Подписаться  на наше издание быстро и дешевле чем где-либо Вы можете прямо сейчас! Подписаться! 


Во все современные чипсеты интегрирована поддержка RAID-массивов. Данное тестирование показывает, насколько целесообразно применение этой функции в домашнем ПК.

СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ данных находятся, так сказать, в тени общественного внимания, хотя и являются, возможно, самой главной системой в современном ПК. Например, представьте, что ваш компьютер сгорел, и удалось спасти только одно устройство. Было бы здорово, чтобы это казался винчестер, не так ли? В то же время мы доверяем новым дискам: их ресурс уже давно прошел когда-то заветную отметку в 100 000 часов наработки на отказ, а новые SMART-технологии обещают придать забвению scandisk. Поэтому пользователи все реже делают резервное копирование, и на диски ложится действительно огромная ответственность.

Также ни для кого не секрет, что жесткие диски — это самые медленные устройства в современном компьютере, не считая, разумеется, сменных носителей. Пока флэш-ПК существуют только в опытных образцах, и механические диски, как бы не увеличивалась их плотность, в сотни и тысячи раз медленнее электронных компонентов. Технологии RAID призваны решить обе эти проблемы: они могут повысить скорость доступа путем параллельного доступа и улучшить надежность посредством избыточности данных. Притом если раньше стоимость этих возможностей была значительной, то теперь SATA RAID встроен в большинство современных чипсетов, то есть фактически они бесплатны. Наконец, только новейшие чипсеты действительно поддерживают RAID, в том числе и самой востребованной пятой категории, а также подключение до четырех устройств. Те, кто пробовал строить RAID на более ранних платах, могли выбирать только уровни 0 или 1, что означает "скорость (и меньшая надежность)" или "надежность (и удвоенная стоимость за мегабайт)", что, конечно же, довольно сложный выбор.

 

 

А теперь рассмотрим современные платы на основе чипсетов с южными мостами Intel ICH7R и nVidia nForce4, в частности, новые "RAID-возможности". Перед тем как привести числовые данные тестов, немного уточним "диспозицию". Термин RAID расшифровывается как Redundant Array of Independent (Inexpensive) Disks. Слово Independent ("независимый") соответствует истине только в том смысле, что пластины дисков не закреплены на одном шпинделе, зато в плане управления все диски действуют как одно целое. Слово Inexpensive ("дешевый") имеет мало общего с реальностью, поскольку серверные массивы RAID, которые встречаются чаще всего, построены как раз из далеко не дешевых дисков SCSI с огромными кэшами и пятнадцатью тысячами оборотов в минуту. Слово Redundant ("избыточный") также не всегда отвечает действительности, так что термин RAID можно признать таким же относительным, как, например, BASIC. Что касается уровней RAID, нас будут интересовать только 0, 1, 10, 0+1 и 5. Каждый из них характеризуется своим уровнем избыточности, повышения скорости доступа и так далее.

 


Уровень 0, еще называемый "полосатым" (striped), — это последовательная запись блоков на диски: 1-2-3-4-1-2-3-4 и т.д. Это самый быстрый, самый экономичный и самый незащищенный уровень. Размер блока является постоянным и еще называется strip size. Кроме теоретически большой скорости и экономичности, дополнительное преимущество уровня 0
заключается в том, что он может быть построен на любом количестве дисков, от двух и до максимума, поддерживаемого контроллером. А недостаток в том, что выход из строя одного устройства приводит к потере всех данных в массиве, и чем больше дисков, тем большая вероятность сбоя всего массива.


Прямая противоположность уровню 0 — уровень 1: данные дублируются на двух и больше дисках. Это еще называется "зазеркаливанием". При этом можно повысить скорость при чтении, направляя головки разных дисков к разным блокам: пока один читает блок А, другой может читать блок Б. Но эту возможность предоставляют далеко не все контроллеры. RAID 1 — самый дорогостоящий, поскольку умножает стоимость хранения мегабайта на количество параллельных дисков. Также важно то, что зеркальные копии могут уберечь только от физического повреждения одного из носителей, в то время как это далеко не самая частая причина отказов. Намного чаще приходится терять данные по причине "глюка" пользователя, из-за вирусов или других ошибок программного обеспечения.


Комбинацией уровней 0 и 1 являются RAID10 и 0+ 1. По сути, различие между этими уровнями чисто условное: в первом случае сначала производится разделение на полосы, а потом зазеркаливание, а во втором — наоборот. Например, в RAID 10 первые два блока запишутся на диски как ААББ, а в RAID 0+ 1 — АБАБ. Это обеспечивает комбинацию скорости и надежности, однако все равно требует двойной избыточности, и притом будет работать только на четырех дисках.

 


Наконец, RAID 5, который получил наибольшее распространение, похож на RAID 0, с той только разницей, что каждый раз на один из дисков записывается контрольная сумма, по которой можно восстановить один сбойный блок из серии. Например, на трех дисках это может выглядеть так: AБ(CRC)-(CRC)BГ-Д(CRC)E и т.д. Как видно, избыточность зависит от общего количества дисков: чем больше дисков, тем меньше избыточность. Например, для трех дисков — 50% от полезных данных, для пяти — 25%. Единственный недостаток такого метода хранения — сложные вычисления, сопровождающие запись каждого из блоков. Это актуально в нашем случае, поскольку встроенные в чипсет RAID-контроллеры используют для этих целей CPU, и это влияет на работу всей системы.


Теперь обратимся к тестируемым чипсетам. Несмотря на то, что многие наборы системной логики ATI, Intel, nVidia, SiS, ULi и VIA заявляют о поддержке RAID в различной степени, только некоторые из них могут действительно управлять четырьмя дисками и реализуют RAID 5: среди широко доступных на нашем рынке это Intel ICH7R и nVidia nForce4.


Данные южные мосты имеют свои особенности: ICH7R поддерживает только SATA-устройства, тогда как nForce4 может создать RAID и из обычных РАТА- и SATA-устройств, причем объединяя и те, и другие, всего до восьми устройств. Конечно, добавление РАТА-устройств в массив отключает возможность использования NCQ (Native Command Queue) и режимов передачи со скоростью 300 Мб/с. В то же время nVidia поддерживает только RAID 0 + 1, но не поддерживает RAID 10.

 


Кроме того, чип Intel умеет комбинировать уровни 0 и 1 всего на двух устройствах (технология Matrix RAID). Что касается программных вариантов RAID, например, встроенных в Windows XP, то они имеют столько ограничений, что их нет смысла сравнивать с аппаратными: это и стоимость самой операционной системы, и невозможность создания массива до загрузки ОС, и, как следствие, невозможность установки системы на RAID. Тем более что программный массив дисков в значительной мере полагается на аппаратные возможности всего компьютера, так что в данном случае на производительность будет влиять и общая конфигурация системы, например, объем оперативной памяти.

 

Наконец, сами диски: теоретически RAID лучше всего оперирует дисками одинаковой емкости и геометрии. В противном случае лучшие диски будут деноминированы до уровня худших.


А теперь — о среде тестирования. Хотя чипсеты позволяют настраивать параметры через BIOS, мы этого делать не будем: в противном случае придется учитывать слишком много факторов. Подразумевается, что производители протестировали различные настройки, и по умолчанию значения являются оптимальными. Из настроек особый интерес представляет только strip size, то есть размер блока распределения данных. Эта величина по умолчанию равна 64 кб для уровней 5, 0+ 1 и 10 для обоих чипов. Различие в настройках проявляется для уровня 0: Intel посчитал оптимальной полосой 128 кб, тогда как nVidia4 использует 64 кб.


В качестве главного "правдивого" теста использовался WordBench в трех итерациях, после чего данные были усреднены. Этот тест — самый репрезентативный с точки зрения будущего покупателя, поскольку он демонстрирует, как будет работать система на реальных приложениях. Часто технология, показывающая хорошие результаты на синтетических тестах, далеко "не блещет" в рабочих приложениях: WordBench как раз является максимально реальной моделью "жизни" ПК.


Следуя этому тесту, типичный пользователь представляется всесторонне развитой личностью: он одновременно занимается компьютерной графикой, анимацией, 3D-моделированием, профессиональной обработкой звука, а также обычной обработкой документов. Выставляемые баллы по каждому из приложений обозначают время прохождения, так что чем это значение меньше, тем лучше результат. Для общих баллов все как раз наоборот.


Подводя итоги тестов, можно сказать, что обе системы показали достаточно похожие результаты, притом особой разницы между уровнями RAID и даже между отдельным диском не обнаружено. Таким образом, вряд ли можно говорить о победителе. Более того, использование процессора в RAID 5 заметно притормозило систему, особенно в Premiere, ACDSee и WinZip. Если выбирать лучшее из худшего, то nVidia реализует RAID 5 все-таки более эффективно. Чип Intel смог слегка "показать себя" в RAID-ax 0 и 10 в приложении Nero Express, но RAID 5 по-прежнему лучше работает на nVidia, хотя плохо по сравнению с другими вариантами. Остальные выводы относительно офисных приложений, надеемся, очевидны.

 


И все-таки если в обычных приложениях RAID явно замедляет работу, то, возможно, он гарантирует преимущество при загрузке операционной системы или, скажем, игр? Сравнивать две материнские платы невозможно: у чипсетов совершенно разный POST BIOS, так что RAID тут ни при чем. Остается сравнивать платформы сами с собой.


Как видно на рисунке, инициализация RAID дает только отрицательный эффект. Более того, старая тенденция остается в силе: RAID 0 не дает заметного преимущества по сравнению с RAID 1 и проигрывает отдельному диску. Однако, может быть, интегрированный RAID предназначен для геймеров? Загрузим несколько уровней из распространенных "долгогрузящихся" игр.


Здесь результаты различаются больше, но главное — одиночный диск занимает определенно выигрышную позицию! Несколько заметное отставание nVidia в RAID 0+1/10 имеет к нам далекое отношение: как уже говорилось, это схема с двойной избыточностью, и используется крайне редко.


Итак, мы видим, что на обычном ПК применение RAID-массивов практически никогда не приводит к значительному увеличению производительности, а RAID 5 даже приводит к замедлению. Так что основной мотивацией построения RAID-массивов остается все-таки обеспечение сохранности информации. И уровень этой мотивации можно посчитать чисто математически. RAID-массивы 0, 0 + 1 и 5 можно рассматривать как систему с последовательным соединением элементов (кроме зеркальных пар в 0 + 1), так как отказ одного из дисков приводит либо к отказу системы, либо к с сбою. В таких случаях для оценки надежности используется критерий MTBF — среднее время наработки на отказ. Для вычисления MTBF таких систем применяется формула: MTBF системы=(1/А+1/В + -+1/N) где A-N MTBF для каждой подсистемы. Используя эту формулу для каждого уровня RAID, рассмотренного в этой статье можно сделать следующие выводы.

 


RAID 0 на двух HDD имеет в два раза меньшую надежность, чем одиночный HDD, стоимость дискового пространства массива равна таковой для одиночного HDD.


RAID 1 имеет такую же надежность, как одиночный HDD, но стоимость дискового пространства массива удваивается.


Для RAID 10 и 0+ 1 вероятность сбоя в два раза выше, чем у одиночного HDD, но в случае сбоя информацию мы не теряем. Стоимость дискового пространства массива удваивается.


Для RAID 5 на 3-х HDD вероятность сбоя в три раза выше, чем у одиночного HDD, но в случае сбоя информацию мы не теряем. Стоимость дискового пространства массива равна 1,5 от одиночного HDD.


Для RAID 5 на 4-х HDD вероятность сбоя в четыре раза выше, чем у одиночного HDD, но в случае сбоя информацию мы не теряем. Стоимость дискового пространства массива равна 1,33 от одиночного HDD.


В тех вариантах RAID массивов, при сбое в которых мы информацию не теряем, реальные наши потери — это время простоя системы. А так как речь идет о обычном ПК, то простой будет обязательно, и основное время будет потрачено на перестроение массива. Поэтому в наших тестам мы проводили также симуляцию аварии и замены винчестера, просто путем извлечения одного из наших подопытных, форматирования его, и возвращения на место. Интересовала нас в данном случае как сама возможность правильного перестроения массива, так и скорость такого перестроения. Перестроение прошло успешно на всех системах. А что касается времени перестроения, в RAID'ax нет практического смысла, попробуем исследовать их как "вещь в себе". Например, можно отвинтить один из дисков в схемах с избыточностью, отформатировать его, снова подсоединить и перестроить массив. Что касается времени ребилда, то, хотя результаты и немного различаются, но в общем перестройка длится долго.


Наконец, можно посмотреть еще несколько искусственных, но все-таки достаточно показательных тестов, которые создают и копируют файлы, а также массово копируют разделы. Для этого используем псевдореальный File Copy Test. Различие в тестах — это различие в размере и количестве используемых файлов. Для начала проверим массовое создание файлов.

 

RAID 0 показывает свой потенциал, демонстрируя результаты в 2-4 раза лучшие, чем одиночное устройство. RAID 10 также дает небольшую прибавку производительности, а RAID 1, как и должно быть, показывает обычную скорость. Как всегда, "не повезло" RAID 5: посколькусоздание файлов является сплошной записью данных, то и пересчет контрольных сумм тоже не прекращается, так что скорость страдает значительно. Теперь посмотрим на операции чтения.

 


Здесь все более-менее соотносится с теорией: даже RAID 5 показал лучшие результаты в нескольких категориях. Значительно отстал только RAID 1 — как можно догадаться, встроенная реализация не предполагает оптимизации чтения. Эти тесты засвидетельствовали явное преимущество nForce4: только в ISO-тесте ICH7R смог немного поправить положение. Наконец, RAID 10/0+ 1 тоже показал себя сравнительно успешно. Что касается тестов копирования, то они продемонстрировали, как ведут себя диски в смешанной обстановке, когда чтение и запись перемежаются друг с другом.


Сначала копирование проводилось из одного каталога в другой в пределах одного раздела. Как и следовало ожидать, где есть запись, там RAID 5 — не конкурент. С другой стороны, RAID 10/0+ 1 показали достаточный отрыв от одиночного диска, a RAID 0 был первым с любым количеством дисков в массиве. Что касается чипов, то nVidia опять оказалась почти во всех случаях впереди с небольшим отрывом. А теперь переходим к копированию файлов между разделами.


Результаты этих тестов мало чем отличаются от показателей копирования в пределах одного раздела, nVidia — впереди с заметным отрывом.


Итак, можно сделать следующие выводы: несмотря на "лес" цифр и графиков, несколько десятков тестовых замеров не дали новой информации о встроенных дисковых массивах. RAID традиционно хорош в многопользовательских системах, в частности, в файл-серверах, серверах БД с большим количеством операций чтения, что справедливо для большинства приложений. В то же время обычные десктопные приложения не получают от RAID никакой выгоды.


Отдельно нужно сказать о RAID 5: несмотря на то, что производители "подняли на щит" этот уровень, о нем везде говорят, использовать его в быту не рекомендуется. Реализация RAID 5 с применением центрального процессора делает этот потенциально самый привлекательный вариант аутсайдером. И дело даже не столько в самих тактах процессора, которых тратится не так уж и много, сколько в самом переключении контекста ЦПУ, захвате шины и т.д. Это напоминает интегрированную графику, которая не только слаба сама по себе, но и значительно замедляет всю систему. Сегодня RAID 5 на чипсете является больше демонстрационной возможностью, чем реально необходимой функцией, хотя, если вычисления будут вынесены в чипсет, ситуация может измениться.


Наконец, если говорить о брендах, то, за исключением более долгой POST-инициализации, чип nVidia4 выглядит почти всегда лучше. Даже в случаях, когда оба проигрывали однодисковой системе, nVidia делал это "лучше". С другой стороны, наше тестирование этих же чипсетов в многопользовательских и многозадачных средах (см. "PCWORLD Украина" №1-2, 2006) указывает на значительно лучшую масштабируемость контроллера ICH7R. Иными словами, ICH7R больше ориентирован на серверы начального уровня, работающие в многопользовательской среде. 

2006.05.15
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".