Контролери SAS від Adaptec. Швидкі та спритні. Різниця між SAS та SATA Контролер sas що

Жорсткий диск для сервера, особливості вибору

Жорсткий диск – це найцінніший компонент у будь-якому комп'ютері. Адже на ньому зберігається інформація, з якою працює комп'ютер та користувач, у тому випадку, якщо йдеться про персональний комп'ютер. Людина, щоразу сідаючи за комп'ютер, розраховує на те, що зараз пробіжить екран завантаження. операційної системи, і він приступить до роботи зі своїми даними, які видасть «на гора» зі своїх надр вінчестер. Якщо ж йдеться про жорсткий диск, або навіть про їх масив у складі сервера, то таких користувачів, які розраховують отримати доступ до особистих, або робочих даних, - десятки, сотні і тисячі. І вся їхня спокійна робота або ж відпочинок та розваги залежить від цих пристроїв, які постійно зберігають у собі дані. Вже з цього порівняння видно, що запити до жорстких дисків домашнього та промислового класу пред'являються нерівнозначні – у першому випадку з ним працює один користувач, у другому – тисячі. Виходить що другий жорсткийдиск повинен бути надійнішим, швидше, стійкішим за перший у багато разів, адже з ним працюють, на нього сподіваються безліч користувачів. У цій статті будуть розглянуті типи, що використовуються в корпоративному секторі. жорстких дисківта особливості їх конструкції, що дозволяють досягти найвищої надійності та продуктивності.

SAS та SATA диски - такі схожі та такі різні

До недавнього часу, стандарти жорстких дисків промислового класу та побутового, відрізнялися значно, і були несумісні - SCSI та IDE, в даний час ситуація змінилася - на ринку в переважній більшості знаходяться жорсткі дискистандарту SATA та SAS (Serial Attached SCSI). Роз'єм SAS є універсальним і форм-фактором і сумісний з SATA. Це дозволяє безпосередньо підключати до системи SAS як високошвидкісні, але при цьому невеликі ємності (на момент написання статті - до 300 Гб) накопичувачі SAS, так і менш швидкісні, але в рази більш ємні накопичувачі SATA (на момент написання статті до 2 Тб ). Таким чином, в одній дисковій підсистемі можна об'єднати життєво важливі програми, що вимагають високої продуктивності та оперативного доступу до даних, і економічніші програми з нижчою вартістю в перерахунку на гігабайт.

Подібна конструктивна сумісність вигідна як виробникам задніх панелей, так і кінцевим користувачам, адже при цьому знижуються витрати на обладнання та проектування.

Тобто, до роз'ємів SAS можна підключити як SAS пристрої, так і SATA, а до роз'ємів SATA підключаються лише пристрої SATA.

SAS та SATA - висока швидкість та велика ємність. Що вибрати?

SAS-диски, що прийшли на зміну дискам SCSI повністю успадкували їх основні властивості, що характеризують вінчестер: швидкість обертання шпинделя (15000 rpm) і стандарти об'єму (36,74,147 і 300 Гб). Проте сама технологія SAS значно відрізняється від SCSI. Коротко розглянемо основні відмінності та особливості: Інтерфейс SAS використовує з'єднання «крапка-крапка» - кожен пристрій з'єднаний з контролером виділеним каналом, на відміну від нього, SCSI працює по загальній шині.

SAS підтримує велику кількість пристроїв (> 16384), в той час як інтерфейс SCSI підтримує 8, 16 або 32 пристрої на шині.

SAS інтерфейс підтримує швидкість передачі між пристроями на швидкостях 1,5; 3; 6 Гб/с, тоді як у інтерфейсу SCSI швидкість шини не виділено кожен пристрій, а ділиться з-поміж них.

SAS підтримує підключення повільніших пристроїв з інтерфейсом SATA.

SAS конфігурації значно легше у монтажі, установці. Така система простіше масштабується. Крім того, SAS вінчестери успадкували надійність жорстких дисків SCSI.

При виборі дискової підсистеми- SAS або SATA потрібно керуватися тим, які функції виконуватимуть сервер або робоча станція. Для цього потрібно визначитися з такими питаннями:

1. Яка кількість одночасних різнопланових запитів оброблятиме диск? Якщо велике – Ваш однозначний вибір – диски SAS. Так само, якщо Ваша система обслуговуватиме велику кількість користувачів - вибирайте SAS.

2. Яка кількість інформації зберігатиметься на дисковій підсистемі Вашого сервера або робочої станції? Якщо більше 1-1,5 Тб – варто звернути увагу на систему на базі SATA вінчестерів.

3. Який бюджет, який виділяється на покупку сервера чи робочої станції? Слід пам'ятати, що крім SAS дисківзнадобиться SAS контролер, який теж потрібно враховувати.

4. Чи плануєте ви, надалі, зростання обсягу даних, зростання продуктивності або посилення відмовостійкості системи? Якщо так, то Вам знадобиться дискова підсистема на базі SAS, вона простіше масштабується та більш надійна.

5. Ваш сервер буде працювати з критично важливими даними та програмами - Ваш вибір - SAS диски, розраховані на важкі умови експлуатації.

Надійна дискова підсистема, це як якісні жорсткі диски іменитого виробника, а й зовнішній дисковий контролер. Про них йтиметься в одній із наступних статей. Розглянемо диски SATA, які різновиди цих дисків бувають і які слід використовувати під час побудови серверних систем.

SATA диски: побутовий та промисловий сектор

SATA диски, що використовуються повсюдно, від побутової електроніки та домашніх комп'ютерів до високопродуктивних робочих станцій та серверів, відрізняються на підвиди, є диски для використання в побутової техніки, з низьким тепловиділенням, енергоспоживанням, і, як наслідок, заниженою продуктивністю, є диски - середнього класу, для домашніх комп'ютерів, і є диски для високопродуктивних систем. У цій статті ми розглянемо клас вінчестерів для продуктивних систем та серверів.

Експлуатаційні характеристики

У таблиці представлені характеристики жорстких дисків одного з провідних виробників, в одній колонці наведено дані SATA вінчестера серверного класу, в іншій звичайного вінчестера SATA.

З таблиці ми бачимо, що диски розрізняються не лише за характеристиками швидкодії, а й за експлуатаційними характеристиками, які безпосередньо впливають на тривалість життя та успішної роботи вінчестера. Слід звернути увагу, що зовні ці жорсткі диски відрізняються малозначно. Розглянемо, які технології та особливості дозволяють це зробити:

Посилений вал (шпиндель) жорсткого диска, у деяких виробників закріплюється з двох кінців, що зменшує вплив зовнішньої вібрації та сприяє точному позиціонування блоку головок під час операцій читання та запису.

Застосування спеціальних інтелектуальних технологій, що дозволяють враховувати як лінійну, так і кутову вібрацію, що зменшує час позиціонування головок та збільшує продуктивність дисків до 60%

Функція усунення помилок за часом роботи RAID масивах - запобігає випадання жорстких дисків з RAID, що є характерною рисою звичайних жорстких дисків.

Коригування висоти польоту головок у сукупності з технологією запобігання дотику до поверхні пластин, що призводить до значного збільшення терміну життя диска.

Широкий спектр функцій самодіагностики, що дозволяють заздалегідь передбачити той момент, коли жорсткий дисквийде з ладу і попередити про це користувача, що дозволяє встигнути зберегти інформацію на резервний накопичувач.

Функції, які дозволяють знизити показник непоновлюваних помилок читання, що збільшує надійність серверного жорсткого диска порівняно зі звичайними жорсткими дисками.

Говорячи про практичний бік питання, можна впевнено стверджувати, що спеціалізовані жорсткі диски в серверах «поводяться» набагато краще. У технічну службувідбувається в рази менше звернень щодо нестабільності роботи RAID масивів та відмови жорстких дисків. Підтримка виробником серверного сегмента вінчестерів відбувається набагато оперативніше, ніж звичайних жорстких дисків, тому пріоритетним напрямком роботи будь-якого виробника систем зберігання даних є промисловий сектор. Адже саме в ньому знаходять застосування найпередовіші технології, що стоять на варті Вашої інформації.

Аналог SAS дисків:

Неймовірна ціна на Жорсткі диски в Western Digital VelociRaptor | Ці накопичувачі зі швидкістю обертання дисків 10 тис. об/хв, що оснащуються інтерфейсом SATA 6 Гб/с та 64 МБ кеш-пам'яті. Час напрацювання цих накопичувачів на відмову становить 1,4 мільйона годин.
Докладніше на сайті виробника www.wd.com

Замовити складання сервера на базі SAS або аналогом SAS жіночих дисків Ви можете у нашій компанії "Статус" у Санкт-Петербурзі, також, купити або замовити SAS жіночі диски у Санкт-Петербурзі Ви можете:

• дзвоніть за телефоном +7-812-385-55-66 у Санкт-Петербурзі
• пишіть на адресу
• залишайте заявку у нас на сайті на сторінці "Онлайн заявка"

За два роки змін накопичилося небагато:

• Supermicro відмовляється від пропрієтарного "перевернутого" форм-фактора UIO для контролерів. Подробиці будуть нижчими.
• LSI 2108 (SAS2 RAID з 512МБ кешу) і LSI 2008 (SAS2 HBA з опціональною підтримкою RAID), як і раніше, в строю. Продукти на цих чіпах як виробництва LSI, так і від OEM партнерів досить добре налагоджені і, як і раніше, актуальні.
• З'явилися LSI 2208 (той самий SAS2 RAID зі стеком LSI MegaRAID, тільки з двоядерним процесоромта 1024МБ кеша) та (удосконалена версія LSI 2008 з більш швидким процесоромта підтримкою PCI-E 3.0).

Перехід від UIO до WIO

WIO райзер RSC-R2UW-4E8

• Райзери WIO не можна встановити на материнські плати, розраховані на UIO (наприклад, X8DTU-F).
• Райзери UIO не можна встановити на нові плати, розраховані на WIO.
• Існують райзери під WIO (на материнській платі), які мають слот UIO для карток. На той випадок, якщо у вас залишилися контролери UIO. Вони використовуються у платформах під Socket B2 (6027B-URF, 1027B-URF, 6017B-URF).
• Нових контролерів у форм-факторі UIO не з'являтиметься. Наприклад, контролер USAS2LP-H8iR на чіпі LSI 2108 буде останнім, LSI 2208 під UIO не буде – тільки звичайний MD2 з PCI-E x8.

Контролери PCI-E

Набортні контролери

• Розпаяний на материнських платах контролер з урахуванням LSI 2208 має обмеження - максимум 16 дисків. При додаванні 17 він просто не визначиться і в лозі MSM ви побачите повідомлення "PD is not supported". Компенсацією за це є значно нижча вартість. Наприклад, зв'язка "X9DRHi-F+ зовнішній контролер LSI 9271-8i" обійдеться дорожче приблизно на $500, ніж X9DRH-7F з LSI 2008 на борту. Обійти це обмеження перепрошивкою в LSI 9271 не вийде - прошивка іншого блоку SBR, як у випадку з LSI 2108 не допомагає.
• Ще одна особливість - відсутність підтримки модулів CacheVault, на платах банально не вистачає місця під спеціальний роз'єм, тому підтримується тільки BBU09. Можливість встановлення BBU09 залежить від використовуваного корпусу. Наприклад, LSI 2208 використовується в блейд-серверах 7127R-S6, роз'єм для підключення BBU там є, але для монтажу самого модуля потрібне додаткове кріплення MCP-640-00068-0N Battery Holder Bracket.
• Прошивку SAS HBA (LSI 2308) доведеться тепер, тому що в DOS на будь-якій платі з LSI 2308 не запускається sas2flash.exe з помилкою "Failed to initialize PAL".

Контролери в Twin та FatTwin платформах

• 2027TR-HTRF+ - чіпсетний SATA
• 2027TR-H70RF+ - LSI 2008
• 2027TR-H71RF+ - LSI 2108
• 2027TR-H72RF+ - LSI 2208

BPN-ADP-S2208L-H6iR (LSI 2208)

Корпуси Supermicro xxxBE16/xxxBE26

Протягом понад 20 років паралельний шинний інтерфейс був найпоширенішим протоколом обміну для більшості систем зберігання цифрових даних. Але зі зростанням потреби в пропускній здатності та гнучкості систем стали очевидними недоліки двох найпоширеніших технологій паралельного інтерфейсу: SCSI та ATA. Відсутність сумісності між паралельними інтерфейсами SCSI та ATA – різні роз'єми, кабелі та використовувані набори команд – підвищує вартість змісту систем, наукових досліджень та розробок, навчання та кваліфікації нових продуктів.

На сьогоднішній день паралельні технології поки що влаштовують користувачів сучасних корпоративних системз точки зору продуктивності, але зростаючі потреби у більш високих швидкостях, вищої безпеки даних при передачі, зменшенні фізичних розмірів, а також у ширшій стандартизації ставлять під сумнів здатність паралельного інтерфейсу без зайвих витрат встигати за продуктивністю ЦПУ, що швидко зростає, і швидкістю накопичувачів на жорстких диски. Крім того, в умовах жорсткої економії, підприємствам стає все важче шукати кошти на розробку та утримання різнотипних роз'ємів задніх панелей серверних корпусів та зовнішніх дискових масивів, перевірку на сумісність різнорідних інтерфейсів та інвентаризацію різнорідних з'єднань для виконання операцій «введення/виведення».

Використання паралельних інтерфейсів також пов'язані з низкою інших проблем. Паралельна передача даних по широкому шлейфовому кабелю схильна до перехресних наведень, які можуть створювати додаткові перешкоди і призводити до помилок сигналу - щоб не потрапити в цю пастку, доводиться знижувати швидкість сигналу або обмежувати довжину кабелю, або робити те й інше. Термінація паралельних сигналів також пов'язані з певними труднощами - доводиться завершувати кожну лінію окремо, зазвичай цю операцію виконує останній накопичувач, ніж запобігти відображення сигналу кінці кабелю. Нарешті, великі кабелі та роз'єми, які застосовуються в паралельних інтерфейсах, роблять ці технології малопридатними для нових компактних обчислювальних систем.

Представляємо SAS та SATA

Послідовні технології об'єднують багато біт даних у пакети і потім передають їх по кабелю зі швидкістю, що в 30 разів перевищує швидкість паралельних інтерфейсів.

SATA розширює можливості традиційної технології ATA, забезпечуючи передачу даних між дисковими накопичувачами зі швидкістю 1,5 Гбайт на секунду та вище. Завдяки низькій вартості в перерахунку на гігабайт ємності диска SATA залишатиметься панівним дисковим інтерфейсом у настільних ПК, серверах початкового рівняі мережевих системахзберігання інформації, де вартість є одним із головних міркувань.

Технологія SAS, наступниця паралельного інтерфейсу SCSI, спирається на перевірену часом високу функціональність свого попередника та обіцяє значно розширити можливості сучасних системзберігання даних масштабу підприємства. SAS має цілу низку переваг, не доступних традиційним рішенням у сфері зберігання даних. Зокрема, SAS дозволяє підключати до одного порту до 16256 пристроїв і забезпечує надійне послідовне з'єднання «точка-точка» зі швидкістю до 3 Гб/с.

Крім того, завдяки зменшеному роз'єму SAS забезпечує повне двопортове підключення як для 3,5-дюймових, так і для 2,5-дюймових дисків (раніше ця функція була доступна тільки для 3,5-дюймових дискових накопичувачів з інтерфейсом Fibre Channel). Це дуже корисна функціяу тих випадках, коли потрібно розмістити велику кількість надлишкових накопичувачів у компактній системі, наприклад, низькопрофільному блейд-сервері.

SAS покращує адресацію та підключення накопичувачів завдяки апаратним розширювачам, які дозволяють підключити велику кількість накопичувачів до одного чи кількох хост контролерів. Кожен розширювач забезпечує підключення до 128 фізичних пристроїв, якими можуть бути інші контролери хост, інші SAS розширювачі або дискові накопичувачі. Подібна схема добре масштабується і дозволяє створювати топології масштабу підприємства, що з легкістю підтримують багатовузлову кластеризацію. автоматичного відновленнясистеми у разі збою та для рівномірного розподілу навантаження.

Одна з найважливіших переваг нової послідовної технології полягає в тому, що інтерфейс SAS буде сумісний з більш економічними накопичувачами SATA, що дозволить проектувальникам систем використовувати в одній системі накопичувачі обох типів, не витрачаючи додаткові кошти на підтримку двох різних інтерфейсів. Таким чином інтерфейс SAS, являючи собою наступне поколіннятехнології SCSI, дозволяє подолати існуючі обмеження паралельних технологій у тому, що стосується продуктивності, масштабованості та доступності даних.

Декілька рівнів сумісності

Роз'єм SAS є універсальним і за форм-фактором сумісний із SATA. Це дозволяє безпосередньо підключати до системи SAS як накопичувачі SAS, так і накопичувачі SATA і таким чином використовувати систему або для життєво важливих додатків, що вимагають високої продуктивності та оперативного доступу до даних, або для більш економічних додатків з нижчою вартістю перерахунку на гігабайт.

Набір команд SATA є підмножиною набору команд SAS, що забезпечує сумісність пристроїв SATA та контролерів SAS. Однак SAS накопичувачі не можуть працювати з контролером SATA, тому вони забезпечені спеціальними ключами на роз'ємах, щоб унеможливити невірне підключення.

Крім того, подібні фізичні параметри інтерфейсів SAS та SATA дозволяють використовувати нову універсальну задню панель SAS, яка забезпечує підключення як накопичувачів SAS, так і накопичувачів SATA. В результаті відпадає необхідність використання двох різних задніх панелей для накопичувачів SCSI та ATA. Подібна конструктивна сумісність вигідна як виробникам задніх панелей, так і кінцевим користувачам, адже при цьому знижуються витрати на обладнання та проектування.

Сумісність на рівні протоколів

Технологія SAS включає три типи протоколів, кожен з яких використовується для передачі даних різних типів за послідовним інтерфейсом в залежності від того, до якого пристрою здійснюється доступ. Перший - це послідовний SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), який передає команди SCSI, другий - керуючий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), що передає керуючу інформацію на розширювачі. Третій – тунельний протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), встановлює з'єднання, яке дозволяє передавати команди SATA. Завдяки використанню цих трьох протоколів інтерфейс SAS повністю сумісний з існуючими SCSI додатками, що керують ПЗ і пристроями SATA.

Така мультипротокольна архітектура, у поєднанні з фізичною сумісністю роз'ємів SAS та SATA, робить технологію SAS універсальною сполучною ланкою між пристроями SAS та SATA.

Вигоди сумісності

Сумісність SAS і SATA дає цілу низку переваг проектувальникам систем, збирачам та кінцевим користувачам.

Проектувальники систем можуть завдяки сумісності SAS та SATA використовувати одні й ті самі задні панелі, роз'єми та кабельні з'єднання. Модернізація системи з переходом від SATA до SAS фактично зводиться до заміни дискових накопичувачів. Навпаки, для користувачів традиційних паралельних інтерфейсів перехід від ATA до SCSI означає заміну задніх панелей, роз'ємів, кабелів та накопичувачів. До інших економічних переваг сумісності послідовних технологій слід віднести спрощену процедуру сертифікації та управління матеріальною частиною.

VAR реселери та збирачі систем отримують можливість легко та швидко змінювати конфігурацію замовних систем, просто встановлюючи в систему відповідний дисковий накопичувач. Відпадає необхідність працювати з несумісними технологіями та використовувати спеціальні роз'єми та різні кабельні з'єднання. Більше того, додаткова гнучкість у тому, що стосується вибору оптимального співвідношення ціни та продуктивності, дозволить VAR реселлерам та збирачам систем краще диференціювати свої продукти.

Для кінцевих користувачів сумісність SATA і SAS означає новий рівень гнучкості щодо вибору оптимального співвідношення ціни і продуктивності. Накопичувачі SATA стануть найкращим рішеннямдля недорогих серверів та систем зберігання даних, у той час як накопичувачі SAS забезпечать максимальну продуктивність, надійність та сумісність з керуючим ПЗ. Можливість модернізації з переходом від накопичувачів SATA до накопичувачів SAS без необхідності купувати для цього нову системузначно спрощує процес ухвалення рішення про купівлю, захищає інвестиції в систему та знижує загальну вартість володіння.

Спільна розробка протоколів SAS та SATA

Співпраця цих двох організацій, а також спільні зусилля постачальників систем зберігання даних та комітетів за стандартами спрямовані на вироблення ще більш точних директив у галузі сумісності, що допоможе проектувальникам систем, ІТ фахівцям та кінцевим користувачам здійснювати ще більше тонке налаштуваннясвоїх систем з метою досягнення оптимальної продуктивності та надійності та зниження загальної вартості володіння.

Специфікацію SATA 1.0 було затверджено в 2001 році, і сьогодні на ринку представлені продукти SATA від різних виробників. Специфікацію SAS 1.0 було затверджено на початку 2003 року, а перші продукти мають з'явитися на ринку у першій половині 2004 року.

Коротко про сучасні RAID-контролери

В даний час RAID-контролери як окреме рішення орієнтовані виключно на спеціалізований сервер сегмент ринку. Дійсно, всі сучасні материнські плати для ПК (не серверні плати) мають інтегровані програмно-апаратні SATA RAID-контролери, можливостей яких з надлишком вистачає для користувачів ПК. Щоправда, потрібно мати на увазі, що ці контролери орієнтовані виключно на використання операційної системи Windows. В операційних системах сімейства Linux RAID-масиви створюються програмним методом, і всі розрахунки переносяться з RAID-контролера на центральний процесор.

У серверах зазвичай використовуються або програмно-апаратні, або чисто апаратні RAID-контролери. Апаратний RAID-контролер дозволяє створювати та обслуговувати RAID-масив без участі операційної системи та центрального процесора. Такі RAID-масиви є операційною системою як один диск (SCSI-диск). При цьому ніякого спеціалізованого драйвера не потрібно - використовується стандартний драйвер SCSI-диска, що входить до складу операційної системи. У цьому плані апаратні контролери є платформно-незалежними, а налаштування RAID-масиву здійснюється через BIOS контролера. Апаратний RAID-контролер не задіє центральний процесор при розрахунку всіх контрольних сум тощо, оскільки для розрахунків застосовує свій спеціалізований процесор та оперативну пам'ять.

Програмно-апаратні контролери вимагають обов'язкової наявності спеціалізованого драйвера, який замінює собою стандартний драйвер SCSI-диска. Крім того, програмно-апаратні контролери комплектуються утилітами керування. У цьому плані програмно-апартні контролери прив'язані до конкретної операційної системи. Всі необхідні розрахунки в цьому випадку також виконуються процесором RAID-контролера, але використання програмного драйверата утиліти управління дозволяє керувати контролером через операційну систему, а не лише через BIOS контролера.

Зважаючи на те, що на зміну серверним SCSI-дискам вже прийшли SAS-диски, всі сучасні серверні RAID-контролери орієнтовані на підтримку або SAS-, або SATA-дисків, які також застосовуються в серверах.

Минулого року на ринку почали з'являтися диски з новим інтерфейсом SATA 3 (SATA 6 Гбіт/с), який почав поступово витісняти інтерфейс SATA 2 (SATA 3Гбіт/с). А на зміну дискам з інтерфейсом SAS (3 Гбіт/с) прийшли диски з інтерфейсом SAS 2.0 (6 Гбіт/с). Звичайно, новий стандарт SAS 2.0 повністю сумісний із старим стандартом.

Відповідно, з'явилися RAID-контролери з підтримкою стандарту SAS 2.0. Здавалося б, який сенс переходити до стандарту SAS 2.0, якщо навіть найшвидші SAS-диски мають швидкість читання та запису даних не вище 200 Мбайт/с і для них цілком достатньо пропускної спроможності протоколу SAS (3 Гбіт/с або 300 Мбайт/с) ?

Дійсно, коли кожен диск підключається до окремого порту на RAID-контролері, пропускної спроможності 3 Гбіт/с (що теоретично становить 300 Мбайт/с) цілком достатньо. Однак до кожного порту RAID-контролера можуть підключатися не тільки окремі диски, а й дискові масиви (дискові кошики). У цьому випадку один SAS-канал ділять між собою відразу кілька накопичувачів, і пропускну здатність 3 Гбіт/с буде недостатньо. Ну і, крім того, потрібно враховувати наявність SSD-дисків, швидкість читання та запису яких уже подолала планку 300 Мбайт/с. Наприклад, у новому диску Intel SSD 510 швидкість послідовного читання становить до 500 Мбайт/с, а швидкість послідовного запису - до 315 Мбайт/с.

Після короткого знайомства з поточною ситуацією на ринку серверних RAID-контролерів розглянемо характеристики контролера LSI 3ware SAS 9750-8i.

Характеристики RAID-контролера 3ware SAS 9750-8i

Цей RAID-контролер виконаний на базі спеціалізованого XOR-процесора LSI SAS2108 з тактовою частотою 800 МГц та архітектурою PowerPC. Цей процесор використовує 512 Мбайт оперативної пам'яті DDRII 800 МГц із корекцією помилок (ECC).

Контролер LSI 3ware SAS 9750-8i сумісний із SATA- та SAS-дисками (підтримуються як HDD-, так і SSD-диски) і дозволяє підключати до 96 пристроїв за допомогою SAS-експандерів. Важливо, що цей контролер підтримує диски з інтерфейсом SATA 600 Мбайт/с (SATA III) та SAS 2.

Для підключення дисків на контролері передбачено вісім портів, які фізично об'єднані у два роз'єми Mini-SAS SFF-8087 (по чотири порти у кожному роз'ємі). Тобто якщо диски підключати безпосередньо до портів, то можна підключити до контролера вісім дисків, а при підключенні до кожного порту дискових кошиків загальний обсяг дисків може бути збільшений до 96. Кожен з восьми портів контролера має пропускну здатність 6 Гбіт/с, що відповідає стандартам SAS 2 та SATA III.

При підключенні дисків або дискових кошиків до цього контролера будуть потрібні спеціалізовані кабелі, які з одного кінця мають внутрішній роз'єм Mini-SAS SFF-8087, а на іншому кінці - роз'єм, який залежить від того, що саме підключається до контролера. Наприклад, при підключенні до контролера безпосередньо SAS-дисків необхідно використовувати кабель, у якого з одного боку роз'єм Mini-SAS SFF-8087, а з іншого - чотири роз'єми SFF 8484, які дозволяють безпосередньо підключати SAS-диски. Зазначимо, що самі кабелі не входять у комплект постачання та купуються окремо.

У контролера LSI 3ware SAS 9750-8i є інтерфейс PCI Express 2.0 x8, що забезпечує пропускну спроможність 64 Гбіт/с (по 32 Гбіт/с у кожному напрямку). Зрозуміло, що такої пропускної спроможності цілком достатньо для повністю завантажених восьми портів SAS із пропускною здатністю 6 Гбіт/с кожен. Також відзначимо, що на контролері є спеціальний роз'єм, в який можна підключити опціонально батарею резервного живлення LSIiBBU07.

Важливо, що цей контролер вимагає інсталяції драйвера, тобто є програмно-апаратним RAID-контролером. Підтримуються такі операційні системи, як Windows Vista, Windows Server 2008, Windows Server 2003 x64, Windows 7, Windows 2003 Server, MAC OS X, LinuxFedora Core 11, Red Hat Enterprise Linux 5.4, OpenSuSE 11.1, SuSE Linux Enterprise Server (SLES ) 11, OpenSolaris 2009.06, VMware ESX/ESXi 4.0/4.0 update-1 та інші системи сімейства Linux. У комплект постачання також входить програмне забезпечення 3ware Disk Manager 2, що дозволяє керувати RAID-масивами через операційну систему.

Контролер LSI 3ware SAS 9750-8i підтримує стандартні типи RAID-масивів: RAID 0, 1, 5, 6, 10 і 50. Мабуть, єдиний тип масиву, який не підтримується, - RAID 60. Це пов'язано з тим, що цей контролер здатний створити масив RAID 6 тільки на п'яти дисках, що підключаються безпосередньо до кожного порту контролера (теоретично, RAID 6 може бути створений на чотирьох дисках). Відповідно для масиву RAID 60 даному контролеру потрібно щонайменше десять дисків, яких просто немає.

Зрозуміло, що підтримка масиву RAID 1 є неактуальною для такого контролера, оскільки даний типмасиву створюється тільки на двох дисках, а використовувати такий контролер тільки для двох дисків нелогічно та вкрай марнотратно. А ось підтримка масивів RAID 0, 5, 6, 10 та 50 дуже актуальна. Хоча, можливо, з масивом RAID 0 ми поспішили. Все ж таки цей масив не має надмірності, а відповідно не забезпечує надійності зберігання даних, тому в серверах він використовується вкрай рідко. Однак теоретично цей масив є найшвидшим за швидкістю читання та запису даних. Втім, давайте згадаємо, чим різні типи RAID-масивів відрізняються один від одного і що вони являють собою.

Рівні RAID-масивів

Термін "RAID-масив" з'явився в 1987 році, коли американські дослідники Паттерсон, Гібсон і Катц з Каліфорнійського університету в Берклі у своїй статті "Надлишковий масив недорогих дисків" ("A case for redundant arrays of inexpensive discs, RAID") описали, яким можна об'єднати кілька дешевих жорстких дисків в один логічний пристрій так, щоб в результаті підвищувалися ємність і швидкодія системи, а відмова окремих дисків не призводив до відмови всієї системи. З моменту виходу цієї статті минуло майже 25 років, але технологія побудови RAID-масивів не втратила актуальності і сьогодні. Єдине, що змінилося з того часу - це розшифровка абревіатури RAID. Справа в тому, що спочатку RAID-масиви будувалися зовсім не на дешевих дисках, тому слово Inexpensive ("недорогі") змінили на Independent ("незалежні"), що більше відповідало дійсності.

Відмовостійкість у RAID-масивах досягається за рахунок надмірності, тобто частина ємності дискового простору приділяється для службових цілей, стаючи недоступною для користувача.

Підвищення продуктивності дискової підсистеми забезпечується одночасною роботою кількох дисків, й у сенсі що більше дисків у масиві (до певної межі), краще.

Спільну роботу дисків у масиві можна організувати за допомогою паралельного або незалежного доступу. При паралельному доступі дискове місце розбивається на блоки (смужки) для запису даних. Аналогічно інформація, що підлягає запису на диск, розбивається такі самі блоки. При записі окремі блоки записуються на різні диски, причому запис кількох блоків на різні дискивідбувається одночасно, що призводить до збільшення продуктивності в операціях запису. Потрібна інформація також зчитується окремими блоками одночасно з кількох дисків, що також сприяє зростанню продуктивності пропорційно до кількості дисків у масиві.

Слід зазначити, що модель з паралельним доступом реалізується лише за умови, що розмір запиту на запис даних більший за розмір самого блоку. В іншому випадку здійснювати паралельний запис кількох блоків практично неможливо. Уявимо ситуацію, коли розмір окремого блоку становить 8 Кбайт, а розмір запиту запис даних - 64 Кбайт. І тут вихідна інформація нарізається на вісім блоків по 8 Кбайт кожен. Якщо є масив із чотирьох дисків, то одночасно можна записати чотири блоки, або 32 Кбайт, за один раз. Очевидно, що у розглянутому прикладі швидкість запису та швидкість зчитування виявляться вчетверо вище, ніж при використанні одного диска. Це справедливо лише для ідеальної ситуації, проте розмір запиту далеко не завжди кратний розміру блоку та кількості дисків у масиві.

Якщо ж розмір даних, що записуються менше розміру блоку, то реалізується принципово інша модель - незалежний доступ. Більш того, ця модель може використовуватися і в тому випадку, коли розмір даних, що записуються більше розміру одного блоку. При незалежному доступі всі дані окремого запиту записуються окремий диск, тобто ситуація ідентична роботі з одним диском. Перевага моделі з незалежним доступом у тому, що при одночасному надходженні кількох запитів на запис (читання) всі вони виконуватимуться на окремих дисках незалежно один від одного. Така ситуація типова, наприклад, для серверів.

Відповідно до різних типів доступу існують і різні типи RAID-масивів, які прийнято характеризувати рівнями RAID. Крім типу доступу, рівні RAID розрізняються способом розміщення та формування надмірної інформації. Надмірна інформація може або розміщуватись на спеціально виділеному диску, або розподілятися між усіма дисками.

В даний час існує кілька RAID-рівень, які широко використовуються, - це RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10, RAID 50 і RAID 60. Раніше також застосовувалися рівні RAID 2, RAID 3 і RAID 4, проте В даний час ці рівні RAID не використовуються і сучасні RAID-контролери їх не підтримують. Всі сучасні RAID-контролери підтримують також функцію JBOD (Just a Bench Of Disks). У цьому випадку йдеться не про RAID-масив, а просто про підключення окремих дисків до RAID-контролера.

RAID 0

RAID 0, або страйпінг (striping) - це, строго кажучи, не RAID-масив, оскільки такий масив не має надмірності і не забезпечує надійності зберігання даних. Однак історично його також називають RAID-масивом. Масив RAID 0 (рис. 1) може будуватися на двох і більше дисках і використовується у разі, коли необхідно забезпечити високу продуктивністьдискова підсистема, а надійність зберігання даних некритична. При створенні масиву RAID 0 інформація розбивається на блоки (ці блоки називають страйпами), які одночасно записуються на окремі диски, тобто створюється система з паралельним доступом (якщо, звичайно, дозволяє розмір блоку). Завдяки можливості одночасного введення виводу з декількох дисків, RAID 0 забезпечує максимальну швидкість передачі даних та максимальну ефективність використання дискового простору, оскільки не потрібно місця для зберігання контрольних сум. Реалізація цього рівня дуже проста. В основному RAID 0 застосовується у тих областях, де потрібна швидка передача великого обсягу даних.

Мал. 1. Масив RAID 0

Теоретично приріст швидкості читання та запису повинен бути кратний кількості дисків у масиві.

Надійність масиву RAID 0 свідомо нижче надійності будь-якого з дисків окремо і знижується зі збільшенням кількості дисків, що входять до масиву, оскільки відмова будь-якого з них призводить до непрацездатності всього масиву. Якщо час напрацювання на відмову кожного диска становить MTTF disk , то час напрацювання на відмову масиву RAID 0, що складається з nдисків, так само:

MTTF RAID0 = MTTD диск /n.

Якщо позначити можливість виходу з ладу за певний проміжок часу одного диска через p, то для масиву RAID 0 з nдисків ймовірність того, що хоча б один диск вийде з ладу (ймовірність падіння масиву), складе:

Р (падіння масиву) = 1 - (1 - р) n.

Наприклад, якщо можливість виходу з ладу одного диска протягом трьох років експлуатації становить 5%, то можливість падіння масиву RAID 0 із двох дисків дорівнює вже 9,75%, та якщо з восьми дисків - 33,7%.

RAID 1

Масив RAID 1 (рис. 2), який також називають дзеркалом (mirror), – це масив із двох дисків зі 100-відсотковою надмірністю. Тобто дані повністю дублюються (дзеркалуються), за рахунок чого досягається дуже високий рівеньнадійності (як, втім, та вартості). Зазначимо, що для реалізації RAID 1 не потрібно попередньо розбивати диски та дані на блоки. У найпростішому випадку два диски містять однакову інформацію та є одним логічним диском. При виході з ладу одного диска функції виконує інший (що абсолютно прозоро для користувача). Відновлення масиву виконується простим копіюванням. Крім того, теоретично в масиві RAID 1 повинна подвоюватися швидкість зчитування інформації, оскільки ця операція може виконуватись одночасно з двох дисків. Подібна схема зберігання інформації використовується в основному в тих випадках, коли ціна безпеки даних набагато вища за вартість реалізації системи зберігання.

Мал. 2. Масив RAID 1

Якщо, як у попередньому випадку, позначити можливість виходу з ладу за певний проміжок часу одного диска через p, то для масиву RAID 1 ймовірність того, що обидва диски вийдуть з ладу одночасно (ймовірність падіння масиву), складе:

Р (падіння масиву) = р 2.

Наприклад, якщо можливість виходу з експлуатації одного диска протягом трьох років експлуатації становить 5%, то можливість одночасного виходу з експлуатації двох дисків дорівнює вже 0,25%.

RAID 5

Масив RAID 5 (рис. 3) - це стійкий до відмов дисковий масив з розподіленим зберіганням контрольних сум. При записі потік даних розбивається на блоки (страйпи) лише на рівні байтів, які одночасно записуються попри всі диски масиву в циклічному порядку.

Мал. 3. Масив RAID 5

Припустимо, що масив містить nдисків, а розмір страйпу - d. Для кожної порції з n-1 страйпів розраховується контрольна сума p.

Страйп d 1записується на перший диск, страйп d 2- на другий і так далі аж до страйпу d n–1, який записується на (n–1) диск. Далі на n-й дискзаписується контрольна сума p n, і процес циклічно повторюється з першого диска, який записується страйп d n.

Процес запису ( n-1) страйпів та їх контрольної суми проводиться одночасно на всі nдисків.

Для обчислення контрольної суми використовується порозрядна операція «виключає АБО» (XOR), що застосовується до блоків даних, що записуються. Так, якщо є nжорстких дисків та d- блок даних (страйп), то контрольна сума розраховується за такою формулою:

p n = d 1⊕ d 2 ⊕ ... ⊕ d n–1.

У разі виходу з ладу будь-якого диска, дані на ньому можна відновити за контрольними даними та за даними, що залишилися на справних дисках. Справді, скориставшись тотожністю (a⊕ b) A b= aі a⊕ a = 0 , Отримаємо, що:

p n⊕ (d k⊕ p n) = d l⊕ d n⊕ ...⊕ ...⊕ d n–l⊕ (d k⊕ p n).

d k = d 1⊕ d n⊕ ...⊕ d k-1⊕ d k+1⊕ ...⊕ p n.

Таким чином, якщо з ладу вийшов диск із блоком d k, його можна відновити за значенням інших блоків і контрольної суми.

У випадку RAID 5 всі диски масиву повинні мати однаковий розмір, однак загальна ємність дискової підсистеми, доступної для запису, стає менше одного диска. Наприклад, якщо п'ять дисків мають розмір 100 Гбайт, фактичний розмір масиву становить 400 Гбайт, оскільки 100 Гбайт відводиться на контрольну інформацію.

Масив RAID 5 може бути побудований на трьох жорстких дисках. Зі збільшенням кількості жорстких дисків у масиві його надмірність зменшується. Відзначимо також, що масив RAID 5 може бути відновлений при виході з експлуатації лише одного диска. Якщо ж одночасно виходять з ладу два диски (або якщо другий диск виходить з ладу в процесі відновлення масиву), масив не підлягає відновленню.

RAID 6

Масив RAID 5, як було показано, може бути відновлений при виході одного диска з ладу. Однак іноді потрібно забезпечити вищий рівень надійності, ніж у масиві RAID 5. У цьому випадку можна використовувати масив RAID 6 (рис. 4), який дозволяє відновити масив навіть при виході з експлуатації одночасно двох дисків.

Мал. 4. Масив RAID 6

Масив RAID 6 схожий на RAID 5, але в ньому застосовується не одна, а дві контрольні суми, які розподіляються циклічно по дисках. Перша контрольна сума pрозраховується за тим самим алгоритмом, що і в масиві RAID 5, тобто це операція XOR між блоками даних, що записуються на різні диски:

p n = d 1⊕ d2⊕ ...⊕ d n–1.

Друга контрольна сума розраховується вже за іншим алгоритмом. Не вдаючись у математичні подробиці, скажімо, що це також операція XOR між блоками даних, але кожен блок даних попередньо множиться на поліноміальний коефіцієнт:

q n = g 1 d 1⊕ g 2 d 2⊕ ...⊕ g n–1 d n–1 .

Відповідно під контрольні суми виділяється ємність двох дисків у масиві. Теоретично масив RAID 6 може бути створений на чотирьох і більше дисках, однак у багатьох контролерах може бути створений мінімум на п'яти дисках.

Потрібно мати на увазі, що продуктивність масиву RAID 6, як правило, на 10-15% нижче за продуктивність масиву RAID 5 (при рівній кількості дисків), що викликано великим обсягом розрахунків, що виконуються контролером (необхідно розраховувати другу контрольну суму, а також зчитувати і перезаписувати більше дискових блоків під час запису кожного блоку).

RAID 10

Масив RAID 10 (рис. 5) є поєднанням рівнів 0 і 1. Мінімально для цього рівня потрібні чотири диски. У масиві RAID 10 з чотирьох дисків вони попарно поєднуються в масиви RAID 1, а обидва ці масиви як логічні диски об'єднуються в масив RAID 0. Можливий і інший підхід: спочатку диски об'єднуються в масиви RAID 0, а потім логічні диски на основі цих масивів масив RAID 1.

Мал. 5. Масив RAID 10

RAID 50

Масив RAID 50 є поєднанням рівнів 0 і 5 (рис. 6). Мінімально для цього рівня потрібно шість дисків. У масиві RAID 50 спочатку створюються два масиву RAID 5 (мінімум по три диски в кожному), які потім як логічні диски поєднуються в масив RAID 0.

Мал. 6. Масив RAID 50

Методика тестування контролера LSI 3ware SAS 9750-8i

Для тестування RAID-контролера LSI 3ware SAS 9750-8i ми використали спеціалізований тестовий пакет IOmeter 1.1.0 (версія 2010.12.02). Тестовий стендмав таку конфігурацію:

• процесор - Intel Core i7-990 (Gulftown);
• системна плата- GIGABYTE GA-EX58-UD4;
• пам'ять – DDR3-1066 (3 Гбайт, триканальний режим роботи);
• системний диск – WD Caviar SE16 WD3200AAKS;
• відеокарта – GIGABYTE GeForce GTX480 SOC;
• RAID-контролер – LSI 3ware SAS 9750-8i;
• SAS-диски, що підключаються до RAID-контролера, - Seagate Cheetah 15K.7 ST3300657SS.

Тестування проводилося під керуванням операційної системи Microsoft Windows 7 Ultimate (32-біт).

Ми використовували Windows-драйвер RAID-контролера версії 5.12.00.007, а також оновили прошивку контролера до версії 5.12.00.007.

Системний диск підключався до SATA, реалізованого через контролер, інтегрований в південний містчіпсети Intel X58, a SAS-диски підключалися безпосередньо до портів RAID-контролера з використанням двох кабелів Mini-SAS SFF-8087 -> 4 SAS.

RAID-контролер встановлювався у роз'єм PCI Express x8 на системній платі.

Контролер тестувався з наступними RAID-масивами: RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10 і RAID 50. Кількість дисків, що об'єднуються в RAID-масив, варіювалася для кожного типу масиву від мінімального значення до восьми.

Розмір страйпу на всіх RAID-масивах не змінювався та становив 256 Кбайт.

Нагадаємо, що пакет IOmeter дозволяє працювати як із дисками, на яких створено логічний розділ, так і з дисками без логічного розділу. Якщо проводиться тестування диска без створеного на ньому логічного розділу, то IOmeter працює на рівні логічних блоків даних, тобто замість операційної системи передає команди контролеру на запис чи читання LBA-блоків.

Якщо на диску створено логічний розділ, то спочатку утиліта IOmeter створює на диску файл, який за замовчуванням займає весь логічний розділ (у принципі, розмір цього файлу можна змінювати, вказавши його в кількості 512 байтних секторів), і далі працює з цим файлом, тобто зчитує або записує (перезаписує) окремі блоки LBA в межах цього файлу. Але знову ж таки IOmeter працює в обхід операційної системи, тобто безпосередньо надсилає запити контролеру на читання/запис даних.

Загалом, при тестуванні HDD-дисків, як показує практика, різниці між результатами тестування диска зі створеним логічним розділом і без нього практично немає. У той же час ми вважаємо, що коректніше проводити тестування без створеного логічного розділу, оскільки в такому разі результати тестів не залежать від використовуваної файлової системи(NTFA, FAT, ext тощо). Саме тому ми виконували тестування без створення логічних розділів.

Крім того, утиліта IOmeter дозволяє задавати розмір блоку запиту (Transfer Request Size) на запис/читання даних, а тест можна проводити як для послідовних (Sequential) читання та запису, коли LBA-блоки зчитуються та записуються послідовно один за одним, так і для випадкових (Random), коли LBA-блоки зчитуються та записуються у довільному порядку. Під час формування сценарію навантаження можна задавати час тесту, відсоткове співвідношення між послідовними та випадковими операціями (Percent Random/Sequential Distribution), а також відсоткове співвідношення між операціями читання та запису (Percent Read/Write Distribution). Крім того, утиліта IOmeter дозволяє автоматизувати весь процес тестування та зберігає всі результати у CSV-файл, який потім легко експортується до таблиці Excel.

Ще одне налаштування, яке дозволяє робити утиліта IOmeter - це так зване вирівнювання блоків запитів на передачу даних (Align I/Os on) по кордонах секторів жорсткогодиска. За замовчуванням IOmeter вирівнює блоки запитів за межами 512-байтних секторів диска, проте можна встановити і довільне вирівнювання. Власне, більшість жорстких дисків мають розмір сектора 512 байт і тільки в Останнім часомстали з'являтися диски розміром сектора 4 Кбайт. Нагадаємо, що в HDD-дисках сектор - це мінімальний розмір даних, що адресується, який можна записати або рахувати з диска.

Під час проведення тестування необхідно встановлювати вирівнювання блоків запитів передачі даних за розміром сектора диска. Оскільки у дисках Seagate Cheetah 15K.7 ST3300657SS розмір сектора складає 512 байт, ми використовували вирівнювання за межами 512-байтних секторів.

За допомогою тестового пакету IOmeter ми вимірювали швидкість послідовного читання та запису, а також швидкість випадкового читання та запису створеного RAID-масиву. Розміри блоків даних становили 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 і 1024 Кбайт.

У наведених сценаріях навантаження час тесту з кожним запитом на передачу блоку даних становив 5 хв. Також відзначимо, що у всіх перерахованих тестах ми задавали в налаштуваннях IOmeter глибину черги завдання (# of Outstanding I/Os) рівної 4, що типово для додатків користувача.

Результати тестування

Проаналізувавши результати тестування, ми здивувалися роботою RAID-контролера LSI 3ware SAS 9750-8i. Причому настільки, що почали переглядати наші скрипти щодо виявлення в них помилки, а потім багаторазово повторили тестування з іншими налаштуваннями RAID-контролера. Ми змінювали розмір страйпу та режим роботи кешу RAID-контролера. Це, звісно ж, позначалося на результатах, проте змінювало загального характеру залежності швидкості передачі від розміру блоку даних. А цю залежність ми таки не змогли пояснити. Робота цього контролера видається нам абсолютно нелогічною. По-перше, результати нестабільні, тобто за кожного фіксованого розміру блоку даних швидкість періодично змінюється і усереднений результат має велику похибку. Зазначимо, що зазвичай результати тестування дисків та контролерів з використанням утиліти IOmeter стабільні та відрізняються дуже незначно.

По-друге, при збільшенні розміру блоку швидкість передачі даних повинна зростати або залишатися незмінною в режимі насичення (коли швидкість досягає максимального значення). Однак, у випадку контролера LSI 3ware SAS 9750-8i при деяких розмірах блоків спостерігається різке падінняшвидкості передачі. Крім того, для нас так і залишилося загадкою, чому при тому самому кількості дисків для масивів RAID 5 і RAID 6 швидкість запису вище швидкості читання. Одним словом, пояснити роботу контролера LSI 3ware SAS 9750-8i ми не можемо – залишається лише констатувати факти.

Результати тестування можна класифікувати по-різному. Наприклад, за сценаріями завантаження, коли для кожного типу завантаження наводяться результати для всіх можливих RAID-масивів з різною кількістю підключених дисків або за типами RAID-масивів, коли для кожного типу RAID-масиву вказуються результати з різною кількістю дисків у сценаріях послідовного читання , послідовного запису, випадкового читання та випадкового запису. Також можна класифікувати результати за кількістю дисків у масиві, коли для кожної кількості підключених до контролера дисків наводяться результати для всіх можливих (при даній кількості дисків) RAID-масивів у сценаріях послідовного читання та послідовного запису, випадкового читання та випадкового запису.

Ми вирішили класифікувати результати за типами масивів, оскільки, на наш погляд, незважаючи на досить велику кількість графіків, таке їхнє уявлення наочніше.

RAID 0

Масив RAID 0 можна створити із кількістю дисків від двох до восьми. Результати тестування для масиву RAID 0 наведено на рис. 7-15.

Зрозуміло, що найвища швидкість послідовного читання та запису в масиві RAID 0 досягається при восьми дисках. Варто звернути увагу на те, що при восьми та семи дисках в масиві RAID 0 швидкості послідовного читання та запису практично збігаються один з одним і при меншій кількості дисків швидкість послідовного запису стає вищою за швидкість читання.

Не можна не відзначити і характерні провали у швидкості послідовного читання та запису за певних розмірів блоків. Наприклад, при восьми та шести дисках у масиві такі провали спостерігаються при розмірі блоків даних 1 і 64 Кбайт, а при семи дисках - при розмірі 1, 2 та 128 Кбайт. Аналогічні провали, але за інших розмірів блоків даних є і за чотирьох, трьох і двох дисках в масиві.

По швидкості послідовного читання і запису (як усередненої за всіма розмірами блоків характеристиці) масив RAID 0 перевершує всі інші можливі масиви у конфігурації з вісьмома, сімома, шістьма, п'ятьма, чотирма, трьома та двома дисками.

Випадковий доступ у масиві RAID 0 також досить цікавий. Швидкість випадкового читання за кожного розміру блоку даних пропорційна кількості дисків у масиві, що цілком логічно. Причому при розмірі блоку 512 Кбайт за будь-якої кількості дисків в масиві спостерігається характерний провал швидкості випадкового читання.

При випадковому записі за будь-якої кількості дисків у масиві швидкість зростає зі збільшенням розміру блоку даних і ніяких провалів у швидкості немає. У той же час слід зазначити, що найбільша швидкість у цьому випадку досягається не за вісім, а за сім дисків у масиві. Слідом за швидкістю випадкового запису йде масив із шести дисків, потім із п'яти і лише потім із восьми дисків. Причому за швидкістю випадкового запису масив із восьми дисків практично ідентичний масиву із чотирьох дисків.

За швидкістю випадкового запису масив RAID 0 перевершує всі інші можливі масиви в конфігураціях з вісьмома, сімома, шістьма, п'ятьма, чотирма, трьома та двома дисками. А ось за швидкістю випадкового читання в конфігурації з вісьмома дисками масив RAID 0 поступається масивам RAID 10 і RAID 50, але в конфігурації з меншою кількістю дисків масив RAID 0 лідирує за швидкістю випадкового читання.

RAID 5

Масив RAID 5 можна створити із кількістю дисків від трьох до восьми. Результати тестування для масиву RAID 5 наведено на рис. 16-23.

Зрозуміло, що найвища швидкість читання та запису досягається при восьми дисках. Варто звернути увагу, що для масиву RAID 5 швидкість послідовного запису в середньому вище, ніж швидкість читання. Однак за певного розміру запиту швидкість послідовного читання може перевищувати швидкість послідовного запису.

Не можна не відзначити і характерні провали за швидкістю послідовного читання та запису при певних розмірах блоків за будь-якої кількості дисків у масиві.

За швидкістю послідовного читання та запису в конфігурації з вісьмома дисками масив RAID 5 поступається масивам RAID 0 і RAID 50, але перевершує масиви RAID 10 і RAID 6. перевищує масив RAID 6 (інші типи масивів неможливі при даній кількості дисків).

У конфігураціях із шістьма дисками масив RAID 5 за швидкістю послідовного читання поступається масивам RAID 0 і RAID 50, а за швидкістю послідовного запису - тільки масиву RAID 0.

У конфігураціях з п'ятьма, чотирма та трьома дисками масив RAID 5 за швидкістю послідовного читання та запису поступається лише масиву RAID 0.

Випадковий доступ в масиві RAID 5 подібний до випадкового доступу в масиві RAID 0. Так, швидкість випадкового читання при кожному розмірі блоку даних пропорційна кількості дисків в масиві, а при розмірі блоку 512 Кбайт при будь-якій кількості дисків в масиві спостерігається характерний провал швидкості випадкового читання. Причому слід зазначити, що швидкість випадкового читання слабо залежить кількості дисків у масиві, тобто для будь-якої кількості дисків вона приблизно однакова.

За швидкістю випадкового читання масив RAID 5 у конфігурації з вісьмома, сімома, шістьма, чотирма і трьома дисками поступається решті масивів. І лише у конфігурації з п'ятьма дисками він трохи випереджає масив RAID 6.

По швидкості випадкового запису масив RAID 5 у конфігурації з вісьмома дисками поступається лише масивам RAID 0 і RAID 50, а конфігурації з сімома і п'ятьма, чотирма і трьома дисками - лише масиву RAID 0.

У конфігурації із шістьма дисками масив RAID 5 поступається за швидкістю випадкового запису масивам RAID 0, RAID 50 і RAID 10.

RAID 6

Контролер LSI 3ware SAS 9750-8i дозволяє створити масив RAID 6 із кількістю дисків від п'яти до восьми. Результати тестування для масиву RAID 6 представлені на рис. 24-29.

Характерно, що в масивах з восьми та шести дисків швидкість послідовного читання вище швидкості запису, а в масиві з чотирьох дисків ці швидкості практично збігаються за будь-якого розміру блоку даних.

Для масиву RAID 10, так само як і для всіх інших розглянутих масивів, характерно падіння швидкості послідовного читання та запису при певних розмірах блоків даних за будь-якої кількості дисків у масиві.

При випадковому записі за будь-якої кількості дисків у масиві швидкість зростає зі збільшенням розміру блоку даних і ніяких провалів у швидкості немає. Крім того, швидкість випадкового запису пропорційна кількості дисків у масиві.

За швидкістю послідовного читання масив RAID 10 йде за масивами RAID 0, RAID 50 і RAID 5 у конфігурації з вісьмома, шістьма і чотирма дисками, а за швидкістю послідовного запису він поступається навіть масиву RAID 6, тобто йде за масивами RAID 0, RAID 50, RAID 5 та RAID 6.

Зате за швидкістю випадкового читання масив RAID 10 випереджає всі інші масиви в конфігурації з вісьмома, шістьма і чотирма дисками. А ось за швидкістю випадкового запису цей масив програє масивам RAID 0, RAID 50 і RAID 5 у конфігурації з вісьмома дисками, масивам RAID 0 і RAID 50 у конфігурації з шістьма дисками та масивам RAID 0 та RAID 5 у конфігурації з чотирма дисками.

RAID 50

Масив RAID 50 можна побудувати на шести чи восьми дисках. Результати тестування для масиву RAID 50 представлені на рис. 35-38.

У сучасних комп'ютерні системиДля підключення основних жорстких дисків використовуються інтерфейси SATA та SAS. Як правило, перший варіант влаштовує домашні робочі станції, другий серверні, тому технології між собою не конкурують, відповідаючи різним вимогам. Значна різниця у вартості та об'ємі пам'яті змушує користувачів ставити питання, чим відрізняється SAS від SATA, і шукати компромісні варіанти. Подивимося, чи це доцільно.

SAS(Serial Attached SCSI) – послідовний інтерфейс підключення пристроїв зберігання даних, розроблений на основі паралельного SCSI для виконання того ж набору команд. Використовується переважно у серверних системах.

SATA(Serial ATA) – послідовний інтерфейс обміну даними, що базується на основі паралельного PATA (IDE). Застосовується в домашніх, офісних, мультимедійних ПК та ноутбуках.

Якщо говорити про HDD, то, незважаючи на різні технічні характеристикита роз'єми, кардинальних розбіжностей між пристроями немає. Зворотна одностороння сумісність дає можливість підключати до серверній платідиски і за одним, і з другого інтерфейсу.

Варто зауважити, що обидва варіанти підключення реальні і для SSD, але вагома відмінність SAS від SATA в цьому випадку буде у вартості накопичувача: перший може бути дорожчим у десятки разів при сумісному обсязі. Тому сьогодні таке рішення якщо вже й не рідкісне, то достатньо зважене, і призначене для швидких центрів обробки даних корпоративного рівня.

Порівняння

Як ми вже знаємо, SAS знаходить застосування у серверах, SATA – у домашніх системах. На практиці це означає, що до перших одночасно звертається багато користувачів і вирішується безліч завдань, з другим має справу одна людина. Відповідно, серверне навантаження набагато вище, тому диски повинні бути досить стійкими до відмов і швидкими. Протоколи SCSI (SSP, SMP, STP), реалізовані в SAS, дозволяють обробляти більше операцій введення/виводу одночасно.

Безпосередньо для HDD швидкістьзвернення визначається насамперед швидкістю обертання шпинделя. Для desktop-систем та ноутбуків необхідно і достатньо 5400 – 7200 RPM. Відповідно, знайти SATA-диск з 10000 RPM майже неможливо (хіба що подивитися серію WD VelociRaptor, призначену, знову ж таки, для робочих станцій), а все, що вище, абсолютно недосяжно. SAS HDD розкручує щонайменше 7200 RPM, стандартом можна вважати 10000 RPM, а достатнім максимумом – 15000 RPM.

Вважається, що диски з послідовним SCSI надійнішими, у них вищі показники напрацювання на відмову. Насправді стабільність досягається більше з допомогою функції перевірки контрольних сум. Накопичувачі SATA страждають від «тихих помилок», коли дані записуються частково або пошкоджені, що призводить до появи bad-секторів.

На стійкість до відмови працює і головна перевага SAS - два дуплексних порти, що дозволяють підключити один пристрій по двох каналах. Обмін інформацією в цьому випадку вестиметься одночасно в обох напрямках, а надійність забезпечується технологією Multipath I/O (два контролери страхують один одного та поділяють навантаження). Черга помічених команд шикується глибиною до 256. У більшості дисків SATA один напівдуплексний порт, а глибина черги за технологією NCQ – не більше 32.

Інтерфейс SAS передбачає використання кабелів довжиною до 10 м. До одного порту через розширювачі можна підключити до 255 пристроїв. SATA обмежується 1 м (2 м для eSATA), і підтримує підключення лише одного пристрою на кшталт «точка – точка».

Перспективи подальшого розвитку– те, у чому різниця між SAS та SATA теж відчувається досить гостро. Пропускна здатність інтерфейсу SAS досягає 12 Гбіт/с, а виробники анонсують підтримку швидкості обміну даними 24 Гбіт/с. Остання ревізія SATA зупинилася на 6 Гбіт/с і еволюціонувати в цьому плані не буде.

Накопичувачі SATA у перерахунку на вартість 1 Гб мають дуже привабливий цінник. У системах, де швидкість доступу до даних не має вирішального значення, а обсяг інформації, що зберігається, великий, доцільно використовувати саме їх.

Таблиця