Обзор контроллеров 3Ware
Эта статья посвящена обзору IDE RAID контроллеров 3Ware.
Модельный ряд 3Ware представлен моделями Paralel ATA с количеством каналов 2, 4, 8, 12
и моделями SerialATA с количеством каналов 4, 8, 12.
На первый взгляд - это самые обыкновенные IDE RAID контроллеры. Однако, если более детально изучить их возможности
и функциональность, то первое впечатление "обычного IDE RAID контроллера" исчезает.
Разработчики потратили немало сил для того чтобы максимально приблизить их по функциональности
и надёжности, которую они обеспечивают системе, к своим старшим братьям - полноценным SCSI RAID контроллерам.
Хочется обратить внимание на ту часть функциональности, которая предназначена для предотвращения
неожиданных сбоев дисковой подсистемы, остановки сервера и потери данных, особенно Background Media Scan,
Background Verify и Email notification.
Вся прелесть этих возможностей (в комплекте с ПО 3DM) в полной мере ощущается когда сервер находится не под рукой,
а время его простоя критично (веб-сервер на площадке провайдера, сервер в другом городе и т.д.).
Благодаря этой функциональности, низкой стоимости ATA дисков и многим полезным вещам, как например горячая замена дисков, присущим
интерфейсу Serial ATA изначально, а не "притянутым за уши" как это было с Paralel ATA, ещё одно применение
для контроллеров 3Ware - это не дорогие хранилища данных:
сервер в 4U исполнении с горячей заменой дисков и блоков питания, с RAID массивом более чем
2Тб и диском горячего резерва стоит около $8000, а с массивом 1Тб - $5000.
Ещё один большой плюс этих контроллеров - очень высокая скорость линейного чтения и особенно записи
при работе с массивом RAID 5 (слово "очень" здесь употреблено не для "пущей важности": результаты тестов
приведённые в конце статьи - тому подтверждение). Это делает очень эффективным их использование в системах
видеомонтажа.
Отметим целевую нишу для этих контроллеров:
- серверы начального уровня
- недорогие дисковые хранилища где нужен большой дисковый объём, но нет интенсивной обработки транзакций
- системы обработки потоковых данных: станции видеомонтажа, например
Для сервера баз данных к которому одновременно обращаются несколько десятков пользователей (не просто подключены,
а именно выполняется такое количество запросов одновременно) единственно приемлемый вариант - это SCSI или FC RAID,
про IDE в этом случае не стоит и думать. Огромный бич IDE дисков - большое время позиционирования, делает
невозможным их использование в таких системах, что также подтверждено результатами тестов в конце статьи.
Но вернёмся к техническим характеристикам этих контроллеров.
В нижеприведённой таблице перечислены основные функции, характерные для всех RAID-контроллеров 3Ware.
Некоторые из них работают с JBOD дисками, остальные - только с RAID массивами.
One disk per channel
Во всех контроллерах 3Ware на каждый канал подключается только один диск. Благодаря этому исключаются ситуации
когда один диск "ждёт" пока второй закончит выполнение запроса, что характерно для IDE интерфейса.
Dynamic Sector Repair
Динамическое исправление сектора изначально было реализовано для RAID 5, но теперь эта технология
работает с уровнями RAID 1, 5, 10. При обнаружении сбойного участка диска во время выполнения операции
чтения контроллер восстанавливает "потеряные" данные из избыточных данных и записывает их в другое
место диска, пометив сбойный участок.
Command Queuing (Очередь команд)
Традиционно интерфейс IDE/ATA позволяет посылать устройству только одну комманду, и пока она
выполняется, остальные комманды ждут своей очереди. Такая схема работы далеко не наилучшим
образом сказывается на производительности системы. Технология Command queuing позволяет
отправлять устройству несколько команд одновременно, при этом технология Command reordering
позволяет выполнять эти комманды не строго в той очерёдности в которой они поступили, а изменить
их порядок если это необходимо.
SMART Monitoring (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)
Эта технология позволяет проводить мониторинг массива путём проверки состояния дисков и сообщать
о потенциальных проблемах, что позволяет получить информацию о неблагонадёжном диске до того
как он выйдет из строя.
Scheduling background tasks
Такие операции как Rebuild, Initialize, Verify и Scan Media теперь могут быть запланированы заранее
с помощью ПО 3DM как задачи, которые будут выполнятся в фоновом режиме. Особенно полезными могут быть
две последние операции (Verify и Scan Media), запланированые на время когда сервер не загружен
(например: каждое воскресенье в 02:00).
Background Media Scan (Фоновое сканирование поверхности)
Фоновое сканирование поверхности позволяет проводить тест поверхности всех дисков (включая диски горячего резерва).
Сообщение о каждой найденой ошибке записывается в журнал ошибок. Если массив отказоустойчивый (RAID 1, 5, 10),
Dynamic Sector Repair автоматически восстановит данные (воспользовавшись избыточными данными),
пометит сектор как неиспользуемый и запишет данные в другое место. После этого целостность данных будет полностью
восстановлена: основные и избыточные данные будут правильными. Эта задача может быть запланирована для выполнения
в фоновом режиме c помощью ПО 3DM.
Background Verify (Фоновое проверка массива)
Фоновая проверка массива - это операция, в ходе которой пересчитываются контрольные суммы (избыточные данные в RAID 5)
и сравниваются с теми, которые фактически записаны на диск. Для RAID 1 и RAID 10 сравниваются данные на "зеркальных" дисках.
Другими словами - это проверка целостности RAID массива на логическом уровне.
Background Rebuild/Initialize (Фоновое восстановление/инициализация)
Операции восстановления и инициализации массива могут быть запланированы на определённое время, и выполнятся
как фоновые задачи. Как только назначена запланированая задача, операция восстановления/инициализации указаного
массива не начнётся до назначеного времени.
Improved error recovery during rebuilds (Улучшена обработка дисковых ошибок при восстановлении массива)
В ПО 3DM добавлена новая опция "Force Continue on Source Errors". Если установить эту опцию перед восстановлением
массива, то операция восстановления завершится даже если возникнут ошибки при чтении исходных данных.
Это сделано во избежание ситуации когда, например, из массива RAID5 "выпал" один диск, а во время операции
восстановления, из-за повреждения одного сектора "выпадает" второй диск и все данные теряются.
Ошибки, возникшие, во время восстановления записываются в журнал.
Download error log
С целью повышения эффективности решения проблем, диагностические данные (включая данные SMART) могут быть
выгружены во внешний файл для отправки в службу технической поддержки.
Staggered Spin Up (поочерёдное раскручивание дисков)
Эта функция позволяет при включении питания помещать диски в standy режим, и после этого раскручивать их
по очереди, что позволяет значительно уменьшить стартовую нагрузку на блок питания. Работает это только с дисками,
которые поддерживают такое управление питанием.
Hot swap (горячая замена)
Все контроллеры 3Ware позволяют производить "горячую замену" дисков.
Hot spare (горячий резерв)
Все контроллеры 3Ware поддерживают диски "горячего резерва". Эти диски не используются во время нормальной работы,
но при выходе из строя одного из дисков массива, на одном из дисков "горячего резерва" восстанавливается содержимое
отказавшего диска.
Email notification
Благодаря возможности уведомления о проблемах по email, о возникновении проблемы станет известно сразу,
а не после того как сервер перестанет работать и все данные будут потеряны. Это как пожарная сигнализация:
её задача вовремя известить о возникновении проблемы, чтобы была возможность оперативно среагировать.
Приведём пример.
Вышел из сторя жесткий диск в RAID массиве: внешне ничего не изменилось, сервер продолжает выполнять свои функции.
Если оперативно не отреагировать, а забросить в долгий ящик (или попросту не заметить случившегося),
то это чревато выходом из строя второго диска, что в большинстве случаев ведёт к потере данных. Хорошо если
сервер находится рядом и он "обратит на себя внимание" с помощью звукового сигнала. А что делать если сервер находится
не под рукой, а у провайдера? Ведь, в таком случае,
системный администратор должен выполнять постоянные проверки состояния массива. Хорошо если это будет делаться
раз в неделю, в чём я лично очень сомневаюсь.
Совсем другое дело когда сообщение приходит по почте сразу после выхода из строя диска.
Accelerated RAID 5
Усовершенствованая технология обработки дисковых операций при работе с массивом RAID 5 позволяет достичь поистине
высоких показателей сторости. Приведём несколько результатов тестирования:
В следующих двух примерах приведены результаты, полученные при работе трёх разных контроллеров с массивом RAID 5 из восьми дисков:
- 3Ware Escalade 7500-8 ATA-133 RAID контроллер
- LSI Logic MegaRAID 320-1 Ultra320 SCSI, 64Мб кеш-памяти
- Adaptec 2010S Ultra320 SCSI, 48Мб кеш-памяти
Для тестирования использовалась следующая платформа:
- Материнская плата Supermicro X5DP8-G2
- 2 процессора Intel Xeon 2.4GHz, FSB 533MHz
- Операционная система Windows 2000 Advanced Server с установленым пакетом обновлений Service Pack 3
- 2 модуля памяти 512Mb DDR-266 ECC Registered Kingston
- Системный диск 40Gb Seagate Barracuda ST340014A
При тестировании SCSI RAID контроллеров, использовались диски 36Gb Seagate ST336607LC Ultra320 SCSI 10000rpm 8Mb buffer.
Кеш по записи включен (write back).
3Ware Escalade работал с дисками 40Gb Seagete Barracuda ST340014A UltraATA-100 7200rpm 2Mb buffer.
Тестирование проводилось с помощью утилиты IOMeter (версия 2003.02.15). Работа проходила с физическими дисками,
разделы не создавались.
IDE диск использовался в качестве системного исключительно для тестовых нужд, ни в коем случае
не рекоммендуем использовать одиночный системный диск в серверах.
Последовательное чтение блоками по 64Kb, массив RAID 5 из восьми дисков:
Последовательная запись блоками по 64Kb, массив RAID 5 из восьми дисков:
Несмотря на столь разные "весовые категории" обогнать 3Ware Escalade 7500-8 (да и то незначительно) в этом тесте
смог только LSI Logic MegaRAID 320-1 при операции линейного чтения. При операции линейной записи (наиболее критичной при видеозахвате) соперники остались далеко позади.
А теперь посмотрим на скорость работы 3Ware Escalade по сравнению с другими IDE RAID контроллерами. Сразу хочется
отметить, что результаты следующих двух тестов взяты с сайта 3Ware, мы не проводили их в своей тестовой лаборатории.
Здесь, как говорится, комментарии излишни. Графики говорят сами за себя. Результаты множества других сравнительных тестов можно посмотреть на сайте 3Ware:
http://www.3ware.com/products/benchmarks.asp
Все приведённые ранее тесты касались операций линейного чтения/записи. Посмотрим кто как работает при
выполнении операций, характерных для дисковой подсистемы серверов.
Несмотря на высокую скорость линейного чтения и записи,
использование IDE дисков неприемлемо в системах с интенсивной обработкой транзакций,
где в основном происходит большое количество мелких обращений к разным
частям диска. Именно при таких режимах работы как нельзя лучше проявляются все
преимущества SCSI и недостатки IDE, что касается времени позиционирования.
Выводы
Принимая во внимание всё вышесказаное, я думаю 3Ware можно без преувеличения назвать одними из лучших
существующих на сегодняшний день IDE RAID контроллеров, целевой нишей для использования которых являются
серверы начального уровня, недорогие дисковые хранилища большого объёма и системы обработки потоковых данных.
| 