Введение
Традиционно, RAID-контроллеры используются в дорогих серверных системах, предъявляющих повышенные требования к сохранности данных. Однако, в последнее время ситуация начинает меняться. RAID предложен в спецификации PC98 как решение для обеспечения сохранности данных и в настольных компьютерах. Но, стоимость RAID на базе SCSI-винчестеров такова, что использовать его дома вряд ли возможно.
Поэтому, фирма Promise Technology — ведущий производитель IDE-контроллеров, стала выпускать PCI IDE-контроллеры, поддерживающие RAID уровней 0 и 1. Наиболее популярным таким устройством является их продукт, носящий название FastTrak. Это — IDE-контроллер с двумя каналами, стоимостью порядка $150, который позволяет создавать дисковые массивы из IDE-винчестеров, которые, кстати, стоят тоже намного дешевле SCSI-моделей.
При помощи Promise FastTrak можно выполнять как зеркалирование нескольких жестких дисков, так и формирование из них одного, что может быть полезно как и для небольших серверов, так и при обработке больших объемов информации, например аудио-видео. При этом, за счет оригинальной схемы размещения информации на винчестерах достигается значительное повышение скорости чтения и записи данных.
Спецификация
| Model | FastTrak |
|---|---|
| Типы поддерживаемых дисков | Ultra ATA/DMA; EIDE |
| Используемая шина | PCI |
| Режимы работы винчестеров | Ultra DMA 2/1/0 PIO 4/3/2/1/0 (EIDE/Fast ATA-2) DMA 2/1/0 (EIDE/Fast ATA-2) |
| Скорость передачи данных | Фактически — до 25MB/сек; теоретически — до 133MB/сек, обусловленных пропускной способностью PCI |
| Емкость | Позволяет создать один «виртуальный» диск размером более 8,4 Гбайт из нескольких физических |
| Защита данных | Поддерживет зеркалирование «на лету» двух физических дисков; перемещает информацию на третий в случае повреждения одного диска из массива; возможна установка двух контроллеров FastTrak для организации большего числа массивов |
| Поддержка 32-битного Bus Mastering | Да. При этом значительно понижается загрузка процессора |
| Функции встроенного BIOS | Автоматическая идентификация и конфигурирование дисков; автонастройка PIO, DMA Mode; простое формирование дисковых массивов; поддержка дисков более 8,4 Гбайт; обеспечивается возможность работы совместно с интегрированным в материнскую плату IDE-контроллером |
| RAID | 0 (striping); 1 (mirroring); 0/1 (striping/mirroring) |
| Поддержка дисковых массивов | При использовании двух контроллеров — 8-ми дискового массива или четырех массивов по 2 диска с разными уровнями RAID; обеспечивается возможность загрузки с массива |
| Производительность | Для повышения производительности используются методы, используемые в SCSI-дисках: конвейерный поиск, балансировка загрузки дисков, буферизация команд интерфейса, оптимизация FastTrak для различных приложений |
| Поддерживаемые операционные системы | DOS/Windows 3.1, 3.11, Windows 95/98, Windows NT 3.x & 4.x, Novell Netware 3.1x and 4.x, OS/2 Warp 2.x/3.0 |
Технология
FastTrak представляет собой Ultra ATA/EIDE RAID-контроллер, имеющий собственный BIOS и поддерживающий параллельную обработку потоков данных. Оба IDE-канала, имеющиеся на контроллере работают параллельно и позволяют распределить нагрузку между жесткими дисками под многозадачными операционными системами. Добавив второй контроллер FastTrak можно получить четыре независимо работающих канала.
BIOS, установленный на контроллере, полностью берет на себя все функции прерывания INT13. В частности, он позволяет организовать загрузку с любого из дисковых массивов, подключенных через FastTrak. BIOS, установленный на контроллере также поддерживает все сервисы Extended INT13, в том числе и поддержку дисков объемом более 8,4 Гбайта. В Setup BIOS этого контроллера можно легко сконфигурировать, создать и удалить любой дисковый массив RAID 0, 1 и 0/1.
На каждом диске, подключаемом к FastTrak BIOSом создается зарезервированная область, в которой прописываются конфигурация массива и информация о всех принадлежащих ему дисках. Таким образом, если один из дисков в массиве гибнет, то информация о конфигурации не теряется и берется с другого диска. Контроллер же не имеет данных о расположении в нем массивов, потому их можно спокойно перенесить на другой контроллер или канал.
Сам по себе массив создается из группы в два или более дисков, которые видится системой как один физический диск. За счет этого полученный диск обладает лучшей производительностью или лучшей защитой от сбоев и потери данных. Лучшая производительность достигается за счет разделения работы по чтению/записи на несколько винчестеров. Сохранность данных достигается копированием одной и той же информации на несколько жестких дисков. Для оптимальной производительности, в таких случаях, рекомендуется использовать в одном массиве одинаковые диски. Однако FastTrak может работать в этом случае с дисками как разных производителей, так и разных размеров.
Контроллером поддерживаются следующие виды массивов, видимых операционной системой как один физический диск:
Stripping (RAID 0) — чтение и запись секторов данных, чередующихся на разных дисках. В таком случае при гибели одного диска в массиве, гибнет и весь массив. Зато значительно улучшается производительность благодаря разделению нагрузки между винчестерами. Емкость полученного диска из массива равна произведению числа дисков на емкость самого маленького в массиве. Размер блока, которыми осуществляется чередование информации между дисками, задается в BIOS контроллера и составляет от 1 до 1024 Кбайт. Рекомендованный размер блока — 64 Кбайта для настольного компьютера или 8 Кбайт для сервера.
Mirroring (RAID 1) — данные дублируются на двух дисках. Производительность при этом возрастает только при чтении, за счет того, что различные данные, склеиваемые контроллером в один поток, читаются с двух дисков одновременно. Кроме этого, при чтении используются такие возможности, как elevator sorting (конвейерная сортировка порядка чтения данных) и load balancing (балансировка загрузки дисков). Суть этих режимов становится ясной из иллюстраций.
 |  |
Stripping/Mirroring (RAID 0/1) — комбинация из двух вышеописанных режимов, когда данные и чередуются и дублируются на четырех или восьми дисках. При этом имеется и высокая производительность, и защищенность от сбоев.
Capacity (Spanning) — в этом режиме размер получаемого из массива диска равен просто сумме размеров всех его дисков. Данные хранятся последовательно на всех винчестерах из массива. Но ни а какой сохранности или скорости говорить в этом случае не приходится.
Инсталляция
Promise FastTRAK представляет собой обычный PCI-адаптер, поддерживающий Bus Mastering. В комплект поставки кроме него самого и руководства, входит 2 IDE-кабеля, комплект драйверов под все операционные системы и две утилиты под Windows 95 и Windows NT.
Процедура установки и настройки дисковых массивов крайне проста. Во время загрузки компьютера, при инициализации FastTRAK выдает приглашение своего BIOS, в Setup которого можно войти. Setup содержит функции создания, удаления и восстановления дисковых массивов. Режимы stripe, mirroring и spanning, а также размер блока для чередования задается при установке. Интерфейс setup чрезвычайно прост и интуитивно понятен.
 |  |
Под DOS никаких драйверов контроллер не требует.
При загрузке операционной системы Windows 95, она находит новое устройство PCI RAID Controller, драйвер к которому без проблем устанавливается с прилагаемой дискеты. Сам драйвер не обладает никакими функциями настройки и верификации — все они вынесены в отдельные утилиты.
Первая из них — FastCheck, предназначена для мониторинга состояния контроллера и подключенных к нему дисков. В ней отображаются все параметры настройки массивов, дисков и каналов IDE.
Вторая — Promise Tune, позволяет изменять параметры работы контроллера. Устанавливая тип используемых приложений, эта утилита позволяет поменять размер блока при чередовании записи на пару дисков при stripping на 8 Кбайт (Business/Games) или на 64 Кбайта (Audio/Video Editing).
Никаких проблем ни при установке, ни при использовании FastTRAK замечено не было. Он отлично работал со всеми возможными приложениями, радуя меня скоростью их загрузки.
Производительность
IDE RAID контроллер Promise FastTRAK тестировался в составе системы:
- Процессор Intel Pentium II 350 МГц и материнская плата Chaintech 6BTM
- 128 Мбайт PC-100 SDRAM Samsung
- 2 жестких диска Quantum Fireball EL5.1A
- Diamond Viper V330 AGP
- Windows 98, драйвера FastTRAK версии 1.11b3
В качестве бенчмарков использовались
- Winbench 98
- Adaptec ThreadMark 2.0
Были протестированы производительности одного жесткого диска, подключенного к стандартному интегрированному в материнскую плату IDE-контроллеру, а также производительности массивов из двух идентичных дисков RAID 0 (stripping) с размером блока 8 и 64 Кбайта и RAID 1 (mirroring).
Ниже приводится таблица с результатами тестов и необходимые диаграмы.
| Intel PIIX4 | FastTRAK Mirror | FastTRAK Stripe (Блок — 8 Кбайт) | FastTRAK Stripe (Блок — 64 Кбайт) | |
|---|---|---|---|---|
| Winbench 98 | ||||
| Disk Playback/Bus | ||||
| Overall, Кбайт/с | 1460 | 1550 | 1630 | 1780 |
| SS/Database, Кбайт/с | 1290 | 1340 | 1450 | 1590 |
| WP, Кбайт/с | 1730 | 1850 | 1900 | 2100 |
| Publishing, Кбайт/с | 1400 | 1480 | 1550 | 1660 |
| Browsers, Кбайт/с | 1600 | 1900 | 1850 | 2100 |
| Task Switching, Кбайт/с | 2080 | 2170 | 2670 | 2850 |
| Disk Playback/HE | ||||
| Overall, Кбайт/с | 4080 | 4300 | 4770 | 5110 |
| AVS/Express 3.1, Кбайт/с | 2300 | 2540 | 2650 | 2960 |
| FrontPage 97, Кбайт/с | 3600 | 3660 | 4030 | 4190 |
| MicroStation 95, Кбайт/с | 8220 | 8420 | 9350 | 9180 |
| Photoshop 4.0, Кбайт/с | 3430 | 3630 | 4790 | 4980 |
| Premiere 4.2, Кбайт/с | 7110 | 8470 | 8790 | 9740 |
| PV-Wave 6.1, Кбайт/с | 2930 | 2990 | 3230 | 3450 |
| Visual C++ 5.0, Кбайт/с | 8580 | 8830 | 9730 | 10900 |
| Disk/Read Random Access, мс | 16,2 | 13,1 | 15,6 | 14,6 |
| Disk/Read Transfer Rate Begin, Кбайт/с | 7920 | 11700 | 24300 | 24300 |
| Disk/Read Transfer Rate End, Кбайт/с | 7010 | 6980 | 17000 | 17000 |
| Disk/Read CPU Utilization, % | 97,3 | 8,42 | 20,3 | 18 |
| Adaptec ThreadMark 2.0 | ||||
| Data Transfer Rate, Мбайт/с | 10,05 | 9,23 | 12,52 | 12,62 |
| Average CPU Utilization, % | 68,24 | 35,23 | 46,51 | 45,92 |
Результаты по тесту Winbench98:
Результаты по тесту ThreadMark:
Выводы
Во-первых, следует отметить, что установленный на FastTRAK процессор является достаточно интеллектуальным, чтобы обеспечить крайне низкую загрузку процессора по сравнению со стандартным контроллером PIIX4. Что касается производительности, то при использовании RAID 0 cкорость линейного чтения возрастает более чем вдвое. При использовании RAID 1 скорость все равно выше, чем при использовании стандартного контроллера. На реальных бизнес-приложениях возрастание производительности не столь значительно, в основном из-за того, что в массиве по сравнению с одним диском увеличиваются времена доступа.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что контроллер FastTRAK в режиме Stripe является просто незаменимым для пользователей, занимающихся аудио-видео монтажем, которым критична скорость линейного чтения/записи. Кроме того, режим mirroring вполне соответствует потребностям небольших серверов, в которых также можно использовать FastTRAK.
Однако, существует проблема, заключающаяся в том, что в Москве, а может и по России в целом, IDE RAID контроллеры практически отсутствуют.
В общем, Promise уверенно держит марку ведущего производителя IDE-контроллеров, продолжая радовать пользователей своими инновационными продуктами.
Подведем итог.
Плюсы:
- Низкая загрузка процессора
- Высокая скорость работы при использовании RAID 0
- Гибкая и простая настройка
- Низкая стоимость контроллера — всего $150
Минусы
- Необходимость использования двух жестких дисков
- Отсутствие в продаже в России
