателей, что и в IOMeter, AS SSD позволяет только одиночному SSD. Лучший же результат по-прежнему у RAID10, но это лишь 500, а не 800 МБ/с. RAID5 немного не дотягивает до двухдискового RAID0, а RAID1 лишь в небольшой степени утилизируют умение SATA-контроллера распараллеливать запросы, так что превосходство над одиночным накопителем лишь 20%, а вовсе не двукратное. Впрочем, часть этих результатов — на совести методик измерения, свойственных AS SSD и CrystalDiskMark, неспособных «выжать» из сложных конфигураций все, на что те способны, но… Как мы уже не раз говорили, «неудобный» сценарий доступа может попасться и на практике, а не только в тестовой утилите.

Особенно отчетливо оба названных выше фактора проявляются при записи, где RAID1 под нагрузкой проиграл всем, причем в разы. При однопоточном обращении, впрочем, аналогичным «мальчиком для битья» оказывается RAID5. Ну а вообще если верить «маленьким утилитам» единственный вариант RAID-массивов, имеющий хоть какой-то практический смысл, это RAID0 и не более того.

Производительность в приложениях

С чем абсолютно не согласен PCMark7, поставивший одиночный SSD на последнее место, а RAID1 — на почетное третье. А с чем могут быть связаны отличия в результатах?

Традиционно разница есть на трассе импорта изображений. Впрочем, не слишком лояльной к массивам с избыточностью — и «зеркало», и RAID5 здесь отстают от одиночного SSD. Понятно — чистая запись. По той же причине RAID0 и 10 показывают одинаковые результаты и на 10% обходят одиночный накопитель.

А вот трасса запуска приложений ведет себя в точном соответствии с результатами IOMeter (опровергая «быстрые тесты»): RAID-массив — это очень хорошо. Причем любой. И, кстати, RAID10 работает даже чуть быстрее, чем четырехдисковый RAID0 из предыдущей статьи. Да и прочие варианты неплохи. Забегая вперед, можем сказать, что ни один из двух десятков протестированных к данному моменту одиночных «классических» накопителей повторить такой рекорд неспособен. За исключением, разве что, OCZ RevoDrive3 Max IOPS X2, но он фактически и представляет собой RAID0 из четырех Vertex3 Max IOPS,  «посаженных» на отдельный PCIe-контроллер. Так что смысл использования RAID-массивов в качестве системного диска рабочей станции определенно есть (если, конечно, устроит цена).

Да и NASPT в какой-то степени не возражает — как мы уже говорили, наиболее восприимчивым к SSD шаблонам этого приложения является ContentCreation, высоко ставящий RAID0. А вот более сложные варианты с его точки зрения либо бесполезны, либо вовсе вредны (как RAID5).

Работа с большими файлами

Чередование обращений к «половинкам», реализованное в RAID1, при одном потоке чтение реализовано куда хуже, чем в RAID0, но увеличение нагрузки позволяет решить эту проблему и выйти на (судя по всему) максимальные для SATA-контроллеров Intel шестой и седьмой серий ≈900 МБ/с. Одиночным накопителям, понятно, такие вершины не светят — для этого как минимум нужно SATA600 сменить на что-нибудь более быстрое (недолго же он продержался :)).

А вот с записью все достаточно скромно, поскольку данные несжимаемые. Впрочем, RAID1 оказался не хуже одиночного устройства, RAID5 — не радикально хуже, а RAID10 — даже лучше (чем, кстати, превзошел изученный в прошлый раз RAID0 х4).

Но наиболее интересным является одновременное чтение и запись данных. RAID1 и 10 сразу «сдуваются»: операции записи (в которых задействованы сразу несколько устройств) мешают выполняться и чтению. RAID5 при хаотическом доступе проваливается чуть ли не на уровень винчестеров, а вот при последовательном… Ему попросту не конкуренты все остальные протестированные конфигурации! Насколько такой сценарий значим на практике — зависит, естественно, от самой практики. Но весьма интересная тема для размышлений получилась точно :)

Общий средний балл

В конечном итоге одни тесты скомпенсировали другие, так что получаем примерное равенство RAID1 и одиночного накопителя, а RAID5 работает медленнее всех — даже одиночного SSD на SATA300. Ну и производительность RAID10 находится где-то посередине между RAID0 на SATA300 и SATA600. В общем, с точки зрения чистой производительности рассмотренные сегодня массивы не интересны. Хотя это можно было предполагать изначально — все-таки их основным предназначением является создание надежных систем хранения данных из недорогих элементов. Какому критерию массивы с чередованием, очевидно, не отвечают, а придуманы они как раз только для увеличения производительности. Ну вот ее они и увеличивают.

Итого

Понятно, что при нынешнем уровне цен для большинства пользователей массивы из SSD могут представлять собой только теоретический интерфейс — и на покупку одиночного-то устройства многим денег не хватает (или просто жалко). Как видите, и расстраиваться по этому поводу не стоит. Хотя, в принципе, при наличии свободных средств можно замахнуться и на RAID0 из пары накопителей — будет быстрее, да и емкость выше (как мы уже писали, 480 ГБ в одном корпусе ныне экзотика, а быстрый накопитель такой емкости — экзотика в квадрате). RAID1 же просто большого смысла не имеет: резервного копирования он не заменит, а при правильной организации последнего восстановление после сбоя «типового домашнего» компьютера или даже рабочей станции займет не более часа, и платить несколько сотен долларов за то, чтобы этот час сэкономить, не оправдано. Серверы, впрочем, история отдельная, но там обычно используются накопители несколько иного класса. Хотя в их случае зеркало вполне может иметь смысл, тем более что пара SSD без какой-либо «классовой ненависти» помещается в один отсек 3,5″, но тут уже может оказаться недостаточным объем накопителя. Другие конфигурации способны обеспечить и надежность, и скорость, но и платить придется существенно больше. Есть ли смысл? Сильно зависит от конкретного сценария использования. Возьмем, например, RAID5 из четырех дисков. Как мы уже убедились, это не слишком быстро — но ведь такой массив из винчестеров будет куда более медлительным. Бо́льшим по емкости, конечно, но и энергопотребление вырастет, да и места для накопителей «стандартного» форм-фактора потребуется вдвое больше, а у портативных винчестеров производительность еще ниже. В общем, в каких-то сферах применения RAID5 из четырех SSD может оказаться полезен, но, как нам кажется, те, чьи интересы лежат в этих сферах, со всеми возникающими вопросами могут разобраться самостоятельно :) Ну а всем остальным мы просто попробовали предоставить интересную информацию.




Дополнительно

ВИКТОРИНА TT

Материнские платы какого форм-фактора можно устанавливать в корпус Thermaltake Versa C22 RGB Snow Edition?

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.