Новый накопитель Intel SSD 520 Series и RAIDконтроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV8i
Технические характеристики накопителя Intel SSD 520
Тестирование накопителя Intel SSD 520
RAID-контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i
Тестирование RAID-массивов из накопителей Intel SSD 520
В настоящей статье мы детально рассмотрим новый накопитель Intel SSD 520 Series емкостью 240 Гбайт и протестируем его с использованием 8-портового RAID-контроллера LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i.
Технические характеристики накопителя Intel SSD 520
Появление нового SSD-накопителя от компании Intel ожидалось уже давно, поскольку, во-первых, предыдущая модель Intel SSD 510 была анонсирована компанией почти год назад, во-вторых, новый накопитель имеет ряд серьезный отличий от предыдущей модели, а втретьих, накопитель Intel SSD 520 можно с полным основанием назвать самым скоростным на рынке.
Напомним, что накопитель Intel SSD 510 хотя и поддерживал интерфейс SATA 6 Гбит/с, но был основан на морально устаревшем контроллере Marvell 88SS9174, который имел серьезные недостатки. В результате этот накопитель проигрывал по производительности конкурирующим моделям. Кроме того, в накопителях Intel SSD 510 применялась многоуровневая (MLC) NAND флэшпамять, изготовленная по 34-нм техпроцессу.
В новом накопителе уже используется контроллер SandForce SF-2281, который является сегодня самым скоростным на рынке. Кроме того, в нем установлены 25-нм чипы MLC NAND флэшпамяти производства Intel. Ну и, конечно же, в Intel SSD 520 применяется новая прошивка от компании Intel. Пожалуй, последнее обстоятельство нуждается в дополнительном комментарии.
Вообще, SSD-накопители с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, которые основаны на контроллере SandForce SF-2281, присутствуют на рынке уже давно. Более того, есть SSD-накопители, в которых используются 25-нм чипы MLC NAND флэшпамяти производства Intel. Естественно, возникает вопрос: почему же сама компания Intel так запоздала с выходом на рынок нового SSD-накопителя?
Всё дело в том, что компания SandForce была довольно маленькой и не могла позволить себе провести полномасштабное тестирование контроллера перед его выпуском на рынок. В результате не все продукты компании получались одинаково высокого качества, и даже после выхода на рынок контроллера SandForce SF-2281 в нем присутствовали ошибки и баги, которые исправлялись в новых версиях прошивок. Собственно, именно из-за недостаточного тестирования контроллера SandForce SF-2281 компания Intel задержалась с выпуском на рынок нового SSD-накопителя. То, что не смогла на должном уровне сделать компания SandForce, реализовала Intel, а именно — провела тщательное внутреннее тестирование контроллера и написала для него собственную прошивку. Хотя, как нам кажется, для Intel было бы логичнее купить компанию SandForce. Но… теперь это уже будет непросто сделать, поскольку SandForce уже приобрела компания LSI.
Итак, вернемся к рассмотрению накопителя Intel SSD 520.
Накопители этой серии производятся с емкостью 60, 120, 180, 240 и 480 Гбайт, причем скоростные характеристики для моделей с различной емкостью могут немного различаться. Говоря о емкости SSD-накопителей, напомним, что в данном случае 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт.
В таблице приведены скоростные характеристики накопителей серии Intel SSD 520 при их подключении по интерфейсу SATA 6 Гбит/с. Все приводимые данные указаны для накопителей без созданного на них логического раздела при глубине очереди задач (Queue Depth), равной 32 в тесте IOmeter. Кроме того, скорость случайной записи блоками по 4 Кбайт указывается для нового (Out-of-Box) накопителя.
Все остальные характеристики накопителей серии Intel SSD 520 одинаковы для всех моделей. Так, энергопотребление составляет 0,6 Вт в режиме ожидания и 0,85 Вт в режиме чтения/записи. Масса накопителя равна 78 г. Предоставляется гарантия сроком на 5 лет.
В комплекте с накопителем поставляются диск с ПО, бумажная документация, шасси для установки в отсек 3,5 дюйма, винтики и переходник питания Molex — SATA.
Тестирование накопителя Intel SSD 520
В наше распоряжение поступил накопитель Intel SSD 520 емкостью 240 Гбайт, причем не один, а сразу четыре, поэтому мы решили протестировать как одиночный накопитель, так и различные конфигурации RAID-массивов на базе этих накопителей.
Для тестирования мы использовали стенд следующей конфигурации:
- процессор — Intel Core i7-3960X (Sandy Bridge-E);
- системная плата — Intel DX79SI;
- чипсет системной платы — Intel X79 Express;
- диск с операционной системой — Western Digital WD1002FAEX (1 Тбайт);
- режим работы SATA — AHCI;
- драйвер дисков — Intel RST 10.8.0.1003;
- контроллер диска c операционной системой — интегрированный в чипсет Intel X79 Express контроллер SATA 6 Гбит/с.
При тестировании применялась операционная система Window 7 Ultimate (64 bit). Дополнительно устанавливался драйвер Intel RST 10.8.0.1003, а HDD-диск с операционной системой подключался к порту SATA 6 Гбит/с, реализованному через контроллер, интегрированный в чипсете Intel X79 Express. Первоначально для тестирования SSD-накопителя он подключался ко второму порту SATA 6 Гбит/с. В настройках BIOS для всех SATA-портов задавался режим работы AHCI.
Для тестирования мы использовали утилиту IOmeter 1.1.0 (версия от 2010.12.02), которая представляет собой очень мощный инструмент для анализа производительности накопителей (как HDD, так и SSD).
Особенности применения утилиты IOmeter при тестировании SSD-дисков мы подробно рассматривали в статье «Тестирование SSD-диска Intel X25-M 160 Гбайт», опубликованной в сентябрьском номере журнала за 2010 год, а потому лишь напомним, что она позволяет работать как с дисками, на которых создан логический раздел, так и с дисками без такового. В случае если проводится тестирование диска без созданного на нем логического раздела, IOmeter работает на уровне логических блоков данных, то есть вместо операционной системы передает команды контроллеру на запись или чтение LBA-блоков.
Тестирование SSD-накопителей правильнее выполнять без создания логического раздела, дабы исключить зависимость результатов от типа файловой системы.
Утилита IOmeter также позволяет задавать размер блока данных (Transfer Request Size) на запись/чтение, а тест можно проводить как для последовательных (Sequential) чтения и записи, то есть когда LBA-блоки считываются и записываются последовательно друг за другом, так и для случайных (Random) чтения и записи, когда LBA-блоки считываются и записываются в произвольном порядке. При формировании сценария нагрузки можно задавать время теста, процентное соотношение между последовательными и случайными операциями (Percent Random/Sequential Distribution), а также процентное соотношение между операциями чтения и записи (Percent Read/Write Distribution).
В ходе тестирования исследовались:
- зависимость скорости последовательного чтения от размера блока данных;
- зависимость скорости последовательной записи от размера блока данных;
- зависимость скорости случайного чтения от размера блока данных;
- зависимость скорости случайной записи от размера блока данных.
В тестах на измерение скорости последовательного и случайного чтения, а также последовательной и случайной записи использовались запросы на передачу данных блоками следующих размеров: 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Кбайт и 1 Мбайт.
При тестировании SSD-накопителей во всех сценариях нагрузки мы устанавливали выравнивание запросов по размеру 512-байтного сектора, а размер глубины очереди задач (Queue Depth) выбирался равным 4.
Кроме того, дабы соотнести полученные нами результаты с результатами, заявленными производителем, мы протестировали накопитель Intel SSD 520 при глубине очереди задач, равной 32.
Результаты тестирования SSD-накопителя Intel SSD 520 показаны на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Зависимость скорости передачи данных от размера блока при глубине очереди задач равной 32
Рис. 2. Зависимость скорости выполнения операций ввода-вывода (IOPS) от размера блока
при глубине очереди задач равной 32
Как видно по результатам тестирования, максимальная скорость последовательного чтения накопителя Intel SSD 520 составляет 542 Мбайт/с, а максимальная скорость последовательной записи — 506 Мбайт/с. Таким образом, полученные нами данные лишь незначительно отличаются от заявленных.
Скорость выполнения операций вводавывода при размере блока 8 Кбайт составляет 42 228 IOPS для случайного чтения и 19 039 IOPS для случайной записи. Эти данные, конечно, ниже заявленных, особенно скорость выполнения операций случайного чтения, однако нужно учитывать, что в своей спецификации Intel приводит данные для нового накопителя (Out-of-Box), а не для того, который ранее уже использовался. В случае SSD-накопителей скорость записи для нового и уже применявшегося накопителя может различаться. Мы измеряли именно скорость случайной записи для ранее использовавшегося накопителя, поскольку, как нам кажется, именно эта скорость является актуальной характеристикой накопителя. Но даже с учетом расхождений между заявленными и измеренными нами скоростными характеристиками нужно отметить, что сегодня накопитель Intel SSD 520 является одним из самых скоростных.
Для того чтобы протестировать массив из накопителей Intel SSD 520 в различных конфигурациях RAID, нам пришлось дополнительно воспользоваться RAID-контроллером. Дело в том, что все современные материнские платы для пользовательских ПК имеют интегрированные программно-аппаратные SATA RAID-контроллеры, возможностей которых хватает для большинства пользователей ПК. Действительно, современные чипсеты имеют интегрированный SATA-контроллер и большинство плат предоставляют в распоряжение пользователя как минимум шесть SATA-портов. Казалось бы, куда больше и зачем в таком случае нужны дискретные SATA RAID-контроллеры? Но на самом деле всё не так просто и даже для домашних компьютеров могут потребоваться дискретные SATA RAID-контроллеры. Проблема заключается в том, что все современные HDD-диски и SSD-накопители поддерживают интерфейс SATA 6 Гбит/с. Но на современных чипсетах (например, чипсеты Intel 6-й и 7-й серий) из шести SATA-портов только два имеют интерфейс SATA 6 Гбит/с, а остальные четыре — SATA 3 Гбит/с.
Соответственно если задача заключается в создании RAID-массива на современных накопителях с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, то, используя возможности чипсета, можно будет объединить в такой массив лишь два накопителя. Конечно, на многих платах (особенно топовых) интегрируются один или два дополнительных SATA RAID-контроллера (обычно на чипах Marvell), но проблема заключается в том, что эти контроллеры тоже двухпортовые и позволяют объединять в RAID-массив не больше двух накопителей. То есть, используя встроенные возможности современных системных плат, в лучшем случае можно создать несколько отдельных RAID-массивов по два накопителя SATA 6 Гбит/с в каждом, однако невозможно создать один RAID-массив, объединив в нем три или более накопителей. Безусловно, это серьезная проблема, решить которую можно только с помощью дискретных RAID-контроллеров. Именно поэтому для тестирования RAID-массивов из накопителей Intel SSD 520 мы воспользовались дискретным восьмипортовым RAID-контроллером LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i.
RAID-контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i
Большинство дискретных RAID-контроллеров ориентировано исключительно на применение операционной системы Windows. В ОС семейства Linux RAID-массивы создаются программным методом, а все расчеты переносятся с RAID-контроллера на центральный процессор.
RAID-контроллеры могут быть как программно-аппаратными, так и чисто аппаратными. Аппаратный RAID-контроллер позволяет создавать и обслуживать RAID-массив без участия операционной системы и центрального процессора. Подобные RAID-массивы видятся операционной системой как один диск (SCSI-диск). В этом случае используется стандартный (входящий в состав операционной системы) драйвер SCSI-диска — никакого специализированного драйвера не требуется. В этом плане аппаратные контроллеры являются платформонезависимыми, а настройка RAID-массива производится через BIOS контроллера. Аппаратный RAID-контроллер не задействует центральный процессор при расчете всех контрольных сумм и т.п., поскольку для расчетов применяет специализированный процессор и оперативную память. Естественно, что аппаратные RAID-контроллеры — это дорогое удовольствие, поэтому они используются исключительно в high-end-серверах.
Программноаппаратные контроллеры требуют обязательного наличия специализированного драйвера, который подменяет собой стандартный драйвер SCSI-диска. Кроме того, они комплектуются утилитами управления, а следовательно, привязаны к конкретной операционной системе. Все необходимые расчеты в этом случае также выполняются процессором самого RAID-контроллера, но применение программного драйвера и утилиты управления позволяет управлять контроллером через операционную систему, а не только через BIOS контроллера.
Все современные серверные RAID-контроллеры ориентированы на поддержку либо SAS-, либо SATA-дисков (накопителей) с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, который стал постепенно вытеснять интерфейс SATA 3Гбит/с. Ну а на смену дискам с интерфейсом SAS (3 Гбит/с) пришли диски с интерфейсом SAS 2.0 (6 Гбит/с). Естественно, новый стандарт SAS 2.0 полностью совместим со старым.
После краткого знакомства с текущей ситуацией на рынке RAID-контроллеров рассмотрим характеристики контроллера LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i. Данный RAID-контроллер относится к категории программно-аппаратных, то есть для него требуется драйвер под конкретную операционную систему. Этот контроллер принадлежит к серии Value Line (серия доступных решений) и от контроллеров более дорогой серии Feature Line отличается наличием NAND флэшпамяти CacheVault, которая предназначена для резервирования кэшпамяти контроллера, а также использованием суперконденсаторов вместо привычных литийионных резервных батарей (BBU). Кстати, модуль BBU выполнен на отдельной плате и подключается к контроллеру кабелем, для чего имеется специальный разъем.
Суперконденсаторы поддерживают питание кэша контроллера. Но если в случае классического литийионного аккумулятора информация в ОЗУ контроллера сохраняется в течение примерно 72 часов, после чего данные пропадают, то суперконденсатор, помимо того что поддерживает кэш в рабочем состоянии, позволяет произвести запись информации из кэша на модуль флэшпамяти NAND, находящийся на контроллере. При возобновлении подачи питания информация из флэшпамяти вновь будет переписана в кэш контроллера. По данным LSI (LSI MegaRaid CacheVault Technology), информация во флэшпамяти может храниться примерно три года.
Основу контроллера LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i составляет процессор LSI SAS2108 с тактовой частотой 800 МГц и архитектурой PowerPC. Этот процессор использует 512 Мбайт оперативной памяти DDRII 800 МГц с коррекцией ошибок (ECC).
Контроллер поддерживает создание RAID-массивов уровней 0, 1, 5, 6, 10, 50 и 60.
Контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i совместим с SATA- и SAS-дисками (поддерживаются как HDD-, так и SSD-накопители) и позволяет подключать до 128 устройств с помощью SAS-экспандеров. Немаловажно, что данный контроллер поддерживает диски с интерфейсом SATA 6 Гбит/с и SAS 2.
Для подключения дисков на контроллере предусмотрено восемь портов, которые физически объединены в два разъема Mini-SAS SFF-8087 (по четыре порта в каждом). То есть если подключать диски напрямую к портам, то всего к контроллеру можно подключить восемь дисков, а при подключении к каждому порту дисковых корзин общий объем дисков может быть увеличен до 128. Каждый из восьми портов контроллера имеет пропускную способность 6 Гбит/с.
Естественно, при подключении дисков или дисковых корзин к этому контроллеру потребуются специализированные кабели, которые c одного конца имеют внутренний разъем Mini-SAS SFF-8087, а на другом конце разъем, который зависит от того, что именно подключается к контроллеру. К примеру, при подключении к контроллеру напрямую SATA-накопителей необходимо использовать кабель, у которого с одной стороны разъем Mini-SAS SFF-8087, а с другой — четыре разъема SATA. Отметим, что кабели для подключения SATA-накопителей входят в комплект поставки.
Контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i имеет интерфейс PCI Express 2.0 x8, что обеспечивает пропускную способность 64 Гбит/с (по 32 Гбит/с в каждом направлении). Понятно, что такой пропускной способности вполне достаточно для полностью загруженных восьми портов SAS с пропускной способностью 6 Гбит/с каждый.
Немаловажно, что данный контроллер требует инсталляции драйвера, то есть является программно-аппаратным RAID-контроллером. При этом поддерживаются такие операционные системы, как Windows 7/ Vista/XP, Windows Server 2008/2003/2000, Linux, Solaris, NetWare, Free-BSD и др. В комплект поставки также входит программное обеспечение MegaRAID Management Suite, позволяющие управлять RAID-массивами через операционную систему. Кроме того, управление контроллером возможно и через WebBIOS, то есть через BIOS контроллера, вызываемый при инициализации во время загрузки, а также в режиме командной строки (CLI).
Кроме того, опционально можно купить дополнительное ПО для контроллера LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i. К такому опциональному ПО относится MegaRAID FastPath, MegaRAID CacheCade, MegaRAID Recovery и MegaRAID SafeStore.
Утилита MegaRAID FastPath позволяет оптимизировать работу SSD-накопителей, подключенных к контроллеру, и увеличить количество операций вводавывода транзакционных приложений.
Утилита MegaRAID CacheCade позволяет применять SSD-накопитель в качестве кэша для массива жестких дисков, что существенно повышает производительность массива.
Утилита MegaRAID Recovery предназначена для восстановления данных за счет использования технологии создания моментальных снимков.
И наконец, утилита MegaRAID SafeStore предназначена для обеспечения высокого уровня безопасности с целью предотвращения неавторизированного доступа и попыток изменения данных.
Тестирование RAID-массивов из накопителей Intel SSD 520
Как уже отмечалось, для тестирования RAID-массивов из накопителей Intel SSD 520, в дополнение к уже описанному стенду, мы использовали RAID-контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i, который устанавливался в слот PCI Express 2.0 x8 на плате Intel DX79SI.
Мы протестировали контроллер LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i только с RAID-массивами RAID 0 на двух, трех и четырех накопителях, RAID 1 на двух накопителях и RAID 10 на четырех накопителях.
Результаты тестирования массива RAID 0 представлены на рис. 3-6.
Рис. 3. Зависимость скорости последовательного чтения
от размера блока данных для массивов RAID 0
Рис. 4. Зависимость скорости последовательной записи
от размера блока данных для массивов RAID 0
Рис. 5. Зависимость скорости случайного чтения
от размера блока данных для массивов RAID 0
Рис. 6. Зависимость скорости случайной записи
от размера блока данных для массивов RAID 0
Как следует из результатов тестирования RAID-массива накопителей уровня 0 в режиме последовательного чтения, скорость чтения отлично масштабируется. Так, если для одного накопителя максимальная скорость последовательного чтения составляет примерно 500 Мбайт/с, то для массива RAID 0 из двух накопителей она равна 1000 Мбайт/с, для массива из трех накопителей — 1500 Мбайт/с, а из четырех — 2000 Мбайт/с. Безусловно, такое линейное масштабирование максимальной скорости является очень хорошим результатом для контроллера LSI MegaRAID SATA+SAS 9260CV-8i.
В режиме последовательной записи также наблюдается практически линейное масштабирование результатов по мере увеличения числа накопителей в массиве RAID 0. При этом максимальная скорость последовательной записи в массиве RAID 0 из четырех накопителей составляет 1720 Мбайт/с.
Режим случайного чтения практически не отличается от режима последовательного чтения. То есть в нем тоже происходит линейное масштабирование скорости по мере увеличения числа накопителей в массиве RAID 0, при том что максимальная скорость случайного чтения в массиве RAID 0 из четырех накопителей составляет 1930 Мбайт/с.
Практически всё то же самое можно сказать и о режиме случайной записи. Правда, в данном случае наблюдается уже небольшое отклонение от линейного масштабирования скорости по мере увеличения числа накопителей в RAID-массиве. Максимальная скорость случайной записи в массиве RAID 0 из четырех накопителей составляет 1680 Мбайт/с.
Результаты тестирования массивов RAID 1 на двух накопителях и RAID 10 на четырех представлены на рис. 7-10.
Рис. 7. Зависимость скорости последовательного чтения
от размера блока данных для массивов RAID 1 и RAID 10
Рис. 8. Зависимость скорости последовательной записи
от размера блока данных для массивов RAID 1 и RAID 10
Рис. 9. Зависимость скорости случайного чтения
от размера блока данных для массивов RAID 1 и RAID 10
Рис. 10. Зависимость скорости случайной записи
от размера блока данных для массивов RAID 1 и RAID 10
В общемто комментировать эти результаты довольно сложно, поскольку не всё мы можем понять и объяснить. К примеру, совершенно непонятно поведение накопителя в режиме последовательного чтения для массивов RAID10 и RAID 0 — скачкообразное увеличение скорости при размере блока 4 Мбайт. Однако нужно признать, что в любом случае результаты очень высокие, а это для пользователя самое главное.
 |
|
