03.05.2004 Тестирование шести контроллеров RAID для Serial ATA

версия для печати

Эльмар Терек

19.03.2004

Контроллеры RAID для Serial ATA способны радикально изменить ситуацию в области массивов жестких дисков младшего класса. Редакция LANline сравнила функциональные возможности шести контроллеров для четырех жестких дисков и, наряду с пропускной способностью и такими свойствами, как поддержка драйверов, оценила удобство программного обеспечения управления с точки зрения пользователя.

Mассивы жестких дисков входят в моду не только потому, что идея резервного копирования данных на диски постепенно получает признание на предприятиях, свою лепту вносит и возникновение новых возможностей вследствие появления массивов Serial ATA. Помимо обеспечиваемой стандартом высокой пропускной способности звездообразная шинная архитектура упрощает построение крупных массивов с большим количеством жестких дисков.

Производители Seagate, Maxtor и Western Digital поставляют достаточное количество экземпляров, хотя диски, как правило, соединяются со своим интерфейсом S-ATA посредством адаптера, а в остальном обладают той же электроникой, что и их параллельные собратья. В результате производительность оказывается заметно меньше, чем 1,5 Гбайт/с, хотя она теоретически достижима даже в рамках первого стандарта S-ATA.

Немного сложнее дело обстоит с позиционированием массивов S-ATA. По мнению производителей, они в состоянии конкурировать с массивами SCSI начального уровня. Хотя производительность последовательных контроллеров и дисков явно выросла, все равно они по-прежнему не могут сравниться в этом отношении с устройствами SCSI. Массивы S-ATA оказываются почти столь же эффективными, как и шина SCSI, лишь в случае применения действительно быстрых дисков на 10 тыс. об/мин, например WD360. Однако и цена возрастает соответственно.

Тем не менее будущее принадлежит последовательному интерфейсу АТА. Даже если на данный момент ее показатели производительности и стоимости колеблются между крайними значениями, эта технология все же скоро вытеснит свою «параллельную» предшественницу. В пользу этого утверждения говорят уже физические особенности: управление устройствами заметно проще, кабель прокладывается легче, да и тонкие провода занимают меньше места. Другой аргумент — возросшая производительность — станет обоснованным при появлении специально разработанных для S-ATA жестких дисков. Так, предпринятое в конце 2003 г. расширение набора команд впервые предусматривает организацию очереди команд в устройствах ATA. Теперь в очереди можно разместить до 32 операций, а контроллер сам решает, в какой последовательности их выполнять. В случае SCSI таким методом уже давно обрабатываются очереди, где максимальное число команд доходит до 256. Поэтому тот, кто сейчас раздумывает, что же предпочесть — новый массив S-ATA или параллельную технологию, — выбирает вместе с последовательным стандартом наиболее перспективный вариант.

НАДЕЖНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Сначала хорошие новости: все шесть протестированных контроллеров неплохо справились с поставленными перед ними задачами, потерь данных не наблюдалось. Каждый из них предусматривает возможность использования дисков в качестве «горячего» резерва, в случае ошибки после более или менее длительного времени ожидания автоматически начинается процесс восстановления. Несмотря на то что все контроллеры в общем поддерживают также функцию «горячего» подключения, причем она даже определена в спецификации S-ATA, на этом моменте стоит остановиться подробнее. При отсутствии соответствующего аппаратного обеспечения, благодаря которому конкретный жесткий диск можно было бы отсоединить от шины, «горячее» подключение представляет собой не лучшую идею. Однако большинство производителей предлагают соответствующие переходники для дисков (drive shuttle). Еще один плюс: построение массивов производится всеми контроллерами в фоновом режиме и после прерывания продолжается с места остановки, а не с начала.

Все протестированные устройства снабжены интерфейсом управления, который хоть и в состоянии отловить появляющиеся ошибки, но полностью устранить их не может. Для этого предлагается два подхода. Сторонники первого прилагают специальное программное обеспечение, которое необходимо установить на сервере и, если требуется удаленное управление, на всех клиентах. Это оборачивается не только дополнительной работой для администратора, но и дополнительными программами на его компьютере. Второй подход заключается в том, что программа инсталляции настраивает информационный сервер Internet (Internet Information Server, IIS), а доступ производится через браузер. Клиентами автоматически считаются все остальные компьютеры, какие-либо еще накладные расходы не возникают. Вопрос о лучшем подходе по результатам тестирования остался открытым. Мы предпочитали отказываться от инсталляции клиентов, однако решающее значение имел функциональный охват. У лучшего протестированного устройства с клиент-серверным программным обеспечением функциональный охват был идеальным, несмотря на необходимость установки клиента.

Оснащение контроллеров также было в порядке. Каждый производитель вложил в комплект необходимые кабели и руководство по быстрому запуску. Документация представлена преимущественно на английском языке. Еще один положительный момент: не было проблем с другими жесткими дисками в системе, прежде всего с последовательностью начальной загрузки. Однако иногда возникали трудности при построении и перестройке массивов. Построение одного массива RAID 5 занимало от 11 до 130 мин — большой разброс для одной и той же задачи. К счастью, во время инициализации в нашем распоряжении оставались логические носители данных, лишь производительность заметно отличалась от нормальных значений не в лучшую сторону.

8506-8 ОТ 3WARE

Американский производитель 3Ware уже довольно продолжительное время представляет на рынке свои решения RAID на базе ATA. Самое значительное конкурентное преимущество состоит в том, что даже для параллельных дисков выпускаются контроллеры с количеством портов до 12. Специализированная интегральная схема собственной разработки позволяет создать звездообразную шинную систему и тем самым обеспечивает высокую производительность. Для 3Ware «роман» с S-ATA выглядит естественно: необходимо было лишь адаптировать существующую архитектуру под физический интерфейс, тогда как контроллер уже работал с последовательными данными. Поэтому неудивительно, что 3Ware стала одним из первых производителей контроллеров RAID для S-ATA. Сейчас на рынок вышло второе поколение, в тесте использовалось устройство 8506-8, доступны также варианты с четырьмя и 12 портами.

После запуска BIOS сообщает основные параметры физических и логических дисков, затем посредством нажатия комбинации клавиш <Alt+3> осуществляется переход в меню настроек. Здесь управление массивом производится всего в четырех полях. Настройка проходит очень быстро и структурировано, она выполняется по схеме, схожей с различными «мастерами». У администратора не возникнет проблем, даже если ему раньше не приходилось иметь дела с какими-либо продуктами от 3Ware. В части управления компания сделала ставку на IIS, а для вывода информации — на браузер. Номер используемого порта — 1080, обмен происходит по сети без шифрования данных. Интерфейс управления не применяется для создания и удаления массивов, из него можно только выполнять операции по обслуживанию, например ресинхронизацию или изменение статуса накопителей. Однако в отношении наглядности интерфейс весьма удачен и, кроме того, предназначен для управления несколькими контроллерами. Скоростью передачи данных 3Ware может гордиться — по этой характеристике устройство вошло в тройку лидеров. Контроллеры подходят для любой области применения, прежде всего для сред RAID 10. Время инициализации — 25 мин — также очень неплохо.

Если в контроллере 8506-8 что-то и может не устроить, так это управление им при отказе накопителя. Если том RAID 5 не использовался, то во время тестирования жесткий диск можно было свободно отключить, причем контроллер этого не замечал. Лишь в случае полностью сконфигурированных накопителей, которые операционная система задействовала в качестве носителей данных, контроллер 8506-8 реагировал быстрее и через несколько секунд запускал процесс восстановления на накопителе «горячего» резерва.

2410SA ОТ ADAPTEC

Adaptec, специализирующаяся в области RAID и SCSI, представила свой контроллер 2410SA. Это очень небольшое устройство, как и его коллега производства компании ICP Vortex, устанавливается даже в слоты половинной высоты, и потому к нему прилагается соответствующая заглушка для слота. Сходство наблюдается также в том, что загрузочный компакт-диск проводит пользователя через процедуру создания дискет с драйверами и открывает доступ к конфигурационной BIOS. Построение BIOS типично для продукции Adaptec и разграничивает параметры массива и контроллера. Создание массивов проходит просто и быстро, «горячий» резерв выбирается при помощи комбинации клавиш <Ctrl+S>. После перезагрузки сообщение BIOS уже показывает инициализированный накопитель. В случае Windows 2000 и 2003 драйверы инсталлировались без проблем, установка программного обеспечения управления также не составила труда. Adaptec использует IIS и конфигурирует порт 3513 для доступа ко всем функциям контроллера — с шифрованием данных при помощи протокола защищенных сокетов (Secure Sockets Layer, SSL). Стоит отметить следующее: для входа в систему программное обеспечение управления требует ввода действительной комбинации «имя пользователя/пароль» для доступа к серверу.

Интерфейс выдержан в мягких пастельных тонах и на первый взгляд предоставляет очень скудную информацию (см. Рисунок 1). После более подробного знакомства концепция становится понятнее. В поле зрения пользователя открывается окно, где в зависимости от выбранного объекта отображаются соответствующие параметры или их изменения. Не очень элегантным кажется то, что окно почти всегда заслоняет другие данные, которые также представляют определенный интерес. К счастью, его можно сдвинуть. По функциональному охвату добавить нечего, и «мастер» вполне четко поясняет, что нужно и можно делать в каждом конкретном случае.

Рисунок 1. К концепции обслуживания Adaptec необходимо привыкнуть, однако функционал и наглядность безупречны.

Что касается пропускной способности при записи и времени инициализации, то в этом отношении 2410SA еще требует доработки. Если при чтении и работе с базой данных он показал очень неплохие результаты, то скорость записи была достаточно низкой. Возможно, это следствие небольшой емкости кэш-накопителя — всего 64 Мбайт. Дополнительные очки контроллер набрал благодаря драйверам и очень стабильному профессиональному впечатлению, которое оставляют программное обеспечение и BIOS.

GDT8546RZ ОТ ICP VORTEX

Специалисты в области RAID из компании ICP Vortex недавно перешли в Adaptec. На продуктовой палитре это пока никак не отразилось — немецкое предприятие, как и прежде, предлагает свой четырехпортовый контроллер GDT8546RZ. Вместе с платой компания поставляет небольшую заглушку для слота, чтобы плату можно было вставить в слот PCI половинной высоты. Основные настройки проводятся в BIOS, где перед этим очень детально показывается, какими дисками, логическими накопителями и версией программного обеспечения обладает контроллер. В полностью пустой системе можно загрузиться с поставляемого компакт-диска, создать с его помощью дискеты с драйверами и обновить встроенное программное обеспечение. BIOS работает в простом и расширенном режимах, переключение между которыми производится посредством нажатия клавиши <F4>. Оба режима очень наглядны, и в кратчайшее время пользователь получает в свое распоряжение желаемый массив. Производитель предусмотрел очень красивое решение для выбора правильного уровня RAID. В зависимости от количества выбранных жестких дисков специальный инструмент показывает возможные комбинации массивов, в том числе с дисками «горячего» резерва.

В некоторых случаях массивы инициализировались еще до перезапуска сервера и перезагрузки операционной системы. С показателем в 11 мин контроллер GDT8546RZ возглавляет список устройств с самым коротким временем инициализации. В случае этого контроллера возможен следующий выбор: те, кому BIOS хорошо известен и удобен, могут придерживаться соответствующего представления и при работе с программным обеспечением управления. Инструмент Icpcon похож на среду настройки BIOS как две капли воды и обладает теми же функциями. Это почти уже анахронизм: Icpcon не надо устанавливать, достаточно двойного щелчка мышью на файле *.ехе. В принципе, данного инструмента должно хватать для решения всех задач. Правда, если требуется графическое отображение физических и логических накопителей, пользователю придется инсталлировать поставляемое клиент-серверное приложение. Его функционал схож с функционалом Icpcon, но немного отстает в вопросах настроек на уровне контроллера (см. Рисунок 2). Однако удаление и создание массивов проходит без проблем, в том числе и по удаленному соединению. Немного раздражает то, что получение почтовых сообщений возможно лишь при помощи интерфейса прикладного программирования для электронной почты (Messaging Application Programming Interface, MAPI) и небольшого дополнительного инструмента, постоянно работающего в фоновом режиме.

Рисунок 2. ICP Vortex предлагает как графический, так и текстовый инструменты для управления. Хорошо удались оба.

Что касается пропускной способности, то по этому показателю GDT8546RZ почти всегда занимал третье место. Значения вполне удовлетворяют предъявляемым требованиям и делают контроллер надежным, хотя и не самым быстрым универсальным инструментом для профессионалов.

MEGA RAID SATA 150-6 ОТ LSI LOGIC

Mega RAID доступен уже и в версии с четырьмя портами, но для теста мы решили выбрать вариант с шестью портами, поскольку в таком случае плата имеет достаточную длину для размещения на ней опциональной батареи. Это единственный контроллер в тесте, у которого имелся аккумулятор, поэтому кэш-память продолжает функционировать даже при потере питания, и тем самым удается предотвратить потерю данных, ожидающих следующей фазы записи. LSI предусмотрела соответствующий пункт меню, где показывается состояние зарядки и количество проведенных зарядочных циклов. Однако контроллер от LSI единственный в своем роде не только с этой точки зрения. При вызове BIOS он также предлагает два пути: псевдографический интерфейс с управлением мышью и классическую, текстовую версию. К сожалению, у обоих вариантов один и тот же недостаток: неясно описаны как текстовая версия, так и кричаще пестрый графический инструмент, названный Web BIOS, а различные ограничения только запутывают пользователя. Поэтому, несмотря на массу усилий и подробное изучение руководства, наша попытка создания массива RAID 10 потерпела неудачу. Лишь звонок в службу технической поддержки внес ясность. Как оказалось, интерактивная база знаний содержит специальный документ для разрешения именно этой проблемы.

Одобрения заслуживает то обстоятельство, что программное обеспечение управления при инсталляции требует ввода пароля, тем самым реализуется его защита, а пользователю не приходится долго искать в документации пароль по умолчанию. В отличие от BIOS программное обеспечение для работы в среде Windows структурировано четче и в основном позволяет пользоваться теми же функциями. Однако определение массива RAID 10 из него невозможно. С другой стороны, LSI приложила массу усилий для обеспечения отработки отказов. Длительного времени задержки при появлении ошибок не наблюдалось, контроллер реагирует немедленно, показывая, что происходит, и запускает процесс восстановления.

В целом контроллер Mega RAID компании LSI оставляет двойственное впечатление. Некоторые результаты выглядели очень хорошо, другие — весьма посредственно. Областью применения устройства, по всей видимости, являются базы данных, в то время как скорость записи явно не относится к его сильным сторонам. Выбор должен производиться в соответствии с профилем требований. Не подлежит обсуждению лишь консоль управления: при создании массива RAID 10 приходится обращаться в службу технической поддержки. Лучше бы цветов было меньше, а концепция оказалось более структурированной.

PROMISE

С контроллером Fasttrack S150SX4 компания Promise предприняла свою первую попытку проникновения на рынок S-ATA, причем продукция американского производителя во многом отличается от предложений конкурентов. Во-первых, плата имеет гнездо DIMM для подключения кэш-памяти, а сам Fasttrack S150SX4 поставляется без памяти. Устройство сразу отказалось работать с двумя нашими «безымянными» тестовыми модулями и восприняло только зарегистрированную плату от Infeneon на 128 Мбайт. В контроллер можно установить до 256 Мбайт, на своем сайте Promise предлагает инструмент для обеспечения совместимости памяти. При этом полноразмерная плата поддерживает только 32-разрядный слот PCI, между тем как обычно выпускаются 64-разрядные устройства. То, что такой подход вовсе не является недостатком, показывают значения пропускной способности: в четырех дисциплинах из шести Fasttrack S150SX4 был наиболее быстрым. BIOS организован очень просто, возможно даже слишком, поскольку «горячий» резерв определить нельзя. В принципе, этого и не надо, так как уже при первом знакомстве с программным обеспечением управления становится ясно, что контроллер позволяет задействовать свободные диски для создания глобального «горячего» резерва.

Программное обеспечение представляет собой клиент-серверное приложение, и в этом отношении Fasttrack S150SX4 понравился нам больше всего. В древовидной структуре слева представлены контроллер, диски, логические накопители, тома и пользователи, справа — соответствующие подробности. Единственный недостаток состоит в том, что удаленный клиент не позволяет создавать и удалять массивы, только производить администрирование. Зато программное обеспечение может оповещать указанное лицо по электронной почте, а также отправлять повторяющиеся сообщения лишь один раз в единицу времени и опрашиваться посредством SNMP. Кроме того, Promise интегрировала в Fasttrack S150SX4 великолепную систему обработки ошибок, быстро реагирующую и автоматически запускающую процесс восстановления.

И еще одна маленькая особенность: диски можно переставлять между портами любым образом — контроллер все равно корректно восстановит массив. С учетом очень хорошей производительности Fasttrack S150SX4 был лучшим из протестированных устройств.

AEC-6896S ОТ ACARD

Тайваньский производитель Acard имеет прочные позиции на рынке Apple/Macintosh, однако выпускает продукты и для персональных компьютеров, например AEC-6896S. Этот контроллер может управлять четырьмя дисками и работает с частотой лишь 33 МГц, несмотря на 64-разрядную шину PCI. Среди протестированных устройств только он не позволяет создать массив RAID 5, поэтому соответствующие задачи с его помощью не решались. Однако в области компьютеров младшего класса — рыночный сегмент, на который нацелен производитель, — контроллер показал себя очень неплохо. В случае RAID 1 он ничем не уступал — по крайней мере, с точки зрения требований к записи — устройствам от ICP Vortex и Adaptec. Достаточно заметные прерывания при записи указывают на слишком маленький объем кэш-памяти.

BIOS интуитивно понятен и позволяет быстро определить желаемые массивы. Если несколько спартанское оформление BIOS способствует большей наглядности, то программа управления производит впечатление незаконченности. Во-первых, она содержит записи о главных и подчиненных жестких дисках. Этот инструмент, по всей видимости, был без изменений перенят у параллельных адаптеров. Во-вторых, удаление и создание массивов хоть и возможно, но сопровождение пользователя оставляет желать лучшего. При удалении массива пользователь вынужден перезагрузить систему, чего остальные производители постарались избежать. Результат: при помощи AEC-6896S можно построить недорогой массив RAID, однако многого от него ожидать не следует.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На этот раз выбор победителя был достаточно прост. В тех вопросах, что касаются пропускной способности, оснащения и удобства обслуживания, безусловный лидер — Promise. Второе место занимает ICP Vortex со своим GDT8564RZ. Контроллер отстает от устройства 3Ware в скорости, однако отличается очень практичным программным обеспечением управления, одинаково хорошим как в графическом, так и в текстовом варианте. Продукт 3Ware мало чем уступает, мы присудили ему третье место. И хотя ее контроллер показал лучший результат в тесте на скорость чтения RAID 1, некоторая несогласованность при распознавании ошибок и небольшой функциональный охват программного обеспечения управления помешали ему занять более высокую ступеньку.

У контроллера Adaptec были проблемы с определенными пунктами теста на производительность, однако он обладает стабильным и всеохватывающим программным обеспечением управления. Стоит лишь разобраться в концепции обслуживания, и тогда дальнейшая работа с ним не доставит неприятностей. Этого, правда, нельзя утверждать в случае контроллера Mega RAID от LSI Logic: к интерфейсу управления, мягко говоря, привыкнуть сложно. Если же рассматривать результаты отдельных тестов, то и они не позволят устройству претендовать на более высокое место. Контроллер от Acard — особый случай, поскольку он не поддерживает RAID 5 и поэтому не подходит для ряда профессиональных приложений. Кроме того, программное обеспечение управления без каких-либо изменений скопировано с параллельных контроллеров АТА того же производителя и не может соперничать с другими конкурсантами в плане удобства обслуживания.

Эльмар Терек — независимый автор. С ним можно связаться по адресу: redaktion@lanline.awi.de.

© AWi Verlag

Тестирование

Для тестирования контроллеров запоминающих устройств среди прочего применялся IOmeter от Intel (http://sourceforge.net/projects/iometer). Этот инструмент может генерировать различные сценарии нагрузки для локальных и сетевых накопителей и работать по сети. Поскольку контроллеры могут вполне самостоятельно работать на современном сервере, нами использовалась новая аппаратная платформа PowerEdge 2650 от Dell с двумя процессорами Intel Xeon на 2,8 ГГц и основной памятью объемом 1 Гбайт под управлением Windows 2000 Server SP3. В отличие от предыдущих тестов в этот раз применялся IOmeter версии 10.5.2003. Прежний вариант некорректно работал на сервере с двумя процессорами и искажал измеряемые значения. К сожалению, сравнение реальных значений с результатами прежних тестов возможно лишь с некоторыми ограничениями.

Во время тестирования в каждом случае для RAID 10 с двумя зеркальными парами RAID 1 и конфигурацией RAID 5 использовались не разбитые на разделы и только что инициализированные жесткие диски, поскольку таким образом удается исключить влияние файловой и операционной систем. Мы использовали три стандартных профиля оценки и комплекта поставки IOmeter: последовательное чтение 64 Кбайт/последовательная запись 64 Кбайт/база данных. Все тесты проводились для двух нагрузочных ситуаций с очередью запросов на ввод/вывод. Испытания проводились трижды, после чего рассчитывалось среднее значение во избежание случайных аберраций. Каждый массив инициализировался блоком размером 64 Кбайт, остальные параметры остались без изменений; никаких настроек операционной системы также не проводилось. В качестве носителей данных использовались четыре быстрых диска WD360 от Western Digital емкостью 36 Гбайт со скоростью вращения 10 тыс. об/мин. Диски во время эксплуатации довольно сильно нагревались, корпуса приходилось охлаждать при помощи отдельных вентиляторов.

Таблица