Недавно мы познакомились с «набором» Adaptec Serial ATA RAID 2410SA Enclosure Kit, состоящим из четырехпортового SATA RAID контроллера среднего ранга AAR-2410SA и корзины для четырех SATA-дисков. Напомню, что одним из основных достоинств собственно низкопрофильного четырехпортового SATA RAID контроллера Adaptec AAR-2410SA для шины PCI 64 бит/66 МГц (совместимого и с шиной PCI 32 бит/33 МГц), позиционируемого производителем как «идеальное решение для рабочих станций и серверов начального уровня», является наличие кэш-памяти объемом 64 Мбайт и поддержка дисковых массивов уровней 0, 1, 5, 10 и JBOD.
Поэтому знакомство с этой полезной во многих отношениях системой было бы неполным без рассмотрения того, как контроллер AAR-2410SA работает в массивах RAID уровня 5. Этим мы и займемся в данной статье.
Напомню, что контроллер базируется на двух двухпортовых SATA-чипах SiI3112A от Silicon Image, а для «объединения» их в единый четырехпортовый контроллер с поддержкой RAID уровней 5 и 1+0 служит процессор Intel GC80302, который Adaptec традиционно использует в своих продуктах и для которого годами отлажен универсальный Adaptec RAID код. Собственно, именно этот процессор и софт для него будет в данном случае ответственен за производительность массивов RAID уровня 5, вычисления XOR-функций которого — задача значительно более ресурсоемкая, нежели простейший обсчет массивов уровней 0, 1 и 1+0, с которыми хорошо справляются даже простейшие системы.
Участники и методика тестирования
Исследования производительности контроллера Adaptec AAR-2410SA при работе в массивах RAID уровня 5 были проведены для двух возможных случаев — для наиболее бюджетного, трехдискового массива и для максимально возможного в данном случае, четырехдискового массива. Для сравенения приведены результаты для трехдискового массива уровня 5 с другим профессиональным SATA RAID контроллером — 3ware Escalade 8500-4 (при его работе с шиной PCI64 и с шиной PCI32). А кроме того, в сравнении приняли участие четырехдисковые массивы RAID 1+0 (которые по объему и линейной скорости эквивалентны трехдисковому RAID 5) на контроллерах Adaptec AAR-2410SA, 3ware Escalade 8500-4 и бюджетным популярным 4-портовым Silicon Image SiI3114 (референс-плата) для шины PCI32 (33 или 66 МГц). Последний участвует в данном обзоре в двух вариантах включения — на шине PCI-X и на шине PCI32/33 МГц (в последнем случае возможно ограничение скорости массива из-за недостаточной полосы пропускания «бытовой» шины PCI). Напомним, что AAR-2410SA и Esclalde 8500-4 примерно равноценны по классу (оба — профессиональные RAID-контроллеры с поддержкой массивов уровня 5, набортной кэш-памятью и массой сервисных функций), тогда как SiI3114 способен лишь на RAID 0, 1 и 10 и не имеет кэш-памяти. Тем интереснее будет выяснить, насколько экономия на одном диске в RAID 5 при использовании дорогого профессионального контроллера выгоднее (или невыгоднее) «затрат» на дополнительный диск для RAID 10 при условии экономии на контроллере. ;)
Испытания проводились при помощи четырех жестких дисков Western Digital Caviar RAID Edition WD1200SD емкостью по 120 Гбайт, которые специально созданы для работы в RAID-массивах. Для массивов RAID 5 у контроллеров AAR-2410SA и Escalade 8500-4 размер блока чередования по дефолту для RAID 10 равнялся 256 Кбайт и 64 Кбайт соответственно (для RAID 10 у всех он был равен 256 Кбайт), но для «уравнивания шансов» контроллер AAR-2410SA с 4-дисковым массивом RAID 5 был также оттестирован при размере блока чередования 64 Кбайт. Кэширование записи было включено. Для SiI3114 также использовались настройки по умолчанию, BIOS версии 5.0.44 и драйвер версии 1.0.0.7. Для контроллера Adaptec версии BIOS и драйвера — 7.3.4.8 и 4.2.1.7372 соответственно, а для контроллера 3ware — BIOS 7.7.1 и драйвер 1.15.00.014. Контроллеры Adaptec и 3ware в данной системе тестировались при установке режима шины PCI в положении PCI64 и PCI32, поскольку в режиме PCI-X наблюдались сбои.
Для тестов применялся стенд в составе:
- Процессор Intel Pentium 4 3.0C
- Материнская плата Gigabyte GA-8KNXP Ultra-64 на чипсете Intel E7210 (MCH i875P + южный мост Intel Hance Rapids 6300ESB с шиной PCI-X)
- Системная память 2×256 Мбайт DDR400 (тайминги 2.5-3-3-6)
- Системный жесткий диск Maxtor 6E040L0
- Блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 ватт
- Корпус Arbyte YY-W201BK-A
Испытания проводились под управлением операционной системы MS Windows XP Professional SP2. 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.
Результаты тестов физических параметров
Точные значения емкости исследованных в этом обзоре массивов таковы:
- RAID 5, 4 диска, Adaptec AAR-2410SA — 343311 Мбайт (335,3 Гбайт);
- RAID 5, 3 диска, Adaptec AAR-2410SA — 228871 Мбайт (223,5 Гбайт);
- RAID 10, 4 диска, Adaptec AAR-2410SA — 228871 Мбайт (223,5 Гбайт);
- RAID 5, 3 диска, 3ware Escalade 8500-4 — 228942 Мбайт (223,6 Гбайт);
- RAID 10, 4 диска, 3ware Escalade 8500-4 — 228942 Мбайт (223,6 Гбайт);
- RAID 10, 4 диска, Silicon Image SiI3114 — 228942 Мбайт (223,6 Гбайт);
- WD1200SD (один диск) — 114471 Мбайт (111,8 Гбайт).
Как видим, контроллер Adaptec AAR-2410SA образует несколько меньшие по емкости массивы, чем его соперники, отъедая около 35 Мбайт полезного пространства из расчета на каждый диск, тогда как контроллеры 3ware и SiI3114 образуют массивы ровно удвоенной емкости применяемых накопителей.
Теперь — графики скорости линейного чтения массивов на разных контроллерах (кликните по иконкам, чтобы посмотреть графики целиком).
 |  |
Adaptec AAR-2410SA RAID 5, 4 диска | Adaptec AAR-2410SA RAID 5, 3 диска |
 |  |
Adaptec AAR-2410SA RAID 10 | 3ware Escalade 8500-4 RAID 10 |
 |  |
3ware Escalade 8500-4 RAID 5, 3 диска, PCI64 | 3ware Escalade 8500-4 RAID 5, 3 диска, PCI32/33 МГц |
Если для контроллера 3ware Escalade 8500 (как и для Silicon Image SiI3114) графики скорости линейного чтения массивов RAID 10 (из четырех дисков WD1200SD) и RAID 5 из трех таких дисков практически равны «удвоенному» (по обеим осям) графику для одиночного диска WD1200SD, причем в данном случае для контроллера 3ware Escalade 8500 на «медленной» шине PCI не видно следов ограничения скорости массива из-за недостаточно высокой полосы пропускания шины PCI (сравните графики для PCI32 и PCI64), то для контроллера Adaptec 2410SA все исследованные массивы оказались «обрезанным» сверху по скорости примерно на уровне 100-105 Мбайт/с, то есть «недобрали» как минимум около 10% скорости в начале диска, а при размере блока чередования 64 Кбайт скорость упала еще ниже — до 85 Мбайт/с! В результате, четырехдисковый RAID 5 на AAR-2410SA оказался явно вне своей категории по скорости линейного чтения в начале и середине массива.
Удивляет и то, что для RAID 5 у AAR-2410SA результаты по скорсти линейного чтения явно лучше, чем для, казалось бы, гораздо более простого массива RAID 10!
Перейдем к скорости интерфейса. Но и тут «неожиданности» с AAR-2410SA остаются. Лишь Sandra 2005 смогла более ли менее адекватно оценить скорость интерфейса всех контроллеров, тогда как большинство других утилит для контроллеров Adaptec и 3ware продемонстрировало странное поведение — последствия использования кэш-памяти в этих контроллерах. Для контроллера Adaptec здесь скорость весьма низка, что, кстати, отчасти подтверждается и тестами потоковых чтения и записи (см. ниже).
По измеренному среднему времени доступа особых сюрпризов нет, хотя при использовании AAR-2410SA это время возросло почти на 1 мс (из-за латентности обращения к кэш-памяти контроллера?). Среднее время доступа для массивов RAID 5 примерно такое же, как для RAID 10 на одинаковых контроллерах.
Заметные разногласия между RAID 5 и RAID 10 начинаются, когда операционная система пытается измерить среднее время доступа к массивами при записи при условии, что кэширование записи в контроллерах разрешено. Мы видим, что для всех RAID 5 доступ при записи оказывается во много раз медленнее, чем для RAID 10 — очевидно, что это можно приписать тем немалым вычислительным затратам, которые расходуются контроллером при обсчете более сложного массива. И здесь, кстати, контроллер Adaptec оказался чуть лучше соперника от 3ware, причем 4-дисковый RAID 5 кэшируется на запись чуть быстрее, чем трехдисковый, а от размера блока чередования в данном случае практически ничего не зависит.
Впрочем, в аналогичном тесте при помощи паттернов IOmeter среднее время доступа при записи для героя нашего обзора, наоборот, существенно хуже, чем у остальных.
Быстродействие в приложениях
Теперь нам предстоит выяснить, как подмеченные выше особенности функционирования массивов на разных контроллерах отражаются на производительности этих систем 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 10 на неадаптековских контроллерах очевидно, а вот оба типа массивов (5 и 10) на AAR-2410SA явно «задерживаются», причем при записи уменьшение блока чередования с 256 до 64 Кбайт снижает среднюю производительность на 20%! Впрочем, с дефолтными настройками 4-дисковый RAID 5 на Adaptec почти догнал по скорости RAID 10 на нем же, а «пятерка» на контроллере 3ware явно и неприлично тормозит, вдвое уступая нашему герою.
При многопотоковом streaming-чтении ситуация для контроллера Adaptec, напротив, очень благоприятная — он лидирует на всех трех массивах с заметным преимуществом и даже четырехкратное уменьшение блока чередования картину ему почти не портит.
Теперь посмотрим, как контроллеры 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.
Удивительно, но оба контроллера с собственной кэш-памятью катастрофически отстали от простейшего SiI3114 как на офисной, так и на профессиональной нагрузках! Видимо, SiI3114 имеет мощный кэширующий драйвер по Windows (возможно, сильно оптимизированный под WinBench 99), который и обеспечивает ему такие высокие показатели в этих тестах.
Впрочем, можно отметить, что RAID 5 на AAR-2410SA почти не уступает в производительности десятке, тогда как контроллер 3ware здесь катастрофически отстает. Отметим и то, что уменьшение длока чередования с 256 до 64 Кбайт для AAR-2410SA почти никак не сказывается на общем быстродействии массивов RAID 5 в этом тесте: чуточку теряя в High-End, он, наоборот, чуток прибавляет в тесте Business.
В более свежем трековом тесте PCMakr04 разрыв между контроллерами Adaptec и 3ware уже не столь велик, хотя RAID 5 на обоих контроллерах здесь заметно медленнее, чем RAID 10. Впрочем, у Adaptec 2410SA разрыв между пятеркой и десяткой невелик, тогда как для 3ware 8500 пятерка почти вдвое уступила десятке! Причем, независимо от скорости используемой шины PCI.
Куда хуже дела у AAR-2410SA в другом комплексном трековом тесте — H2Bench.
Здесь RAID 5 уже втрое (!) отстал от десятки на 3ware 8500-4 и SiI3114, да и десятка на AAR-2410SA тоже явно шустрее. RAID 5 на 3ware в этом комплексном тесте тоже смотрится лучше, чем на контроллере Адаптек.
Реальный тест скорости работы массивов RAID с временным файлом программы Adobe Photoshop CS продемонстрировал полную беспомощность RAID 5 на контроллере 3ware, тогда как пятерка на Adaptec выглядит не так уж плохо, хотя и проигрывает десяткам. На трех последних диаграммах использование уменьшенного блока чередования 64 Кбайт вместо дефолтного 256 Кбайт для RAID 5 у AAR-2410SA приводит к небольшому снижению производительности, хотя это снижение никак нельзя назвать фатальным или определяющим общее положение этой системы среди соперников.
Тесты в Intel IOmeter
Переходим к задачам, более характерным для профилей использования профессиональных SATA-массивов — работе различных серверов (DataBase, File Server, Web Server) и рабочей станции (Workstation) по соответствующим паттернам в программе Intel IOmeter версии 2003.5.10.
Скажем сразу, что массивы RAID 5 здесь явно не блещут, замтено уступая десяткам.
Впрочем, на контроллере Adaptec AAR-2410SA пятерка все же заметно быстрее, чем на 3ware.
И лишь на паттерне web-сервера, где вообще отсутствуют запросы на запись, старшая пятерка догоняет десятку на AAR-2410SA. Неплохой результат! И здесь, как раз, простейший контроллер SiI3114 оказывается самым медленным. Радует и хорошая «масштабируемость» быстродействия контроллера Adaptec при возрастании очереди команд (вплоть до 32) для массивов обоих уровней.
По результатам геометрического усреднения показанных выше серверных нагрузок контроллер Adaptec 2410SA обогнал других участников этого обзора и на массиве RAID 10, и на массиве RAID 5, хотя пятерка все же заметно медленнее десятки, а четырехкратное уменьшение блока чередования снижает его производительность в среднем на 10%.
Примерно аналогичная картина — и в паттерне Рабочая станция, хотя здесь меньший блок чередования в массиве притормаживает систему куда ощутимее — аж на 21%.
Зато при случайном чтении и записи крупных и мелких файлов все массивы RAID 5 существенно отстают от RAID 10, а меньший блок чередования для контроллера Adaptec череват потерей 5-10% от средней скорости.
Примерно то же положение среди контроллеров и массивов наблюдается и при копировании файлов с той лишь разницей, что уменьшение размера блока чередования в массиве RAID 5 на Adaptec приводит к существенному ускорению копирования крупных файлов!
Поэтому по усредненному показателю чтения, записи и копирования файлов (с единичным весом) все RAID 5 примерно вдвое проигрывают по скорости всем RAID 10, как это ни печально, а от размера блока чередования, в конечном итоге, мало что зависит.
Не многим лучше ситуация с дефрагментацией.
И лишь при потоковых чтении-записи RAID 5 немного подтягиваются до уровня десяток:
AAR-2410SA на обоих RAID 5 смотрятся наголову выше, чем контроллер 3ware, и лишь немного отстают в среднем при этом от RAID 10, причем переход к использованию блока чередования 64 Кбайт в RAID 5 на контроллере Adaptec благоприятно сказывается на его производительности, увеличивая ее аж на 15% (особенно на блоках данных размером с кластер типичной NTFS5)! Вполне достойный результат.
Заключение
Выводы очевидны — несмотря на применение мощного встроенного микропроцессора и большой кэш-памяти массивы RAID 5 (что трехдисковый, что четырехдисковый) на контроллере Adaptec AAR-2410SA явно уступают в производительности массиву RAID 10 на том же контроллере. В части приложений это отставание не столь критично (10-30%), в других же задачах оно может достигать двухратного! И с этим нельзя не считаться при конфигурировании системы хранения данных соответствующего ранга. Впрочем, контроллер Adaptec AAR2410SA все же оказался в RAID 5 явно выгоднее своего конкурента от 3ware, хотя они примерно одинаковы по цене. А уменьшение размера блока чередования массива RAID 5 с дефолтных 256K до более привычных в прошлом 64 Кбайт в настройках контроллера Adaptec 2410SA дает весьма неоднозначный результат: в части приложений наблюдается снижение скорости работы массива, в другой части — наоборот, повышение производительности, а в третьей (немалой) части это почти никак не влияет.
Исходя из результатов данных тестов я могу рекомендовать не зацикливаться на RAID 5 и попробовать присмотреться к RAID 10 на дешевых контроллерах типа SiI3114/3124 и встроенных в современные чипсеты на материнских платах, поскольку даже если вы при этом теряете по цене на одном дополнительном диске, вы немало выигрываете на цене самого контроллера, получая не менее, а то и более надежную профессиональную систему хранения данных начального уровня, даже более производительную во многих задачах, чем ее аналоги на дорогих профессиональных контроллерах. Так что у пользователя есть, на чем остановить свой выбор. :)
