转自  Tom's硬件指南  http://www.gb.tomshardware.com/storage/03q4/031229/index.html

RAIDCore磨刀霍霍



说到又快又稳定的硬盘系统时，强大的RAID卡八成就是你需要的玩意儿。目前许多RAID之间的连接，都使用了Ultra320 SCSI这个标准元件。不过许多缺点也伴随着高性能而来；其中最甚的，莫过于购置所有设备的高成本了。

虽然听起来有些不可思议，但SATA（序列ATA）的性能却优于Ultra320-如果使用正确，同时结合够快系统接口的话。这是因为每个SATA设备跟控制器通讯时，会使用独占的点对点通道（每秒150MB）；而SCSI则是所有设备共享同一通道，在某些情况下，这反而会产生性能瓶颈：看看Serial Attached SCSI（SAS，序列连接SCSI）的制造商，都积极投入微调SAS的工作，即可窥知一二。不过在微调完成之前，SATA大有可为。

如果现有的SATA产品真能取代Ultra320 SCSI，那公司的采购决策单位，可就要认真考虑这产品了。事实上，3Ware早在几个月前，就推出了这类高性能产品（8500与8506，有4、8、或12口之分），而且只在几个方面，小输SCSI。Adaptec、Highpoint、ICP Vortex、LSI Logic、以及Promise（乔鼎），都不约而同的推出6通道SATA的产品，8通道的产品也将很快问世。而ACard（信忆科技）与Silicon Image则在这场专业竞赛中缺席，因为这两家公司尚未推出任何RAID 5的相容产品。

硬盘制造商也不肯错过这场竞赛，主要厂商都竞相投入SATA的生产行列。Western Digital（WD）10,000转的硬盘Raptor性能极高，足与SCSI相抗衡。它唯一的缺点就是容量太小，只有36 GB；不过相信很快的，这将不会是问题。

而最近吹皱一池春水的，却是一家年轻的公司，叫做RAIDCore，其控制芯片使用的是一项多层的软件架构，Fulcrum。RAIDCore于2000年，由原先Adaptec的员工所创立，并将公司的目标定位在高端储存市场上。 RAIDCore的网站公布了Fulcrum架构了一系列功能，比高端Ultra320 RAID还强。光这一点，就值得我们把RAIDCore称为RC4000的原型产品，跟Adaptec与LSI Logic的双通道Ultra320 RAID，还有3Ware与HighPoint的8通道SATA RAID拿来一较长短。

SATA备受压力

渐渐的，SATA将会变得普及，因为每个制造商都推出了SATA硬盘：Maxtor推出DiamondMax Plus 9与MaXLine Plus II，Hitachi（日立）推出SATA版本的7K250，Seagate（希捷）推出7200.7，WD则推出了数款内含8MB缓存的特别版SATA产品，当然还包括我们刚刚提到10,000转的Raptor。

就算人们不讨论这些3.5寸硬盘，Fujitsu（富士通）也同样蓄势待发。如果SATA真的抢入了原先SCSI的领域，那也许人们对于SATA的印象，就会改观。

另一项将加速SATA市场普级的，则是WD推出74 GB Raptor硬盘的消息。WD360是36 GB的版本，一推出就大受好评；虽然它的低容量只被当作是先导产品。但根据官方消息，WD将在近期内推出WD740。如果再配上我们这次测试的接口卡，那可以营造出极高的性能，容量也可以达到500 GB。RAIDCore很显然看到了这个趋势，因此提供了用数个控制器组合成RAID的功能。我们会在待会儿为您详述。

不但如此，每秒150 MB的SATA II将加入指令队列（command queuing）功能，这功能可以让SATA设备一次接收大量的指令，再改变这些指令的顺序，好提高执行的效率。但前提是SATA控制卡与硬盘都要支持指令队列功能。相信这点可以刺激市场。




即将推出：WD的WD740，也就是容量为74 GB的Raptor。这是指令队列第一次在ATA市场上亮相。

RAID模式的基本知识

在详细检视各家控制卡之前，我们先稍微说明各种RAID模式较显著的差异。其中最重要的，无疑是RAID模式的基本知识，以及各种复杂的组合。RAID的意思是，结合数个硬盘；理想状况，则是几个相同款式的硬盘。结合硬盘的用意是为了增加数据的安全性；第二，则是增加容量。

JBOD的意思是「就是一堆硬盘（just a bunch of drives），它一次连接了数个硬盘。

RAID 0只是一种设定，连RAID的基本定义-「使用独立/便宜硬盘的重复阵列（Redundant Array of Independent/Inexpensive Drives）」都谈不上，因为它记没有重复性，也谈不上任何数据安全性。它先在两个以上的硬盘中，建立使用了所谓的「等量磁区（Stripe Set）」，端看使用的接口卡而定，以不同的方式存取数据。这可以将性能发挥到极致；但如果其中一颗硬盘坏掉，那整个阵列就损毁了，所以数据遗失的机率，与硬盘的数目成正相关。

如果数据遗失也没什么大不了的，那RAID 0就很适合，例如在视频编辑时，需要快速的暂存区时。

RAID 1则完全相反：用最少的硬体负荷，提供最大的安全性。所有写入硬盘的数据，都会同步写入第二颗硬盘（这技术称为「镜像/镜像」-mirroring），如果其中一颗硬盘挂掉，那另一颗仍能提供正常服务。RAID 1最大的缺点，在于能用的容量只有一半。用户可以设立多个镜像空间；但空间使用率就会更低。不过RAID 1设计得好，那么读数据的时候可以两颗硬盘同时运作，读取性能会是单硬盘的两倍。

RAID 1非常适合常常存取的工作站或小型服务器，对于建立短暂的备份区域，也很方便。

RAID 3已经很不常见了。它需要至少三颗硬盘，其中一颗硬盘专门用来储存同步检查数据。数据会写到其他硬盘上的等量磁区中，就跟RAID 0一样。如果储存同步数据的硬盘坏了，那么数据仍能正常存取；万一等量磁区中的任何一个硬盘坏掉，那么数据可以可以从另外两颗硬盘上，即时找回来。不过这也是瓶颈所在，因为同步硬盘会决定整个速度。附带一提，这也会影响每一个写入程序，这也是RAID 3淡出人们记忆的原因。

我们认为，如果你的硬盘不多，系统又得强调读取性能的话，那么RAID 3不妨一试。

RAID 5是另一种防止数据损毁的RAID技术，因为也同样使用了同步检查。但跟RAID 3不同的是，同步检查分布在所有硬盘上，所以每加一颗硬盘，RAID 5的效率就会为之提升。




RAID 5会以交替的方式，将同步检查储存到所有硬盘上面去。所以重建数据时，就不会花上太多功夫。如果其中一颗硬盘当掉，那么在找到新的替换以前，还是可以正常运作。

在我们IDE教学课程的第二部与第三部中，您可以找到更多RAID的相关数据。

衍生的RAID模式/巢式RAID

除此之外，还有许多用基本RAID所组合的形式：RAID 50，就将两组RAID 5以RAID 0的形式结合起来。我们来算算看：使用了6或8颗硬盘的RAID 50会优于RAID 5，因为在RAID 0的两组硬盘中，各坏一颗也没关系，只是性能会降低而已。但记得，有两颗硬盘大的空间，会用来储存同步检查码。

最常见的则是RAID 01，它把两个RAID 0磁区做镜像，成为RAID 1。这最少需要四颗硬盘；但在专业领域中，这作法并不常见。

更精致的RAID功能

一些专业的控制卡提供更棒的自动修复功能，称为热备品（hot spare）：阵列中会包含一个备用硬盘，与其他硬盘同款式。当其中一颗硬盘损毁，那么备用硬盘就会自动接手。不过热备品只是某一个阵列中的备用硬盘，而不是企业内部所有RAID，都可以使用这颗硬盘。

在建立复杂的RAID阵列时，有一点很重要，就是管理者得先初始化整个阵列。由于硬盘数量与容量的不同，初始化可能会花上几个小时。好的控制卡提供了背景初始化的功能，所以可以立即使用新阵列-但这会让性能稍微下降。

在买SCSI控制卡以前，你应该要先想清楚，打算怎么配置你的RAID阵列。高端产品有两个通道，每个通道都有每秒320 MB的带宽，而系统则会将其视为PCI-X 100或133MHz的接口。如果把太多硬盘接到同一个通道上，那么可能会太撑了；你应该把硬盘分配到两个通道上面去才是。不过不管你怎么接，你都可以设定大部分的RAID模式，同时，只要有六颗以上的硬盘，就可以设定RAID 50。

但用了SATA的RAID，就没有这项限制。每个硬盘都拥有独立的通道，速度可达每秒150 MB。

而在服务器环境中，RAID控制卡就更需要弹性了。其中一项要件，就是具备热抽换的功能。以Ultra320 SCSI来说，就需要热抽换的抽取盒，使用的是80针的SCA接口。而SATA已经具备这样的功能，基本上，如果你已经用了SATA的电源接头，那连抽取盒都不需要；如果你用的是传统的电源接头，那要小心：因为你无法确定先关闭的，会是哪一个接点。

有了这功能，你就可以安装或增加RAID阵列，而不需要关机或重开机。这行话叫做「RAID level migration」，这表示你可以在电脑还在运作的情形下改变RAID设定，线上改变容量，或是在阵列中加入新的硬盘。

制造商会提供软件，让管理者管理RAID控制卡。这些软件提供监测与设定功能，好让我们管理刚刚所提到的各种模式与特色。另一种常见的方式，是安装像网站服务器之类的服务，这样就可以从远端操控。不过这不是标准的RAID功能，而是一种省事省力的接口，将管理者的需求导向到对应的应用程序。



专业的RAID系统一般多包含了SCSI元件。这张图显示了Adaptec公司出品，68针的SCSI接头，以及做成圆形的排线。

更精致的RAID功能

64位DMA

控制卡一定要能将整个储存空间定址，这样才能透过DMA（Direct Memory Access，直接内存存取）存取内存的内容。这在32位系统中，绝对不会有问题；但使用Intel（英特尔）的Itanium 2或AMD（超微）的Athlon 64等64元处理器时，就会出现障碍。RAIDCore表示，它们的产品已经解决了这问题；但因为我们缺乏相关的硬件，所以无法证实这一点。很自然的，RAIDCore能做的，Adaptec与LSI也可以做得到。

单硬盘多阵列

这功能常被提到，但不常见。虽然Adaptec对此赞誉有加，我们执行上却有问题。RAIDCore的产品也纳入了这功能，简单的说：当用了数个硬盘时，我们就应该针对应用程序，进行最佳设定。如果性能是首要的考虑，那么就应该使用RAID 0，只留少部分的空间做其他的储存模式，好保护数据：例如RAID5。当RAID0损毁时，RAID 5仍然能够提供服务。

接口：PCI或64位元的PCI-X

不但RAID控制卡要跑得快，与系统间传递数据的通道也不能例外。目前常见的是64位的PCI接口，速度为33或66 MHz（例如3Ware 8506、Adaptec 2200S、LSI MegaRAID 320 2）；然而，速度133 MHz，64位的PCI-X也正在迅速普及中。

PCI-X 66 MHz 100 MHz 133 MHz
带宽 每秒528 MB 每秒800 MB 每秒1064 MB


最后，决定速度的问题，就取决于控制卡。最简单的方式是将单颗硬盘的最高传输率，乘以硬盘的总数。8颗传输率为每秒60 MB的Raptor硬盘，总传输率为每秒480 MB。如果有升级的打算，那么66 MHz的带宽根本不够用。在这种情形下，我们会宁愿选购100 MHz的PCI-X-虽然对于RAID 5的计算非常理论，不过控制卡的架构也占有同样重要的角色。

外接设备

SCSI很重要的一个好处，就是它外接设备的能力。你也可以轻易地接上一些时髦的设备，根据SCSI的规格，SCSI的连接线可以长达12公尺。虽然HighPoint提供了外接SATA的功能，并称之为e.SATA；但却苦于连接线较短的问题。

测试用硬盘：Maxtor Atlas 15K与WD Raptor





太大，太慢：希捷的硬盘ST3146807LW反而妨碍了我们的测试，因为其容量高达146 GB。我们只有换成15,000转的硬盘。（详见下文）

一开始，我们用了十颗希捷10,000转，容量为146 GB的硬盘（ST3146807LW）做测试。然而我们后来决定将这些硬盘换成较快、容量较小的硬盘。这有两个原因，一是我们想知道最大性能为何。第二，用太大的硬盘做测试，会花上太多时间。我们不打算为您详述测试前的准备工作。但不管怎么说，最后我们决定使用18 GB的Maxtor Atlas 15K。





为了这次测试，我们使用了8颗Maxtor 15,000转的SCSI硬盘-Atlas 15K。

Adaptec 2200S一向为人称道，是张双通道的64位控制卡，频率为66 MHz，在这等级中，适合19寸的平面系统。每个通道可支持15个设备，总共可以接30颗硬盘-所以每个通道每秒320 MB的带宽，很快就会被更多的高速硬盘所耗尽。只要五颗15,000转的硬盘，就能塞满整个带宽。

2200S整合了64MB的缓存；电池缓冲区也可以确保缓存内存中的数据不会遗失。它支持多种操作系统：Caldera Open、Novell Netware 5.1与6、RedHat Linux、SCO Open Server、SCO UnixWare、SuSE Linux，以及所有的Windows系统。要外接设备，卡上也有两组68针的VHDCI接头。

为了测试用，我们可以加速初始化的过程：如果选择了「清除」，那么整个阵列会被覆写过去，不做XOR运算。这样比较省时间，只需要十分钟，而不是75分钟。不过如果您安装的是企业用的磁盘阵列，我们不建议您这么做。

RAID阵列中的硬盘都应该是同样大小，并且使用同样的固件；但Adaptec却不这么做。不管你使用的硬盘大小，都可以使用完整的空间，这叫做「硬盘使用率最佳化（Optimized Disk Utilization）」。

一开始看到测试结果时，我们吓了一跳。在Winbench 99 2.0中（可以画出数据传输图）循序读取只有每秒150 MB。后来我们用IOMeter，发现依据磁区大小，RAID 5的性能只有每秒200 MB。（详见性能测试。）

固件版本：B6008">

Adaptec 2200S: SMBE-储存管理员，浏览器版（Storage Manager Browser Edition）

您可以使用Web接口登入Adaptec的储存管理员（Storage Manager），现在用的是Windows的用户。

Adaptec Manager是目前最简单易用的软件。

想找阵列中的某颗硬盘吗？让硬盘的LED指示灯闪烁就好了！

Adaptec提供了一个功能，能定期清除阵列中的数据。这对储存大量视频临时文件的阵列，非常有用。

只要几个步骤，我们就可以将RAID 5，换成另一种模式。

要改变比较简单的设定，例如修改缓存的存取方式，用储存管理员就可以了。

Adaptec 2200S：BIOS与设定



选择8颗硬盘以后，2200S提供了RAID 0、5、或0+1的选项。

清楚的设定页：Adaptec的设定过程非常清楚，即使是新手，也能很快的上手。

Adaptec的管理软件，是目前我们看到最好用的。视你安装RAID的服务器操作系统而定，用浏览器就可以管理整个RAID。

因为Adaptec的管理接口提供了这功能，所以我们就想试试看，在同样的硬盘群中，设定两个不同型态的RAID：我们会在以下RAIDCore控制卡的测试中，重复一样的动作。我们使用80%的空间建立RAID 5，再用剩下的空间，建立RAID 0。

我们照着操作方式来做，但软件却无法回应。我们希望Windows重启动以后，就不会有问题；但Adaptec服务却无法启动。我们只有在控制卡的BIOS中，移除其中一个阵列，该服务才能再正常回应。但还不止于此，我们用网页管理接口，却无法移除剩下的那个configuration client。在实务上，这会影响到服务器的正常运作- 这绝对不是我们想看到的结果。

设定页并没有指出目前2200S所用的缓存方式（Write Through或Write Back）。

Quick Build大概要花上75分钟；如果再加上验证程序，那时间可是数倍于此。

LSI MegaRAID 320 2


固件版本：L026

LSI控制卡给我们的印象，就比Adaptec的要好，因为有几个元件，我们一看就知道它们是干什么用的。例如，DIMM插槽是装SDRAM用的，可以拿来当缓存用。用户也可以自行决定，所需的缓存大小。

下方右侧，则是缓冲区用的电池，不需要跟LSI另外购买。接着是XOR运算器，使用的是英特尔的80303，跟Adaptec所使用的完全一样。

阵列的初始化包括了完整性检查，所以很花时间。我们等了足足11个小时，才将8颗18 GB的硬盘，制作成RAID 5。还好当初没选用74 GB的硬盘…

在应用程序测试项目Winbench 99 2.0中，LSI显然不负众望，打败了所有的高端控制卡。在商用测试Winbench中，它也只小输RAIDCore RC4852一点。至于RAID 5的寻道时间，则无人能及：平均低于6毫秒（ms）的成绩，值得我们喝采。

在OLTP测试中，我们使用的区块大小为8 KB，LSI明显胜过Adaptec与RAIDCore，写入测试的成绩，也是最高的。

SDRAM内存所用的DIMM插槽后，连接口A与B。