Мы все привыкли сравнивать между собой именно накопители, но почти не обращаем внимания на то, что сами по себе они попросту неработоспособны. Не-малую долю в общую эффективность дисковой подсистемы любого компьютера вносит и контроллер. Именно он отвечает не только за то, насколько эффективно (или, наоборот, неэффективно) будут использоваться особенности конкретного жесткого диска, но и определяет в целом архитектуру дисковой подсистемы. При сравнительной оценке быстродействия винчестеров мы традиционно останавливаемся на однодисковой конфигурации. Аналогично, если нас ин-тересует объем дискового пространства, мы стараемся выбрать наиболее емкий и производительный HDD. Но опять же -- одиночный.
О существовании других способов повышения не только быстродей-ствия, но и емкости и надежности дисковой подсистемы, мы не то чтобы забываем, но традиционно считаем, что RAID-массивы являются уделом серверов и рабочих станций, т. е. техники, весьма далекой от стандартного, пусть и мощного, домашнего ПК. На самом деле все не совсем так. Разумеется, мы далеки от мысли советовать каждому домашнему пользователю строить в своей системе RAID-массив. Но при сегодняшней стоимости жест-ких дисков это уже не выглядит чем-то нереальным. К примеру, потратить $400 на апгрейд 3D-акселератора мы считаем вполне возможным, но ведь за ту же сумму можно получить надежный и быстродействующий RAID-массив солидной емкости.
Разумеется, визуальный эффект от такого апгрейда менее выражен, чем при замене ускорителя на более мощный, но во многих классах задач эффективность подобного решения будет ощутимо выше. Уже сегодня, с массовым распространением цифровой фото- и видеотехники, DVD-видео и другого весьма и весьма "объемистого" мультимедийного контента, роль дисковой подсистемы становится все более важной. Оперирование гигабайтовыми объемами данных требует не только наличия соответствующего свободного пространства на дисках, но и высокой скорости выполнения файловых операций. Кроме того, для определенной категории пользователей рабочая и домашняя системы зачастую представляют собой один и тот же ПК.
Следующая категория потенциальных потребителей RAID-массивов нижнего и среднего уровня -- это небольшие предприятия, испытывающие необходимость в выделенном сервере. Сколько бы ни говорилось и ни писалось о правильном построении серверных систем пусть даже и самого нижнего уровня, в большинстве случаев сервер представляет собой обычный мощный ПК, вся "выделенность" и "серверность" которого заключается в лучшем случае только в "выделенной установке в специальном помещении", тут же получающем громкое название "серверная". В данном случае к дисковой подсистеме предъявляются уже иные требования -- не только скорость и объем, но и повышенная надежность. Кроме того, существенно возрастает одновременная нагрузка на систему со стороны нескольких клиентов. Пара одиночных, пусть и высокоемких, производительных дисков уже не в состоянии удовлетворить все эти требования. И вновь мы приходим к построению RAID-массива. Конечно, мы ни в коем случае не претендуем на написание полномасштабного руководства начинающего системного интегратора. Но в тех ситуациях, когда по каким-либо причинам приобретение сервера в сборе невозможно, правильный выбор и установка собственными силами подходящего RAID-контроллера также имеют право на существование.
Почему этот разговор возник имен-но сейчас? Дело в том, что до недавнего времени более или менее серьезные массивы строились исключительно на SCSI-платформе, что и обусловливало их стоимость. "Поль-зовательские обзоры" таких продуктов были неинтересны, потому как все лишь применяли готовые решения, а устанавливали их соответствующего класса специалисты. Что касается RAID-контроллеров с IDE-интерфейсом, то долгое время они находились в стадии "игрушечных". Для построения сколь-нибудь серьезных решений они практически не применялись ввиду своей ограниченной функциональности. На рынке присутствовали и продукты более высокого уровня, хоть и рассчитанные на работу с АТА-дисками, но по начинке и возможностям ничем не уступавшие своим SCSI-собратьям. Однако по цене они были порой сопоставимы с полноценным SCSI-контроллером.
Сегодня ситуация довольно сильно изменилась -- SCSI уже доживает свои последние дни, а приходящий ему на смену SAS все еще находится в "предродовом" состоянии. Поэтому на рынке появилось довольно много весьма интересных продуктов с интерфейсом SATA 1.0. Учитывая как стоимость соответствующих дисков, так и самих контроллеров, на сегодняшний день они представляют оптимальное решение для построения массивов нижнего и среднего уровней. Более того, практически любой домашний пользователь современной системы получает RAID-контроллер "бесплатно" -- он либо интегрирован в южный мост чипсета материнской платы, либо распаян на ней же в виде отдельной микросхемы. Един-ственное, что остается конечному пользователю,-- это определиться с тем, какой и для чего ему нужен массив, и приобрести необходимое число дисков.
По вышеперечисленным причинам нами и было принято решение сделать обзорно-тестовый материал, посвященный имеющимся сейчас на украинском рынке IDE и SATA RAID-контроллерам. Этот материал не может претендовать на полноценное сравнительное тестирование ввиду разных классов представленных в нем устройств. Скорее, это обзор возможностей наиболее распространенных у нас продуктов и оценка их производительности в отдельно взятом классе задач.
Описание моделей
| Характеристики RAID-контроллеров с интерфейсами SATA и PATA |
Главной особенностью RAID-контроллеров марки 3Ware (c IDE- и SATA-интерфейсами) является то, что разработчики стараются максимально приблизить эти устройства к SCSI-моделям. Основное внимание уделяется вопросам сохранности данных путем применения фирменных технологий Background Media Scan, Background Verify и E-Mail Notification. Не остается без внимания и производительность массивов, построенных на этих контроллерах. Так, массивы RAID 5, основанные на продуктах 3Ware, обладают очень высокой скоростью записи/чтения. Девятая серия получила дальнейшее развитие в плане повышения надежности массивов. К примеру, для SATA и IDE RAID введена поддержка резервного батарейного питания кэш-памяти контроллера. В общем, девятая серия обещает быть еще более интересной, чем предыдущие. Но к разговору о ней мы вернемся немного позднее. А сейчас посмотрим на то, что сейчас имеется на нашем рынке.
Adaptec
От этого производителя в нашем обзоре присутствовало пять моделей. Две двухканальные с интерфейсами IDE и SATA, две четырехканальные, также с двумя типами интерфейсов и восьмиканальная SATA-модель.
Adaptec 1200A
 |
| Adaptec 1200A |
Устройство оборудовано двумя каналами АТА/100. Каждый канал поддерживает до четырех устройств. Возможности расширения, равно как и кэш-буфер, отсутствуют. Форм-фактор low-profile PCI обеспечивает данной модели ми-нимум занимаемого места. Именно поэтому производитель и позиционирует ее как решение для систем, где важны малые размеры и хорошая циркуляция воздуха внутри корпуса. Несмотря на скромное оснащение и небольшие возможности, эта модель реализует стандартный список дисковых массивов для контроллеров такого уровня -- 0, 1, 0+1 и JBOD.
Поддерживаются только операционные системы Microsoft. Для управления контроллером и массивами поставляется стандартное ПО Adaptec RAID Management Soft-ware.
Adaptec 1210SA
 |
| Adaptec 1210SA |
Набор возможностей небогат, но вполне достаточен для того сектора, в который позиционирует свой продукт производитель. Поддерживаются толь-ко массивы уровней 0, 1 и JBOD. Ввиду того что в случае с SATA-интерфейсом количество каналов соответствует числу поддерживаемых накопителей (контроллер двухканальный), реали-зация RAID 0+1 отсутствует, так как для его реализаций необходимо минимум четыре диска.
В основу контроллера положен чип Silicon Image SiI3112A, хорошо знакомый большинству пользователей. Именно он "распаивается" на подавляющем числе современных материнских плат. Как и предыдущая модель, данный продукт поддер-живает загрузочные массивы. Из интересных особенностей можно отметить возможность фоновой инициализации массива.
Драйверная поддержка реализована не только для ОС Microsoft, но и для Linux (дистрибутивы Red Hat и SuSE).
Adaptec 2400A
 |
| Adaptec 2400A |
Четыре канала ATA/100 обеспечивают подключение до четырех дисков. Реализуются не только массивы уровней 0, 1, 0+1 и JBOD, но и RAID уровня 5. Контроллер оборудован собственной кэш-памятью, объем которой можно увеличивать до 128 MB путем установки односторонних DIMM-модулей с коррекцией ошибок. Во избежание конфликтов на сайте производителя приведен полный список поддерживаемых модулей памяти.
Несмотря на то, что данная модель предназначена для эксплуатации с ATA-дисками, в ней предусмотрена возможность горячей замены дисков и увеличения емкости массива "на лету".
Для индикации прохождения процедуры самотестирования и отображения текущего режима работы на плате контроллера распаяна линейка светодиодных индикаторов.
В списке поддерживаемых операционных систем значатся не только ОС от Microsoft, но и Linux (дистрибутивы Red Hat и SuSE), Novell NetWare, FreeBSD, SCO Openserver и SCO UnixWare. В качестве управляющего ПО используется Adap-tec`s Storage Manager Pro.
Adaptec 2410SA
 |
| Adaptec 2410SA |
Кроме типа установленных накопителей, от 2400А данная модель отличается и собственным интерфейсом. В этом случае применяется не стандартная шина PCI, а PCI 64/66. Однако контроллер обратносовместим и с PCI 32/33.
Из интересных особенностей стоит отметить возможность фоновой инициализации созданного массива, что обеспечивает его практически мгновенную доступность для системы и оптимизацию загрузки дисков в массиве.
Компоновка контроллера схожа с моделью 1210SA -- интерфейсные разъемы для подключения винчестеров также "утоплены" в плату по высоте, что позволяет избежать наличия над платой контроллера "хвостов" подключенных шлейфов. Данная модель обеспечивается драйверами для ОС Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000, Red Hat Linux и SuSE Linux, SCO UnixWare и Caldera Open Unix.
Adaptec 2810SA
 |
| Adaptec 2810SA |
По компоновке платы данная модель очень похожа на предыдущую. Расположение интерфейсных разъемов аналогичное. Правда, ввиду того, что этот контроллер поддерживает не четыре, а восемь каналов, их пришлось разместить в два ряда. Если внимательно посмотреть на приведенное фото, то несложно заметить наличие посадочных мест для еще одного чипа и четырех дополнительных разъемов. На базе этой модели строится и двенадцатиканальный RAID-контроллер.
Теперь перейдем к списку поддер-живаемых функций. Наиболее интересной из них является Optimized Disk Utilization. Она позволяет использовать весь доступный объем каждого из дисков в массиве, даже если установлены винчестеры разной емкости. Многие контроллеры в подобной ситуации просто считают, что все диски в массиве имеют объем, равный наименьшему из них. Сле--дующая -- Online Capacity Expansion. Эта опция дает возможность создавать различные типы массивов из одного набора дисков, подключенных к контроллеру, и по мере необходимости переключаться между ними. И наконец, RAID Level Mi-gra-tion, позволяющая гибко изменять уровни дисковых массивов в зависимости от класса и типа исполняемых задач.
Promise Technology
Promise FastTrak TX2000
 |
| Promise FastTrak TX2000 |
В принципе, как и любое устройство начального уровня, данная модель не может похвастаться реализацией каких-либо выдающихся функ-ций. Единственным интересным моментом является поддержка PCI 66 MHz, что позволяет поднять планку теоретической пропускной способности со стандартных 133 до 266 MBps.
Построение массивов может осуществляться как вручную, так и через набор предустановленных параметров для различного рода операций -- настольный ПК, сервер, работа с видео-потоками. Эта технология получила название FastBuild Automenu. Для управления и мониторинга массивов и контроллера поставляется фирменная утилита Promise Array Management Utility.
Promise S150 TX2Plus
 |
| Promise FastTrak S150 TX2Plus |
- два SATA-диска; один SATA- и один PATA-диск; два PATA-диска;
- два SATA- и два PATA-диска.
Promise FastTrak TX4000
 |
| Promise FastTrak TX4000 |
Контроллер построен на одночиповом четырехканальном контроллере PDC20619. Это позволило избежать проблем совместимости с некоторыми материнскими платами. Такие проблемы иногда наблюдаются на контроллерах, использующих две двухканальные микросхемы, связанные мостом PCI-to-PCI.
Еще одной интересной особенностью является возможность данной модели функционировать на 66-мегагерцевой шине PCI. На плате имеется разъем для подключения сигнальных светодиодов.
Promise S150 TX4
 |
| Promise FastTrak S150 TX4 |
Компоновка платы достаточно удачная, однако в отличие от продуктов Adaptec интерфейсные разъемы не утоплены в плату, а находятся прямо на ее верхней кромке. По этой причине при подсоединенных кабелях общая высота конструкции окажется несколько больше, чем у печатной платы контроллера.
Также присутствуют два разъема для подключения светодиодных индикаторов.
Методика тестирования и конфигурация тестового стенда
 |
| Promise SuperTrak SX6000 |
Для того чтобы полностью оценить быстродействие RAID-контроллера, необходимо провести измерения не только для всех типов поддерживаемых им массивов, но и обратиться к такой немаловажной особенности, как совместимость конкретного контроллера с конкретным типом жестких дисков для конкретного класса задач. Для десяти представленных устройств и всех возможных комбинаций обработка полученных в итоге данных превосходит все разумные пределы как по времени, так и по воспринимаемости материала. Поэтому мы решили ограничиться программой-минимум -- оценить производительность продуктов с использованием одной марки жесткого диска и на одном типе массива.
Традиционно наиболее "беспроблемными" на всех типах контроллеров являются диски от компании Seagate. Остальные не лучше и не хуже, но в некоторых комбинациях возможны нюансы. Мы выбрали для IDE-устройств диски Seagate Barracuda 7200.7 Plus (ST3160023A) емкостью 160 GB, размер буфера 8 MB, а для SATA -- Seagate Barracuda 7200.7 (ST3160023A) также объе-мом 160 GB и с 8-мегабайтовым буфером.
В качестве массива был выбран RAID 0, и причин тому несколько. Чистый RAID 1 далеко не всегда востребован. Первым параметром для пользователей бюджетных контроллеров является все-таки скорость, а уж потом надежность. RAID 0+1 в этом плане более привлекателен. Но, во-первых, он требует уже четыре винчестера, что существенно увеличивает стоимость, которая не всегда окупается получаемой надежностью, точнее, не во всех классах задач эта надежность будет востребована в полной мере. А во-вторых, на двухканальных SATA-контроллерах данный тип массивов просто нереализуем, а на двуканальных IDE -- реализуем, но в режиме "два вин-честера на канал" возможно серьезное снижение производительности. Что касается RAID 5, то далеко не все участники материала имеют на борту XOR-процессор для его поддержки. К тому же данный тип массива еще более специфичен, чем RAID 1. По-этому нами и был выбран именно RAID 0 как наиболее универсальный и востребованный. Для двухканальных контроллеров, даже если можно было подключать к ним четыре диска, мы использовали только двухдисковую конфигурацию, а для более старших моделей, вне зависимости от физического числа каналов и количества накопителей на канал, -- четырехдисковую.
В качестве тестового стенда была использована система на основе материнской платы ASUS PSCH-SR (чипсет E7210), 1 GB памяти PC3200 (2x512 MB в двухканальном режиме), процессора Intel Pentium 4 3,2 GHz. Тесты проводились под управлением ОС Windows XP Professional SP1.
Для оценки производительности использовался пакет Intel IOMeter, замерялись параметры Iops (число операций ввода/вывода в секунду) и максимальное время отклика системы.
Комментарии к результатам
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| RAID 0 (два диска) |
До очереди длиной 16 запросов SATA-контроллеры от Adaptec и Promise показывали схожее быстродействие. Далее продукт Promise продолжал плавно увеличивать число операций ввода/вывода, а вот Adaptec 1210SA несколько "просел". Но затем ситуация снова выравнивается, и оба устройства демонстрируют очень близкую производительность.
А вот среди IDE-контроллеров разница более заметна -- Promise FastTrak TX2000 везде оказывается существенно быстрее Adaptec 1200A. Чипсет, использованный в последнем, вряд ли является оптимальным даже для RAID-контроллера начального уровня.
Что касается максимального времени отклика, то здесь ситуация аналогичная -- в лидерах Promise S150 TX2Plus, очень близко к нему идет Adaptec 1210SA, а в аутсайдерах модель 1200А.
Database (2 диска). На этой модели поведение контроллеров полностью аналогично вышеописанному, разве что из-за увеличившейся сложности разрыв между ними сократился. Особенно это касается IDE-моделей.
File Server (2 диска). Картина практически полностью повторяет ситуацию в шаблоне Database -- небольшие количественные изменения в скорости и времени отклика никак не влияют на общее поведение контроллеров.
В итоге самым быстрым двухканальным контроллером из рассмотренных является Promise S150 TX2Plus, незначительно отстает от него Adaptec 1210SA. А вот следующая модель Adaptec -- 1200A -- оказалась явно неудачной и неспособна на равных конкурировать с остальными участниками.
Напомним еще раз -- немалую долю в преимущество SATA-продуктов над обыкновенными IDE вложила "особенность" используемых жестких дисков. Ну а теперь перейдем к четырехдисковой конфигурации.
Workstation (4 диска). И снова в лидерах продукт от Promise, на этот раз четырехканальный SATA-контроллер Promise S150 TX4. Отстававший на очередях с малым числом запросов, с усложнением задачи его догоняет Adapteс 2400A. Наличие 32-мегабайтового кэша существенно помогло этому контроллеру на запросах с длиной очереди свыше 64. Вплоть до длины в 64 запроса выделить лидера сложно -- все продукты идут очень плотной группой. Лишь Adaptec 2810SA явно выбивается из общего ряда, и причем не в лучшую сторону... Разница между моделями становится видна лишь на длине очереди в 256 запросов. Здесь наблюдается весьма интересная картина -- оба продукта Adaptec (2410SA и 28410SA), несмотря на наличие собственного кэш-буфера объемом 64 MB, проигрывают продуктам Promise.
График максимального времени отклика полностью согласуется с чистой производительностью и лишь подтверждает описанную нами выше картину.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| RAID 0 (четыре диска) |
По времени отклика все участники почти идентичны до длины очереди 256 запросов. Здесь они разделились на группу, состоящую из контроллеров Adaptec 2810SA и Adaptec 2410SA, показавших максимальное время, и "всех остальных", продемонстрировавших почти равные результаты.
File Server (4 диска). В общем, аналогичная с шаблоном Database ситуация. Практически те же лидеры и те же отстающие.
В этой группе продуктов наиболее производительным во всех случаях оказался Promise S150 TX4. Довольно уверенно, особенно на сложных запросах, вел себя Promise SuperTrak SX6000. Единственная оговорка -- на шаблоне File Server он несколько уступил продуктам Adaptec 2400A и Promise TX4000 при длине очереди запросов больше 64.
Выводы
Как мы говорили вначале, эта статья носит больше обзорный, чем тестово-сравнительный характер. Ввиду ограничений, наложенных нами самими на процесс тестирования, выбрать безусловного лидера среди рассмотренных устройств достаточно сложно. Мы можем лишь констатировать факт, что некое устройство оказалось быстрее конкурентов во вполне конкретной конфигурации на конкретной задаче. Сохранится ли такое распределение участников при смене марки жесткого диска либо при построении массива другого уровня -- сказать не беремся. Для тех, кому нужны "победители" и "проигравшие", мы привели данные в предыдущей части материала. А здесь поговорим несколько о других вещах.
На рынке на сегодняшний день присутствует достаточно большое количество продуктов нижнего ценового диапазона, позволяющих даже домашнему пользователю обзавестись RAID-массивом. Нужно это или нет -- решать покупателю, но такая возможность реально существует и позволяет еще немного увеличить быстродействие системы. Особенно в задачах, ориентированных на операции с солидными объемами данных либо требующих интенсивного обращения к жесткому диску. При этом разница между самыми простыми и самыми сложными контроллерами становится тем заметнее, чем большее число запросов приходится обрабатывать. Поэтому на дорогие модели, оснащенные собственным кэш-буфером, стоит обращать внимание лишь там, где задействуются многопользовательские вычислительные среды. Рабочие станции -- как правило, системы однопользовательские, пусть и многозадачные. В этом случае вполне достаточно быстрого относительно недорогого контроллера с базовым набором возможностей.
Классом повыше стоят продукты со встроенным буфером и аппаратной реализацией RAID 5. Сфера их применения -- бюджетные серверы небольших организаций. И наконец, верхний класс -- это контроллеры с числом портов от восьми и выше и развитыми возможностями конфигурирования и диагностики, поддерживающие процедуры горячей замены дисков и увеличение объема буфера.
В общем, даже среди таких, казалось бы, начального уровня продуктов, как ATA RAID-контроллеры, есть решения практически на любой класс задач. Если значительное увеличение производительности жесткого диска обещано нам только с полной сменой интерфейса, то почему бы не продлить жизнь уже существующих накопителей с помощью "сторонних устройств" -- RAID-контроллеров.