Каким образом стоит модернизировать дисковую подсистему компьютера? В попытке найти ответ на этот вопрос было сломано немало клавиатур. Одни предлагают поставить высокооборотистый диск типа Western Digital VelociRaptor или даже серверную модель с интерфейсом SAS, другие – собрать RAID из нескольких обычных дисков, причем не поскупиться на хороший контроллер, некоторые собираются отказаться от традиционных накопителей в пользу SSD, а кто-то говорит, что и со старыми дисками нормально живется.
Если попытаться найти статьи по этой тематике, рано или поздно сформируется удручающая картина. За редким исключением жесткие диски сравнивают с жесткими дисками, SSD тестируют только с SSD, а массивы вспоминают лишь применительно к серверам. Это логично, если будущий покупатель уже определил для себя направление и выбирает лишь одну модель из нескольких аналогичных. А что если направления нет и даже бюджет не сильно ограничен, но есть потребность в высоких скоростях и желание быть уверенным, что потраченные деньги действительно себя оправдают?
В сети есть сайты с результатами тестирования накопителей, порой очень богатые, но почти все тесты это синтетика, никаких RAID, а влияние на FPS в играх, по-моему, вообще никто подробно не исследовал. Я решил немного подправить ситуацию
В первой части статьи представлены результаты измерений в традиционных бенчмарках. Для второй части заготовлены прикладные программы, активно работающие с файлами, замеры скорости инсталляции и запуска популярных приложений, игровые тесты с классическими результатами min+avg FPS, а также первое практическое применение новой методики.
Парад открывает топовая модель… 2002 года. Любители старины наверняка будут рады увидеть трехпластинный диск, объединяющий в себе высокую скорость вращения 7200 об/мин и рекордный объем… для того времени конечно. Кэш 2 Мбайта и интерфейс UltraATA/100 были стандартом ушедшей эпохи. Данный экземпляр исправно отработал более 20 000 часов, пережил более 2000 включений и при всем этом - до сих пор ни одного битого сектора. Посмотрим, на что он способен.
WD5002ABYS
Вам интересно, что компания Western Digital наработала за последние годы? Тогда обратите внимание на этого участника. Линейка RE3 была представлена в 2008 году, данный диск получил такую же скорость вращения, что и предыдущий экземпляр, но на этом сходства заканчиваются. Интерфейс SATA2, объём кэша 16 Мбайт и на порядок более высокая плотность записи пластин должны сыграть свою роль. В целом, этот диск можно считать рядовым представителем современных накопителей, если бы не его предназначение для RAID массивов. Но об этом чуть позже.
WD6000HLHX
Новейший "Велоцираптор". Любой энтузиаст знает об этих «хищниках». Серия Raptor появилась в начале 2003 года, это были первые SATA диски со скоростью вращения 10000 об/мин. Ни один другой производитель до сих пор не представил аналогичных моделей (и наверно уже не представит). В 2008 году линейка Raptor преобразилась в VelociRaptor: диск уменьшился в размерах, но сохранил форм-фактор благодаря радиатору. В 2010 году вышло второе поколение Велоцирапторов с удвоенным объемом, теперь в старшей модели используются три платины по 200 Гбайт. В настоящее время это самый быстрый жесткий диск с интерфейсом SATA.
RAID на контроллере Intel ICH10R
Вернемся к WD5002ABYS. Серия Raid Edition была выбрана не просто так.
Эти друзья помогут выяснить, на что способен «чипсетный» контроллер Intel ICH10R в следующих конфигурациях:
На мой взгляд, данный перечень содержит все основные варианты построения массива в домашнем компьютере. Повторять теорию об уровнях RAID сейчас некогда, почитайте об этом хотя бы в Википедии. За кадром остались лишь трехдисковые RAID-0 и RAID-5, но не думаю, что они показали бы какие-то беспрецедентные результаты.
Размер страйпа (блока, на которые разбивается информация в массиве) во всех случаях, кроме RAID-10, был выставлен на 128 Кбайт. Для RAID-10 на ICH10R максимумом является 64 Кбайт.
RAID на контроллере Adaptec ASR-31605
Если вы настоящий фанат монструозных хранилищ данных, то наверняка задумывались об «аппаратном» RAID. А вы в курсе, насколько он лучше «чипсетного» и вообще лучше ли? Настало время во всём разобраться.
К 4 гнездам можно подключить до 16 дисков вот такими кабелями из комплекта поставки:
Контроллеры Adaptec по праву можно считать одними из лучших, а ASR-31605 – один из лучших контроллеров, представленных Adaptec в 2007 году. С тех пор была выпущена еще пятая, а совсем недавно и шестая серия, но процессор Intel IOP333 с частотой 800 МГц, 256 Мбайт кэш-памяти и шина PCIe x8 у данной модели никуда не делись. Продукты этого класса развиваются и устаревают гораздо медленнее игровых видеокарт, так что девайс однозначно достоин уважения, пусть даже сейчас он уже и не абсолютный "хай-энд".
Покупать изделие такого уровня ради двух накопителей нет смысла, а массив из большого количества дисков явно не предназначен для домашнего ПК, поэтому тестировались лишь три конфигурации:
Контроллеры подобного типа поддерживают и более экзотические уровни, например, RAID-6 или RAID-50, но для числа дисков менее шести это не актуально.
Прошлось долго думать, какой размер страйпа использовать. По умолчанию установлен размер 256 Кбайт. Если вы точно не уверены в обратном, предлагаемое значение во многих ситуациях и есть оптимальное, но для ICH10R максимальным является 128 Кбайт. Было принято решение остановиться именно на значении 128, ведь в противном случае будет сложно объяснять разницу в производительности: то ли контроллеры действительно отличаются, то ли она возникла банально из-за разного размера страйпа. Вообще, особенности построения RAID на подобных контроллерах и оптимизация их производительности это отдельная громадная тема, заинтересовавшимся рекомендую к прочтению форум 3nity.ru.
Windows RAID
Не советую использовать эту систему для хранения данных, но раз уж я собрался ставить точки в спорах, то обязан протестировать и ее. Исключительно ради науки.
Динамические диски и программный RAID появились в Windows начиная с версии 2000 (Юниксы не трогаю). Предполагается, что это удобный, надежный и функциональный способ управления накопителями, призванный потеснить классический принцип организации разделов. Не буду сейчас углубляться в матчасть, остановлюсь лишь на ключевых возможностях. В Windows можно создать следующие виды томов:
Зеркало можно создать исключительно из пары дисков, RAID-10 не поддерживается. Кроме того, создание RAID-5 официально разрешено только в серверных ОС. Windows XP можно было «сломать» и заставить открыть возможность создавать такой массив, но как такое проделать с Windows 7, я не знаю. Кстати, выбрать размер страйпа тоже невозможно.
В общем, интерес представляют лишь следующие варианты:
Почему Windows RAID это плохо, читайте в конце статьи.
WD SiliconEdge Blue
В наши дни всё сложнее представить топовый компьютер без SSD. Перед вами твердотельный диск производства Western Digital.
SiliconEdge Blue не показывает рекордных скоростей и стоит относительно дорого, зато он обладает очень полезной технологией Advanced Wear Leveling, которая позволяет распределять износ не только по свободным ячейкам, но и по занятым. Те, кто переживает насчет малого срока службы при интенсивной записи, без сомнения будут рады. В статье принимает участие старшая модель объемом 256 Гбайт.
OCZ Vertex 2
А этот SSD от компании OCZ основан на контроллере SandForce SF-1200 и позиционируется как один из быстрейших. Ко мне попала младшая модель объемом 90 Гбайт, причем изготовленная в форм-факторе 3,5”. Производитель декларирует следующие скоростные характеристики:
Проверим, так ли это.
OCZ IBIS
С виду этот накопитель объемом 160 Гбайт похож на Vertex 2, но внешность бывает обманчива.
Во-первых, внутри стандартного 3,5” корпуса содержаться аж четыре полноценных SSD на контроллерах SandForce SF-1200, объединенных по средствам чипа Silicon Image 3124 в массив RAID-0. Об этом наглядно свидетельствует надпись при загрузке компьютера.
Во-вторых, устройство использует уникальный интерфейс HSDL (High-Speed Data Link), причем OCZ позиционирует его как открытый стандарт – любой другой разработчик может попытаться изготовить собственные устройства.
Разработчики решили не изобретать всё с нуля, а частично использовать уже существующие узлы, поэтому новый интерфейс использует разъемы и кабели SAS. Взгляните на плату из комплекта поставки:
Выглядит как обычный SAS адаптер с четырехканальным портом. И кабель вполне себе стандартный:
При соответствующем уровне IQ этим кабелем можно соединить IBIS с вышеупомянутым контроллером Adaptec, пусть даже это действие с высокой вероятностью испортит два тысячедолларовых устройства
Ведь HSDL это никакой не SAS, а почти PCI Express. Пропускная способность одной линии HSDL 500 Мбайт/с, интерфейсный кабель содержит в себе четыре линии, адаптер также подключается к шине PCIe x4, так что фактически получается, что каждый маленький SSD из внутреннего RAID-0 подключен к своему разъему PCIe x1. SATA-II проигрывает такому четырехканальному соединению почти на порядок, даже SATA-III до таких скоростей очень далеко.
Еще недавно накопители типа OCZ RevoDrive, выполненные в виде PCIe карты, были быстрейшими моделями. Теперь они мне кажутся менее перспективными. На плате банально не хватит места, чтобы разместить много чипов памяти, к тому же, число слотов в системе ограничено. А для HSDL OCZ уже планирует на 2011 год такие схемы подключения:
IBIS уже сейчас может иметь объем до 960 Гбайт. От потенциала четырех таких «птичек» в RAID-0 захватывает дух… от цены, наверное, тоже будет захватывать. Но это всё только будущее, вернемся в настоящее.
Из-за особенностей своей архитектуры IBIS не поддерживает команду TRIM, но обладает встроенным «сборщиком мусора» (Garbage Collection), который очищает ячейки в моменты простоя независимо от используемой ОС.
Производитель обещает следующие скорости для 160-гигабайтной модели:
Фантастические цифры, минимум в 2 раза быстрее самого быстрого SATA SSD. Будет интересно узнать, не обманывают ли нас.
Кто и почему не принял участие в тестировании
Если перечислять все мыслимые конфигурации, можно придумать еще несколько решений, например следующие:
Решение проблемы с запуском
Небольшие грабли встретились при использовании как контроллера Adaptec, так и SSD OCZ IBIS.
Ошибка «No enough Space to copy PCI Option ROM [00:1F:02]» пролетает за 1/10 секунды, поэтому извиняюсь за качество картинки, это скриншот из видеоролика. Суть в том, что BIOS не может работать с множеством тяжелых ROM, и те устройства, которым не хватило места под Солнцем, перестают работать. На материнской плате также были задействованы ICH10R в режиме RAID и IDE контроллер JMicron, по стечению обстоятельств не повезло ICH10R, в итоге системный диск оказывался недоступным.
Я поступил так же, как и два года назад, а именно отключил IDE контроллер. Хорошо, что этого оказалось достаточно, и не пришлось переводить ICH10R в режим IDE или AHCI. Как решать более серьезные проблемы, когда необходимо запустить несколько RAID контроллеров одновременно (тот же ASR-31605 вместе с IBIS) или активировать еще и ROM сетевых карт, вопрос открытый. Наверно, это прямая дорога к серверным материнским платам.
Методика тестирования
Набор тестовых приложений следующий:
Использовались следующие стандартные шаблоны:
| Доля нагрузки заданного типа | Размер запрашиваемого блока | Доля чтений | Доля случайных запросов |
| База данных (database) | |||
| 100% | 8 Кбайт | 67% | 100% |
| Веб сервер (webserver) | |||
| 22% | 0,5 Кбайт | 100% | 100% |
| 15% | 1 Кбайт | 100% | 100% |
| 8% | 2 Кбайт | 100% | 100% |
| 23% | 4 Кбайт | 100% | 100% |
| 15% | 8 Кбайт | 100% | 100% |
| 2% | 16 Кбайт | 100% | 100% |
| 6% | 32 Кбайт | 100% | 100% |
| 7% | 64 Кбайт | 100% | 100% |
| 1% | 128 Кбайт | 100% | 100% |
| 1% | 512 Кбайт | 100% | 100% |
| Файловый сервер (fileserver) | |||
| 10% | 0,5 Кбайт | 80% | 100% |
| 5% | 1 Кбайт | 80% | 100% |
| 5% | 2 Кбайт | 80% | 100% |
| 60% | 4 Кбайт | 80% | 100% |
| 2% | 8 Кбайт | 80% | 100% |
| 4% | 16 Кбайт | 80% | 100% |
| 4% | 32 Кбайт | 80% | 100% |
| 10% | 64 Кбайт | 80% | 100% |
| Рабочая станция (workstation) | |||
| 100% | 8 Кбайт | 80% | 80% |
Степени нагрузки также использовались стандартные:
| Степень нагрузки | Число одновременных запросов |
| Линейная | 1 |
| Очень легкая | 4 |
| Легкая | 16 |
| Средняя | 64 |
| Тяжелая | 256 |
Уместить 17 участников на одном графике с сохранением наглядности и удобства восприятия довольно сложно, поэтому были приняты следующие условные обозначения:
Стандартные модели нагрузки оставим на потом, а начнем с измерений скорости последовательного чтения и записи. На диск посылаются 100% последовательные запросы, размер запрашиваемого блока меняется от 512 байт до 1 Мбайт, а число одновременных запросов равно четырем.
Если посмотреть на график внимательно, можно понять, что, во-первых, все SSD выходят на максимальные скорости только на крупных блоках. То же самое касается массивов Adaptec.
Во-вторых, ICH10R дает потрясающие значения на маленьких блоках, даже IBIS работает с такими задачами в разы медленнее. Кстати, на участке до 8 Кбайт включительно Vertex 2 обходит IBIS.
В-третьих, с ICH10R происходит что-то неладное при чтении блоками среднего размера. RAID-0 и RAID-10 резко теряют в скорости на блоках 16 Кбайт, а RAID-5 тормозит на 32 Кбайт. По такому случаю массивы были пересобраны повторно, проверены все настройки и правильность подключения, но ситуация повторилась. Видимо, налицо особенность совместной работы данных жестких дисков, контроллера и типа нагрузки.
А теперь упростим полученную информацию и посмотрим на скорости чтения блоками 1 Мбайт в виде диаграммы. Все значения округлены до целых.
Последовательное чтение, Мбайт/сЕсли отталкиваться от показателей одиночного диска, можно констатировать, что старая модель проигрывает ему в два раза, VelociRaptor выигрывает лишь на четверть, а массивы масштабируются абсолютно линейно, исходя из числа накопителей с полезными данными: С RAID-0 всё понятно без слов, RAID-5 из четырех дисков дает утроенную производительность, RAID-10 – удвоенную, RAID-1 работает как одиночный диск. Разницы между контроллерами фактически никакой, всё ограничивается скоростью самих дисков. Vertex2 и WD SSD показали скорости, близкие к RAID-0 из двух дисков, а IBIS – безоговорочный лидер.
Последовательная запись
С IBIS случилась неприятность, IOMeter выдал ошибку на блоках менее 4 Кбайт. Обнаружилось это только на заключительном этапе подготовки статьи при построении графиков, повторить измерения уже не было возможности.
RAID-0 по-прежнему масштабируется идеально. Если вам нужны высокие скорости последовательной записи, массив из 4 HDD вне конкуренции. ICH10R снова показал фантастические значения на маленьких порциях данных, Windows RAID-0 подозрительно тормозит на блоках 4-16 Кбайт, но затем набирает полную скорость. Массив Adaptec снова разгоняется медленнее всех.
Взглянем на диаграмму скоростей последовательной записи блоками 1 Мбайт:
Последовательная запись, Мбайт/сЗапись - явно не конёк SSD. Даже IBIS проиграл банальному RAID-0 из двух дисков. Другие твердотельные накопители оказались еще медленнее. Может быть, при идеальной работе TRIM и можно получить более высокие скорости, но сейчас что есть, то есть.
RAID-5 на записи уже не дает трехкратного преимущества над одиночным диском, так как контроллерам приходится высчитывать контрольные суммы. Но если ICH10R показывает результаты едва выше двухдискового RAID-0, то Adaptec держится молодцом.
Неплохо показали себя все варианты RAID-1 и RAID-10: скорости те же, что у одиночного накопителя и RAID-0 из 2 HDD соответственно, хотя считается, что дублирование записываемой информации снижает производительность.
Разница между одиночными жесткими дисками прежняя: «старичок» медленнее RE3 в два раза, а VelociRaptor быстрее примерно на четверть.
Случайное чтение
Производительность случайного чтения и записи оценивалась запросами разной длины, от 512 байт до 32 Мбайт с длиной очереди в один запрос. Полученные результаты были разделены на две части - производительность работы с маленькими блоками оценивалась в количестве операций в секунду, а больших - в мегабайтах в секунду.
В данном тесте любые механические устройства - просто хлам.
При увеличении размера считываемого блока у классических носителей информации появляется небольшой шанс: на очень больших блоках 32 Мбайт, которые формируют уже почти линейное чтение, четырехдисковым массивам RAID-0 удается догнать и перегнать SSD с SATA интерфейсом. Тем временем, IBIS уходит в отрыв.
Вот как выглядят диаграммы производительности в IOps при чтении маленьких блоков 512 байт.
Случайное чтение, IOpsВсе три SSD оказываются равны, хотя нам обещали, что IBIS будет гораздо быстрее.
Давайте всё же посмотрим, как соотносятся винчестеры между собой, и исключим из сравнения твердотельные накопители.
Все оставшиеся участники демонстрируют одинаковый стиль поведения. RAID вообще никак не может улучшить производительность случайного чтения без длинной очереди запроса, графики практически слились с одиночным диском, если быть точным, они все ему немного проигрывают. Исключение составляет только Windows RAID-1. Я бы еще поверил, если контроллер типа ASR-31605 мог определять, какому из двух дисков в зеркале нужно меньше провернуться, чтобы нужный участок пластины оказался под головкой, но даже он так не может, а Windows вообще не должен знать об устройстве накопителя. Ошибка из-за тестирования поверх файловой системы исключена, поскольку оба программных RAID-0 ничего необычного не показали. Одним словом, волшебство.
На больших блоках картина становится разнообразнее. "Велоцираптор" постепенно теряет лидерство, неожиданно плохие результаты показывают все массивы на ICH10R, на блоках в 2 Мбайта все они оказываются медленнее одиночного накопителя, а RAID-1 не в силах обойти даже древний диск.
Еще одна загадка образовалась с RAID-10 на контроллере Adaptec. Он показал феноменальную производительность, причем на блоках 32 Мбайта он обошел RAID-5 и разогнался быстрее, чем при последовательном чтении. Это при том, что тогда использовалась длина очереди в четыре запроса, а сейчас лишь один. Если бы замеры делались вручную, я бы усомнился в объективности теста, а так остается только недоумевать.
Ладно, посмотрим на диаграммы производительности при чтении блоков 512 байт, исключив все SSD.
Случайное чтение (без SSD), IOpsКак я уже говорил, все массивы, кроме программного зеркала, почти совпадают с одиночным диском. "Велоцираптор" обладает повышенной скоростью вращения и компактными пластинами, его преимущество в 70% вполне заслужено. А древний WD1200BB принципиально не отличается механикой от современного RE3, поэтому он проигрывает в этой операции лишь 20%.
Случайная запись
Шаблон для случайной записи создан по тому же принципу, что и для чтения. Результаты перед вами:
IBIS и Vertex 2 идут ноздря в ноздрю, но при увеличении размера блока SATA SSD начинает закономерно проигрывать. А где обещанные 100000/50000 IOps??? Всем накопителям до таких значений как до неба. SiliconEdge вообще «сломался» после блоков 8 Кбайт, в конце этого теста он показывал какие-то жалкие 10 IOps, в то время как даже «старичок» выдавал порядка 80.
Результаты жестких дисков на этот раз не катастрофические, а просто очень плохие. Вернемся к ним чуть позже.
RAID природа IBIS позволяет ему оставаться на плаву, но на больших блоках даже он проигрывает четырехдисковым RAID-0. Остальным SSD вообще очень плохо. Причина может быть в том, что накопители не были специальным образом очищены после предыдущего теста, но даже без работы TRIM Vertex 2 и модель WD не должны показывать столь низкие результаты. Скорее всего, у обоих «переклинило» внутренний контроллер или прошивку.
Массивы ICH10R, как и в случайном чтении, чувствуют себя не лучшим образом, Adaptec в прекрасной форме, Windows показывает средние результаты.
Одиночные диски радуют тем, что не преподносят сюрпризов. По мере увеличения размера блока результаты всё больше начинают напоминать те, что были получены при последовательных операциях. VelociRaptor держит дистанцию приблизительно постоянной, а WD1200BB отстает всё сильнее и сильнее из-за низкой плотности записи пластин.
Настало время взглянуть на диаграмму.
Случайная запись, IOpsIBIS и Vertex 2 снова оказались равны, SSD от WD отстал раза в два, остальное рассматривать нет смысла. Перейдем сразу к графику без SSD.
Наконец-то «степень аппаратности» контроллеров стала прямо пропорциональна производительности. Adaptec во всех случаях значительно опережает ICH10R, в конфигурации RAID-5 обоим приходится тяжело. Массивы Windows в свою очередь отстают от «чипсетных» аналогов, особенно четырехдисковый RAID-0. На примере ICH10R видно, что RAID-10 проигрывает двухдисковому RAID-0, но разница между зеркалом и одиночным накопителем не столь велика.
Оставшиеся винчестеры работают стабильно, но странно, что старому WD1200BB больше нравится записывать крупные порции данных, чем блоки по 512 байт.
Во втором графике без SSD смысла нет, так как всё нормально уместилось в основном варианте. Диаграмма без SSD для блоков 512 байт выглядит так:
Случайная запись (без SSD), IOpsС одной стороны, RAID массивы получили дополнительные алгоритмы отложенной записи, с другой - подразумевают накладные расходы на обслуживание, поэтому производительность относительно одиночного диска может быть выражена как «сверхлинейным» ростом (у RAID-0), так и падением производительности (RAID-5). Остальные особенности я уже отметил при описании графика.
Старый диск отстает от RE3 более чем в полтора раза. Сразу видно, что принцип работы в режиме случайной записи был усовершенствован, да и кэш 16 Мбайт против 2 наверняка сыграл не последнюю роль. В свою очередь VelociRaptor обладает более чем двукратным преимуществом над современным семитысячником.
База данных (database)
Настало время узнать, как ведут себя участники тестирования в шаблоне Database. На этот раз размер блока и соотношение чтения/записи остаются постоянными, а меняется лишь длина очереди запросов.
Очень ярко проявилась внутренняя организация SSD OCZ. Чем тяжелее нагрузка, тем выше производительность, а в линейном режиме они совершенно не раскрывают свой потенциал. Диск WD видимо не оправился от предыдущего теста и лежит где-то в районе нуля вместе с остальными жесткими дисками.
Диаграмма строилась по средним арифметическим по пяти выполненным замерам.
Database, IOpsСредняя разница между Vertex 2 и IBIS около 70%. Рассмотрим, как же ведут себя жесткие диски и оставшийся твердотельный накопитель.
WD SSD на линейной операции показывает приемлемую производительность (относительно жестких дисков), но на более тяжелых нагрузках начинает тормозить и скатывается почти на уровень одиночного винчестера.
RAID массивы на длинных очередях получают серьезный прирост производительности. Одиночный диск не в силах оптимизировать большое число запросов, его скорость даже не удваивается, а четырехдисковые RAID-0 способны ускорится почти в шесть раз. При этом очень резво работает RAID-10. Теперь вы понимаете, почему для баз данных рекомендуют его, а не RAID-5, пусть даже за это приходится заплатить уполовиненной емкостью. И заметьте, RAID-1 работает существенно быстрее одиночного диска, то есть при длинных очередях все контроллеры могут считывать данные одновременно с обоих дисков зеркала. Операция вполне правомерная, ведь на каждом носителе есть свои контрольные суммы, поэтому всегда известно, нормально ли считались данные.
VelociRaptor работает быстрее любых массивов из нескольких обычных HDD только при последовательных запросах, а при увеличении очереди до четырех, RAID-0 и RAID-10 сразу его обгоняют. Старый диск на длинных очередях конечно прибавляет в скорости, но меньше, чем другие участники. IDE винчестеры явно не предназначены для тяжелых нагрузок.
Рассмотрим диаграмму со средними значениями производительности без продукции OCZ.
Database (без IBIS и Vertex 2), IOpsОставшийся твердотельный участник примерно равен RAID-0 из двух дисков. Крайне мало. Даже VelociRaptor быстрее.
Оба RAID-5 по производительности находятся между тем же двухдисковым RAID-0 и RAID-1. Похвально для единицы, провал для пятёрки. Если сравнивать контроллеры между собой, то ICH10R обставлял и Windows и Adaptec.
Веб сервер (webserver)
Этот шаблон не содержит запросов на запись, поэтому все SSD и в прямом, и переносном смысле, отрываются. Но если WD фактически не меняет своей скорости с ростом глубины очереди (она даже чуть-чуть падает), то Vertex 2 и особенно IBIS ускоряются в разы. Классические накопители на данном этапе сравнивать бессмысленно.
Webserver, IOpsПо средним значениям твердотельные накопители отличаются в два раза, но это как средняя температура по больнице – ориентироваться на эти числа, не зная нюансов, довольно опрометчиво.
Давайте вспомним про HDD.
Если к системе подается 4 одновременных запроса, оба RAID1 и RAID-10 обходят соответственно двух- и четырехдисковые RAID-0. Некоторые утверждали, что такое в принципе невозможно, но вот доказательство. На более длинных очередях четырехдисковый RAID-0 с переменным успехом пытается выбить себе лидерство, но благодаря отсутствию операций записи RAID10 и RAID-5 держатся очень близко.
Программное зеркало продолжает те же чудеса, что и на случайном чтении, хотя в других заездах оно всегда проигрывает ICH10R. Ataptec собрал на графике все свои массивы в плотную группу и встал позади других участников. То, что он всегда проигрывает, уже становится тенденцией.
VelociRaptor повторно проявил свой характер: на простейших операциях он безоговорочный лидер, но с увеличением нагрузки его догоняют двухдисковые массивы. Старый семитысячник WD ненамного отличается от нового, пусть даже поведение при переходе от одного участка к другому у него иное.
Посмотрим на диаграмму средних значений.
Webserver (без SSD), IOpsМожно выделить три явные группы: четырехдисковые массивы, двухдисковые массивы, к которым примкнул "Велоцираптор", и простые диски. В первой группе лидеров объединяет контроллер ICH10R, во второй в худшую сторону отличился лишь Windows RAID-0, а по результатам третьей можно сказать лишь то, что шесть лет эволюции не позволили увеличить производительность в этой задаче и в полтора раза.
Файловый сервер (fileserver)
Накопители OCZ демонстрируют типичное для себя поведение, но IBIS почему-то снизил производительность на самой тяжелой нагрузке. Тест на 20% состоит из операций записи, поэтому SiliconEdge Blue резко принял «положение лежа».
Fileserver, IOpsКак и раньше, между IBIS и Vertex 2 в среднем почти двукратная разница.
Среди массивов на тяжелых нагрузках как обычно лидирует RAID-0, довольно неплохие результаты показывают RAID-1 и RAID-10, а вот RAID-5 довольно слаб для четырехдисковой системы.
«Чипсетный» контроллер продолжает радовать своими скоростями, его RAID-10 даже ухитряется догнать Adaptec’овский RAID-0, который стабильно находится в аутсайдерах, Windows показывает средние результаты.
VelociRaptor на этот раз почти всегда обходит любые двухдисковые конфигурации, старый WD безуспешно пытается догнать новый, а SSD и комментировать не хочется – нечего ему делать среди винчестеров.
Fileserver (без IBIS и Vertex 2), IOpsВ общем-то, добавить здесь нечего. Если не считать обычные жесткие диски, оставшиеся участники отличаются менее чем вдвое.
Рабочая станция (workstation)
Этот шаблон отличается от database тем, что случайны не 100% запросов, а лишь 80, и число записей поменьше. В результате график изменился не сильно.
Графики для SSD OCZ выглядят стандартным для себя образом, накопитель WD «приподнимает голову» на последовательных запросах без длинной очереди, но в остальных случаях снова падает.
Workstation, IOpsУ SiliconEdge никаких шансов против двух других SSD, в остальном картина привычная.
С увеличением масштаба скачок WD выглядит гигантским, но мало-мальски длинная очередь снова опускает его почти на уровень обыкновенного жесткого диска.
RAID массивы на разных контроллерах в этот раз держатся более плотной группой и несколько раз успевают поменяться местами. Тем не менее, ICH10R снова лидер, а Adaptec смог забить гол престижа лишь на очереди из 16 запросов.
Разница между одиночными HDD чуть меньше обычного, но в целом ничего экстраординарного.
Workstation (без IBIS и Vertex 2), IOpsПо средним результатам WD SSD работает так же, как и RAID-10, но мы знаем, что на самом деле поведение у них очень разное.
RAID контроллеры слабо отличаются друг от друга, а среди массивов разного уровня пожалуй стоит лишь еще раз отметить отлично работающий RAID-1 и RAID-10. Чем меньше записи, тем больше они похожи на RAID-0.
Прекрасно показал себя VelociRaptor, уверенно обойдя любые парные массивы на очередях 16 запросов и менее. Но всё же, при более-менее приличной нагрузке он не может составить конкуренцию четырехдисковым RAID-0 и RAID-10. Разница между старым и новым семитысячником в этот раз чуть больше четверти.
Не могу никому отказать в удовольствии взглянуть на сами графики, благо в некоторых из них есть интересные моменты. Как я уже говорил в описании теста, HD Tune не способен работать с программными массивами, поэтому результатов Windows RAID нет.
OCZ IBIS
Чтение | ЗаписьКрасивые волны. На чтении они даже своим гребнем не достигают тех 600 Мбайт/с, которые мы видели в тесте IOMeter, а при записи наоборот стабильно превышают отметку 250 Мбайт/с. HD Tune по умолчанию тестирует блоками 64 Кбайт, в случае с чтением это в какой-то степени объясняет невысокий результат, а назвать причину такой быстрой записи сложновато. Какому бенчмарку больше верить, тоже непонятно.
OCZ Vertex 2
Чтение | ЗаписьСкорость чтения ровная, но она немного недотягивает до результатов IOMeter. Скорость записи в пике достигает значений, полученных в IOMeter, но в среднем она существенно более низкая.
WD SiliconEdge Blue
Чтение | ЗаписьК чтению претензий нет, а вот запись выглядит жутко. Начинается всё нормально, но затем скорость начинает прыгать, а в конце вообще сваливается до пары мегабайт в секунду и время доступа просто гигантское для таких накопителей. Проблемы у этого накопителя были замечены и раньше, я даже начал думать, не экономит ли WD на чипах и не ставит ли на вторую половину объема какие-нибудь медленные микросхемы, но экспресс-тест IOMeter на разных участках диска такого не подтвердил. Также была версия, что мне достался бракованный экземпляр, но и это оказалось не так: в сети нашелся обзор такого же SiliconEdge Blue на 256 Гбайт, где автор получил очень похожую картину. Остается признать, что у этой модели действительно не всё в порядке с записью.
RAID0-4HDD-Adaptec
Чтение | ЗаписьВообще не серьезные скорости. В предыдущих тестах такой массив легко разгонялся до 400 Мбайт/c и даже выше, но только на больших блоках. Может быть HDtune тестирует крошечными блоками? Или на результат влияет длина очереди запроса?
Кстати, обратите внимание на время доступа при случайной записи. Кэш мгновенно впитывает все запросы, и скорость становится сопоставимой с SSD. На последовательной записи он тоже работает, но 256 Мбайт хватает лишь на секунду, поэтому начальный всплеск на графике шириной лишь пару пикселей.
RAID0-4HDD-ICH10R
Чтение | ЗаписьПрекрасная картина. Четырехдисковый RAID-0 на ICH10R ведет себя как единый супербыстрый накопитель, причем время доступа на случайной записи крайне мало, а скорость обмена с кэшем (Burst rate) равна скорости обмена с оперативной памятью. RAM диск на этой платформе показывал именно такой порядок чисел.
RAID5-4HDD-Adaptec
Чтение | ЗаписьСерверный контроллер просел еще сильнее. Скорость чтения вообще меньше одиночного диска. Либо HDTune дает неверные результаты, либо на самом деле тестирует блоками 8-16 Кбайт. Зато загрузка процессора низкая.
RAID5-4HDD-ICH10R
Чтение | ЗаписьICH10R просел в скорости, время доступа на случайной записи уже не такое замечательное, но в целом картина остается позитивной.
RAID10-4HDD-Adaptec
Чтение | ЗаписьAdaptec в своем репертуаре. На последовательной записи показался «хвост», демонстрирующий физический предел медленных участков дисков. В остальном скорость будто бы ограничивается интерфейсом или процессором, хотя и тот, и другой далеко не слабенькие.
RAID10-4HDD-ICH10R
Чтение | ЗаписьЛюбо-дорого смотреть. От зеркалирования прироста скорости ждать не приходится, а чередование работает с почти стопроцентной отдачей.
RAID0-2HDD-ICH10R
Чтение | ЗаписьХоть бы раз ICH10R сел в лужу… для разнообразия. А то скучно, нечего комментировать.
RAID1-2HDD-ICH10R
Чтение | ЗаписьЗеркало ведет себя так же, как одиночный диск, потеря производительности минимальна, зато кэш с космической скоростью.
VelociRaptor
Чтение | ЗаписьВелоцираптор примечателен тем, что к концу диска его скорость падает не как обычно в два раза, а лишь в полтора. Сразу вспоминается необычный форм-фактор. Скорость у него выше рядового накопителя, время случайного доступа ниже, работа кэша типична для SATA-II (сам он поддерживает SATA-III, но на стенде нет такого контроллера). В общем, как типичный жесткий диск, только лучше.
Одиночный диск WD RE3
Чтение | ЗаписьТакие картины вы наверняка видели много раз. От них я и отталкивался при описании других участников.
Старый диск WD1200BB
Чтение | ЗаписьКогда-то эти результаты были достойны аплодисментов, но сейчас такие линейные скорости считаются в два раза более низкими, чем у нормального HDD, аналогичное время доступа достигается даже накопителями со скоростью вращения 5400 об/мин.
Настало время обобщить результаты и представить их в более удобном для сравнения виде.
Скорость линейного чтения (мин | сред | макс), Мбайт/сЛучшие результаты показывает контроллер ICH10R. У Adaptec и всех SSD числа явно занижены.
Скорость линейной записи (мин | сред | макс), Мбайт/сВо время записи хорошо держится RAID-5 на контроллере Adaptec, SSD проходят этот тест c переменным успехом, остальные участники показывают вполне предсказуемые результаты.
Время случайного доступа (запись | чтение), мсУ всех SSD, кроме WD, на записи время доступа ничтожно. RAID массивы показывают примерно одинаковое время на чтении, а на записи в худшую сторону выделяется ICH10R. Среди одиночных дисков примечательна разница между старым и новым семитысячником - обороты у них одинаковые, разница достигается только за счет головок и логики прошивки.
Предлагаю взглянуть на диаграммы, построенные по каждому из восьми полученных результатов.
Скорость линейного чтения, Мбайт/сРезультаты очень похожи на полученные в IOMeter, среди SSD неожиданно слабо выступил Vertex 2. Массивы сгруппировались по уровням RAID и внутри группы показывают почти одинаковые результаты. Исключение составляет только «чипсетное» зеркало, которое затормозилось почти на уровень старого диска. Странно, ведь в предыдущих бенчмарках с ним всё было в порядке.
Скорость линейной записи, Мбайт/сЗапись в этот раз плохо удается всё тем же Vertex 2 и «чипсетному» зеркалу, плюс к ним присоединился четырехдисковый RAID-0 на контроллере Adaptec. SiliconEdge чувствует себя нормально, а помните IOMeter? На больших блоках он вообще еле работал. Два массива RAID-5 почти равны RAID-0 из пары дисков, но разница между ICH10R и Adaptec стала более существенной.
Скорость случайного чтения (блок 512 Кбайт), Мбайт/сIBIS, конечно, в ударе… он практически не теряет в скорости относительно линейной операции! WD SSD чувствует себе хорошо и обходит Vertex 2, а почти все массивы показывают сопоставимые скорости, не везет только RAID-1 и RAID-5 на ICH10R. Похоже, чипсетный контроллер показывал чудеса ровно до тех пор, пока не начались тесты поверх файловой системы.
Скорость случайной записи (блок 512 Кбайт), Мбайт/сSSD выстроились в уже привычном для этого бенчмарка порядке. А контроллер ICH10R хочется стукнуть кернером – все массивы на его основе показали в разы более плохие результаты, чем ближайшие конкуренты.
Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт), Мбайт/сПрощайте, механические накопители! Даже RAID тут не помощник.
Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт), Мбайт/сМожно было пожурить WD SSD, но на самом деле он показывает около 4000 IOps - почти столько же сколько в IOMeter. Зато оба накопителя OCZ совершают порядка 25 000 операций в секунду!
Если приглядеться к HDD, то можно сделать вывод, что у RAID-5 и RAID-1 плохи дела с отложенной записью – их результат хуже одиночного диска. Ту же картину мы видели в IOMeter.
Скорость случайного чтения (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/сВот они, 100 000 IOps Ибиса! Жаль, никто не подарил мне его на Новый год. Налицо почти четырнадцатикратный прирост скорости только за счет длинной очереди запросов.
Vertex 2 тоже прибавил не слабо: в 4 раза, но это уже не кажется достижением. WD так вообще не прибавил ничего, NCQ в нем не работает и тест webserver в IOMeter это подтверждает.
Массивы Adaptec почему-то работают плохо. Разница с одиночным HDD крайне мала, прибавка в три раза почти целиком дается за счет самих дисков. ICH10R и Windows показывают схожие и вполне адекватные результаты, причем RAID-10 оказался быстрее четырехдискового RAID-0. IDE винчестер ускорился лишь на четверть и тем самым отстал от современной модели почти в 3 раза.
Скорость случайной записи (блок 4 Кбайт, длина очереди 32), Мбайт/сSiliconEdge Blue продемонстрировал, что у него еще и отложенная запись не работает. Хорошо хоть не упал в скорости относительно операций чтения. Vertex 2 стал быстрее лишь на четверть, а IBIS на тяжелом режиме традиционно выступил во всей красе и показал в 2,5 раза более высокие результаты.
Остальные участники выдали практически те же числа, что и на единичной очереди. RAID-5 на контроллере Adaptec и старый диск снова исчезли с листа, Первый показывает 1.3 Мбайт/c, второй 1.26 Мбайт/c.
Без этого бенчмарка не обходится ни одно тестирование накопителей. Рекомендую к прочтению PCMark Whitepaper, в котором содержатся подробные описания каждого теста.
Windows Defender, Мбайт/с Gaming, Мбайт/с Importing pictures to Windows Photo Gallery, Мбайт/с Windows Vista start up, Мбайт/с Video editing using Windows Movie Maker, Мбайт/с Windows Media Center, Мбайт/с Adding music to Windows Media Player, Мбайт/с Application loading, Мбайт/с HDD Score, баллыPCMark очень любит малое время доступа, поэтому участники разделились на SSD и всё остальное. Массивы на любых контроллерах не сильно отличались от одиночного диска, десятитысячник-"Велоцираптор" почти всегда их обгонял. Исключение составляет астрономическая скорость RAID-0 и RAID-10 на ICH10R в Windows Media Center, но это просто удачно отработал кэш. А старый WD1200BB отставал от RE3 очень существенно: в два и более раза.
На сайте Intel есть соответствующий документ, подробно описывающий суть каждого теста.
HD Video Playback, Мбайт/с
Фактически это обычное линейное чтение в один поток. IBIS и WD показали свои типичные значения, Vertex 2 почему-то отстал.
Массивы продемонстрировали очень хорошую масштабируемость, среди них лидирует естественно RAID-0, хорошо себя чувствуют RAID5 и RAID-10. Явные аутсайдеры: контроллер Adaptec и чипсетное зеркало.
Одиночный диск RE3 на этой задаче сильнее оторвался от своего предка и приблизился к "Велоцираптору".
2x HD Playback, Мбайт/сЯ сохранил масштаб относительно предыдущего теста. Два потока идут только на пользу накопителям OCZ, WD немного притормозил, но всё же остался быстрее Vertex 2.
Среди массивов тяжело выявить закономерность. Четырехдисковый RAID-0 скинул скорость, при этом падение ICH10R оказалось вдвое более слабым. Среди RAID5 меньше тормозил уже Adaptec, а в RAID-10 он и вовсе становится однозначным лидером, показывая более высокую скорость, нежели в предыдущем тесте. Среди двухдисковых конфигураций поражает программное зеркало, не иначе каждый поток был направлен на свой накопитель.
Старый диск явно не любит многопоточную нагрузку и стал медленнее аж в три раза. RE3 и "Велоцираптор" замедлились примерно на треть.
4x HD Playback, Мбайт/сТенденция для всех участников сохранилась. При этом RAID-10 и RAID-1 уже не могут выделить каждому потоку свой винчестер и поэтому падают в производительности.
HD Video Record, Мбайт/сРезультаты полностью исказились кэшированием ОС, так что комментировать нечего.
HD Video Playback and Record, Мбайт/сВ расстановке сил прослеживается знакомая картина, но из-за кэширования записи результаты многих участников всё равно выше их максимальной теоретической скорости.
Content Creation, Мбайт/сБольшая часть этого теста – случайная запись маленькими блоками, поэтому скорость всех участников ниже в разы и похоже кэш ОС в этот раз не сильно исказил значения. IBIS легко переносит и это испытание, достоин похвалы и контроллер Adaptec, пусть даже чуда не произошло.
Office Productivity, Мбайт/сЗабавно. Не считая древнего диска, все оказались почти равны.
File Copy To NAS, Мбайт/сЕще одна пачка искаженных результатов.
File Copy From NAS, Мбайт/сТеоретически результаты должны быть похожи на HD Video Playback, но контроллер ICH10R сильно замедлился, а Windows RAID наоборот решил начать ставить рекорды.
Directory Copy To NAS, Мбайт/сЖесткий диск семилетней давности оказался быстрее IBIS. Вы верите в это?
Directory Copy from NAS, Мбайт/сПри чтении папки Vertex2 почти догнал WD, RAID массивы показывают близкие результаты, стоит пожурить контроллер Adaptec и поаплодировать Windows. Откровенно провальный результат еще раз показало чипсетное зеркало. Остальные результаты типичны.
Photo Album, Мбайт/сТвердотельный накопитель WD каким-то образом ухитрился обойти IBIS и занять первое место. Провальные результаты у Adaptec – четырехдисковые массивы медленнее древнего харда! Короче, в этом неоднозначном тесте все участники перемешались, логику понять невозможно.
Каждый замер проводился для трех шаблонов: ISO (три больших файла по несколько сотен мегабайт), install (разнородный набор файлов от нескольких байт до десятков мегабайт, среди которых доминируют порядки в сотни килобайт и единицы мегабайт) и programs (огромное количество файлов в среднем по несколько десятков килобайт каждый).
Create
ISO, Мбайт/с Install, Мбайт/с Programs, Мбайт/сЭтот тест на запись полностью искажен кэшированием. Хорошая новость в том, что в реальной жизни с Windows 7 «мгновенная» запись тоже будет работать. Наверняка многие видели скорости порядка 70 Мбайт/с при записи на флэшку USB 2.0, в то время как максимальная скорость этого интерфейса вдвое ниже. Но на больших объемах (после заполнения оперативной памяти) скорость упадет до реальной, а при попытке извлечь сменный носитель вы всё равно будете вынуждены дождаться окончания фактической записи.
Read
ISO, Мбайт/с Install, Мбайт/с Programs, Мбайт/сПри переходе от крупных файлов к мелким все участники значительно теряют в производительности. Немного отличаются зеркальные массивы и два SATA SSD, но лишь потому, что их скорости даже на крупных файлах невысокие.
Остальные RAID прекрасно себя чувствуют в шаблоне ISO, масштабирование идеальное, но в дальнейшем они теряют свою прыть и в тесте Programs все они уже не сильно отличаются от одиночного диска, даже частенько проигрывают "Велоцираптору".
Copy near
ISO, Мбайт/с Install, Мбайт/с Programs, Мбайт/сЛюбопытно, что почти всем участникам больше нравится копировать файлы среднего размера, нежели крупные, а Vertex 2 и SiliconEdge вообще еле работают на шаблоне ISO.
Среди контроллеров лучше всех живется программному Windows RAID. Adaptec и ICH10R тоже в целом неплохи, хотя чипсетное зеркало вновь оказалось значительно хуже одиночного диска.
Copy far
ISO, Мбайт/с Install, Мбайт/с Programs, Мбайт/сПри копировании с раздела на раздел в шаблоне ISO все участники кроме IBIS и четырехдискового RAID-0 на ICH10R сохранили те же значения. В Install замедлились все, особенно IBIS, программный RAID-0 из четырех HDD и чипсетный RAID-5, старому диску совсем поплохело. В Programs значительное падение производительности наблюдается у каждого без исключений, причем массивы уже не дают существенного преимущества над одиночным накопителем.
Итак, из проделанной работы можно вынести следующие постулаты:
Почему плох RAID 5?
Рекомендую к прочтению эту статью и комментарии к ней. Если совсем кратко, проблемы в следующем:
Если вы собираетесь двигаться в данном направлении, обязательно прочтите эту заметку с более подробной информацией.
Почему плох Windows RAID?
Короче, такой массив создает проблем гораздо больше, чем решает.
Чем опасны SSD?
Делайте резервные копии!
Делайте резервные копии!
Делайте резервные копии, мать вашу !!!
Как минимум самых важных данных, которые невозможно заново выкачать из интернета, и обязательно регулярно их проверяйте: та DVD болванка, на которую вы записали фотоархив год назад, сегодня, может быть, уже не читается.
Приемлемым вариантом будет внешний жесткий диск. При относительно низкой цене за гигабайт, можно хранить несколько версий файлов. Это поможет, если вы что-то удалили и вспомнили об этом спустя неделю. Непрерывная доступность позволяет автоматизировать копирование и настроить его выполнение по расписанию. Правильный бэкап должен территориально находится как можно дальше от основной копии и в идеале не быть постоянно доступным на запись. Тогда нипочем и человеческий фактор, и вирусная атака, и скачки напряжения, и падение метеорита. Архиважные данные, потеря которых равноценна смерти, должны иметь несколько резервных копий.
Об этом говорилось миллион раз, но видимо бесполезно объяснять, как это больно прищемить палец дверью; чтобы проняло, нужно почувствовать хотя бы разок на себе.
Простаивание домашнего ПК эдак полдня в году не обернется миллионными убытками, поэтому нет смысла тратить огромные деньги на надежность, отказоустойчивость и непрерывную доступность информации. Важнее всего сохранность данных, а ее обеспечивают только резервные копии. Надеюсь, теперь вы понимаете, насколько странными звучат вопросы на форумах типа "посоветуйте надежный накопитель", ответные предложения взять вдвое более дорогую модель RAID Edition, причем в единственном экземпляре, без RAID, и одновременно тотальное нежелание делать бэкапы. Я считаю, что для основного хранилища можно использовать что угодно, хоть SSD, хоть RAID-0, они достаточно хорошо работают, с ними не надо маяться как с больным ребенком, просто нужно быть готовым к сбою. Морально и технически. Кстати, риск потери данных из-за выхода винчестера из строя достаточно мал и составляет приблизительно 13% от всех остальных причин разрушений данных (источник). Именно от этого защищает отказоустойчивый RAID, больше он не защищает ни от чего.
Если у вас есть большой файловый сервер на 10 Тбайт или больше, существует два варианта: дискретный RAID контроллер с BBU, RAID-6, регулярные проверки целостности, максимально качественный блок питания, ИБП. Либо отсутствие всякого RAID и следование принципу "не держать все яйца в одной корзине". Выбор за вами, всё зависит от решаемой задачи. Тем не менее, для обоих вариантов будет не лишним резервная копия на самых дешевых носителях, сегодня это двухтерабайтные жесткие диски экономичных серий. Смиритесь с тем, что нельзя собрать правильную систему за три копейки. Если это для вас совсем нереально, приготовьте список того, что у вас есть, чтобы в случае аварии знать, что восстанавливать. И не держите этот список на том же самом хранилище
Во второй части статьи я постараюсь исследовать, как ведут себя участники (кроме Windows RAID) в прикладных программах. Будет ли разница в десятки раз или же такие цифры лишь удел «синтетики»? После этого можно будет сделать окончательные выводы.
Выражаем благодарность:
