Сегодняшний файл-сервер или web-сервер никак не обходится без RAID-массива. Только этот режим работы может обеспечить нужную пропускную способность и скорость работы с системой хранения данных. До недавнего времени единственными жесткими дисками, подходящими для такой работы были диски с интерфейсом SCSI и скоростью вращения шпинделя 10-15 тысяч оборотов в минуту. Для работы таких дисков требовался отдельный контроллер SCSI. Скорость передачи данных по SCSI достигала 320 Мб/с, однако интерфейс SCSI - это обычный параллельный интерфейс, со всеми его недостатками.

Совсем недавно появился новый дисковый интерфейс. Его назвали SAS (Serial Attached SCSI). Базы отдыха в челябинске -На сегодняшний день уже множество компаний имеют в продуктовой линейке контроллеры для этого интерфейса с поддержкой всех уровней массивов RAID. В нашем мини-обзоре мы рассмотрим двух представителей нового семейства контроллеров SAS от Adaptec. Это 8 портовая модель ASR-4800SAS и 4+4 портовая ASR-48300 12C.

Знакомство с SAS

Что же это за интерфейс такой - SAS? На самом деле SAS - это гибрид SATA и SCSI. Технология вобрала в себя достоинства двух интерфейсов. Начнем с того, что SATA - последовательный интерфейс с двумя независимыми каналами чтения и записи, а каждое устройство SATA подключается к отдельному каналу. SCSI имеет очень эффективный и надежный корпоративный протокол передачи данных, но недостатком является параллельный интерфейс и общая шина для нескольких устройств. Таким образом, SAS свободен от недостатков SCSI, обладает достоинствами SATA и обеспечивает скорость до 300 Мб/с на один канал. По схеме ниже можно примерно представить схему подключения SCSI и SAS.

Двунаправленность интерфейса сводит задержки к нулю, поскольку отсутствует переключение канала на чтение/запись.

Любопытной и положительной особенностью Serial Attached SCSI является то, что этот интерфейс поддерживает диски SAS и SATA, причем одновременно к одному контроллеру можно подключать диски обоих типов. Однако диски с интерфейсом SAS невозможно подключить к контроллеру SATA, так как эти диски, во-первых, требуют специальных команд SCSI (протокол Serial SCSI Protocol) при работе, а во-вторых, физически несовместимы с SATA-колодкой. Каждый диск SAS подключается к собственному порту, но, тем не менее, существует возможность подключить больше дисков, чем имеется портов у контроллера. Такую возможность обеспечивают SAS-расширители (Expander).

Оригинальным отличием колодки диска SAS от колодки диска SATA является дополнительный порт данных, то есть каждый диск Serial Attached SCSI имеет два порта SAS со своим оригинальным ID, таким образом технология обеспечивает избыточность, что повышает надежность.

Кабели SAS немного отличаются от SATA, предусмотрена специальная кабельная оснастка, включенная в комплект SAS-контроллера. Также как и SCSI, жесткие диски нового стандарта могут подключаться не только внутри корпуса сервера, но и снаружи, для чего предусмотрены специальные кабели и оснастка. Для подключения дисков с «горячей заменой» используются специальные платы - backplane, имеющие все необходимые разъемы и порты для подключения дисков и контроллеров.

Как правило, плата backplane расположена в специальном корпусе с салазочным креплением дисков, такой корпус содержит в себе RAID-массив и обеспечивает его охлаждение. В случае выхода из строя одного или нескольких дисков имеется возможность оперативной замены неисправного HDD, причем замена неисправного накопителя не останавливает работу массива - достаточно сменить диск и массив снова полноценно работает.

Адаптеры SAS от Adaptec

Компания Adaptec представила на ваш суд две довольно интересных модели RAID-контроллеров. Первая модель является представительницей бюджетного класса устройств для построения RAID в недорогих серверах начального уровня - это восьмипортовая модель ASR-48300 12C. Вторая модель гораздо более продвинута и предназначена для более серьезных задач, имеет на борту восемь каналов SAS - это ASR-4800SAS. Но давайте рассмотрим подробнее каждую из них. Начнем с более простой и дешевой модели.

Adaptec ASR-48300 12C

Контроллер ASR-48300 12C предназначен для построения небольших RAID-массивов уровней 0, 1 и 10. Таким образом, основные типы дисковых массивов можно построить, используя этот контроллер. Поставляется данная модель в обычной картонной коробке, которая оформлена в сине-черных тонах, на лицевой стороне упаковки имеется стилизованное изображение контроллера, летящего из компьютера, что должно навевать мысли о высокой скорости работы компьютера с данным устройством внутри.

Комплект поставки минимален, но включает все необходимое для начала работы с контроллером. В комплекте содержится следующее.

Контроллер ASR-48300 12C
. Низкопрофильная скоба

. Диск с ПО Storage Manager
. Краткий мануал
. Соединительный кабель с колодками SFF8484 to 4xSFF8482 и питания 0.5 м.

Контроллер предназначен для шины PCI-X 133 МГц, которая имеет очень широкое распространение в серверных платформах. Адаптер предоставляет восемь портов SAS, однако, только четыре порта реализовано в виде разъема SFF8484, к которому подключаются диски внутри корпуса, а оставшиеся четыре канала выведены наружу в виде разъема SFF8470, поэтому часть дисков необходимо подключать снаружи - это может быть внешний бокс с четырьмя дисками внутри.

При использовании экспандера, контроллер имеет возможность работать со 128-ю дисками в массиве. Кроме того, контроллер способен работать в 64-битном окружении и поддерживает соответствующие команды. Карта может быть установлена в низкопрофильный сервер высотой 2U, если поставить идущую в комплекте низкопрофильную заглушку. Общие характеристики платы следующие.

Преимущества

Экономичный контроллер Serial Attached SCSI с технологией Adaptec HostRAID™ для высокопроизводительного хранения важных данных.

Потребности клиента

Идеально для поддержки приложений серверов начального и среднего уровня и рабочих групп, которым требуется высокопроизводительное хранение данных и надежная защита, например, приложений резервного копирования, веб-контента, электронной почты, баз данных и совместного доступа к данным.

Системное окружение — Серверы отделов и рабочих групп

Тип интерфейса системной шины — PCI-X 64 bit/133 МГц, PCI 33/66

Внешние соединения — Один x 4 Infiniband/Serial Attached SCSI (SFF8470)

Внутренние соединения — Один 32 pin x 4 Serial Attached SCSI (SFF8484)

Системные требования — Серверы типа IA-32, AMD-32, EM64T и AMD-64

Разъем 32/64-bit PCI 2.2 или 32/64-bit PCI-X 133

Гарантия — 3 года

Уровни RAID levels — Adaptec HostRAID 0, 1, и 10

Ключевые характеристки RAID

• Поддержка загрузочных массивов
• Автоматическое восстановление
• Управление с помощью ПО Adaptec Storage Manager
• Фоновая инициализация

Размеры платы — 6.35см x 17.78см (включая внешний разъем)

Рабочая температура — от 0° до 50° C

Рассеиваемая мощность — 4 Вт

Mean Time Before Failure (MTBF - наработка на отказ) — 1692573 ч при 40 ºC.

Adaptec ASR-4800SAS

Адаптер под номером 4800 более продвинут функционально. Эта модель позиционируется для более скоростных серверов и рабочих станций. Здесь реализована поддержка практически любых массивов RAID - массивы которые имеются у младшей модели, а также можно сконфигурировать массивы RAID 5, 50, JBOD и Adaptec Advanced Data Protection Suite с RAID 1E, 5EE, 6, 60, Copyback Hot Spare с опцией Snapshot Backup для серверов в башенном корпусе и серверов высокой плотности для монтажа в стойку.

Модель поставляется в аналогичной младшей модели упаковке с оформлением в том же «авиационном» стиле.

В комплекте представлено почти то же самое, что и у младшей карты.

Контроллер ASR-4800SAS
. Полноразмерная скоба
. Диск с драйвером и полным руководством
. Диск с ПО Storage Manager
. Краткий мануал
. Два кабеля с колодками SFF8484 to 4xSFF8482 и питания по 1 м.

Контроллер имеет поддержку шины PCI-X 133 МГц, но имеется и модель 4805, аналогичная функционально, но использующая шину PCI-E x8. Адаптер предоставляет те же восемь портов SAS, однако реализованы все восемь портов в качестве внутренних, соответственно, плата имеет два разъема SFF8484 (под два комплектных кабеля), однако имеется и внешний разъем типа SFF8470 на четыре канала, при подключении к которому один из внутренних разъемов отключается.

Точно так же, как и в младшем устройстве, количество дисков расширяемо до 128 с помощью экспандеров. Но основным отличием модели ASR-4800SAS от ASR-48300 12C является наличие на первой 128 Мб DDR2 ECC памяти, используемой в качестве КЭШа, что ускоряет работу с дисковым массивом и оптимизирует работу с мелкими файлами. Доступен опциональный батарейный модуль для сохранения данных в КЭШе при отключении питания. Общие характеристики платы следующие.

Преимущества — Подключение высокопроизводительных устройств хранения и защиты данных для серверов и рабочих станций

Потребности клиента — Идеально для поддержки приложений серверов и рабочих групп, которым требуется постоянный высокий уровень скорости операций чтения-записи, например, приложений потокового видео, веб-контента, видео по запросу, фиксированного контента и хранения справочных данных.

• Системное окружение — Серверы отделов и рабочих групп и рабочие станции
• Тип интерфейса системной шины — Хост-интерфейс PCI-X 64-bit/133 MHz
• Внешние соединения — Разъем SAS один x4
• Внутренние соединения — Разъемы SAS два x4
• Скорость передачи данных — До 3 ГБ/с на порт
• Системные требования -Архитектура Intel или AMD со свободным разъемом 64-bit 3.3v PCI-X
• Поддерживает архитектуры EM64T и AMD64
• Гарантия — 3 года
• Стандартные уровни RAID — RAID 0, 1, 10, 5, 50
• Стандатные возможности RAID — Горячий резерв, миграция уровней RAID, Online Capacity Expansion, Optimized Disk, Utilization, S.M.A.R.T и поддержка SNMP, а также возможности из Adaptec Advanced

• Data Protection Suite включающие:

1. Hot Space (RAID 5EE)
2. Striped Mirror (RAID 1E)
3. Dual Drive Failure Protection (RAID 6)
4. Copyback Hot Spare

• Дополнительные возможности RAID — Snapshot Backup
• Размеры платы — 24см x 11.5см
• Рабочая температура — от 0 до 55 градусов C
• Mean Time Before Failure (MTBF - наработка на отказ) — 931924 ч при 40 ºC.

Тестирование

Тестирование адаптеров - дело непростое. Тем более что большого опыта работы с SAS нами еще не приобретено. Поэтому решено было провести тестирование скорости работы жестких дисков с интерфейсом SAS в сравнении с дисками SATA. Для этого мы использовали имевшиеся у нас диски SAS 73 Гб Hitachi HUS151473VLS300 на 15000rpm с 16Mb буфером и WD 150Гб SATA150 Raptor WD1500ADFD на 10000rpm с 16Mb буфером. Мы провели прямое сравнение двух быстрых дисков, но имеющих разные интерфейсы на двух контроллерах. Тестировались диски в программе HDTach, в которой были получены следующие результаты.

Adaptec ASR-48300 12C

Adaptec ASR-4800SAS

Логично было предположить, что жесткий диск с интерфейсом SAS окажется быстрее, чем SATA, хотя для оценки производительности мы взяли самый быстрый диск WD Raptor, который вполне может поспорить по производительности со многими 15000 об/мин SCSI дисками. Что касается различия между контроллерами - то они минимальны. Конечно, старшая модель предоставляет больше функций, но необходимость в них возникает только в корпоративном секторе применения таких устройств. К таким корпоративным функциям относятся особые уровни RAID и дополнительная КЭШ-память на борту контроллера. Обычный домашний пользователь вряд ли будет устанавливать в домашнем, пусть и по самую крышу модифицированном ПК 8 жестких дисков, собранных в RAID-массив с избыточностью - скорее будет отдано предпочтение задействовать четыре диска под массив уровня 0+1, а оставшиеся будут использоваться для данных. Вот тут-то как раз и пригодится модель ASR-48300 12C. К тому же, некоторые оверклокерские материнские платы имеют интерфейс PCI-X. Достоинством модели для домашнего применения как раз является относительно доступная цена (в сравнении с восемью жесткими дисками) в $350 и простота применения (вставил и подключил). Кроме того, особый интерес представляют жесткие диски 10-тысячники формата 2.5 дюйма. Эти винчестеры имеют меньшее энергопотребление, меньше греются и меньше занимают места.

Выводы

Это необычный обзор для нашего сайта и он больше направлен на изучение интереса со стороны пользователей к обзорам специального аппаратного обеспечения. Сегодня были рассмотрены не только два непривычных RAID-контроллера от известного и успевшего себя зарекомендовать производителя серверного оборудования - компании Adaptec. Это еще и попытка написания первой аналитической статьи на нашем сайте.

Касаемо наших сегодняшних героев, SAS контроллеров Adaptec можно сказать, что очередные два продукта компании удались. Младшая модель, ASR-48300 стоимостью $350, вполне может прижиться в производительном домашнем компьютере и уж тем более в сервере (или компьютере, выполняющем его роль) начального уровня. Для этого модель имеет все предпосылки: удобное ПО Adaptec Storage Manager, поддержку от 8 до 128 дисков, работу с основными уровнями RAID.

Старшая модель предназначена для серьезных задач и, конечно, может использоваться в недорогих серверах, но только в том случае, если имеются особые требования к скорости работы с мелкими файлами и надежности хранения информации, ведь карта поддерживает все уровни RAID-массивов корпоративного класса с избыточностью и имеет 128 Мб быстрой КЭШ-памяти стандарта DDR2 с Error Correction Control (ECC). При этом стоимость контроллера составляет $950.

ASR-48300 12C

Плюсы модели

• Доступность
• Поддержка от 8 до 128 дисков
• Простота использования
• Стабильная работа
• Репутация Adaptec

• Слот PCI-X - для большей популярности не хватает только поддержки более распространенного PCI-E

ASR-4800SAS

• Стабильная работа
• Репутация производителя
• Хорошая функциональность
• Доступность апгрейда (программного и аппаратного)
• Доступность версии с PCI-E
• Простота использования
• Поддержка от 8 до 128 дисков
• 8 внутренних каналов SAS

• Не очень подходит для бюджетного и домашнего секторов применения.

Жесткий диск для сервера, особенности выбора

Жесткий диск - это самый ценный компонент в любом компьютере. Ведь на нем хранится информация, с которой работает компьютер и пользователь, в том случае, если речь идет о персональном компьютере. Человек, каждый раз садясь за компьютер, рассчитывает на то, что сейчас пробежит экран загрузки операционной системы, и он приступит к работе со своими данными, которые выдаст «на гора» из своих недр винчестер. Если же речь идет о жестком диске, или даже об их массиве в составе сервера, то таких пользователей, которые рассчитывают получить доступ к личным, или же рабочим данным, - десятки, сотни и тысячи. И вся их спокойная работа или же отдых и развлечения зависит от этих устройств, которые постоянно хранят в себе данные. Уже из этого сравнения видно, что запросы к жестким дискам домашнего и промышленного класса предъявляются неравнозначные - в первом случае с ним работает один пользователь, во втором - тысячи. Получается, что второй жесткий диск должен быть надежнее, быстрее, устойчивей первого во много раз, ведь с ним работают, на него надеются множество пользователей. В этой статье будут рассмотрены типы используемых в корпоративном секторе жестких дисков и особенности их конструкции, позволяющие добиться высочайшей надежности и производительности.

SAS и SATA диски - такие похожие и такие разные

До недавнего времени, стандарты жестких дисков промышленного класса и бытового, различались значительно, и были несовместимы - SCSI и IDE, в настоящее время ситуация изменилась - на рынке в подавляющем большинстве находятся жесткие диски стандарта SATA и SAS (Serial Attached SCSI). Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору и совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как высокоскоростные, но при этом небольшой емкости, (на момент написания статьи - до 300 Гб) накопители SAS, так и менее скоростные, но в разы более емкие, накопители SATA (на момент написания статьи до 2 Тб). Таким образом, в одной дисковой подсистеме можно объединить жизненно важные приложения, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, и более экономичные приложения с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

То есть, к разьемам SAS можно подключить как SAS устройства, так и SATA, а к разъемам SATA подключаются лишь SATA устройства.

SAS и SATA - высокая скорость и большая емкость. Что выбрать?

SAS-диски, пришедшие на смену дискам SCSI полностью унаследовали их основные характеризующие винчестер свойства: скорость вращения шпинделя (15000 rpm) и стандарты объема (36,74,147 и 300 Гб). Тем не менее, сама технология SAS значительно отличается от SCSI. Коротко рассмотрим основные отличия и особенности:Интерфейс SAS использует соединение «точка-точка» — каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом, в отличие от него, SCSI работает по общей шине.

SAS поддерживает большое количество устройств (> 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине.

SAS интерфейс поддерживает скорость передачи данных между устройствами на скоростях 1,5; 3; 6 Гб/с, в то время как у интерфейса SCSI скорость шины не выделена на каждое устройство, а делится между ними.

SAS поддерживает подключение более медленных устройств с интерфейсом SATA.

SAS конфигурации значительно легче в монтаже, установке. Такая система проще масштабируется. Кроме того, SAS винчестеры унаследовали надежность жестких дисков SCSI.

При выборе дисковой подсистемы - SAS или SATA нужно руководствоваться тем, какие функции будут выполняться сервером или рабочей станцией. Для этого нужно определиться со следующими вопросами:

1. Какое количество одновременных разноплановых запросов будет обрабатывать диск? Если большое - Ваш однозначный выбор - диски SAS. Так же, если Ваша система будет обслуживать большое количество пользователей - выбирайте SAS.

2. Какое количество информации будет храниться на дисковой подсистеме Вашего сервера или рабочей станции? Если более 1-1,5 Тб - стоит обратить внимание на систему на базе SATA винчестеров.

3. Каков бюджет, выделяемый на покупку сервера или рабочей станции? Следует помнить, что помимо SAS дисков потребуется SAS контроллер, который тоже нужно учитывать.

4. Планируете ли вы, в последствие, рост объема данных, рост производительности или усиление отказоустойчивости системы? Если да, то Вам понадобиться дисковая подсистема на базе SAS, она проще масштабируется и более надежна.

5. Ваш сервер будет работать с критически важными данными и приложениями - Ваш выбор - SAS диски, рассчитанные на тяжелые условия эксплуатации.

Надежная дисковая подсистема, это не только качественные жесткие диски именитого производителя, но и внешний дисковый контроллер. О них пойдет речь в одной из следующих статей. Рассмотрим диски SATA, какие разновидности этих дисков бывают и какие следует использовать при построении серверных систем.

SATA диски: бытовой и промышленный сектор

SATA диски, используемые повсеместно, от бытовой электроники и домашних компьютеров до высокопроизводительных рабочих станций и серверов, различаются на подвиды, есть диски для использования в бытовой технике, с низким тепловыделением, энергопотреблением, и как следствие, заниженной производительностью, есть диски - среднего класса, для домашних компьютеров, и есть диски для высокопроизводительных систем. В этой статье мы рассмотрим класс винчестеров для производительных систем и серверов.

Эксплуатационные характеристики

	HDD серверного класса	HDD desktop класса
Скорость вращения	7,200 об/мин (номинальная)	7,200 об/мин (номинальная)
Объем кэша
Среднее время задержки	4,20 мс (номинальное)	6,35 мс (номинальное)
Скорость передачи данных
Чтение из кэша накопителя (Serial ATA)	максимум 3 Гб/с	максимум 3 Гб/с
Физические характеристики
Емкость после форматирования	1 000 204 МБ	1 000 204 МБ
Емкость
Интерфейс	SATA 3 Гб/с	SATA 3 Гб/с
Кол-во доступных пользователю секторов	1 953 525 168	1 953 525 168
Габариты
Высота	25,4 мм	25,4 мм
Длина	147 мм	147 мм
Ширина	101,6 мм	101,6 мм
	0,69 кг	0,69 кг
Ударопрочность
Ударопрочность в рабочем состоянии	65G, 2 мс	30G; 2 мс
Ударопрочность в нерабочем состоянии	250G, 2 мс	250G, 2 мс
Температура
В рабочем состоянии	от -0° C до 60° C	от -0° C до 50° C
В нерабочем состоянии	от -40° C до 70° C	от -40° C до 70° C
Влажность
В рабочем состоянии		относительная влажность 5-95%
В нерабочем состоянии	относительная влажность 5-95%	относительная влажность 5-95%
Вибрация
В рабочем состоянии
Линейная	20-300 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)	22-330 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)
Произвольная	0,004 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,005 g/Гц (10 - 300 Гц)
В нерабочем состоянии
Низкая частота	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)
Высокая частота		20-500 Гц, 4,0G (от 0 до пиковой)

В таблице представлены характеристики жестких дисков одного из ведущих производителей, в одной колонке приведены данные SATA винчестера серверного класса, в другой обычного SATA винчестера.

Из таблицы мы видим, что диски различаются не только по характеристикам быстродействия, но и по характеристикам эксплуатационным, которые напрямую влияют на продолжительность жизни и успешной работы винчестера. Следует обратить внимание на то, что внешне эти жесткие диски отличаются малозначительно. Рассмотрим, какие технологии и особенности позволяют это сделать:

Усиленный вал (шпиндель) жесткого диска, у некоторых производителей закрепляется с двух концов, что уменьшает влияние внешней вибрации и способствует точному позиционированию блока головок во время операций чтения и записи.

Применение специальных интеллектуальных технологий, позволяющих учитывать как линейную так и угловую вибрацию, что уменьшает время позиционирования головок и увеличивает производительность дисков до 60%

Функция устранения ошибок по времени работы в RAID массивах - предотвращает выпадение жестких дисков из RAID, что является характерной особенностью обычных жестких дисков.

Корректировка высоты полета головок в совокупности с технологией предотвращения соприкосновения с поверхностью пластин, что приводит к значительному увеличению срока жизни диска.

Широкий спектр функций самодиагностики, позволяющих заранее предсказать тот момент, когда жесткий диск выйдет из строя, и предупредить об этом пользователя, что позволяет успеть сохранить информацию на резервный накопитель.

Функции, позволяющие снизить показатель невосстановимых ошибок чтения, что увеличивает надежность серверного жесткого диска, по сравнению с обычными жесткими дисками.

Говоря о практической стороне вопроса, можно уверенно утверждать, что специализированные жесткие диски в серверах «ведут себя» намного лучше. В техническую службу происходит в разы меньше обращений по нестабильности работы RAID массивов и отказам жестких дисков. Поддержка производителем серверного сегмента винчестеров происходит намного оперативнее, чем обычных жестких дисков, в связи с тем, что приоритетным направлением работы любого производителя систем хранения данных является промышленный сектор. Ведь именно в нем находят применение самые передовые технологии, стоящие на страже Вашей информации.

Аналог SAS дисков:

Жесткие диски от компании Western Digital VelociRaptor. Эти накопители со скоростью вращения дисков 10 тыс. об/мин, оснащаемые интерфейсом SATA 6 Гб/с и 64 МБ кэш-памяти. Время наработки этих накопителей на отказ составляет 1,4 миллиона часов.
Более подробно на сайте производителя www.wd.com

Заказать сборку сервера на базе SAS или аналогом SAS жеских дисков Вы можете в нашей компании "Статус" в Санкт-Петербурге, также, купить или заказать SAS жеские диски в Санкт-Петербурге Вы можете:

• звоните по телефону +7-812-385-55-66 в Санкт-Петербурге
• пишите на адрес
• оставляйте заявку у нас на сайте на странице "Онлайн заявка"

Введение

Посмотрите на современные материнские платы (или даже на некоторые более старые платформы). Нужен ли для них специальный RAID-контроллер? На большинстве материнских плат есть трехгигабитные порты SATA, также как аудио-разъёмы и сетевые адаптеры. Большинство современных чипсетов, таких как AMD A75 и Intel Z68 , имеют поддержку SATA на 6 Гбит/с. При такой поддержке со стороны чипсета, мощному процессору и наличию портов ввода/вывода, нужны ли вам дополнительные карты для систем хранения и отдельный контроллер?

В большинстве случаев обычные пользователи могут создать массивы RAID 0, 1, 5 и даже 10, используя встроенные порты SATA на материнской плате и специальное ПО, при этом можно получить очень высокую производительность. Но в тех случаях, когда требуется более сложный уровень RAID – 30, 50 или 60 – более высокий уровень управления диском или масштабируемость, то контроллеры на чипсете могут не справиться с ситуацией. В таких случаях нужны решения профессионального класса.

В таких случаях вы больше не ограничены системами хранения SATA. Большое количество специальных карт обеспечивают поддержку SAS (Serial-Attached SCSI) или дисков Fibre Channel (FC), каждый из этих интерфейсов несёт с собой уникальные преимущества.

SAS и FC для профессиональных решений RAID

Каждый из трёх интерфейсов (SATA, SAS и FC) имеет свои плюсы и свои минусы, никакой из них не может быть безоговорочно назван лучшим. Сильные стороны приводов на базе SATA заключаются в высокой ёмкости и низкой цене, в сочетании с высокими скоростями передачи данных. Диски SAS славятся своей надёжностью, масштабируемостью и высокой скоростью ввода/вывода. Системы хранение FC обеспечивают постоянную и очень высокую скорость передачи данных. Некоторые компании до сих пор используют решения Ultra SCSI, хотя они могут работать не более чем с 16 устройствами (один контроллер и 15 дисков). Более того, полоса пропускания в этом случае не превышает 320 Мбайт/с (в случае Ultra-320 SCSI), что не может конкурировать с более современными решениями.

Ultra SCSI – это стандарт для профессиональных корпоративных решений систем хранения. Однако SAS приобретает всё большую популярность, поскольку предлагает не только существенно бoльшую полосу пропускания, но также и большую гибкость при работе со смешанными системами SAS/SATA, что позволяет оптимизировать издержки, производительность, готовность и ёмкость даже в одном единственном JBOD (наборе дисков). Кроме того, многие SAS-диски обладают двумя портами с целью возможности резервирования. Если одна карта контроллера выходит из строя, то переключение дисковода на другой контроллер позволяет избежать отказа всей системы. Таким образом SAS обеспечивает высокую надежность всей системы.

Более того, SAS – это не только протокол "точка-точка" для соединения контроллера и устройства хранения. Он поддерживает до 255 устройств хранения на порт SAS при использовании экспандера. Используя двухуровневую структуру экспандеров SAS, теоретически, можно присоединить к одному каналу SAS 255 x 255 (или чуть больше 65 000) устройств хранения, если конечно контроллер способен поддерживать такое большое число устройств.

Adaptec, Areca, HighPoint и LSI: тесты четырёх контроллеров SAS RAID

В этом сравнительном тесте мы исследуем производительность современных SAS RAID-контроллеров, которые представлены четырьмя продуктами: Adaptec RAID 6805, Areca ARC-1880i, HighPoint RocketRAID 2720SGL и LSI MegaRAID 9265-8i.

Почему SAS, а не FC? С одной стороны, SAS – на сегодня наиболее интересная и уместная архитектура. Она предоставляет такие возможности, как зонирование, которое очень привлекательно для профессиональных пользователей. С другой стороны, роль FC на профессиональном рынке снижается, а некоторые аналитики даже предсказывают её полный уход, основываясь на количестве поставленных жёстких дисков. По мнению экспертов IDC, будущее FC выглядит достаточно мрачным, а вот жёсткие диски SAS могут претендовать на 72% рынка корпоративных жёстких дисков в 2014 году.

Adaptec RAID 6805

Производитель чипов PMC-Sierra вывел на рынок серию "Adaptec by PMC" семейства контроллеров RAID 6 в конце 2010 г. Карты контроллера серии 6 основаны на двухъядерном контроллере ROC (RAID on Chip) SRC 8х6 Гбайт, который поддерживает кэш-память 512 Мбайт и до 6 Гбит/с на SAS-порт. Есть три низкопрофильные модели: Adaptec RAID 6405 (4 внутренних порта), Adaptec RAID 6445 (4 внутренних и 4 внешних порта) и та, что мы тестировали – Adaptec RAID 6805 с восемью внутренними портами, стоимостью около $460.

Все модели поддерживают JBOD и RAID всех уровней – 0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50 и 60.

Соединённый с системой через интерфейс x8 PCI Express 2.0, Adaptec RAID 6805 поддерживает до 256 устройств через SAS экспандер. В соответствии со спецификациями производителя, стабильная скорость передачи данных в систему может достигать 2 Гбайт/с, а пиковая может достигать 4.8 Гбайт/с на агрегированный SAS-порт и 4 Гбайт/с на интерфейс PCI Express – последняя цифра – максимальное теоретически возможное значение для шины PCI Express 2.0х.

ZMCP без необходимости поддержки

Наш тестовый образец пришел с Adaptec Falsh Module 600, который использует Zero Maintenance Cache Protection (ZMCP) и не использует устаревший Battery Backup Unit (BBU). Модуль ZMCP – это блок с флэш-чипом на 4 Гбайт NAND, который используется для резервного копирования кэш-памяти контроллера в случае отключения энергопитания.

Поскольку копирование из кэш-памяти во флэш-память происходит очень быстро, Adaptec использует конденсаторы для поддержки питания, а не аккумуляторы. Преимущество конденсаторов заключается в том, что они могут работать так же долго, как и сами карты, тогда как резервные аккумуляторы должны заменяться каждые несколько лет. Кроме того, однажды скопированные во флэш-память данные могут храниться там несколько лет. Для сравнения: вы обычно имеете около трёх дней для хранения данных перед тем, как кэшированная информация будет потеряна, что заставляет вас торопиться с восстановлением данных. Как и предполагает само название ZMCP, это решение, способное противостоять отказам по энергопитанию.

Производительность

Adaptec RAID 6805 в режиме RAID 0 проигрывает в наших тестах потокового чтения/записи. Кроме того RAID 0 – это не типичный случай для бизнеса, которому нужна защита данных (хотя он вполне может использоваться для рабочей станции, занимающейся рендерингом видео). Последовательное чтение идёт на скорости 640 Мбайт/с, а последовательная запись – на 680 Мбайт/с. По этим двум параметрам LSI MegaRAID 9265-8i занимает верхнюю позицию в наших тестах. Adaptec RAID 6805 работают лучше в тестах RAID 5, 6 и 10, но не является абсолютным лидером. В конфигурации только с SSD, контроллер Adaptec работает на скорости до 530 Мбайт/с, но его превосходят контроллеры Areca и LSI.

Карта Adaptec автоматически распознаёт то, что она называет конфигурацией HybridRaid, которая состоит из смеси жёстких и SSD-дисков, предлагая RAID на уровнях от 1 до 10 в такой конфигурации. Эта карта превосходит своих конкурентов благодаря специальным алгоритмам чтения/записи. Они автоматически направляют операции чтения на SSD, а операции записи и на жёсткие диски, и на SSD. Таким образом операции чтения будут работать как в системе только из SSD, а запись будет работать не хуже, чем в системе из жёстких дисков.

Однако, результаты наших тестов не отражают теоретической ситуации. За исключением бенчмарков для Web-сервера, где работает скорость передачи данных для гибридной системы, гибридная система SSD и жёстких дисков не может приблизиться к скорости работы системы только из SSD.

Контроллер Adaptec показывает себя гораздо лучше в тесте производительности ввода/вывода для жёстких дисков. Вне зависимости от типа бенчмарков (база данных, файл-сервер, Web-сервер или рабочая станция), контроллер RAID 6805 идёт нога в ногу с Areca ARC-1880i и LSI MegaRAID 9265-8i, и занимает первое или второе места. Только HighPoint RocketRAID 2720SGL лидирует в тесте ввода/вывода. Если заменить жёсткие диски на SSD, то LSI MegaRAID 9265-8i существенно обгоняет три других контроллера.

Установка ПО и настройка RAID

Adaptec и LSI обладают хорошо организованными и простыми в работе средствами для управления RAID. Инструменты управления позволяют администраторам получить удалённый доступ к контроллерам через сеть.

Установка массива

Areca ARC-188oi

Areca также выводит серию ARC-1880 в рыночный сегмент контроллеров 6 Гбит/с SAS RAID. По утверждению производителя, целевые приложения простираются от приложений NAS и серверов систем хранения до высокопроизводительных вычислений, резервирования, систем обеспечения безопасности и облачных вычислений.

Протестированные образцы ARC-1880i с восемью внешними портами SAS и восемью линиями интерфейса PCI Express 2.0 можно приобрести за $580. Низкопрофильная карта, которая является единственной картой в нашем наборе с активным кулером, построена на базе 800 МГц ROC с поддержкой кэша для данных 512 Мбайт DDR2-800. Используя SAS экспандеры, Areca ARC-1880i поддерживает до 128 систем хранения данных. Чтобы сохранить содержание кэша при отказе энергопитания, к системе опционально может быть добавлен аккумуляторный источник питания.

Кроме одиночного режима и JBOD, контроллер поддерживает уровни RAID 0, 1, 1E, 3, 5, 6, 10, 30, 50 и 60.

Производительность

Areca ARC-1880i хорошо справляется с тестами чтения/записи в RAID 0, достигая 960 Мбайт/с для чтения и 900 Мбайт/с для записи. Только LSI MegaRAID 9265-8i оказывается быстрее в этом конкретном тесте. Контроллер Areca не разочаровывает и в других бенчмарках. И в работе с жёсткими дисками, и с SSD, этот контроллер всегда активно конкурирует с победителями тестов. Хотя контроллер Areca стал лидером только в одном бенчмарке (последовательное чтение в RAID 10), он демонстрировал очень высокие результаты, например, скорость чтения в 793 Мбайт/с в то время, как самый быстрый конкурент, LSI MegaRAID 9265-8i, показал только 572 Мбайт/с.

Однако последовательная передача информации – это лишь одна из частей картины. Вторая – производительность ввода/вывода. Areca ARC-1880i и здесь выступает блистательно, на равных соперничая с Adaptec RAID 6805 и LSI MegaRAID 9265-8i. Аналогично своей победе в бенчмарке по скорости передачи данных, контроллер Areca победил и в одном из тестов ввода/вывода – бенчмарке Web-сервер. Контроллер Areca доминирует в бенчмарке Web-сервер на уровнях RAID 0, 5 и 6, а для RAID 10 вперёд вырывается Adaptec 6805, оставляя контроллер Areca на втором месте с небольшим отставанием.

Web GUI и установка параметров

Как и HighPoint RocketRAID 2720SGL, Areca ARC-1880i удобно управляется через Web-интерфейс и просто настраивается.

Установка массива

HighPoint RocketRAID 2720SGL

HighPoint RocketRAID 2720SGL – это SAS RAID-контроллер с восемь внутренними SATA/SAS-портами, каждый из которых поддерживает 6 Гбит/с. По информации производителя, эта низкопрофильная карта ориентирована на системы хранения для малого и среднего бизнеса, и на рабочие станции. Ключевой компонент карты – это RAID-контроллер Marvell 9485. Основные конкурентные преимущества – малые размеры и интерфейс PCIe 2.0 на 8 линий.

Кроме JBOD, карта поддерживает RAID 0, 1, 5, 6, 10 и 50.

Кроме той модели, что была протестирована в наших тестах, в низкопрофильной серии HighPoint 2700 есть ещё 4 модели: RocketRAID 2710, RocketRAID 2711, RocketRAID 2721 и RocketRAID 2722, которые, в основном, отличаются типами портов (внутренний/внешний) и их количеством (от 4 до 8). В наших тестах использовался самый дешёвый из этих RAID-контроллеров RocketRAID 2720SGL ($170). Все кабели к контроллеру приобретаются отдельно.

Производительность

В процессе последовательного чтения/записи в массив RAID 0, состоящий из восьми дисков Fujitsu MBA3147RC, HighPoint RocketRAID 2720SGL демонстрирует отличную скорость чтения 971 Мбайт/с, уступая только LSI MegaRAID 9265-8i. Скорость записи – 697 Мбайт/с – не так высока, но тем не менее превосходит скорость записи Adaptec RAID 6805. RocketRAID 2720SGL также демонстрирует целый спектр самых разных результатов. При работе с массивами RAID 5 и 6 он превосходит другие карты, но с RAID 10 скорость чтения падает до 485 Мбайт/с – самое низкое значение среди четырёх тестируемых образцов. Последовательная скорость записи в RAID 10 ещё хуже – всего 198 Мбайт/с.

Этот контроллер явно не создан для SSD. Скорость чтения здесь достигает 332 Мбайт/с, а скорость записи – 273 Мбайт/с. Даже Adaptec RAID 6805, который также не слишком хорош в работе с SSD, показывает в два раза лучшие результаты. Поэтому HighPoint не является конкурентом для двух карт, которые работают с SSD действительно хорошо: Areca ARC-1880i и LSI MegaRAID 9265-8i – они работают как минимум в три раза быстрее.

Всё, что мы смогли сказать хорошего о работе HighPoint в режиме ввода/вывода, мы сказали. Тем не менее RocketRAID 2720SGL занимает последнее место в наших тестах по всем четырём бенчмаркам Iometer. Контроллер HighPoint вполне конкурентоспособен другим картам при работе с бенчмарком для Web-сервера, но существенно проигрывает конкурентам по трём другим бенчмаркам. Это становится очевидным в тестах с SSD, где RocketRAID 2720SGL явно демонстрирует, что он не оптимизирован для работы с SSD. Он явно не использует все преимущества SSD по сравнению с жёсткими дисками. Например, RocketRAID 2720SGL показывает 17378 IOPs в бенчмарке баз данных, а LSI MegaRAID 9265-8i превосходит его по этому параметру в четыре раза, выдавая 75 037 IOPs.

Web GUI и установки для массива

Web-интерфейс RocketRAID 2720SGL удобен и прост в работе. Все параметры RAID устанавливаются легко.

Установка массива

LSI MegaRAID 9265-8i

LSI позиционирует MegaRAID 9265-8i, как устройство для рынка малого и среднего бизнеса. Эта карта подходит для обеспечения надёжности в облаках и других бизнес-приложений. MegaRAID 9265-8i – один из наиболее дорогих контроллеров в нашем тесте (он стоит $630), но как показывает тест, эти деньги платятся за его реальные преимущества. Перед тем, как мы представим результаты тестов, давайте обсудим технические особенности этих контроллеров и программные приложения FastPath и CacheCade.

LSI MegaRAID 9265-8i использует двухъядерный LSI SAS2208 ROC, использующий интерфейс PCIe 2.0 с восемью линиями. Число 8 в конце наименования устройства означает наличие восьми внутренних портов SATA/SAS, каждый из которых поддерживает скорость 6 Гбит/с. До 128 устройства хранения могут быть подключены к контроллеру через экспандеры SAS. Карта LSI cодержит 1 Гбайт кэша DDR3-1333 и поддерживает уровни RAID 0, 1, 5, 6, 10 и 60.

Настройка ПО и RAID, FastPath и CacheCade

LSI утверждает, что FastPath может существенно ускорить работу систем ввода/вывода при подключении SSD. По словам экспертов компании LSI, FastPath работает с любым SSD, заметно увеличивая производительность записи/чтения RAID-массива на базе SSD: в 2.5 раза при записи и в 2 раза при чтении, достигая 465 000 IOPS. Эту цифру мы не смогли проверить. Тем не менее, эта карта смогла выжать максимум из пяти SSD и без использования FastPath.

Следующее приложение для MegaRAID 9265-8i называется CacheCade. С его помощью можно использовать один SSD в качестве кэш-памяти для массива жёстких дисков. По словам экспертов LSI, это может ускорить процесс считывания раз в 50, в зависимости от размера рассматриваемых данных, приложений и метода использования. Мы попробовали работу этого приложения на массиве RAID 5, состоящем из 7 жёстких дисков и одного SSD (SSD использовался для кэша). По сравнению с системой RAID 5 из 8 жёстких дисков, стало очевидно, что CacheCade не только повышает скорость ввода/вывода, но также и общую производительность (тем больше, чем меньше объём постоянно используемых данных). Для тестирования мы использовали 25 Гбайт данных и получили 3877 IOPS на Iometer в шаблоне для Web-сервера, тогда как обычный массив жёстких дисков позволял получить только 894 IOPS.

Производительность

В конце концов оказывается, что LSI MegaRAID 9265-8i – это самый быстрый из всех SAS RAID-контроллеров в этом обзоре в операциях ввода/вывода. Однако, в процессе последовательных операций чтения/записи контроллер демонстрирует производительность среднего уровня, поскольку его производительность при последовательных действиях сильно зависит от уровня RAID, который вы используете. При тестировании жёсткого диска на уровне RAID 0 мы получаем скорость последовательно чтения 1080 Мбайт/с (что существенно превышает показатели конкурентов). Скорость последовательной записи на уровне RAID 0 идёт на уровне 927 Mбайт/с, что также выше, чем у конкурентов. А вот для RAID 5 и 6 контроллеры LSI уступают всем своим конкурентам, превосходя их только в RAID 10. В тесте SSD RAID LSI MegaRAID 9265-8i демонстрирует лучшую производительность при последовательной записи (752 Mбайт/с) и только Areca ARC-1880i превосходит его по параметрам последовательного чтения.

Если вы ищете RAID-контроллер, ориентированный на SSD с высокой производительностью ввода/вывода, то здесь лидер – контроллер LSI. За редким исключением, он занимает первое место в наших тестах ввода/вывода для файл-сервера, Web-сервера и нагрузок для рабочих станций. Когда ваш RAID-массив состоит из SSD, конкуренты LSI ничего не могут ему противопоставить. Например, в бенчмарке для рабочих станций MegaRAID 9265-8i достигает 70 172 IOPS, тогда как оказавшийся на втором месте Areca ARC-1880i, уступает ему практически в два раза - 36 975 IOPS.

ПО для RAID и установка массива

Как и в случае Adaptec, LSI имеет удобные инструменты для управления RAID-массивом через контроллер. Вот несколько скриншотов:

ПО для CacheCade

ПО для RAID

Установка массива

Сравнительная таблица и конфигурация тестового стенда

Производитель	Adaptec	Areca
Продукт	RAID 6805	ARC-1880i
Форм-фактор	Низкопрофильный MD2	Низкопрофильный MD2
Число портов SAS	8	8
	6 Гбит/с (SAS 2.0)	6 Гбит/с (SAS 2.0)
Внутренние порты SAS	2хSFF-8087	2хSFF-8087
Внешние порты SAS	Нет	Нет
Кэш-память	512 Мбайт DDR2-667	512 Мбайт DDR2-800
Основной интерфейс	PCIe 2.0 (х8)	PCIe 2.0 (х8)
XOR и тактовая частота	PMC-Sierra PM8013/Нет данных	Нет данных/800 МГц
Поддерживаемые уровни RAID	0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50, 60	0, 1, 1E, 3, 5, 6, 10, 30, 50, 60
	Windows 7, Windows Server 2008/2008 R2, Windows Server 2003/2003 R2, Windows Vista, VMware ESX Classic 4.x (vSphere),Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise Server (SLES), Sun Solaris 10 x86, FreeBSD, Debian Linux, Ubuntu Linux	Windows 7/2008/Vista/XP/2003, Linux, FreeBSD, Solaris 10/11 x86/x86_64, Mac OS X 10.4.x/10.5.x/10.6.x, VMware 4.x
Аккумулятор	Нет	Опционально
Вентилятор	Нет	Есть

Производитель	HighPoint	LSI
Продукт	RocketRAID 2720SGL	MegaRAID 9265-8i
Форм-фактор	Низкопрофильный MD2	Низкопрофильный MD2
Число портов SAS	8	8
Полоса пропускания SAS на один порт	6 Гбит/с (SAS 2.0)	6 Гбит/с (SAS 2.0)
Внутренние порты SAS	2хSFF-8087	2хSFF-8087
Внешние порты SAS	Нет	Нет
Кэш-память	Нет данных	1 Гбайт DDR3-1333
Основной интерфейс	PCIe 2.0 (х8)	PCIe 2.0 (х8)
XOR и тактовая частота	Marvel 9485/Нет данных	LSI SAS2208/800 МГц
Поддерживаемые уровни RAID	0, 1, 5, 6, 10, 50	0, 1, 5, 6, 10, 60
Поддерживаемые операционные системы	Windows 2000, XP, 2003, 2008, Vista, 7, RHEL/CentOS, SLES, OpenSuSE, Fedora Core, Debian, Ubuntu, FreeBSD bis 7.2	Microsoft Windows Vista/2008/Server 2003/2000/XP, Linux, Solaris (x86), Netware, FreeBSD, Vmware
Аккумулятор	Нет	Опционально
Вентилятор	Нет	Нет

Тестовая конфигурация

Мы соединили восемь жёстких дисков Fujitsu MBA3147RC SAS (каждый по 147 Гбайт) с RAID-контроллерами и провели бенчмарки для RAID-уровней 0, 5, 6 и 10. Тесты SSD проводились с пятью дисками Samsung SS1605.

Аппаратное обеспечение
Процессор	Intel Core i7-920 (Bloomfield) 45 нм, 2.66 ГГц, 8 Мбайт общая L3 кэш-память
Материнская плата (LGA 1366)	Supermicro X8SAX, Revision: 1.0, Чипсет Intel X58 + ICH10R, BIOS: 1.0B
Контроллер	LSI MegaRAID 9280-24i4e Прошивка: v12.12.0-0037 Driver: v4.32.0.64
Оперативная память	3 x 1 Гбайт DDR3-1333 Corsair CM3X1024-1333C9DHX
Жёсткий диск	Seagate NL35 400 Гбайт, ST3400832NS, 7200 об/мин, SATA 1.5 Гбит/с, 8 Мбайт кэш-память
Блок питания	OCZ EliteXstream 800 W, OCZ800EXS-EU
Бенчмарки
Производительность	CrystalDiskMark 3
Производительность ввода/вывода	Iometer 2006.07.27 File server Benchmark Web server Benchmark Database Benchmark Workstation Benchmark Streaming Reads Streaming Writes 4k Random Reads 4k Random Writes
ПО и драйверы
Операционная система	Windows 7 Ultimate

Результаты тестов

Проиводительность ввода/вывода в RAID 0 и 5

Бенчмарки в RAID 0 не показывают существенной разницы между RAID-контроллерами, за исключением HighPoint RocketRAID 2720SGL.

Бенчмарк в RAID 5 не помогает контроллеру HighPoint обрести утраченные позиции. В отличие от бенчмарка в RAID 0, все три более быстрых контроллера более отчётливо проявляют здесь свои слабые и сильные стороны.

Производительность ввода/вывода в RAID 6 и 10

LSI оптимизировала свой контроллер MegaRAID 9265 для работы с базами данных, файл-серверами и нагрузками для рабочих станций. Бенчмарк для Web-севера хорошо проходят все контроллеры, демонстрируя одинаковую производительность.

В варианте RAID 10 за первое место борются Adaptec и LSI, а HighPoint RocketRAID 2720SGL занимает последнее место.

Производительность при вводе/выводе на SSD

Здесь лидирует LSI MegaRAID 9265, которая использует все преимущества твердотельных систем хранения.

Пропускная способность в RAID 0, 5 и в деградированном режиме RAID 5

LSI MegaRAID 9265 c лёгкостью лидирует в этом бенчмарке. Adaptec RAID 6805 сильно отстаёт.

HighPoint RocketRAID 2720SGL без кэша хорошо справляется с последовательными операциями в RAID 5. Не сильно уступают ему и другие контроллеры.

Деградированный RAID 5

Пропускная способность в RAID 6, 10 и в деградированном режиме RAID 6

Как и в случае RAID 5, HighPoint RocketRAID 2720SGL демонстрирует самую высокую пропускную способность для RAID 6, оставляя второе место для Areca ARC-1880i. Впечатление такое, что LSI MegaRAID 9265-8i просто не любит RAID 6.

Деградированный RAID 6

Здесь уже LSI MeagaRAID 9265-8i показывает себя в лучшем свете, хотя и пропускает вперед Areca ARC-1880i.

LSI CacheCade

Какой же 6 Гбит/с SAS-контроллер лучший?

В общем, все четыре SAS RAID-контроллера, которые мы тестировали, продемонстрировали хорошую производительность. У всех есть вся необходимая функциональность, и все они с успехом могут используются в серверах начального и среднего уровня. Кроме выдающейся производительности, они обладают и такими важными функциями, как работа в смешанном окружении с поддержкой SAS и SATA и масштабирование через SAS-экспандеры. Все четыре контроллера поддерживают стандарт SAS 2.0, он поднимает пропускную способность с 3 Гбит/с до 6 Гбит/с на порт, а кроме этого вводит такие новые функции, как зонирование SAS, что позволяет многим контроллерам получить доступ к ресурсам хранения данных через один SAS-экспандер.

Несмотря на такие схожие черты, как низкопрофильный форм-фактор, интерфейс PCI Express на восемь линий и восемь SAS 2.0 портов, у каждого контроллера есть свои собственные сильные и слабые стороны, анализируя которые и можно выдать рекомендации по их оптимальному использованию.

Итак, самый быстрый контроллер – это LSI MegaRAID 9265-8i, особенно в отношении пропускной способности ввода/вывода. Хотя и у него есть слабые места, в частности, не слишком высокая производительность в случаях RAID 5 и 6. MegaRAID 9265-8i лидирует в большинстве бенчмарков и является прекрасным решением профессионального уровня. Стоимость этого контроллера – $630 – самая высокая, об этом тоже нельзя забывать. Но за эту высокую стоимость вы получаете прекрасный контроллер, который опережает своих конкурентов, особенно при работе с SSD. Он обладает и прекрасной производительностью, которая становится особенно ценной при подключении систем хранения большого объёма. Более того, вы можете увеличить производительность LSI MegaRAID 9265-8i, используя FastPath или CacheCade, за которые естественно надо будет заплатить дополнительно.

Контроллеры Adaptec RAID 6805 и Areca ARC-1880i демонстрируют одинаковую производительность и очень похожи по своей стоимости ($460 и $540). Оба хорошо работают, как показывают различные бенчмарки. Контроллер Adaptec показывает чуть более высокую производительность, чем контроллер Areca, он также предлагает востребованную функцию ZMCP (Zero Maintenance Cache Protection), которая заменяет обычное резервирование при отказе питания и позволяет продолжать работу.

HighPoint RocketRAID 2720SGL продаётся всего за $170, что гораздо дешевле трёх остальных протестированных контроллеров. Производительность этого контроллера вполне достаточна, если вы работаете с обычными дисками, хотя и хуже, чем у контроллеров Adaptec или Areca. И не стоит использовать этот контроллер для работы с SSD.

На протяжении более 20 лет параллельный шинный интерфейс был самым распространенным протоколом обмена данных для большинства систем хранения цифровых данных. Но с ростом потребности в пропускной способности и гибкости систем стали очевидными недостатки двух самых распространенных технологий параллельного интерфейса: SCSI и ATA. Отсутствие совместимости между параллельными интерфейсами SCSI и ATA - разные разъемы, кабели и используемые наборы команд - повышает стоимость содержания систем, научных исследований и разработок, обучения и квалификации новых продуктов.

На сегодняшний день параллельные технологии пока еще устраивают пользователей современных корпоративных систем с точки зрения производительности, но растущие потребности в более высоких скоростях, более высокой сохранности данных при передаче, уменьшении физических размеров, а также в более широкой стандартизации ставят под сомнение способность параллельного интерфейса без излишних затрат поспевать за быстро растущей производительностью ЦПУ и скоростью накопителей на жестких дисках. Кроме того, в условиях жесткой экономии, предприятиям становится все труднее изыскивать средства на разработку и содержание разнотипных разъемов задних панелей серверных корпусов и внешних дисковых массивов, проверку на совместимость разнородных интерфейсов и инвентаризацию разнородных соединений для выполнения операций «ввод/вывод».

Использование параллельных интерфейсов также связано с рядом других проблем. Параллельная передача данных по широкому шлейфовому кабелю подвержена перекрестным наводкам, которые могут создавать дополнительные помехи и приводить к ошибкам сигнала - чтобы не угодить в эту ловушку, приходится снижать скорость сигнала или ограничивать длину кабеля, или делать и то, и другое. Терминация параллельных сигналов также связана с определенными трудностями - приходится завершать каждую линию в отдельности, обычно эту операцию выполняет последний накопитель, чтобы не допустить отражения сигнала в конце кабеля. Наконец, большие кабели и разъемы, применяемые в параллельных интерфейсах, делают эти технологии малопригодными для новых компактных вычислительных систем.

Представляем SAS и SATA

Последовательные технологии, такие как Serial ATA (SATA) и Serial Attached SCSI (SAS), позволяют преодолеть архитектурные ограничения, присущие традиционным параллельным интерфейсам. Свое название эти новые технологии получили от способа передачи сигнала, когда вся информация передается последовательно (англ. serial), единым потоком, в отличие от множественных потоков, которые используются в параллельных технологиях. Главное преимущество последовательного интерфейса заключается в том, что, когда данные передаются единым потоком, они движутся гораздо быстрее, чем при использовании параллельного интерфейса.

Последовательные технологии объединяют многие биты данных в пакеты и затем передают их по кабелю со скоростью, в 30 раз превышающей скорость параллельных интерфейсов.

SATA расширяет возможности традиционной технологии ATA, обеспечивая передачу данных между дисковыми накопителями со скоростью 1,5 Гбайт в секунду и выше. Благодаря низкой стоимости в пересчете на гигабайт емкости диска SATA будет оставаться господствующим дисковым интерфейсом в настольных ПК, серверах начального уровня и сетевых системах хранения информации, где стоимость является одним из главных соображений.

Технология SAS, преемница параллельного интерфейса SCSI, опирается на проверенную временем высокую функциональность своего предшественника и обещает значительно расширить возможности современных систем хранения данных масштаба предприятия. SAS обладает целым рядом преимуществ, не доступных традиционным решениям в области хранения данных. В частности, SAS позволяет подключать к одному порту до 16 256 устройств и обеспечивает надёжное последовательное соединение «точка-точка» со скоростью до 3 Гб/с.

Кроме того, благодаря уменьшенному разъему SAS обеспечивает полное двухпортовое подключение как для 3,5-дюймовых, так и для 2,5-дюймовых дисковых накопителей (раньше эта функция была доступна только для 3,5-дюймовых дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel). Это очень полезная функция в тех случаях, когда требуется разместить большое количество избыточных накопителей в компактной системе, например, в низкопрофильном блэйд-сервере.

SAS улучшает адресацию и подключение накопителей благодаря аппаратным расширителям, которые позволяют подключить большое количество накопителей к одному или нескольким хост контроллерам. Каждый расширитель обеспечивает подключение до 128 физических устройств, каковыми могут являться другие хост контроллеры, другие SAS расширители или дисковые накопители. Подобная схема хорошо масштабируется и позволяет создавать топологии масштаба предприятия, с лёгкостью поддерживающие многоузловую кластеризацию для автоматического восстановления системы в случае сбоя и для равномерного распределения нагрузки.

Одно из важнейших преимуществ новой последовательной технологии заключается в том, что интерфейс SAS будет также совместим с более экономичными накопителями SATA, что позволит проектировщикам систем использовать в одной системе накопители обоих типов, не тратя дополнительные средства на поддержку двух разных интерфейсов. Таким образом интерфейс SAS, представляя собой следующее поколение технологии SCSI, позволяет преодолеть существующие ограничения параллельных технологий в том, что касается производительности, масштабируемости и доступности данных.

Несколько уровней совместимости

Физическая совместимость

Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как накопители SAS, так и накопители SATA и таким образом использовать систему либо для жизненно важных приложений, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, либо для более экономичных приложений с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Набор команд SATA является подмножеством набора команд SAS, что обеспечивает совместимость устройств SATA и контроллеров SAS. Однако SAS накопители не могут работать с контроллером SATA, поэтому они снабжены специальными ключами на разъёмах, чтобы исключить вероятность неверного подключения.

Кроме того, сходные физические параметры интерфейсов SAS и SATA позволяют использовать новую универсальную заднюю панель SAS, которая обеспечивает подключение как накопителей SAS, так и накопителей SATA. В результате отпадает необходимость в использовании двух разных задних панелей для накопителей SCSI и ATA. Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

Совместимость на уровне протоколов

Технология SAS включает в себя три типа протоколов, каждый из которых используется для передачи данных разных типов по последовательному интерфейсу в зависимости от того, к какому устройству осуществляется доступ. Первый - это последовательный SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), передающий команды SCSI, второй - управляющий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), передающий управляющую информацию на расширители. Третий - туннельный протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), устанавливает соединение, которое позволяет передавать команды SATA. Благодаря использованию этих трех протоколов интерфейс SAS полностью совместим с уже существующими SCSI приложениями, управляющим ПО и устройствами SATA.

Такая мультипротокольная архитектура, в сочетании с физической совместимостью разъемов SAS и SATA, делает технологию SAS универсальным связующим звеном между устройствами SAS и SATA.

Выгоды совместимости

Совместимость SAS и SATA дает целый ряд преимуществ проектировщикам систем, сборщикам и конечным пользователям.

Проектировщики систем могут благодаря совместимости SAS и SATA использовать одни и те же задние панели, разъемы и кабельные соединения. Модернизация системы с переходом от SATA к SAS фактически сводится замене дисковых накопителей. Напротив, для пользователей традиционных параллельных интерфейсов переход от ATA к SCSI означает замену задних панелей, разъемов, кабелей и накопителей. К числу других экономичных преимуществ совместимости последовательных технологий следует отнести упрощенную процедуру сертификации и управление материальной частью.

VAR реселлеры и сборщики систем получают возможность легко и быстро изменять конфигурацию заказных систем, просто устанавливая в систему соответствующий дисковый накопитель. Отпадает необходимость работать с несовместимыми технологиями и использовать специальные разъемы и разные кабельные соединения. Более того, дополнительная гибкость в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности, позволит VAR реселлерам и сборщикам систем лучше дифференцировать свои продукты.

Для конечных пользователей совместимость SATA и SAS означает новый уровень гибкости в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности. Накопители SATA станут наилучшим решением для недорогих серверов и систем хранения данных, в то время как накопители SAS обеспечат максимальную производительность, надежность и совместимость с управляющим ПО. Возможность модернизации с переходом от накопителей SATA к накопителям SAS без необходимости приобретать для этого новую систему значительно упрощает процесс принятия решения о покупке, защищает инвестиции в систему и снижает общую стоимость владения.

Совместная разработка протоколов SAS и SATA

20 января 2003 года Ассоциация производителей SCSI Trade Association (STA) и Рабочая группа Serial ATA (SATA) II Working Group объявили о сотрудничестве в целях обеспечения совместимости технологии SAS с дисковыми накопителями SATA на системном уровне.

Сотрудничество этих двух организаций, а также совместные усилия поставщиков систем хранения данных и комитетов по стандартам направлены на выработку еще более точных директив в области совместимости, что поможет проектировщикам систем, ИТ специалистам и конечным пользователям осуществлять еще более тонкую настройку своих систем с целью достижения оптимальной производительности и надёжности и снижения общей стоимости владения.

Спецификация SATA 1.0 была утверждена в 2001 году, и сегодня на рынке представлены продукты SATA от различных производителей. Спецификация SAS 1.0 была утверждена в начале 2003 года, а первые продукты должны появиться на рынке в первой половине 2004 года.

С появлением достаточного большого числа периферии Serial Attached SCSI (SAS) можно констатировать начало перехода корпоративного окружения на рельсы новой технологии. Но SAS не только является признанным преемником технологии UltraSCSI, но и реализует новые сферы использования, подняв возможности масштабирования систем прямо-таки до немыслимых высот. Мы решили продемонстрировать потенциал SAS, пристально взглянув на технологию, host-адаптеры, жёсткие диски и системы хранения.

SAS нельзя назвать полностью новой технологией: она берёт лучшее из двух миров. Первая часть SAS касается последовательной передачи данных, что требует меньше физических проводов и контактов. Переход от параллельной к последовательной передаче позволил избавиться и от шины. Хотя по текущим спецификациям SAS пропускная способность определена в 300 Мбайт/с на порт, что меньше, чем 320 Мбайт/с у UltraSCSI, замена общей шины на соединение "точка-точка" - весомое преимущество. Вторая часть SAS - это протокол SCSI, остающийся мощным и популярным.

SAS может использовать и большой набор разновидностей RAID . Такие гиганты, как Adaptec или LSI Logic, в своих продуктах предлагают расширенный набор функций для расширения, миграции, создания "гнёзд" и других возможностей, в том числе касающихся распределённых массивов RAID по нескольким контроллерам и приводам.

Наконец, большинство упомянутых действий сегодня производятся уже "на лету". Здесь нам следует отметить превосходные продукты AMCC/3Ware , Areca и Broadcom/Raidcore , позволившие перенести функции корпоративного класса на пространства SATA.

По сравнению с SATA, традиционная реализация SCSI теряет почву на всех фронтах, за исключением high-end корпоративных решений. SATA предлагает подходящие жёсткие диски , отличается хорошей ценой и широким набором решений . И не будем забывать о ещё одной "умной" возможности SAS: она легко уживается с существующими инфраструктурами SATA, поскольку host-адаптеры SAS легко работают и с дисками SATA. Но вот накопитель SAS к адаптеру SATA подключить уже не получится.

Источник: Adaptec.

Сначала, как нам кажется, следует обратиться к истории SAS. Стандарт SCSI (расшифровывается как "small computer system interface/интерфейс малых компьютерных систем") всегда рассматривался как профессиональная шина для подключения накопителей и некоторых других устройств к компьютерам. Жёсткие диски для серверов и рабочих станций по-прежнему используют технологию SCSI. В отличие от массового стандарта ATA, позволяющего подключить к одному порту только два накопителя, SCSI разрешает связывать до 15 устройств в одну шину и предлагает мощный командный протокол. Устройства должны иметь уникальный идентификатор SCSI ID, который может присваиваться как вручную, так и через протокол SCAM (SCSI Configuration Automatically). Поскольку ID устройств для шин двух или более адаптеров SCSI могут быть и не уникальными, были добавлены логические номера LUN (Logical Unit Numbers), позволяющие идентифицировать устройства в сложных SCSI-окружениях.

Аппаратное обеспечение SCSI более гибкое и надёжное по сравнению с ATA (этот стандарт ещё называют IDE, Integrated Drive Electronics). Устройства могут подсоединяться как внутри компьютера, так и снаружи, причём длина кабеля может составлять до 12 м, если только он правильно терминирован (для того, чтобы избежать отражений сигнала). По мере эволюции SCSI появились многочисленные стандарты, оговаривающие разную ширину шины, тактовую частоту, разъёмы и напряжение сигнала (Fast, Wide, Ultra, Ultra Wide, Ultra2, Ultra2 Wide, Ultra3, Ultra320 SCSI). К счастью, все они используют единый набор команд.

Любая связь SCSI организуется между инициатором (host-адаптером), отсылающим команды, и целевым приводом, отвечающим на них. Сразу же после получения набора команд целевой привод отсылает так называемый sense-код (состояние: занят, ошибка или свободен), по которому инициатор узнаёт, получит он нужный ответ или нет.

Протокол SCSI оговаривает почти 60 разных команд. Они разбиты по четырём категориям: не относящиеся к данным (non-data), двунаправленные (bi-directional), чтение данных (read data) и запись данных (write data).

Ограничения SCSI начинают проявлять себя, когда вы будете добавлять приводы на шину. Сегодня вряд ли можно найти жёсткий диск, способный полностью нагрузить пропускную способность 320 Мбайт/с у Ultra320 SCSI. Но пять или больше приводов на одной шине - совсем другое дело. Вариантом будет добавление второго host-адаптера для балансировки нагрузки, но это стоит средств. Проблема и с кабелями: скрученные 80-проводные кабели стоят очень дорого. Если же вы хотите получить ещё и "горячую замену" приводов, то есть лёгкое замещение вышедшего из строя накопителя, то требуются специальные оснастки (backplane).

Конечно, лучше всего размещать приводы в раздельные оснастки или модули, которые обычно поддерживают возможность "горячей замены" вместе с другими приятными функциями управления. В итоге на рынке присутствует больше число профессиональных SCSI-решений. Но все они стоят немало, именно поэтому стандарт SATA столь бурно развивался последние годы. И хотя SATA никогда не удовлетворит нужды high-end корпоративных систем, этот стандарт прекрасно дополняет SAS при создании новых масштабируемых решений для сетевых окружений следующего поколения.

SAS не использует общую шину для нескольких устройств. Источник: Adaptec.

SATA

Слева находится разъём SATA для передачи данных. Справа - разъём для подачи питания. Контактов достаточно для подачи напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В на каждый привод SATA.

Стандарт SATA существует на рынке уже несколько лет, и сегодня он достиг уже второго поколения. SATA I отличался пропускной способностью 1,5 Гбит/с с двумя последовательными соединениями, использующими разностное кодирование с низким напряжением (low-voltage differential signaling). На физическом уровне применяется кодирование 8/10 бит (10 бит фактических для 8 бит данных), что объясняет максимальную пропускную способность интерфейса 150 Мбайт/с. После перехода SATA на скорость 300 Мбайт/с многие начали называть новый стандарт SATA II, хотя при стандартизации SATA-IO (International Organization) планировалось сначала добавить больше функций, а затем уже назвать SATA II. Отсюда последняя спецификация и названа SATA 2.5, она включает такие расширения SATA, как Native Command Queuing (NCQ) и eSATA (external SATA), множители портов (до четырёх приводов на порт) и т.д. Но дополнительные функции SATA опциональные как для контроллера, так и для самого жёсткого диска.

Будем надеяться, что в 2007 году SATA III на 600 Мбайт/с всё-таки выйдет.

Если кабели параллельного ATA (UltraATA) были ограничены 46 см, то кабели SATA могут иметь длину до 1 м, а для eSATA - в два раза больше. Вместо 40 или 80 проводов последовательная передача требует лишь единицы контактов. Поэтому кабели SATA очень узкие, их легко прокладывать внутри корпуса компьютера, и они не так сильно мешают воздушному потоку. На порт SATA полагается одно устройство, что позволяет отнести этот интерфейс к типу "точка-точка".

Разъёмы SATA для передачи данных и питания предусматривают отдельные вилки.

SAS

Сигнальный протокол здесь такой же, как и у SATA. Источник: Adaptec.

Приятная особенность Serial Attached SCSI заключается в том, что технология поддерживает и SCSI, и SATA, в результате чего к SAS-контроллерам можно подключать диски SAS или SATA (или сразу обоих стандартов). Впрочем, SAS-приводы не могут работать с контроллерами SATA по причине использования протокола Serial SCSI Protocol (SSP). Подобно SATA, SAS следует принципу подключения "точка-точка" для приводов (сегодня 300 Мбайт/с), а благодаря SAS-расширителям (или экспандерам, expander) можно подключить больше приводов, чем доступно SAS-портов. Жёсткие диски SAS поддерживают два порта, каждый со своим уникальным SAS ID, поэтому можно использовать два физических подключения, чтобы обеспечить избыточность, - подключить привод к двум разным host-узлам. Благодаря протоколу STP (SATA Tunneling Protocol), контроллеры SAS могут обмениваться данными с SATA-приводами, подключёнными к экспандеру.

Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Конечно, единственное физическое подключение экспандера SAS к host-контроллеру можно считать "узким местом", поэтому в стандарте предусмотрены широкие (wide) порты SAS. Широкий порт группирует несколько подключений SAS в единую связь между двумя любыми устройствами SAS (обычно между host-контроллером и расширителем/экспандером). Число подключений в рамках связи можно увеличивать, всё зависит от налагаемых требований. Но избыточные подключения не поддерживаются, нельзя также допускать и любых петель или колец.

Источник: Adaptec.

В будущих реализациях SAS добавится пропускная способность 600 и 1200 Мбайт/с на порт. Конечно, производительность жёстких дисков в такой же пропорции не вырастет, зато можно будет удобнее использовать экспандеры на малом числе портов.

Устройства под названиями "Fan Out" и "Edge" являются экспандерами. Но только главный экспандер Fan Out может работать с доменом SAS (см. 4x связь в центре диаграммы). На каждый экспандер Edge дозволяется до 128 физических подключений, причём можно использовать широкие порты и/или подключать другие экспандеры/приводы. Топология может быть весьма сложной, но в то же время гибкой и мощной. Источник: Adaptec.

Источник: Adaptec.

Оснастки (backplane) - основной строительный блок любой системы хранения, которая должна поддерживать "горячее подключение". Поэтому экспандеры SAS часто подразумевают мощные оснастки (как в едином корпусе, так и нет). Обычно для подключения простой оснастки к host-адаптеру используется одна связь. Экспандеры со встроенными оснастками, конечно, полагаются на многоканальные подключения.

Для SAS разработано три типа кабелей и разъёмов. SFF-8484 - многожильный внутренний кабель, связывающий host-адаптер с оснасткой. В принципе, того же самого можно добиться, разветвив на одном конце этот кабель на несколько отдельных разъёмов SAS (см. иллюстрацию ниже). SFF-8482 - разъём, через который привод подключается к одиночному интерфейсу SAS. Наконец, SFF-8470 - внешний многожильный кабель, длиной до шести метров.

Источник: Adaptec.

Кабель SFF-8470 для внешних многоканальных SAS-подключений.

Многожильный кабель SFF-8484. Через один разъём проходят четыре канала/порта SAS.

Кабель SFF-8484, позволяющий подключить четыре накопителя SATA.

SAS как часть решений SAN

Зачем нам нужна вся эта информация? Большинство пользователей и близко не подойдут к топологии SAS, о которой мы рассказывали выше. Но SAS - это больше, нежели интерфейс следующего поколения для профессиональных жёстких дисков, хотя он идеально подходит для построения простых и сложных RAID-массивов на базе одного или нескольких RAID-контроллеров. SAS способен на большее. Перед нами последовательный интерфейс "точка-точка", который легко масштабируется по мере того, как вы добавляете число связей между двумя любыми устройствами SAS. Накопители SAS поставляются с двумя портами, так что вы можете подключить один порт через экспандер к host-системе, после чего создать резервный путь к другой host-системе (или другому экспандеру).

Связь между SAS-адаптерами и экспандерами (а также и между двумя экспандерами) может быть такой широкой, сколько доступно портов SAS. Экспандеры обычно представляют собой стоечные системы, способные вместить большое число накопителей, и возможное подключение SAS к вышестоящему устройству по иерархии (например, host-контроллеру) ограничено лишь возможностями экспандера.

Благодаря богатой и функциональной инфраструктуре, SAS позволяет создавать сложные топологии хранения, а не выделенные жёсткие диски или отдельные сетевые хранилища. В данном случае под "сложными" не следует понимать, что с такой топологией сложно работать. Конфигурации SAS состоят из простых дисковых оснасток или используют экспандеры. Любую связь SAS можно расширить или сузить, в зависимости от требований к пропускной способности. Вы можете использовать как мощные жёсткие диски SAS, так и ёмкие модели SATA. Вместе с мощными RAID-контроллерами, можно легко настраивать, расширять или переконфигурировать массивы данных - как с точки зрения уровня RAID, так и с аппаратной стороны.

Всё это становится тем более важным, если принять во внимание, насколько быстро растут корпоративные хранилища. Сегодня у всех на слуху SAN - сеть хранения данных (storage area network). Она подразумевает децентрализованную организацию подсистемы хранения данных с традиционными серверами, используя физически вынесенные хранилища. По существующим сетям гигабитного Ethernet или Fiber Channel запускается немного модифицированный протокол SCSI, инкапсулирующийся в пакеты Ethernet (iSCSI - Internet SCSI). Система, на которой работает от одного жёсткого диска до сложных гнездовых RAID-массивов, становится так называемой целью (target) и привязывается к инициатору (host-система, initiator), который рассматривает цель, как если бы она была просто физическим элементом.

iSCSI, конечно, позволяет создать стратегию развития хранилища, организации данных или управления доступом к ним. Мы получаем ещё один уровень гибкости, сняв напрямую подключённые к серверам хранилища, позволяя любой подсистеме хранения становиться целью iSCSI. Переход на вынесенные хранилища делает работу системы независимой от серверов хранения данных (опасная точка сбоя) и улучшает управляемость "железа". С программной точки зрения, хранилище по-прежнему остаётся "внутри" сервера. Цель и инициатор iSCSI могут находиться рядом, на разных этажах, в разных комнатах или зданиях - всё зависит от качества и скорости IP-соединения между ними. С этой точки зрения важно отметить, что SAN плохо подходит для требований оперативно доступных приложений вроде баз данных.

2,5" жёсткие диски SAS

2,5" жёсткие диски для профессиональной сферы по-прежнему воспринимаются новинкой. Мы уже довольно давно рассматривали первый подобный накопитель от Seagate - 2,5" Ultra320 Savvio , который оставил хорошее впечатление. Все 2,5" накопители SCSI используют скорость вращения шпинделя 10 000 об/мин, но они не дотягивают до того уровня производительности, который дают 3,5" винчестеры с такой жё скоростью вращения шпинделя. Дело в том, что внешние дорожки 3,5" моделей вращаются с большей линейной скоростью, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных.

Преимущество маленьких жёстких дисков кроется и не в ёмкости: сегодня для них максимумом по-прежнему остаётся 73 Гбайт, в то время как у 3,5" винчестеров корпоративного класса мы получаем уже 300 Гбайт. Во многих сферах очень важно соотношение производительности на занимаемый физический объём или эффективность энергопотребления. Чем больше жёстких дисков вы будете использовать, тем большую производительность пожнёте - в паре с соответствующей инфраструктурой, конечно. При этом 2,5" винчестеры потребляют энергии почти в два раза меньше, чем 3,5" конкуренты. Если рассматривать соотношение производительности на ватт (число операций ввода/вывода на ватт), то 2,5" форм-фактор даёт очень неплохие результаты.

Если вам, прежде всего, необходима ёмкость, то 3,5" накопители на 10 000 об/мин вряд ли будут лучшим выбором. Дело в том, что 3,5" винчестеры SATA дают на 66% большую ёмкость (500 вместо 300 Гбайт на жёсткий диск), оставляя уровень производительности приемлемым. Многие производители винчестеров предлагают SATA-модели для работы в режиме 24/7, а цена накопителей снижена до минимума. Проблемы же надёжности можно решить, докупив запасные (spare) приводы для немедленной замены в массиве.

В линейке MAY представлено текущее поколение 2,5" накопителей Fujitsu для профессионального сектора. Скорость вращения составляет 10 025 об/мин, а ёмкости - 36,7 и 73,5 Гбайт. Все приводы поставляются с 8 Мбайт кэша и дают среднее время поиска чтения 4,0 мс и записи 4,5 мс. Как мы уже упоминали, приятная особенность 2,5" винчестеров - сниженное энергопотребление. Обычно один 2,5" винчестер позволяет сэкономить не менее 60% энергии по сравнению с 3,5" накопителем.

3,5" жёсткие диски SAS

Под MAX скрывается текущая линейка высокопроизводительных жёстких дисков Fujitsu со скоростью вращения 15 000 об/мин. Так что название вполне соответствует. В отличие от 2,5" накопителей, здесь мы получаем целых 16 Мбайт кэша и короткое среднее время поиска 3,3 мс для чтения и 3,8 мс для записи. Fujitsu предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146 Гбайт (с одной, двумя и четырьмя пластинами).

Гидродинамические подшипники добрались и до жёстких дисков корпоративного класса, поэтому новые модели работают существенно тише предыдущих на 15 000 об/мин. Конечно, подобные жёсткие диски следует правильно охлаждать, и оснастка это тоже обеспечивает.

Hitachi Global Storage Technologies тоже предлагает собственную линейку для высокопроизводительных решений. UltraStar 15K147 работает на скорости 15 000 об/мин и оснащён 16 Мбайт кэшем, как и приводы Fujitsu, но конфигурация пластин иная. Модель на 36,7 Гбайт использует две пластины, а не одну, а на 73,4 Гбайт - три пластины, а не две. Это указывает на меньшую плотность записи данных, но подобный дизайн, по сути, позволяет не использовать внутренние, самые медленные области пластин. В результате и головкам приходится двигаться меньше, что даёт лучшее среднее время доступа.

Hitachi также предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 147 Гбайт с завяленным временем поиска (чтение) 3,7 мс.

Хотя Maxtor уже превратилась в часть Seagate, продуктовые линейки компании пока сохраняются. Производитель предлагает модели на 36, 73 и 147 Гбайт, все из которых отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и 16 Мбайт кэшем. Компания заявляет среднее время поиска для чтения 3,4 мс и для записи 3,8 мс.

Cheetah уже давно ассоциируется с высокопроизводительными жёсткими дисками. Подобную ассоциацию с выпуском Barracuda Seagate смогла привить и в сегменте настольных ПК, предложив первый настольный накопитель на 7200 об/мин в 2000 году.

Доступны модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146,8 Гбайт. Все они отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и кэшем 8 Мбайт. Заявлено среднее время поиска для чтения 3,5 мс и для записи 4,0 мс.

Host-адаптеры

В отличие от SATA-контроллеров, компоненты SAS можно найти только на материнских платах серверного класса или в виде карт расширения для PCI-X или PCI Express . Если сделать ещё шаг вперёд и рассмотреть RAID-контроллеры (Redundant Array of Inexpensive Drives), то они из-за своей сложности продаются, по большей части, в виде отдельных карт. Карты RAID содержат не только сам контроллер, но и чип ускорения расчётов информации избыточности (XOR-движок), а также и кэш-память. На карту иногда припаяно небольшое количество памяти (чаще всего 128 Мбайт), но некоторые карты позволяют расширять объём с помощью DIMM или SO-DIMM.

При выборе host-адаптера или RAID-контроллера следует чётко определиться, что вам нужно. Ассортимент новых устройств растёт просто на глазах. Простые многопортовые host-адаптеры обойдутся сравнительно дёшево, а на мощные RAID-карты придётся серьёзно потратиться. Подумайте, где вы будете размещать накопители: для внешних хранилищ требуется, по крайней мере, один внешний разъём. Для стоечных серверов обычно требуются карты с низким профилем.

Если вам нужен RAID, то определитесь, будете ли вы использовать аппаратное ускорение. Некоторые RAID-карты отнимают ресурсы центрального процессора на вычисления XOR для массивов RAID 5 или 6; другие используют собственный аппаратный движок XOR. Ускорение RAID рекомендуется для тех окружений, где сервер занимается не только хранением данных, например, для баз данных или web-серверов.

Все карты host-адаптеров, которые мы привели в нашей статье, поддерживают скорость 300 Мбайт/с на порт SAS и позволяют весьма гибко реализовать инфраструктуру хранения данных. Внешними портами сегодня уже мало кого удивишь, да и учтите поддержку жёстких дисков как SAS, так и SATA. Все три карты используют интерфейс PCI-X, но версии под PCI Express уже находятся в разработке.

В нашей статье мы удостоили вниманием карты на восемь портов, но этим число подключённых жёстких дисков не ограничивается. С помощью SAS-экспандера (внешнего) вы можете подключить любое хранилище. Пока четырёхканального подключения будет достаточно, вы можете увеличивать число жёстких дисков вплоть до 122. Из-за затрат производительности на вычисление информации чётности RAID 5 или RAID 6 типичные внешние хранилища RAID не смогут достаточно нагрузить пропускную способность четырёхканального подключения, даже если использовать большое количество приводов.

48300 - host-адаптер SAS, предназначенный для шины PCI-X. На серверном рынке сегодня продолжает доминировать PCI-X, хотя всё больше материнских плат оснащаются интерфейсами PCI Express.

Adaptec SAS 48300 использует интерфейс PCI-X на скорости 133 МГц, что даёт пропускную способность 1,06 Гбайт/с. Достаточно быстро, если шина PCI-X не загружена другими устройствами. Если включить в шину менее скоростное устройство, то все другие карты PCI-X снизят свою скорость до такой же. С этой целью на плату иногда устанавливают несколько контроллеров PCI-X.

Adaptec позиционирует SAS 4800 для серверов среднего и нижнего ценовых диапазонов, а также для рабочих станций. Рекомендованная розничная цена составляет $360, что вполне разумно. Поддерживается функция Adaptec HostRAID, позволяющая перейти на самые простые массивы RAID. В данном случае это RAID уровней 0, 1 и 10. Карта поддерживает внешнее четырёхканальное подключение SFF8470, а также внутренний разъём SFF8484 в паре с кабелем на четыре устройства SAS, то есть всего получаем восемь портов.

Карта умещается в стоечный сервер 2U, если установить низкопрофильную слотовую заглушку. В комплект поставки также входит CD с драйвером, руководство по быстрой установке и внутренний кабель SAS, через который к карте можно подключить до четырёх системных приводов.

Игрок на рынке SAS LSI Logic выслал нам host-адаптер SAS3442X PCI-X, прямого конкурента Adaptec SAS 48300. Он поставляется с восемью портами SAS, которые разделены между двумя четырёхканальными интерфейсами. "Сердцем" карты является чип LSI SAS1068. Один из интерфейсов предназначен для внутренних устройств, второй - для внешних DAS (Direct Attached Storage). Плата использует шинный интерфейс PCI-X 133.

Как обычно, для приводов SATA и SAS поддерживается интерфейс 300 Мбайт/с. На плате контроллера расположено 16 светодиодов. Восемь из них - простые светодиоды активности, а ещё восемь призваны сообщать о неисправности системы.

LSI SAS3442X - низкопрофильная карта, поэтому она легко умещается в любом стоечном сервере 2U.

Отметим поддержку драйверами под Linux, Netware 5.1 и 6, Windows 2000 и Server 2003 (x64), Windows XP (x64) и Solaris до 2.10. В отличие от Adaptec, LSI решила не добавлять поддержку каких-либо RAID-режимов.

RAID-адаптеры

SAS RAID4800SAS - решение Adaptec для более сложных окружений SAS, его можно использовать для серверов приложений, серверов потокового вещания и т.д. Перед нами, опять же, карта на восемь портов, с одним внешним четырёхканальным подключением SAS и двумя внутренними четырёхканальными интерфейсами. Но если используется внешнее подключение, то из внутренних остаётся только один четырёхканальный интерфейс.

Карта тоже предназначена для шины PCI-X 133, которая даёт достаточную пропускную способность даже для самых требовательных конфигураций RAID.

Что же касается режимов RAID, то здесь SAS RAID 4800 легко обгоняет "младшего брата": по умолчанию поддерживаются уровни RAID 0, 1, 10, 5, 50, если у вас есть достаточное число накопителей. В отличие от 48300, Adaptec вложила два кабеля SAS, так что вы сразу же сможете подключить к контроллеру восемь жёстких дисков. В отличие от 48300, карта требует полноразмерный слот PCI-X.

Если вы решите модернизировать карту до Adaptec Advanced Data Protection Suite , то получите возможность перейти на режимы RAID с двойной избыточностью (6, 60), а также ряд функций корпоративного класса: striped mirror drive (RAID 1E), hot spacing (RAID 5EE) и copyback hot spare. Утилита Adaptec Storage Manager отличается интерфейсом как у браузера, с её помощью можно управлять всеми адаптерами Adaptec.

Adaptec предлагает драйверы для Windows Server 2003 (и x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 и 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 и 9 и FreeBSD.

Оснастки SAS

335SAS представляет собой оснастку для четырёх приводов SAS или SATA, но подключать её следует к контроллеру SAS. Благодаря 120-мм вентилятору приводы будут хорошо охлаждаться. К оснастке придётся подключить и две вилки питания Molex.

Adaptec включила в комплект поставки кабель I2C, который можно использовать для управления оснасткой через соответствующий контроллер. Но с приводами SAS так уже не получится. Дополнительный светодиодный кабель призван сигнализировать об активности приводов, но, опять же, только для накопителей SATA. В комплект поставки входит и внутренний кабель SAS на четыре привода, поэтому для подключения приводов будет достаточно внешнего четырёхканального кабеля. Если же вы захотите использовать приводы SATA, то придётся воспользоваться переходниками с SAS на SATA.

Розничную цену в $369 нельзя назвать низкой. Но вы получите солидное и надёжное решение.

Хранилища SAS

SANbloc S50 - решение корпоративного уровня на 12 накопителей. Вы получите стоечный корпус формата 2U, который подключается к контроллерам SAS. Перед нами один из лучших примеров масштабируемых решений SAS. 12 приводов могут быть как SAS, так и SATA. Либо представлять смесь обоих типов. Встроенный экспандер может использовать один или два четырёхканальных интерфейса SAS для подключения S50 к host-адаптеру или RAID-контроллеру. Поскольку перед нами явно профессиональное решение, оно оснащено двумя блоками питания (с избыточностью).

Если вы уже купили host-адаптер Adaptec SAS, его можно будет легко подключить к S50 и с помощью Adaptec Storage Manager управлять приводами. Если установить жёсткие диски SATA по 500 Гбайт, то мы получим хранилище на 6 Тбайт. Если же взять 300-Гбайт накопители SAS, то ёмкость составит 3,6 Тбайт. Поскольку экспандер связан с host-контроллером двумя четырёхканальными интерфейсами, мы получим пропускную способность 2,4 Гбайт/с, которой будет более чем достаточно для массива любого типа. Если же установить 12 накопителей в массив RAID0, то максимальная пропускная способность составит всего лишь 1,1 Гбайт/с. В середине этого года Adaptec обещает выпустить немного модифицированную версию с двумя независимыми блоками ввода/вывода SAS.

SANbloc S50 содержит функцию автоматического мониторинга и автоматического управления скоростью вращения вентилятора. Да, устройство работает слишком громко, так что мы с облегчением отдали его из лаборатории после завершения тестов. Сообщение о сбое привода отправляется контроллеру через SES-2 (SCSI Enclosure Services) или через физический интерфейс I2C.

Рабочие температуры для приводов составляют 5-55°C, а для оснастки - от 0 до 40°C.

В начале наших тестов мы получили пиковую пропускную способность всего 610 Мбайт/с. Поменяв кабель между S50 и host-контроллером Adaptec, мы всё-таки смогли достичь 760 Мбайт/с. Для нагрузки системы в режиме RAID 0 мы использовали семь жёстких дисков. Увеличение числа жёстких дисков не приводило к повышению пропускной способности.

Тестовая конфигурация

Системное аппаратное обеспечение
Процессоры	2x Intel Xeon (ядро Nocona) 3,6 ГГц, FSB800, 1 Мбайт кэша L2
Платформа	Asus NCL-DS (Socket 604) Чипсет Intel E7520, BIOS 1005
Память	Corsair CM72DD512AR-400 (DDR2-400 ECC, reg.) 2x 512 Мбайт, CL3-3-3-10
Системный жёсткий диск	Western Digital Caviar WD1200JB 120 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 8 Мбайт, UltraATA/100
Контроллеры накопителей	Контроллер Intel 82801EB UltraATA/100 (ICH5) Promise SATA 300TX4 Драйвер 1.0.0.33 Adaptec AIC-7902B Ultra320 Драйвер 3.0 Adaptec 48300 8 port PCI-X SAS Драйвер 1.1.5472 Adaptec 4800 8 port PCI-X SAS Драйвер 5.1.0.8360 Прошивка 5.1.0.8375 LSI Logic SAS3442X 8 port PCI-X SAS Драйвер 1.21.05 BIOS 6.01
Хранилища	Оснастка на 4 отсека для внутренней установки с горячей заменой 2U, 12-HDD SAS/SATA JBOD
Сеть	Broadcom BCM5721 Gigabit Ethernet
Видеокарта	Встроенная ATi RageXL, 8 Мбайт
Тесты
Измерение производительности	c"t h2benchw 3.6
Измерение производительности ввода/вывода	IOMeter 2003.05.10 Fileserver-Benchmark Webserver-Benchmark Database-Benchmark Workstation-Benchmark
Системное ПО и драйверы
ОС	Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition, Service Pack 1
Драйвер платформы	Intel Chipset Installation Utility 7.0.0.1025
Графический драйвер Сценарий рабочей станции. После изучения нескольких новых жёстких дисков SAS, трёх соответствующих контроллеров и двух оснасток стало понятно, что SAS - действительно перспективная технология. Если вы обратитесь к технической документации SAS, то поймёте, почему. Перед нами не только преемница SCSI с последовательным интерфейсом (быстрым, удобный и лёгким в использовании), но и прекрасный уровень масштабирования и наращивания инфраструктуры, по сравнению с которым решения Ultra320 SCSI кажутся каменным веком. Да и совместимость просто великолепная. Если вы планируете закупить профессиональное оборудование SATA для вашего сервера, то стоит присмотреться к SAS. Любой SAS-контроллер или оснастка совместимы с жёсткими дисками и SAS, и SATA. Поэтому вы сможете создать как высокопроизводительное окружение SAS, так и ёмкое SATA - или оба сразу. Удобная поддержка внешних хранилищ - ещё одно важное преимущество SAS. Если хранилища SATA используют либо какие-то собственные решения, либо одиночный канал SATA/eSATA, интерфейс хранилищ SAS позволяет наращивать пропускную способность соединения группами по четыре канала SAS. В итоге мы получаем возможность наращивать пропускную способность под нужды приложений, а не упираться в 320 Мбайт/с UltraSCSI или 300 Мбайт/с SATA. Более того, экспандеры SAS позволяют создать целую иерархию устройств SAS, так что свобода деятельности у администраторов большая. На этом эволюция устройств SAS не закончится. Как нам кажется, интерфейс UltraSCSI можно считать устаревшим и потихоньку списывать со счетов. Вряд ли индустрия будет его совершенствовать, разве что продолжит поддерживать существующие реализации UltraSCSI. Все же новые жёсткие диски, последние модели хранилищ и оснасток, а также увеличение скорости интерфейса до 600 Мбайт/с, а потом и до 1200 Мбайт/с - всё это предназначено для SAS. Какова же должна быть современная инфраструктура хранения? С доступностью SAS дни UltraSCSI сочтены. Последовательная версия является логичным шагом вперёд и справляется со всеми задачами лучше предшественницы. Вопрос выбора между UltraSCSI и SAS становится очевидным. Выбирать же между SAS или SATA несколько сложнее. Но если вы смотрите в перспективу, то комплектующие SAS окажутся всё же лучше. Действительно, для максимальной производительности или с точки зрения перспектив масштабируемости альтернативы SAS сегодня уже нет.