Введение

Рано или поздно в офисе любого размера, и даже в домашних условиях, возникает вопрос выделенного места для хранения данных. Данных, к которым должны иметь одновременный доступ несколько человек или один человек, но из физически разных мест. Естественно, что в небольшом офисе и, тем более, в домашних условиях хочется, чтобы такое выделенное хранилище данных особенно не выделялось ни по шуму, ни по энергопотреблению, а объёмы данных, учитывая характеристики современных винчестеров, вполне адекватные (случаи громадной фильмотеки с торрентораздачей рассматривать не будем).

Закономерно, что при выборе такого хранилища, рассматриваются готовые решения NAS на 2-4 диска. Стоимость таких решений начинается от 6-8 тысяч рублей за NAS на 2 диска, при этом диски в комплект не входят. Распространённые решения на 2 диска, как правило, строятся на узкоспециализированных SoC на архитектуре ARM, а решения на 4 диска в последнее время многими производителями переводятся на платформу x86 на базе процессора Intel Atom. «Малая» производительность данных процессоров с лихвой окупается их малым энергопотреблением и соответственно малым нагревом. «Малая» взято в кавычки потому, что если в однопоточных приложениях эти процессоры Intel и не очень быстры, то в хорошо оптимизированных многопоточных приложениях двухъядерные Atom легко обходят старичков уровня Pentium4 2,8 ГГц (кроме расчётов с плавающей запятой - увы, транскодирование контента новым малышам не очень хорошо даётся).

Atom предоставляет пользователям и, тем более, администраторам небольших офисов хорошо знакомую аппаратную платформу, настройку которой каждый может выполнить согласно своим вкусам и предпочтениям. Поэтому неудивительно, что довольно часто возникает вопрос самосбора подобных NAS на базе mini-ITX платы с установленным одно или двухъядерным процессором Atom.

Как правило, большинство материнских плат на чипсетах от самой Intel имеет на борту всего 2 SATA порта без возможности создания RAID-массивов, что ограничивает применение данных плат для организации либо простого файлового хранилища на двух дисках, либо организацией чисто программного RAID-массива. Мы не будем рассматривать настолько бюджетный вариант, ибо возможности его расширения близки к нулю, а рассмотрим следующие за ним по затратам: использование набортного RAID-контроллера в чипсете, использование бюджетного RAID-контроллера, использование RAID-контроллера начального уровня на скоростной шине (PCI-X или PCI-E).

Кратко остановимся на уровнях RAID. Наиболее часто используемые из них на практике это 0 (чередование), 1 (зеркалирование) и 5 (чередование с контролем чётности). Уровень 0 обеспечивает максимальную производительность, 1 - максимальную надёжность, а 5 - может принести больше минусов (например, практически все бюджетные контроллеры не поддерживают данный уровень RAID, а программная реализация его слишком затратна для процессора), чем плюсов, в бюджетном сегменте, хотя и предлагает нечто среднее между уровнями 0 и 1. Поэтому в данной статье мы остановимся на рассмотрении RAID только уровней 0 и 1.

На платформе mini-ITX с процессором Atom встроенным RAID-контроллером обладают только материнские платы на базе чипсета ION от Nvidia и, по сути, данный контроллер можно сравнить с любым из бюджетных SATA RAID-контроллеров от остальных производителей на базе чипов от SiI и подобных. Только следует учитывать, что набортный контроллер связан с остальными компонентами быстрой внутренней шиной, а внешние бюджетные используются, как правило, в варианте PCI-платы.

RAID-контроллеры начального уровня на 4 SATA-порта строятся на базе HBA (Host-Based Adapter) решений - основная часть вычислений всё-таки выполняется центральным процессором и отсутствует внутренняя кэш-память. К таким решениям относится большинство продуктов таких известных брэндов как Promise и Highpoint, естетсвенно в данном сегменте присутствуют и Adaptec на пару с LSI.

Испытательный стенд

Героями данной статьи будут материнская плата Pegatron (3Q) IPX7A-ION с Atom 330 на борту, соответственно бюджетные RAID-контроллеры рассматривать не будем ибо ION с лихвой перекрывает необходимость в их исследовании;

и уже достаточно давно выпускаемый RAID-контроллер Highpoint RocketRaid 2310.

В качестве ОС мы выбрали Windows XP SP3 в силу простоты настройки и установки драйверов тем более, что часто именно под ОС от Microsoft используются подобные устройства в домашних условиях.

Версия драйверов для ION от Nvidia была взята с сайта на момент подготовки статьи: 15.46.

Версия драйверов для Highpoint RocketRaid 2310 была взята с комплектного диска (совпадает с последней доступной для скачивания с сайта): 2.0.0.316.

Системный диск и привод оптических дисков были подключены к набортному контроллеру.

Для создания тестовых массивов использовалось 2 диска Seagate Barracuda 7200.12 объёмом 320ГБ (ST3320418AS).

На плату был установлен 1 ГБ памяти DDR2-5300 (333 МГц) одной планкой.

Сетевую среду обеспечивал гигабитный офисный коммутатор HP ProCurve 1800-24G.

Испытания проводились программным обеспечением Intel NAS Performance Toolkit 1.7.0.0.

В качестве тестового клиента мы использовали среднюю машину начального уровня на базе Intel Core i3-350 под управлением всё той же Windows XP SP3.

Порядок проведения испытаний

На исследуемой системе создавался RAID-массив требуемой конфигурации, на всём пространстве логического диска массива средствами операционной системы форматировался один раздел NTFS. К данному разделу разрешался сетевой доступ. Для мониторинга загруженности системы использовалась оснастка «Производительность» с трендами: Процессор/% загруженности процессора, Сетевой интерфейс/Всего байт/сек; дополнительно контроль загруженности ядер процессора производился при помощи PC Wizard 2010 1.961.

На клиентской машине создавался сетевой диск с подключением к указанному сетевому ресурсу на тестируемой машине. В Intel NASPT выполнялось создание набора данных и прогон всех тестов пакета.

Испытывались следующие конфигурации:

• 1. Nvidia RAID1;
• 2. Nvidia RAID0, размер блока «Оптимальный»;
• 3. Highpoint RocketRaid RAID1;
• 4. Highpoint RocketRaid RAID0.

Результаты испытаний

Результаты испытаний по параметру пропускная способность МБ/с по всем тестам представлены на графике. Отдельно скажем несколько слов по каждой конфигурации.

Контроллер Nvidia может работать в одном из трёх режимов: стандартный, RAID, AHCI. Если первый режим не требует дополнительных драйверов, то последние 2 без них не обходятся (даже если RAID-массив не создан и диски просто подключены к контроллеру в RAID-режиме), причём для каждого режима свой драйвер и он требуется на этапе установки системы: перевести с режима на режим на горячую в установленной системе, подменой драйверов вручную, оказалось невозможно - стабильный BSOD.

1. Nvidia RAID1

Средняя нагрузка процессоров при проведении испытаний 15-20%, в пике на одно ядро до 45-50%.

2. Nvidia RAID0

Средняя нагрузка процессоров при проведении испытаний 15-20%, в пике на одно ядро до 50%. 

Внешний RAID-контроллер естественно также требует диск с драйверами при установке системы, но в этом случае есть возможность использовать системный диск на стандартном набортном контроллере, что облегчает процесс установки системы. В данном случае возник интересный конфликт: при создании массива на контроллере Highpoint он блокировал загрузку BIOS набортного контроллера в RAID-режиме (или набортный контроллер сам не мог загрузить свой BIOS) делая недоступным системный диск, хотя при отсутствии в своих настройках каких-либо дисков контроллер Highpoint RocketRaid 2310 никаких конфликтов не вызывал. Пришлось переводить набортный контроллер в стандартный режим работы.

3. Highpoint RocketRaid RAID1

Средняя нагрузка процессоров при проведении испытаний 10-15%, в пике на одно ядро до 35%.

4. Highpoint RocketRaid RAID0

Средняя нагрузка процессоров при проведении испытаний 10-15%, в пике на одно ядро до 55%.

Если смотреть на сам график результатов, первое, что видно - система имеет ограничение в 54 МБ/с (на тестах HDVideo_1Play и FileCopyFromNAS) вызванное скорее всего сетевой средой: сетевые карты и коммутатор. Второе - очевидно, что массив RAID0 быстрее зеркала, не в два раза, но в целом до 30%. А теперь самое интересное: на некоторых операциях, многопоточное чтение и запись, внешний RAID-контроллер начального уровня в режиме зеркала оказывается быстрее встроенного в режиме чередования и требует меньше процессорных ресурсов, правда, ценой повышения расходов на энергопотребление всей системы.

Подводя итоги можно сказать, что внешний RAID-контроллер Highpoint начального уровня в конфигурациях RAID0 и RAID1 в большинстве случаев оказывается значительно быстрее встроенного контроллера от Nvidia, при этом требует меньше процессорных ресурсов. При этом для создания простого файлового хранилища с использованием чипов с заявленной RAID-функциональностью достаточно одноядерного процессора Intel Atom, если планируется нагружать мини-сервер какими-либо дополнительными функциями, то желательно использовать двухъядерный процессор.

Конечно, набортный контроллер не так уж и плох - для большинства применений, особенно, если требуется максимально снизить энергопотребление системы, его производительности достаточно для работы с диском нескольких человек и, тем более, просмотров фильмов по сети.

Комментарии (0)