Электронные компоненты для ремонта и хобби
РадиоЛоцман - Все об электронике

Тестирование высококлассных SCSI контроллеров: адаптеры Ultra160 RAID от Adaptec и LSI

Сегодня "RAID" является олицетворением производительности жестких дисков и защиты данных. Многие в какой-то степени используют данную технологию, но не все и не всегда делают это правильно.

Профессиональный RAID: только со SCSI!

Введение

Не так давно термин "RAID" был незнаком большинству пользователей. Сегодня он является олицетворением производительности жестких дисков и защиты данных. Многие в какой-то степени используют данную технологию, но не все и не всегда делают это правильно.

RAID расшифровывается как "Redundant Array Of Independent Drives" ("Массив независимых жестких дисков с избыточностью"), и изначально термин описывал систему нескольких взаимосвязанных жестких дисков. Цель объединения двух или более жестких дисков заключалась в использовании избыточной информации для обеспечения продолжения работы в случае выхода из строя какого-либо жесткого диска.

Так как это традиционная область SCSI, то многие привлекательные функции типа организации очереди команд, широкой пропускной способности, легкого добавление устройств, "горячего" подключения и т.д. обычно недоступны IDE устройствам. Пока что большинство RAID контроллеров с интерфейсом IDE поддерживают только уровни RAID 0 и 1, и их комбинацию (10), и только немногие поддерживают расширенные уровни (RAID 3 и 5). Но их цена значительно ниже, чем цена SCSI RAID адаптеров. Поэтому многие устройства имеют увеличенную функциональность и поддерживают сложные RAID уровни.

Самый простой способ применения RAID массива - это использование двух жестких дисков, содержащих идентичные данные (RAID 1, или "зеркалирование"). На данный момент очень популярен RAID 0, хотя, строго говоря, это не уровень RAID, так как здесь защита данных принесена в жертву увеличению максимальной производительности (организовывается один логический диск из нескольких физических, при этом данные распределяются по всем физическим дискам построчно). Такой вариант особенно широко распространен, так как большинство встроенных на материнскую плату IDE контроллеров поддерживают этот уровень. Но будьте осторожны: RAID 0 будет разрушен, если выйдет из строя хотя бы один диск массива. Другие уровни RAID (3, 5) предоставляют и производительность, и защиту данных используя контроль четности информации.

RAID 5 и IDE? Нет, спасибо!

В профессиональной сфере оптимальной конфигурацией для серверов начального уровня считается пять жестких дисков со SCSI интерфейсом.
В профессиональной сфере оптимальной конфигурацией для серверов начального уровня считается пять жестких дисков со SCSI интерфейсом.

На сегодняшний день RAID 5 - самый используемый уровень в профессиональной среде. К тому же существует несколько аспектов, свидетельствующих против использования IDE систем. Первое: IDE жесткие диски медленнее SCSI моделей. Кроме того, пока не существует IDE устройств, предназначенных для длительной непрерывной работы, хотя Maxtor исправит ситуацию в ближайшем будущем, представив новую линейку продукции.

Более того, IDE-стандарт позволяет подключить на один канал только два привода, что на практике ограничивает общее число используемых приводов до двенадцати (в лучшем случае). Двухканальный SCSI контроллер позволяет поддерживать до 15 приводов на одной шине.

Если говорить о манипулировании оборудованием, то здесь также проявляются недостатки IDE: если "горячее" подключение (смена привода без перезагрузки системы) с годами стало обычной практикой для интерфейсов SCSI, то данная возможность существует лишь на некоторых моделях IDE контроллеров. К тому же, до сих пор достаточно редко встречаются системы, необходимые для такой мобильной смены.

Последней слабой чертой IDE является цена реализации RAID 5. Если вы не желаете загружать системный процессор, то вам следует использовать RISC чип. И чем больше будет размер кэш-памяти, тем быстрее чип будет работать.

Выводы: интерфейс SCSI более быстрый, надежный, обеспечивает большую гибкость и совместимость. Хотя стоимость реализации SCSI и выше, но SCSI станет отличным решением для серверов, гарантируя более быструю и надежную работу системы.

Тестирование SCSI RAID: не только производительность

диски

Уменьшение сложности массивов, базирующихся на двух RAID контроллерах, для увеличения скорости передачи данных и уменьшения скорости доступа не всегда технически возможно. В отличие от уровней RAID 0 и 1, RAID 3 и RAID 5 влекут за собой сравнительно высокие эксплутационные затраты.

Помимо обычных тестов, мы также рассмотрим специфические черты двух контроллеров. Например, тест на работоспособность в наихудших условиях будет включать выход из строя жесткого диска. Какова в этом случае будет производительность? Сложный массив RAID будет полностью бесполезен, если подобная ситуация приведет к падению производительности контроллера (сервера) на недопустимый уровень.

Жесткие диски с интерфейсом SCSI явно преобладают над IDE моделями, когда разговор идет об производительности ввода/вывода. Хотя IDE приводы предоставляют высокую скорость передачи данных, они даже в сравнение не идут по производительности со SCSI, когда дело касается ресурсоемких приложений, таких как большие базы данных или файл-серверы.

Наконец, на большинство приводов с интерфейсом SCSI предоставляется гарантия на пять лет, что дает ощущение надежности по сравнению с уменьшившимся сроком гарантии на IDE приводы. С лета на большую часть приводов с IDE интерфейсом срок гарантии составляет один год.

Adaptec SCSI RAID 2110S

контроллер

Adaptec предоставила нам одноканальный RAID контроллер (тип 2110S)

плата

Контроллер спроектирован для 64-битных PCI слотов (на фотографии), но, тем не менее, он также работает и на 32-битных слотах, при условии соответствия стандарту PCI 2.2. При 32-битах и частоте шины 66 МГц скорость передачи данных через шину PCI составляет 266 Мбайт/с, на 64-битной шине скорость достигает 528 Мбайт/с. Впрочем, далеко не каждый имеет подобную конфигурацию на своем домашнем компьютере.

Вследствие низкой конструкции 2110S можно использовать в низкопрофильных, системах. Справа хорошо виден чип интегрированной кэш-памяти. Посередине расположен большой чип Intel 80302, иначе известный как Zion, это RISC процессор, предназначенный для освобождения системного процессора от всех заданий, связанных с размещением и проверкой целостности данных (XOR акселерация). Чип контроллера (производства Adaptec) находится слева. Как уже говорилось, на правой стороне контроллера размещена интегрированная кэш-память объемом 32 Мб.

плата с другого ракурса

Более подробную информацию о продукте можно узнать на сайте производителя.

LSI Logic MegaRAID Elite 1650

плата

Контролер от LSI был доставлен без какой-либо упаковки. На монтажной плате располагается множество компонентов: в дополнение к RISC процессору 80303 (в центре) и SCSI контроллеру (слева) здесь размещен аккумулятор (справа) для предотвращения потери содержимого кэш-памяти объемом от 32 до 256 Мбайт (сверху) при проблемах с напряжением.

другой ракурс

На задней панели карты расположены разъемы для подключения внешних SCSI устройств на разные шины. Так же, как контроллер от Adaptec, Elite 1650 от LSI работает на 32-битной и на 64-битной шинах PCI. Тактовая частота 33 МГц, с поддержкой 66 МГц, означающей максимально возможную скорость передачи данных 528 Мбайт/с.

разъемы

На фотографии хорошо видны два канала контроллера.

Сравнение технических характеристик


Adaptec 2110S LSI MegaRAID Elite 1650
Размер карты Полуформатная Полноформатная
Шина 64/32 бит PCI 2.2 64/32 бит PCI 2.2
SCSI каналы одноканальный,внутренний и внешний двухканальный,внутренний и внешний
Уровни RAID 0, 1, 0/1, 5, 0/5 0, 1, 1/0, 3, 3/0, 5, 5/0
Максимальное число подключаемых устройств 15 30
Кэш-память Интегрированная 32 MB ECC Разъемы DIMM на 32-256 MB ECC
Аппаратный XOR Intel GC80302 Intel GC80303
Поддержка ОС Netware, Windows NT/2000/XP/NET, Unix/Linux, DOS, FreeBSD Netware, Windows NT/2000/XP/NET, Unix/Linux, DOS, Solaris
Возможности расширения "Горячая" замена "Горячая" замена (FlexRAID)
Инициализация RAID Фоновая Фоновая

Быстрый взгляд на таблицу выявляет множество различий. Первое, что бросается в глаза - это кэш-память. Так как Adaptec установила 32 MB ECC чип памяти прямо на карту, то печатная плата имеет размер в половину обычной высоты. С другой стороны, LSI предоставляет резервную батарею для защиты содержимого кэш-памяти от проблем с напряжением. Кроме того, контроллер от LSI имеет два SCSI канала против одного у Adaptec, и может работать одновременно с 30 физическими устройствами (до 40 логических дисков).

Дальнейшие различия заключаются в поддержке уровней RAID. Хотя оба контроллера могут организовывать уровни 0, 1 и 5, LSI предлагает расширенные режимы, делая упор на защиту данных, Adaptec же выбирает максимально возможную производительность. Например:

RAID 5/0 и RAID 0/5 различаются по способу комбинации двух основных уровней. В случае 5/0 (LSI) несколько массивов RAID 5 объединяются в RAID 0 массив для повышения производительности. Тогда выход из строя одного диска в каждом RAID 5 массиве никак не скажется на производительности всей системы. RAID 0/5 (Adaptec) требует, как минимум, три массива уровня RAID 0 для организации RAID 5. Это означает, что выход из строя даже двух устройств из разных массивов RAID 0 приведет к отказу работы RAID 0/5.

Минус контроллера Adaptec: уровень RAID 0/5 работает значительно медленнее из-за ограничений одного канала Ultra 160. На наш взгляд, имеет смысл добавить на данный контроллер еще один канал.

Тестовая конфигурация

Тестовая система
Процессор Intel Celeron 1.7 ГГц
128 кб L2 кэш
Материнская плата AOpen AX4B Pro-533
Память 256 Mб DDR/ PC2100, CL2 Micron/ Crucial
Жесткие диски 4x Fujitsu MAN3367MP U160 SCSI
36,7 Гб, 10,000 rpm
Видеокарта NVIDIA GeForce 2 GTS, 32 Мб DDR
Сетевая карта 3COM 905TX PCI 100 Mбит/с
ОС Windows 2000 Pro 5.00.2195 Service Pack 3
Тесты
Офисные приложения ZD WinBench 99 - Business Disk Winmark 1.2
Ресурсоемкие приложения ZD WinBench 99 - Highend Disk Winmark 1.2
Тест производительности ZD WinBench 99 - Disc Inspection Test
Тест производительности числа операций Intel I/O-Meter
Драйверы и настройки
Видео драйвер NVIDIA Reference driver 29.42
драйвер IDE Intel Application Accelerator 2.2
Версия DirectX 8.1
Разрешение 1024x768, 16 Bit, 85 Hz Refresh
Драйвер Adaptec Ver. 3.10
Драйвер LSI Ver. 5.09

Результаты тестов

Производительность передачи данных


Производительность чтения RAID 5 (кбайт/с), больше - лучше.


Производительность чтения RAID 0 (кбайт/с), больше - лучше.


Производительность чтения RAID 1/0-0/1 (кбайт/с), больше - лучше.

Результаты работы уровня RAID 0 показывают возможную пропускную способность шины PCI. Это доказывает прямая линия графика передачи данных.

Время доступа для чтения


Время доступа по чтению RAID 0 (мс), меньше - лучше.


Время доступа по чтению RAID 5 (мс), меньше - лучше.


Время доступа по чтению RAID 1/0-0/1 (мс), меньше - лучше.

Тесты работы приложений







Количество операций ввода/вывода в секунду







Загрузка процессора







Производительность передачи данных

Adaptec - RAID 0



Adaptec - RAID 0/1



Adaptec - RAID 5



LSI - RAID 0



LSI - RAID 1/0



LSI - RAID 5



Выход из строя жесткого диска во время работы

На контроллере Adaptec мы не смогли зафиксировать результаты из-за отказа теста при удалении жесткого диска с шины SCSI. Похоже, что проблема здесь в Winbench 99, поскольку RAID массив и данные остались доступны.

При использовании контроллера от LSI результаты работы при выходе из строя одного из дисков удалось зафиксировать.



Кривая показывает влияние на производительность внезапного отказа одного из четырех жестких дисков.

Восстановление системы: Adaptec



Мы приносим извинения за незавершенный график. Причиной этому послужил сравнительно большой период времени, требующийся для перемещения данных на добавленный вновь диск - по истечению нескольких часов нам пришлось прервать тест.



Производительность во время восстановления системы в случае с LSI была заметно выше.

Заключение

Было бы неуместно определять победителя из двух таких разных устройств. Вместо этого, мы еще раз обратимся к характерным особенностям каждого из контроллеров.

Заключение по Adaptec будет небольшим: компактный размер, низкая цена, небольшая загрузка процессора и высокая производительность (за исключением RAID 0/1). Контроллер 2110S имеет неплохие характеристики, но возможность его модернизации сильно ограничена в силу встроенности кэш-памяти.

С контроллером MegaRAID Elite 1650, LSI предлагает большие возможности по организации RAID. Благодаря двум каналам возможно подключение до 30 устройств. Более того, Elite 1650 поддерживает такие экзотические режимы RAID как 3/0 и 5/0. Использование DIMM модулей для кэш-памяти добавляет еще один плюс. Кроме того, все тесты показали очень хорошую производительность контроллера. LSI на уровень выше Adaptec, особенно когда дело касается восстановления системы.

Хотя восстановление на LSI прошло быстрее, ни один из контроллеров не загружал системный процессор во время этой процедуры. Поэтому до тех пор, не потребуется какая-либо чрезмерная передача данных, сервер будет продолжать свою работу в обычном режиме, не обращая внимание на выход из строя жесткого диска и его замену.

Между тем, хотя цена за контроллер составляет $450 US (Adaptec) и $700 US (LSI), покупку любого из них можно считать выгодной. Adaptec предлагает базовую функциональность за небольшую цену, а LSI предлагает лучшую производительность по более высокой цене. Опять же, оба контроллера отнюдь не предназначены для домашнего использования. Благодаря разумным затратам на сервер вы сможете расслабиться, не волнуясь за сохранность вашей информации. Необходимым условием для этого является правильное оборудование. Кроме всего прочего систему можно считать защищенной, если все звенья цепи (аппаратное и программное обеспечение) функционируют одинаково надежно.

Tom's Hardware

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя