SAS vs. SCSI: раунд второй

С момента нашего первого тестирования SAS-накопителей прошло уже довольно много времени. Соответственно, и ситуация с данными продуктами кардинально изменилась. Следовательно, настала пора познакомиться с обновленными устройствами подробнее. Тем более сейчас появилась реальная возможность оценить на практике преимущества и недостатки новых уровней RAID-массивов, описание которых приведено в предыдущем материале.

Введение

Тестовый стенд, содержащий 15 жестких дисков с тремя различными интерфейсами

Итак, как уже не раз говорили сами производители, мгновенного перехода со SCSI на SAS не произойдет. Как минимум в течение всего прошедшего года SCSI-контроллеры, а также соответствующие накопители продолжали выпускаться большинством компаний. Такая же ситуация сохранилась и до настоящего времени – практически у каждого разработчика соответствующих продуктов в модельном ряду присутствует достаточно обширный список SCSI- устройств: начиная от HBA-адаптеров и заканчивая внешними хранилищами данных.

Впрочем смещение приоритетов в сторону SAS становится все заметнее. Если раньше соответствующие продукты можно было пересчитать по пальцам одной руки, то сейчас, к примеру, только серия MegaRAID SAS компании LSI насчитывает свыше десяти контроллеров. И это не учитывая внешних накопителей. Также достаточно большое число SAS-устройств предлагают Areca и Adaptec. Правда, на отечественном рынке спектр продукции как раз последнего производителя традиционно представлен наиболее широко. Забегая немного вперед, отметим, что именно контроллеры марки Adaptec и стали героями данного материала.

Внутри одной системы прекрасно уживаются три конкурирующих типа RAID-контроллеров и накопителей

Впрочем, одними адаптерами для создания RAID-массивов рынок SAS не ограничивается – в продаже доступны накопители как с частотой вращения 10 000 об/мин, так и «пятнадцатитысячники»; кроме того, предлагается широкий ассортимент внешних и внутренних корзин для жестких дисков, задних панелей (backplaine) и многое другое. В общем, можно уже утверждать, что построение SAS-хранилища на сегодняшний день уже не вызывает никаких проблем, связанных с отсутствием необходимых компонентов и, как следствие, выбором морально устаревшего SCSI-решения. Да что там говорить – один только факт наличия порядка десяти разновидностей интерфейсных кабелей SAS говорит о многом.

Еще одним толчком к популяризации этого интерфейса стало появление новых уровней RAID – 1Е, 5Е и 5ЕЕ. Справедливости ради отметим, что путем перепрошивки RAID-контроллера подобная функциональность доступна и при использовании SCSI, но, во-первых, не все компании выпустили соответствующие обновления для своих продуктов, а во-вторых, данный факт является еще одним поводом на практике сравнить, кто же окажется в данном случае более производительным – SAS или SCSI?

Немного отвлекаясь от основной темы, давайте попытаемся ответить на вопрос, почему же новые уровни массивов вызывают такой пристальный интерес у потенциальных потребителей? Разумеется, наибольшего внимания заслуживает именно уровень 5ЕЕ. Дело в том, что до сих пор распространена практика покупки контроллера достаточно высокого уровня и подключения к нему на первоначальном этапе настольных жестких дисков – с перспективой их дальнейшей замены по мере необходимости, благо SAS это позволяет. Однако вот тут и начинаются определенные проблемы. Да, RAID 5 допускает выход из строя одного диска без риска потери данных. Но в случае использования носителей, не ориентированных изначально на работу в массиве, возможна ситуация, когда при перестроении массива после отказа одного из HDD еще один из оставшихся дисков не откликается довольно продолжительное время (к примеру, производит переназначение секторов или термокалибровку). В отличие от продуктов, ориентированных на установку в RAID (даже если это диски с SATA-интерфейсом), настольные HDD могут иметь большое время отклика, и этого может быть вполне достаточно для того, чтобы контроллер сигнализировал о потере второго диска в массиве, даже если на самом деле он работоспособен. И вот в подобной ситуации данные теряются уже безвозвратно. От таких неприятностей страхует именно RAID 5Е/5ЕЕ. Разумеется, это не панацея и не повод уж слишком экономить на накопителях, но в критической ситуации может стать еще одним способом избежать потери данных и существенно сократить время восстановления работоспособности массива.

Ну а теперь давайте перейдем непосредственно к сравнительному тестированию и оценке полученных результатов. Но предварительно все же остановимся на том, как и с помощью чего проводились измерения.

Участники и методика

Adaptec 31605. Ориентировочная цена – $1144

Adaptec 3805 (кэш-буфер 256 МВ). Ориентировочная стоимость – $688. Цена 128-мегабайтовой версии – $583

Adaptec 31205. Ориентировочная цена – $919

Adaptec 3405. Ориентировочная цена – $382

Итак, как мы уже говорили в начале данного материала, компания Adaptec выпустила новую линейку SAS-контроллеров, рассчитанную на работу с шиной PCE-E и содержащую полный спектр моделей от четырехпортовой модели начального уровня 3405 до самой старшей в серии 31605, в которой реализовано шестнадцать SAS-портов.

Все устройства оснащены встроенной (не расширяемой) кэш-памятью объемом от 128 до 256 MB, поддерживают до 128 дисков (при условии использования экспандера), снабжены линейкой сигнальных светодиодов, индицирующей процесс перестройки массива, выход диска из строя либо же режим нормального функционирования после успешного прохождения процедуры POST. Также в новых устройствах реализован режим фоновой инициализации создаваемых массивов, динамическое восстановление поврежденных секторов, алгоритмы динамического кэширования, поддержка NCQ, а также режим балансировки загрузки накопителей. Реализованы массивы уровней 0, 1, 1Е, 5, 5ЕЕ, 6, 10, 50, 60. Программная поддержка традиционно отличная – существуют драйверы практически для всех существующих операционных систем.

Конфигурация тестового стенда приведена в соответствующей таблице, а здесь мы остановимся на том, кого же мы выбрали в качестве участников. В роли SCSI-контроллера задействована четырехпортовая модель Adaptec 2130S и, соответственно, жесткие диски Seagate Cheetah 15K4 (ST373454LC), SAS-накопители (Hitachi HUS151473VLS300) подключались к контроллеру Adaptec 3805. Ну и наконец, из представителей SATA-семейства в тесте выступали наиболее производительные на сегодняшний день HDD – WD740ADFD Raptor, которые также подключались к Adaptec 3805.

Проводились измерения для следующих уровней RAID – 1 (2 диска), 1Е (3 диска), 5 (5 дисков), 5EE (5 дисков) и 6 (5 дисков). Для оценки быстродействия использовался пакет IOMeter с шаблонами Database и File Server. После создания каждого нового массива проводилась его полная инициализация, дабы устранить потери скорости при записи, которые неизбежно возникают в случае фонового режима постройки массива.

Может возникнуть вопрос – а с какой целью к участникам был добавлен пусть и «десятитысячник», но все же SATA? Во-первых, сам производитель ориентирует этот продукт именно для использования в массивах начального уровня. А как мы уже упоминали выше, ситуация, когда приобретается SAS-контроллер и к нему на первое время подключаются SATA-накопители, весьма распространенная. Поэтому оценить на практике последствия такого подхода достаточно интересно. Также оценивались потери быстродействия при выходе из строя одного диска в массиве уровня 5EE. В данной ситуации измерения выполнялись в двух режимах – непосредственно после отключения одного из дисков и после завершения процедуры перестройки массива. Показатели для первого случая не приводятся – по той причине, что до завершения полной инициализации производительность находилась на уровне 1–4 IOps для всех трех интерфейсов. Во втором случае результаты оказались практически одинаковыми для всех участников, поэтому мы даем их только для SAS-хранилища. Время инициализации также сравнимо – порядка полутора часов с небольшими отклонениями в несколько минут в ту или иную сторону.

Результаты тестирования

RAID 1: в данном случае быстродействие SAS- и SCSI-массивов практически идентично. Разве что в режиме File Server SAS номинально показал чуть более низкий результат, но разница настолько минимальна, что ею можно пренебречь в реальной работе.

RAID 1E: как и в первом тесте, разница между SAS и SCSI почти незаметна, а вот SATA, как и ранее, демонстрирует серьезное отставание. Кроме того, при очереди команд выше четырех практически отсутствует масштабируемость массива – производительность остается неизменной вплоть до глубины в 256 запросов. Как и следовало из теоретических выкладок в предыдущем материале, быстродействие RAID 1E ощутимо выше, чем у обычного RAID 1, – при той же степени надежности.

RAID 5 и 5ЕЕ: картина почти не изменяется: по-прежнему оба высокоуровневых интерфейса показывают практически идентичную скорость при значительном отставании SATA. Правда, небольшая масштабируемость SATA-массива тут уже наблюдается, но она носит чисто номинальный характер. По быстродействию RAID 5EE, как и в вышеописанной ситуации, обходит своего предшественника. Причем прирост его достаточно ощутимый и вполне оправдывает уменьшение доступного дискового пространства по сравнению с RAID 5. Если оценить потери производительности при отключении одного из дисков, то они весьма заметны – порядка 35–40%, но в целом быстродействие массивов остается вполне приемлемым.

В режиме RAID 6 мы также видим полный паритет между SAS и SCSI – выбрать победителя здесь можно только условно. Разница в производительности практически не заметна даже на графиках, что уж говорить о реальной работе.

Выводы

Подводя итоги, стоит отметить, что появление новых уровней RAID делает бессмысленным использование их предшествующих вариантов. При более высокой производительности 1Е и 5ЕЕ предлагают намного лучшую функциональность и степень защиты данных. Ну а если говорить о сравнительном быстродействии SAS и SCSI, то явного победителя выделить невозможно, и тот и другой интерфейсы в плане производительности абсолютно равноценны. Так что останавливать свой выбор на SCSI, мотивируя это более высокой скоростью его работы, уже не очень разумно. При всех преимуществах SAS оказывается не медленнее своего конкурента, а в некоторых классах задач и опережает его.

Что касается использования SATA в массивах начального уровня, то приведенные результаты прекрасно демонстрируют его почти трехкратное отставание от своих высокоуровневых собратьев – и это при условии применения дисков с частотой вращения шпинделя 10 000 об/мин. А если взять обычные «семитысячники», то разрыв увеличится еще больше. Безусловно, если скорость доступа к информации некритична, то можно остановиться и на таком, бюджетном варианте. Однако сама идеология SAS и в данном случае предлагает куда более элегантное решение – поддержка гибридных массивов позволяет критичные к скорости данные разместить на SAS-дисках, а основное хранилище или резервные копии – на менее дорогих SATA-носителях.

В целом, учитывая темпы развития рынка SAS, можно надеяться на его более чем успешную конкуренцию со SCSI-решениями. Однако необходимо учитывать еще и человеческий фактор, ведь немногие заказчики приходят к интегратору с готовым решением. Чаще всего они кратко обрисовывают суть задачи, и уже от интегратора зависит, SAS или SCSI в итоге получит клиент.

Оборудование для тестирования предоставлено компанией Entry