Внешний дисковый массив LaCie Bigger Disk Extreme


Независимо от утонченности нашей технологии,
программисты всегда будут биться об ограничения.
Возможности системы необъяснимым образом
уменьшаются со временем.
Дисководы с двойной плотностью записи,
однажды послужившие ответом на мои молитвы,
ныне не удовлетворяют меня.
Двусторонние, с двойной плотностью дисководы,
которые я заведу следующими,
покажутся безграничными — на время.
Я слышал жалобы на тесноту от людей
с 10-ю мегабайтовыми жесткими дисками.
(Лео Броуди, «Thinking FORTH», 1984 год)

 

Терабайт… Много это или мало? Во время выхода в свет первых персоналок (и даже не совсем первых) данного вопроса просто не существовало. Магнитофонные кассеты, односторонние пятидюймовые дискеты — десятки и сотни килобайт. Появление IBM PC XT с жестким диском емкостью 10 мегабайт произвело сильное впечатление на пользователей — все программы, все рабочие файлы и много ненужной всячины, заботливо собранной за несколько лет использования компьютера и общения с другими пользователями, прекрасно помещались прямо на винчестере. О каких терабайтах дисковой памяти вообще могла идти речь, если даже гигабайт казался чем-то далеким и запредельным? 3000 двусторонних дискет двойной плотности — шутка ли? :)

Шло время, росли запросы пользователей и аппетиты прикладных программ. Уже в начале девяностых сотня мегабайт стала не чем-то ассоциирующимся только с серверами, а практически необходимым объемом обычного настольного компьютера. Я первую персоналку приобрел осенью 1994 года. На винчестере экономить не стал (опыт жизни на «персональных компьютерах коллективного использования» указывал на то, что места на диске и денег не хватает всегда), так что обзавелся винчестером емкостью 420 Мбайт. Больше тогда просто не было (точнее было, но простому домашнему пользователю оно было недоступно), так что некоторое время я гордо взирал на знакомых, обходившихся винтами в полтора-два раза меньшей емкости. На мой входило все что нужно и не нужно, и еще место оставалось. От сотен мегабайт было уже недалеко до гигабайта, но целый терабайт никто себе и представить не пытался.

Дошли и до гигабайта. Потом и пара стала нормальным объемом винчестера, причем стоило это куда дешевле, чем мои 420 Мбайт (не говоря уже о винчестерах еще «дописишной» эры — в то время каждый мегабайт дискового пространства обходился где-то в тысячу долларов). Технический прогресс на некоторое время ускорился, но и требования к дискам росли все быстрее, так что переход от единиц гигабайтов к сотням осуществили мы лет за пять. На текущий момент самые большие из персональных винчестеров имеют объем 400 Гбайт (стоят, правда, пока дороговато в относительном исчислении; да и в абсолютном тоже), так что до терабайта уже недалеко. Да и необязательно ждать появления одиночных дисков такого объема: технология RAID уже стала доступной и простому домашнему пользователю. Пару дисков вполне можно объединить в массив просто средствами чипсета, а наиболее развитые модификации последних «потянут» и больше; в конце концов, дополнительный RAID-контроллер и на платах ценой в сотню долларов (и даже меньше) часто встречается. Берем четыре диска по 250 Гбайт и вот он заветный терабайт, а если не пожалеть денег на самые емкие на сегодня винчестеры, то уже и больше полутора. Недешевое удовольствие, но доступное не только какому-нибудь министерству энергетики, но и просто хорошо обеспеченному владельцу ПК.

Впрочем, все просто только в случае «обычного» компьютера. Достаточно лишь иметь хороший корпус (необязательно серверный — сейчас и старшие модели среднегабаритных башен пяток дисков внутри себя нормально разместят) с качественным и мощным блоком питания. В случае стоечных серверов не всегда все просто, хотя проблема тоже решаема (но уже не столь малой кровью). А если мы захотим, чтобы наш дисковый массив был внешним? Тут придется задуматься. Впрочем, еще пять лет назад (а то и больше) вышли на рынок внешние IDE-RAID массивы, подключающиеся к компьютеру при помощи обычного SCSI-интерфейса. Правда, SCSI в наше время стандартным интерфейсом уже считать сложно — встречается все реже и реже, но и массовые внешние интерфейсы уже достигли скоростей SCSI пятилетней давности. Чем не вариант? Не слишком дорого получится (относительно, разумеется — с обычным одиночным внешним диском сравнивать нет смысла), универсально, в меру производительно, а если конструкторы постараются, то и достаточно надежно. Разумеется, массовым решением это считать нельзя, поскольку цена лишь относительно невысокая, да и не всем такие объемы нужны, но все же. Мне что-нибудь подобное хотелось протестировать просто «из спортивного интереса» — обычные внешние накопители уже стали надоедать, тем более что многое с ними становилось ясно еще до непосредственно тестирования. А здесь хоть что-то нетрадиционное. Но для начала небольшой скриншот:

Может быть, пройдет всего несколько лет, и подобные картинки станут привычными для большинства пользователей, а не чем-то необычным и привлекающим внимание. Пока этого не произошло. Но кое-кто может приготовиться к завтрашнему дню уже сегодня.

Тактико-технические характеристики

Как я уже сказал выше, одиночных винчестеров такого объема пока никто не производит, так что для получения подобного накопителя требуется массив дисков. Разумеется, это непосредственным образом сказывается на его размерах и массе: 268×173×88 мм и целых 5 кг живого веса. Как портативный накопитель его уже особо не используешь, хотя когда есть необходимость перевезти с места на место несколько сотен гигабайт информации, то альтернатив все равно особо нет. Впрочем, все диски LaCie, начиная с серии d2, ориентированы в первую очередь на стационарное использование, а тут размеры помехой не станут — в горизонтальном положении накопитель вполне входит в 19″ стойку (высота как раз на это рассчитана — чистых 2U). На столе, впрочем, его лучше поставить вертикально — технология та же, что и в случае d2. А вот в стойке несколько Bigger Disk Extreme хорошо устроятся рядом друг с другом.

Передняя панель аристократически проста: лишь кнопка включения, да вентиляционное отверстие, прикрытое решеткой.

Задний торец выглядит интереснее. Помимо вполне стандартных элементов, типа разъема для подключения БП или крепления замка Кенсингтона, хорошо заметны три интерфейсных разъема, два вентилятора за решетками и трехпозиционный переключатель питания. В среднем положении на него можно не обращать внимания — управление будет осуществляться с передней панели, а крайние позиции позволяют включить или выключить накопитель «наглухо» (полезно, опять же, в стойке). Один из разъемов — стандартный 6-ти контактный FireWire 400, два других — 9-ти контактные FireWire 800. Первый идеально подходит для обеспечения совместимости, остальные — для получения максимальной скорости, особенно в том случае, когда несколько подобных накопителей соединяются в цепочку. Что касается вентиляторов, то оба ревут от души: возможно, конструкторам стоило бы предусмотреть места для пары 80 мм пропеллеров, которые при более низкой частоте вращения обеспечили бы такой же или даже больший воздушный поток. С другой стороны, стоечные серверы тишиной вообще не отличаются, так что на их фоне кулеров в Bigger Disk Extreme вы попросту не услышите. При настольном использовании хорошо помогает интеллектуальность системы охлаждения — вентиляторы включаются лишь по достижении определенного уровня температуры внутри коробки. Во время прохождения тестов, когда накопитель был постоянно загружен работой, такое происходило пару раз в час на небольшое время, что перенести вполне реально.

Что внутри? Для точного ответа на данный вопрос стоило бы накопитель разобрать, хотя основную часть начинки можно определить и по косвенным признакам (а точный ответ не так уж и важен, поскольку вряд ли кто станет собирать такое же устройство в домашних условиях). По информации от производителя емкость кэш-буфера равна 4 х 8 Мбайт. Отсюда вывод — внутри четыре винчестера, большее их число в такую коробку вряд ли поместится. Винчестеры, емкостью 400 Мбайт (что нужно для получения 1.6 Тбайт суммарной емкости) пока продает только Hitachi. Так что с большой долей уверенности можно предположить, что именно внутри они и стоят (кстати — есть и более «народная» модификация на 1 Тбайт, судя по всему отличающаяся только моделью используемых винчестеров: HDS722525VLAT80 вместо HDS724040KLAT80). Как сделать из четырех винчестеров один, объемом равным суммарному? Либо JBOD, либо RAID0. Первое, вроде как, в данном случае особого смысла не имеет, на второе намекают и надписи на коробке, так что будем считать, что перед нами массив RAID0 на IDE-дисках, имеющий интерфейс FireWire 800. Единственное, что в данном случае немного смущает — надежность массива, которая в RAID0, да еще и при таком количестве дисков, существенно уступает даже надежности одиночного винчестера. LaCie дает двухлетнюю гарантию, что несколько успокаивает, но, все же, о данных следует позаботиться отдельно — накопитель-то вам заменят, а вот вернуть их никто не вернет. А резервирование таких объемов информации это отдельная проблема. Скорее всего, следует (в случае хранения жизненно-важной информации) изначально ориентироваться на приобретение двух накопителей, объединение их в цепочку (или просто на разные порты повесить, если свободные есть) и создание зеркала средствами операционной системы. Дорого, но достаточно надежно и производительно (мощности современных вычислительных систем с очень большим запасом хватает на реализацию RAID1 чисто программным способом).

Ладно, мы разобрались с тем, как это выглядит; как устроено — предположили, теперь посмотрим, как работает.

Методика тестирования

Тестирование проводилось на компьютере следующей конфигурации:

  • ASUS K8V SE Deluxe
  • AMD Athlon 64 3200+ (512K L2)
  • 1 Гбайт РС3200 DDR SDRAM
  • FireWire-контроллер на чипе VIA VT6307 (интегрированный на материнской плате)
  • системный винчестер Western Digital WD740GD
  • Windows XP Pro + SP2

Стандартная платформа, однако, чего-то ей не хватает. Новый накопитель поддерживает FireWire 800, а у меня в наличии был лишь более медленный IEEE1394a. Но платы с поддержкой IEEE1394b сегодня уже не редкость (иногда эти контроллеры уже и прямо на материнских платах встречаются). Изучение предложений московских компаний привело меня в один из интернет-магазинов, в котором по вполне сходной цене был заказан Tekram TR-1394B. Поиск этой модели на сайтах Tekram результатов не дал, так что скажу о нем пару слов прямо здесь.

Плата достаточно длинная, что, впрочем, обусловлено не ее сложностью, а интерфейсом PCI64. Совместимость его с обычной PCI полная, чем я и воспользовался. Зачем нужен более широкий интерфейс, если даже в пике FireWire 800 может обеспечить лишь 100 Мбайт/с., а PCI (пусть в теории, но и в первом случае она же) выдает до 132 Мбайт/с.? Во-первых, на эту ПС желающих много, во-вторых, порта у нас все-таки два :) Третий — обычный 6-ти контактный разъем для обеспечения совместимости с рассчитанными на первый вариант шины устройствами (разумеется, на скорости до 400 Мбит/с.). По информации от производителя, построен адаптер на связке из двух микросхем: TSB82AA2 и TSB81BA3. Этот чипсет от Texas Instruments на данный момент является наиболее популярным среди производителей разного уровня, так что его можно встретить и на изделии от Tekram, и на чем-нибудь от «неизвестного солдата» (цена, кстати, все равно практически одинаковая). Большим минусом TR-1394B следует считать отсутствие разъема для дополнительного питания — в этом случае адаптер по стандарту выдает лишь 0.4 А 12 В, т. е. чуть менее 5 Вт мощности. Сравните это с максимально возможными по спецификациям 18 Вт (1.5 А при тех же 12 В) обычного FireWire или 45 Вт IEEE1394b! Фактически, второго значения уже достаточно для питания ВЖД на пластинах диаметром 3.5″ , а без питания остается от этого жалкие 10% :( С другой стороны, повод для обиды скорее виртуальный — производители различных FireWire-устройств прекрасно осведомлены о наличии на рынке огромного количества PCI-контроллеров без дополнительного питания, так что все, что требует больше 5 Вт, предпочитают кормить своими силами. Посмотрим, что будет по мере внедрения PCI Express, который прямо от шины способен обеспечить до 75 Вт, чем наверняка воспользуются производители FireWire-контроллеров, что ускорит и среди производителей устройств отказ от собственных БП, но это будет нескоро.

Обратная сторона платы полностью свободна от каких-либо элементов. В комплекте были обнаружены два кабеля (6-6 и 9-9) и руководство пользователя, а вот диска с драйверами не нашлось. Руководство лишь проинформировало, что для использования максимально-скоростного режима следует установить Service Pack 2 для Windows XP. Поскольку он к этому моменту уже был, то я пробормотал по поводу драйверов «не очень-то и хотелось», затем установил адаптер в компьютер. На этом и закончился весь подготовительный этап.

В этот раз для тестирования я решил ограничиться только IOMeter. Для этого есть две причины: глобальная и личная. Со второй все просто — при таких объемах один лишь тест линейного чтения занимает уже даже не часы времени. Но если бы эти результаты имели смысл, я бы, конечно, пошел на то, чтобы исключить компьютер из нормальной жизни на несколько суток. Другой вопрос, что особого смысла-то в этом нет. Сложно мне представить человека, который потратит четырехзначную сумму в вечно зеленых президентах для того, чтобы использовать подобное устройство просто как домашнюю файлопомойку: все-таки сегодняшний удел таких накопителей это работа совместно с серверами приложений. Да и, к тому же, скорость последовательного чтения и записи тот же IOMeter измеряет, иногда более приближенно к реальности. Вот им и ограничимся — результаты интереснее.

Для сравнения возьмем два накопителя на 3.5″ дисках, уже протестированных нами к этому моменту. Естественно, что ни USB Hard Drive, ни d2 FireWire Hard Drive производства все той же LaCie прямыми конкурентами Bigger Disk Extreme не являются, но… ничего более подходящего не нашлось, а так хоть какой-то ориентир.

Последовательное чтение и запись

Честно говоря, я ожидал большего. Точнее, «большего» это еще слишком мягко сказано! По сути наш «ручной монстр» продемонстрировал меньшую скорость, нежели даже портативные накопители на 2.5″ винчестерах с USB-интерфейсом. Попробуем разобраться с причиной такого поведения. Интерфейс не виноват: результаты FireWire 400 и 800 одинаковы, и даже первый способен обеспечить более высокую скорость. Сами диски тоже никак не могут претендовать на роль «узкого места»: одиночный винчестер работает быстрее, а уж RAID-массив-то и подавно должен легко выдать больше мегабайт в секунду, чем у нас получилось. Вывод? Причина находится между самими дисками и контроллером внешнего интерфейса, т.е. заключена в примененном RAID-контроллере. Судя по всему, он просто не справляется с большими массивами данных. Начало было очень хорошим — одиночные диски на блоках малого размера показали в два раза худший результат. Далее в их случае график пошел по параболе вплоть до «точки насыщения», а Bigger Disk Extreme продемонстрировал, скорее, логарифмическую кривую, переходящую в нечто типа синусоиды. А жаль — я так надеялся, что четырехдисковый массив сумеет по полной программе загрузить FireWire 800, что сегодня пока одиночным винчестерам просто не под силу.

Похожая картина и в случае последовательной записи, только недостаточная вычислительная мощность «центрального процессора» заметна еще сильнее. Но результат опять в районе 20 Мбайт/с., что ныне под силу даже одиночным 2.5″ винчестерам.

Общий вывод по данной группе тестов таков — накопитель неоптимизирован для линейных операций — либо такую задачу никто не ставил, либо вина в просчетах конструкторов. Более вероятно второе, поскольку компания в качестве одного из вариантов использования Bigger Disk Extreme предлагает работу с большими массивами видеоинформации, где как раз важны последовательные операции. Впрочем, такое использование тоже возможно, но с поправкой — речь следует вести о сжатом видео, причем не с HDTV-качеством: иначе демонстрируемой накопителем скорости просто «не хватит». А вот для потока, не превышающего сотню мегабит в секунду, уже неплохо.

Случайное чтение и запись

Как только дело дошло до случайного чтения, так сразу «экстремально-большой диск» от LaCie и отыгрался за позор на последовательных операциях. Результат, конечно, не рекордный, но… Лишь чуть быстрее работают внутренние SCSI-винчестеры или RAID0 из пары «Рапторов», но вот любой одиночный IDE-винчестер, что внутри компьютера, что во внешней коробке уже заметно отстает. К какому порту подключать накопитель разницы нет: небольшое проседание графика FireWire 400 в средней части можно вполне списать на внутренние отличия в работе контроллеров VIA и TI (жаль, что я не сообразил сразу попробовать протестировать накопитель в этом режиме и с последним контроллером — все было бы ясно).

Чтобы не было глупых вопросов, сразу скажу: результат проверен и перепроверен, да и, опять же, от использованного интерфейса он практически не зависит, так что верить ему можно. Хоть поверить и сложно — четкие 9 Мбайт/с. на операциях случайного чтения я не видел никогда. Ни лично (естественно — обычно достаточно низкоскоростные накопители тестирую :)), ни среди прочих наших результатов, ни среди чьих-либо еще результатов тестирования… С такой интересной стороны открылся нам Bigger Disk Extreme. В принципе, теории такие цифры не противоречат: четыре быстрых диска в RAID0 и удачно «подошедший» для выполнения таких операций микроконтроллер.

Результаты тестов более высокого уровня уже можно попробовать предсказать.

Database, File Server, Workstation

Контроллер от VIA прекрасно справляется в случае линейных нагрузок, однако не стремится слишком быстро набирать темп по мере их роста, за что и был «наказан» — при средних и высоких вперед вышел TI. Впрочем, разница в данном случае меркнет на фоне прекрасных абсолютных показателей: одиночные диски отстали в 2-2,5 раза.

А здесь совсем иная ситуация: при линейных нагрузках впереди TI, затем его обгоняет VIA, но к финишу оба приходят одновременно. И опять двукратное преимущество по сравнению с одиночным диском с интерфейсом FireWire (ввиду многократно изученной нами специфики поведения USB, с ним лучше результаты даже не сравнивать).

Хорошая рабочая станция вполне может получиться — полтора терабайта дискового пространства и превосходная производительность: одиночный внешний винчестер при больших нагрузках удалось обойти в три раза. Впрочем, в случае рабочей станции обычно более оптимальным решением будет формирование внутреннего RAID: и быстрее, и дешевле существенно. Но если нужен именно внешний накопитель — это превосходный кандидат.

Пришло время исследовать поведение тестируемого экстремала на паттерне Database с разной длиной очереди и разным соотношением операций чтения/записи.

Несколько странно себя повел контроллер от VIA (а может и режим совместимости внутреннего контроллера) при 10-20% операций записи — падение производительности до уровня одиночных дисков! Далее ситуация нормализовалась, а итог можно предсказать, если вспомнить рекордные показатели на операциях случайной записи. 1100 IOPS! Попрошу компетентные органы зафиксировать рекорд :)

Увеличение глубины очереди существенно картину не изменило: несколько лучше поведение контроллера FireWire 400 при небольшом количестве операций записи, зато на максимуме он резко отстал от своего более быстрого потомка. Возможно, что на соревнование уже не хватило сил. А так все по-прежнему.

Ситуация усугубилась: при большей длине очереди и большом количестве операций записи возможностей FireWire 400 уже недостаточно для того, чтобы позволить дисковому массиву развернуться в полную силу. А вот поведение FireWire 800 намекает на то, что результатам еще есть, куда расти. Хоть где-то разницу между копеечным контроллером от VIA и в 4-5 раз более дорогим TI последнего образца удалось найти :)

Цены

Если вы не имеете никакого представления о том, сколько подобный накопитель может стоить, лучше сядьте удобнее. В таблице ниже приведены средние розничные по Москве цены на Bigger Disk Extreme обеих модификаций, актуальные на момент чтения вами статьи:

1 Тбайт 1,6 Тбайт
Н/Д(0) Н/Д(0)

Выглядит внушительно, хотя, на самом деле, не такие они и страшные. В конце концов, стоит учесть то, что на момент написания статьи одна лишь стоимость четырех винчестеров по 400 Гбайт составляла порядка 80% цены накопителя, а ведь для его создания потребовались не только они.

Итого

Честно говоря, делать выводы достаточно сложно — продукт весьма специфичный, «не для всех» скажем так. Стоит отметить оригинальное решение конструкторов, позволившее создать внешний накопитель беспрецедентного объема, демонстрирующий рекордно-высокие результаты во многих тестах. В то же время, хоть сравнивать особо и не с чем, но, на мой взгляд, инженерам LaCie еще есть над чем поработать — в частности, скорость выполнения последовательных операций однозначно может быть увеличена существенным образом. С другой стороны, на текущий момент у Bigger Disk Extreme все равно нет конкурентов. Таким образом, накопитель однозначно заслуживает нашей награды «Original Design».

Что касается дебюта FireWire 800 в нашей лаборатории, то вышел он несколько смазанным как раз из-за невысокой скорости линейных операций, демонстрируемой испытуемым — именно на этих тестах можно было бы ожидать существенной разницы в быстродействии, адекватной двукратному преимуществу IEEE1394b в пиковой скорости передачи данных по сравнению с предыдущей версией стандарта. Пока же мы видим, что оба интерфейса обеспечивают равные скорости почти всюду, так что применение FireWire 800 в случае одиночного накопителя (даже такого) необязательно. С другой стороны, оно способно принести пользу в случае соединения нескольких устройств в цепочку, ввиду того, что каждому из них при этом просто «достанется» больше пропускной способности шины.



Накопитель предоставлен Группой компаний «Легион»





Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

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.