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    LEO

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    RAIDCore推出SATA,企图取代SCSI

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    发表于 2004-1-19 16:07 | 只看该作者 | 倒序看帖 | 打印
    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。

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    LEO

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    沙发
    发表于 2004-1-19 16:08 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:08 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:09 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:10 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:10 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    7#
    发表于 2004-1-19 16:11 | 只看该作者
    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">

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:12 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:12 | 只看该作者
    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。

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    LEO

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    发表于 2004-1-19 16:14 | 只看该作者
    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。

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