Что такое sas контроллер

SAS (Serial Attached SCSI)

SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства SATA II и SATA 6 Gb/s могут быть подключены к контроллеру SAS, но устройства SAS нельзя подключить к контроллеру SATA. Последняя реализация SAS обеспечивает передачу данных со скоростью до 12Гбит/с на одну линию. К 2017-му году ожидается появление спецификации SAS со скоростью передачи данных 24Гбит/с

SAS сочетает преимущества интерфейсов SCSI (глубокая сортировка очереди команд, хорошая масштабируемость, высокая помехозащищённость, большая максимальная длина кабелей) и Serial ATA(тонкие, гибкие дешёвые кабели, возможность горячего подключения, топология типа «точка-точка», позволяющая достигать большей производительности в сложных конфигурациях) с новыми уникальными возможностями – такими, как продвинутая топология подключения с использованием хабов, именуемых SAS-расширителями (SAS- экспандерами), подключение к одному диску двух SAS-каналов (как для повышения надёжности, так и производительности), работа на одном контроллере дисков как с SAS, так и с SATA-интерфейсом.

В сочетании с новой системой адресации это позволяет подключать до 128 устройств на один порт и иметь до 16256 устройств на контроллере, при этом не требуются какие-либо манипуляции с перемычками и т.п. Снято ограничение в 2 Терабайта на объём логического устройства.

Максимальная длина кабеля между двумя SAS-устройствами –10 м при использовании пассивных медных кабелей.

Производимые в данный момент SAS контроллеры имеют внутренние разъёмы типа SFF-8643 (так же может называться mini SAS HD), но все еще могут встретиться разъемы типа SFF-8087 (mini SAS), на который выведено 4 SAS канала.

Внешний вариант интерфейса использует разъём SFF-8644, но все еще может встретиться разъем SFF-8088. Он так же поддерживает четыре SAS канала.

Обычно SAS корзины/объединительные панели (backplane) снаружи имеют SATA-разъёмы и в них всегда можно вставлять обычные SATA диски, поэтому их (такие корзины) обычно и называют SAS/SATA.

Однако существуют реверсивные варианты такого кабеля для подключения бэкплейна с внутренними разъёмами SFF-8087 к SAS-контроллеру, имеющему обычные SATA-разъёмы. Между собой такие кабели невзаимозаменяемы.

SAS диски нельзя подключить к SATA контроллеру или установить в SATA корзину/объединительную панель (backplane).

Для подключения SAS дисков к контроллеру с внутренними разъёмами SFF-8643 или SFF-8087 без использования SAS корзин необходимо использовать кабель типа SFF-8643->SFF-8482 или SFF-8087->SFF-8482 соответственно.

Существующие версии интерфейса SAS (1.0, 2.0, и 3.0) имеют совместимость между собой, то есть диск SAS2.0 можно подключать к контроллеру SAS 3.0 и наоборот. Кроме того будущая версия 24 Gb/s так же будет иметь обратную совместимость.

Источник

SAS против SATA: нужно ли персональной корове серверное седло?

Сегодня мы решили поговорить о жестких дисках с интерфейсом SAS, и не случайно. Новый виток интереса к SAS винчестерам возник примерно год назад с выходом материнских плат Asus на чипсете X58. Их отличительной особенностью являлся интегрированный SAS-контроллер, тогда как раньше для использования жестких дисков такого типа необходимо было покупать отдельный контроллер, который стоил не меньше, чем материнская плата. И потихоньку довольно дорогие SAS диски со скоростью вращения шпинделя 15000 оборотов в минуту стали перебираться в топовые «игровые» персоналки. Мы имели возможность оценить первые пробные конфигурации с RAID массивом из двух SAS Seagate Cheetah 15K.6 от крупных московских дистрибьюторов, и сразу возникли сомнения в целесообразности установки этих серверных «винтов» в десктопный компьютер, хоть и самый дорогой.

450 Gb SAS Seagate Cheetah 15K.6 Шум, вибрации и нагрев от SAS’ов были заметны сразу. В ходе тестов диски нагревались так, что трудно было держать руку. Но, возможно, эти минусы оправданы производительностью? Ведь в свое время SATA-диски со скоростью вращения шпинделя 10000 rpm прочно заняли место в топовых настольных системах. Что ж, попробуем ответить на этот вопрос на практике.
В сегодняшнем тесте мы протестируем жесткие диски 450 Gb SAS Seagate Cheetah 15K.6 ST3450856SS, как одиночный, так и в RAID0 и сравним их показатели с результатами аналогичного массива из SATA’шных Seagate Barracuda 7200.12. Это позволит нам выяснить, дают ли какое-то преимущество жесткие диски со скоростью вращения шпинделя 15000 оборотов/мин или нет.

На стороне Barracuda 7200.12 больший объем, вдвое большая угловая плотность записи данных, малое в сравнении с тестируемыми в этом материале SAS-дисками энергопотребление, а также вдвое больший объем буфера. Производители не спешат ставить на серверные жесткие диски большое количества кэш-памяти – объясняется это тем, что хранение большого количества информации в буферной памяти снижает надежность, ради которой и проектируются эти HDD.

Серверный Seagate Cheetah в свою очередь имеет неоспоримое преимущество в виде вдвое большей скорости вращения и значительно сниженным благодаря этому временам доступа на чтение и запись.

При тестировании одиночных дисков использовалась файловая система NTFS с размером кластера по умолчанию. Под раздел на диске выделялось все доступное пространство. Для жестких дисков, объединенных в RAID0, размер кластера был выбран равным 16КБ. Под RAID0 из двух Seagate Cheetah было выделено максимально возможное дисковое пространство, то есть RAID0 из двух дисков был создан на объеме, равном общему объему дисков. Размер массива из Seagate Barracuda был равен размеру одного диска. RAID0 из дисков с SAS-интерфейсом был собран на встроенном контроллере Marvell 88SE6320. SATA-диски тестировались подключенными к ICH10R.
Все тесты были проведены по три раза, на графиках изображены средние значения полученных данных

HAB

«IO Delay» характеризует время доступа к жесткому диску, показывает скорость реакции диска (время, за которое контроллер выдаёт запрос и обрабатывает его) и системы (задержка в канале передачи данных плюс задержка в драйвере плюс задержка из-за скорости самого процессора) и быстродействие интерфейса. Чем этот параметр меньше, тем лучше.
Тест закончился за явным преимуществом серверного диска, скорость его реакции практически в два раза выше, чем у конкурента по данной статье. Также стоит отметить, что время доступа к массиву из двух SAS-дисков уменьшается по сравнению с одиночным диском в отличие от аналогичного времени для SATA-дисков. Не возьмусь утверждать, что такое действительно возможно и не является ошибкой тестовой программы, но сама тенденция не может не радовать и вселяет надежду, что Seagate Cheetah сможет порадовать хорошей скоростью.

«Access» отвечает за среднее время доступа, показывает, как долго будет лететь головка по поверхности пластины, пока не найдёт нужные данные. Этот параметр очень сильно влияет на отклик системы – чем он меньше, тем лучше.
Надежды оправдываются – преимущество во времени доступа, которое на субъективное ощущение скорости жесткого диска влияет сильнее, чем скорость чтения, достигает 2,5 раз. Оба диска получают преимущество во времени доступа при объединении в RAID0, но надо учесть, что у Seagate Barracuda это связано с тем, что доступный объем дискового пространства массива равен лишь половине максимально возможного объема дисков.

«Linear read» показывает скорость чтения последовательно расположенных данных при разном размере блоков. Чем эта скорость выше, тем, естественно, лучше.
SAS-диск быстрее при любом размере блока данных. Его максимальная скорость превышает 160 МБ/с против 125 МБ/с у Seagate Barracuda, который тем не менее является по данному показателю одним из самых быстрых дисков со скоростью вращения 7200 об/мин. Также обращает на себя внимание преимущество в работе SAS-контроллера: если RAID0 из Barracuda проигрывает одиночному при работе с блоками данных, меньших чем размер кластера, то у массива из Cheetah такого не наблюдается – уверенное ускорение работы по сравнению с одиночным диском.

Everest, HD Tune, HD Tach.
Время доступа жестких дисков и массивов из них также было измерено в других популярных программах.

Everest

HD Tune

HD Tach

Нет ничего удивительного, что и в них диск со скоростью вращения 15000 об/мин вырывается далеко вперед – 6 мс против 15 мс. Интересно, что мнение различных программ на то, быстрее ли отклик у RAID0 массива из SAS-дисков, чем у одиночного диска, разделилось пополам. HD Tach в этом вопросе солидарен HAB и отмечает некоторый прирост, а результаты тестирования HD Tune и Everest, напротив, показывают ухудшение на 0.6-0.8 мс времени доступа к диску.
Также в данных трех программах были измерены линейные скорости чтения жестких дисков.

Everest

HD Tune

HD Tach

*На графике с результатами в программе HD Tach отсутствует значение Burst Speed для массива из SAS-дисков, так как программа стабильно выдавала числа, больше 3500MB/s, что явно не может соответствовать действительности.

Seagate Cheetah показывает просто отличные результаты для механического диска – даже в конце скорость линейного чтения не падает ниже 100 МБ/с, а в случае RAID0-массива – ниже 200 МБ/с. В случае одиночного диска средняя скорость чтения на 30-50% выше, чем у одного из самых быстрых представителей 7200 об/мин дисков. В случае объединения дисков в RAID0 ситуация на графиках для SAS-дисков не такая выигрышная. Особенностью работы данного SAS-контроллера является очень ровный график линейного чтения при работе жестких дисков в массиве RAID0 – различия между скоростями в начале и в конце диска совсем невелики по сравнению с соответствующим графиком для обычных жестких дисков. Отсюда и кажущийся парадоксальным проигрыш серверных дисков по линейным скоростям чтениям.

PCMark04
Далее сравним работу жестких дисков в пакетах PCMark. Из PCMark04 интересен лишь один тест – «File Copying», который уникален, то есть встречается только в этой версии PCMark. В этом тесте оценивается скорость копирования набора файлов внутри одного раздела жесткого диска.

PCMark04

Результаты данного теста (притом хорошо повторяемые в различных операционных системах) говорят о его непригодности для тестирования SAS-дисков. Просто не может диск с такой скоростью вращения и столь малым временем отклика так сильно проигрывать обычному жесткому диску, пусть даже и одному из самых быстрых. Ускорения работы данного теста при использовании RAID0 из серверных дисков также не наблюдалось.

PCMark05
В тестовый пакет 2005 года входят следующие подтесты: «Windows XP Startup», отображающий скорость накопителя во время загрузки операционной системы; «Application Loading», демонстрирующий производительность дисковой системы при последовательном открытии и закрытии шести популярных приложений; «General Usage», отображающий скорость жестких дисков при работе ряда часто встречающихся приложений; «File Write», оценивающий скорость создания файлов; «Virus Scan», в котором измеряется производительность жесткого диска во время проверки файлов в системе на вирусы.

PCMark05 — чтение

Полное фиаско Seagate Cheetah? Нет, скорее это провал теста от Futuremark. Как бы мне ни нравились графические бенчмарки этой компании, но для тестирования некоторых жестких дисков ее творения не подходят совершенно. Из 10 тестов SAS-диски одержали победу только в двух: загрузке операционной системы Windows XP и загрузке приложений в режиме массива RAID0. Итоговый результат пакета HDD Test Suite образца 2005 года представлен на следующей диаграмме:

PCMark05 — итоговый балл

PCMark Vantage
Самый новый тест общей производительности системы от компании Futuremark включает в себя целых 8 тестов производительности жесткого диска.
В подтесте «Windows Defender» жесткий диск работает под многопоточной нагрузкой, одним из потоков которой является сканирование файлов. В «Gaming» эмулируется поведение накопителя под нагрузкой, характерной для компьютерных игр. В подтесте «Windows Photo Gallery» оценивается работа накопителя при загрузке изображений из галереи фотографий. В «Windows Vista Startup» эмулируется поведение накопителя при загрузке операционной системы Windows Vista. В «Windows Movie Maker» оценивается производительность под нагрузкой, характерной для редактирования видеоматериалов. В подтесте «Windows Media Center» жесткий диск тестируется в режиме, характерном для работы в «Media Center». В «Windows Media Player» эмулируется добавление файлов в «Windows Media Player». В «Application Loading» демонстрируется скорость диска при загрузке нескольких популярных приложений.

PCMark Vantage — чтение

Судя по результатам, в работе теста PCMark за годы между версиями 2005 и Vantage поменялось немногое. SATA-диски и поодиночке, и в массиве смотрятся увереннее. Можно это, конечно, попытаться объяснить большим количеством кэш-памяти или более эффективной прошивкой у Seagate 7200.12, но такой перевес явно не отражает истинное соотношение между этими дисками. Одиночный Cheeatah выигрывает у Barracuda в игровом подтесте, загрузке операционной системы Windows Vista. RAID0-массив из серверных жестких дисков, в свою очередь, выигрывает при сканировании файлов антивирусом, при добавлении изображений в галерею фотографий и в загрузке ОС Vista.

PCMark Vantage — итоговый балл

И комментировать не хочется. По результатам PCMark Vantage RAID0 из двух 15000 об/мин жестких дисков работает на уровне одиночного Seagate Barracuda…

Iometer-2006.07.27
Iometer – это сложный полностью синтетический тест, способный имитировать работу жёсткого диска в различных режимах работы, например, в качестве файлового сервера или рабочей станции. Intel IOMeter предоставляет полную свободу выбора конфигурирования данного тестового приложения. В ходе тестирования IOMeter был настроен в соответствии с рекомендациями Intel и методикой, разработанной сайтом Storagereview.com.
Intel IOMeter работает с так называемыми «рабочими» (workers). Для однопроцессорных конфигураций Intel рекомендует создавать по одному такому worker’у. Каждый worker тестирует «цель» или «цели» (target), которые представляют собой либо неразделенный (unpartitioned) физический диск, либо один или несколько разделов (partition) на диске. Для каждого рабочего (workers) присваиваются так называемые правила работы, «модель доступа» (access pattern), которая представляет собой совокупность параметров, в соответствии с которыми выполняется доступ рабочего (workers) к его цели (target).

Настройки теста IOMetr

После прогона теста Iometer создает файл с большим количеством различных чисел: среднее число запросов, выполненных за секунду, среднее время выполнения операции, максимальное время выполнения операции, общее количество считанных и записанных байт, а также загрузку процессора в процентах. Для того чтобы не загромождать статью на диаграммах будут приведены по три числа для каждой конфигурации дисковой подсистемы, являющиеся рейтингами в моделях доступа File Server, Workstation и Database, соответственно. Рейтинг рассчитывается как среднее арифметическое от Total I/Os Per Second для всех значений числа одновременных запросов ввода/вывода в процентах от соответствующего результата жесткого диска 7200.11 ST31500341AS объемом 1500ГБ, сравнение с котором в тесте Iometer будет вестись и в последующих обзорах.

Iometer File Server
После удручающих результатов в PCMark предложим дискам сыграть на «домашнем» для серверного Seagate Cheetah поле, то есть как раз в области серсерных задач :).

Результаты сценария File Server

Напомню, что 100 соответствует скорость работы Seagate Barracuda предыдущего поколения 7200.11, новый 7200.12, как мы видим, немного быстрее его. Но эта прибавка в скорости меркнет по сравнению с ускорением, получаемым от работы SAS-диска. 130% разницы для одиночных дисков, двойное преимущество Cheetah над RAID0 из 7200об/мин дисков. Если же и этой скорости кому-то не хватает, то второй SAS позволяет увеличить ее еще на 40%. В-общем какой из этих дисков ставить в файловом сервер, такой проблемы попросту не существует – весь вопрос заключается в том, сколько штук брать.

Результаты сценария Workstation

По результатам ясно, что и в рабочей станции не стоит экономить на дисковой подсистеме. Очень впечатляюще смотрятся 15000 об/мин. диски. Разве что масштабируемость RAID0 в данном случае похуже – всего 20%, но это не так важно – обычные диски все равно далеко позади. Кстати, в данном паттерне Seagate 7200.12 по скорости оказался практически равен своему предшественнику, в других тестах обычно у него было преимущество побольше.

Результаты сценария Database

Базам данных также нравятся высокооборотистые жесткие диски – мы опять видим их преимущество в более чем два раза. И правда, любят SAS-диски высокие нагрузки, они проявили себя отлично во всех моделях доступа в тесте Iometer.

Вывод
Напрашивается вывод, что использование SAS-дисков в настольных системах неоправданно. Высокая цена, жесткие требования по охлаждению и неадекватные показатели многих популярных тестовых пакетов заставляют задуматься о том, что при всех минусах пользователь не получит заметных (за исключением отдельных специфических задач) преимуществ в производительности. Так что круче – не всегда лучше. А использование некоторыми производителями готовых систем SAS-дисков в своих конфигурациях больше напоминает маркетинговую уловку для привлечения состоятельных покупателей.

Источник

Интерфейс SAS-2 и контроллер LSI SAS 9211-8i

В начале 2010 года в продаже появились первые жесткие диски и контроллеры с поддержкой интерфейса Serial ATA Rev. 3.0 со скоростью передачи данных 6 Гбит/с. Несмотря на вдвое возросшую скорость интерфейса и некоторые улучшения в обработке очереди команд (NCQ), новинка пока что особых дивидендов в плане производительности не принесла: будучи примененным в традиционных жестких магнитных дисках, даже имеющих огромный буфер 64 МБ (например, Seagate Barracuda XT), интерфейс SATA 6 Гбит/с явно стреноживался во много раз меньшей скоростью линейного доступа к полезной для пользователя информации на магнитных пластинах (150—160 МБ/с против 400—500 МБ/с у интерфейса SATA Rev. 3.0). Между тем, практическая «обкатка» SATA Rev. 3.0 позволила индустрии достаточно оперативно вслед за ним выпустить его «старшего братца» — интерфейс Serial Attached SCSI 2.0 со скоростью передачи данных 6 Гбит/с. Ведь сигнальный (физический) уровень интерфейсов у них очень похож (у SAS лишь примерно вдвое выше напряжение сигналов, чем у SATA).

В этой статье мы кинем первый взгляд на интерфейс SAS-2 на примере одного контроллера и одного диска, а более детальным исследованиям его возможностей посвятим будущие статьи.

Serial attached SCSI 2.1: что новенького?

Будучи наследником старого доброго параллельного интерфейса SCSI, интерфейс Serial attached SCSI (SAS) изначально задумывался с прицелом на поэтапное удвоение пропускной способности. Первое поколение SAS со скоростью передачи данных 3 Гбит/с появилось в лабораториях еще в 2004 году и широко вышло на рынок в 2005—2006 годах. Спустя «пятилетку», то есть в 2009 году, на-гора был выдан SAS-2 (6 Гбит/с) — устройства с его поддержкой поступили в продажу уже в 2010 году. Наконец, в конце 2012 года индустрия ожидает первых инженерных воплощений SAS-3 со скоростью передачи уже 12 Гбит/с. На рынке устройства с поддержкой третьего поколения SAS следует ждать не ранее 2014 года (см. рис.). Таким образом, у новенького SAS-2 есть как минимум года четыре на окупаемость и «снятие сливок».

Разрабатывает спецификации интерфейса SAS технический комитет T10 Международного комитета по ИТ-стандартам, или INCITS (International Committee for Information Technology Standards, см. www.incits.org). Практическая разработка и поддержка протокола SAS лежит на SCSI Trade Association (SCSITA или STA, см. www.scsita.org). Разумеется, поколения SAS обратно совместимы, то есть SAS 2.0 поддерживает все функции первого поколения SAS-1.1 со скоростью 3 Гбит/с (полный дуплекс, 10-метровый внешний кабель, расширитель портов до 255 устройств (всего до 65535), поддержку TCQ, совместимость с дисками SATA с NCQ, двухпортовые диски SAS, агрегацию четырех портов с соответствующим увеличением пропускной способности до 24 Гбит/с и мн. др.).

Грубо говоря, наиболее важных нововведения в SAS-2, собственно, два — это удвоение скорости передачи и новые зонирующие функции. Именно последние дают возможность создавать такие новые и уникальные пока на рынке модели как, например, первый в индустрии 16-портовый SAS-коммутатор LSI SAS6160 (см. рис.), поступивший в продажу этой осенью по весьма привлекательной для его функциональности цене.

С его помощью многочисленные серверы можно подключить к одной или нескольким независимым внешним системам хранения данных, используя при этом высочайшую пропускную способность «счетверенного» интерфейса SAS-2. Суммарная же пропускная способность такого коммутатора достигает фантастических 384 Гбит/с. Коммутатор LSI SAS6160 поддерживает до 1000 адресов устройств SAS и SATA в SAS-сетях с зонированием, позволяя пользователям иметь больше соединений и сократить время задержки при обращении к СХД различных классов. Кроме того, поддержка специальных активных кабелей позволяет коммутаторам LSI SAS быть расположенными на расстоянии до 25 м друг от друга, что в четыре раза больше по сравнению с использованием традиционных пассивных медных SAS-кабелей. Впрочем, подробное рассмотрение данного продукта выходит за рамки этой статьи, поэтому вернемся к ее основной теме.

За счет нововведений второе поколение SAS может еще больше потеснить решения на базе Fibre Channel в высокопроизводительных системах хранения данных и шину Infiniband при внешних соединениях модулей СХД. В частности, благодаря более низкой стоимости на один порт и в несколько раз меньшему энергопотреблению на порт (см. слайд).

С другой стороны, у SAS-2 улучшена поддержка SATA-накопителей высшей емкости в системах хранения данных (при помощи SATA Tunneling Protocol (STP)/SATA Bridging и Serial SCSI Protocol (SSP)/SATA Bridging, см. www.serialstoragewire.net/Articles/2008_03/opinion28.html), что усиливает универсальность нового интерфейса.

С точки зрения «неискушенного ИТ-потребителя» (которому, впрочем, необязательно связываться с SAS :)) польза от SAS-2, на первый взгляд, не так уж очевидна. Действительно, для обслуживания одиночных накопителей удвоение скорости интерфейса с 280 до 500 с лишним МБ/с по пользовательским данным пока что практически бесполезно — нынешние «магнитные» винчестеры (даже дорогие SAS-диски) едва дотягивают до 200 МБ/с в скорости линейного чтения/записи и им еще как минимум 2—3 года вполне будет хватать скоростей SAS 1.1, особенно если учесть наметившееся в последнее время замедление эволюции (роста плотности) перпендикулярной магнитной записи. Исключение — применение новейших профессиональных SSD со скоростью выше 300 МБ/с (хост SAS-2 поддерживает накопители с SATA 6 Гбит/с), а также активная работа дисков в крупных RAID-массивах, где большая емкость встроенных в диски кэшей вкупе с возросшей скоростью интерфейса способна немного поднять общую производительность. И тут полезно помнить, что узким местом может уже стать шина PCI Express, на которой «сидит» используемый контроллер RAID, — ведь даже PCIe x4 первого поколения в каждом направлении пропустит не более 1 ГБ в секунду (см., например, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_device_bandwidths#Computer_buses), что равно одновременной полной загрузке всего лишь двух линий SAS-2. Таким образом, шина PCI Express x8 фактически является минимально разумным требованием для 4-дисковых хост-контроллеров SAS-2. А для 8-дисковых RAID-хостов использование PCIe x8 поколения 2.0 является просто непременным.

Ну а больше пользы от применения SAS-2 можно получить, если активно использовать другие возможности SAS — в частности, расширители и агрегаторы портов. В этом случае, «посадив», скажем, на один порт SAS-2 пару быстрых SAS-винчестеров, мы можем практически не увидеть падения производительности. Аналогично — для внешних СХД при соединении с хостом по SAS-2 (кабелем длиной до 10 м)…

Контроллер LSI SAS 9211-8i

Первое знакомство с SAS-2 имеет смысл начать с недорогого (около 300 долл.) и достаточно простого, то есть HBA (Host Bus Adapter) 8-портового контроллера компании LSI Corporation (www.lsi.com).

LSI SAS 9211-8i не имеет собственной кэш-памяти (если не принимать во внимание не больно-то емкие регистры HBA-чипа) и основан на чипе LSI SAS2008 (ядро PowerPC 440 с частотой 533 МГц; производительность до 290 тыс. операций ввода/вывода в секунду).

Плата LSI SAS 9211-8i имеет низкий профиль (форм-фактор MD2), оснащена двумя внутренними разъемами Mini-SAS 4X (каждый из них позволяет подключать до четырех SAS-дисков), рассчитана на шину PCI Express x8 2.0 и поддерживает простейшие RAID-массивы уровней 0, 1, 1Е и 10, а также динамическую функциональность SAS, включая dual-port drive redundancy, может работать в общей сложности с 256 физическими дисками SAS и SATA (свыше восьми — через порт-мультипликаторы) и мн. др.

Контроллер LSI SAS 9211-8i можно устанавливать как в корпуса ATX и Slim-ATX (для рабочих станций), так и в рэковые серверы формата 1U и 2U (серверы классов Mid- и High-End). Поддержка RAID производится аппаратно — встроенным процессором LSI SAS2008, что снижает общую нагрузку на ЦП рабочей станции или сервера.

В комплекте поставки в красочной коробке содержатся: плата контроллера, брекеты для ее установки в корпуса ATX, Slim-ATX и пр., два 4-дисковых кабеля с разъемами Mini-SAS на одном конце и обычным SAS (с питанием от Molex) — на другом (для подключения до восьми дисков к контроллеру), а также CD с PDF-документацией и драйверами для Windows, Linux (SuSE и RedHat), Solaris и VMware.

Тестирование

Для первого знакомства с HBA-контроллером нового интерфейса мы решили воспользоваться одиночными дисками SAS-2 и SATA Rev. 3, поддерживающими скорость передачи данных до 6 Гбит/с. Это позволит нам сосредоточиться на анализе интерфейса в чистом виде, оставив «заморочки» с RAID различных уровней на будущее. Первым диском с поддержкой SAS-2 в нашей лаборатории оказался накопитель Toshiba MBF2600RC компактного форм-фактора 2,5 дюйма, но при этом отнюдь не маленькой емкости — 600 ГБ.

При скорости вращения пластин около 10000 об/мин и восьми головках (в тонком корпусе диска размещается аж четыре магнитных пластины) данный накопитель имеет весьма малое время случайного доступа (около 7 мс, что вдвое лучше, чем у типичных десктопных SATA-накопителей) и предназначен для малогабаритных высокопроизводительных хранилищ данных (в линейке Toshiba MBF2-RC присутствуют также модели на 450 и 300 ГБ). По сравнению с непосредственными предшественниками новинки отличаются не только вдвое большей вместимостью и скоростью интерфейса — в них также заметно улучшена экономичность благодаря применению специальной технологии. В частности, в моменты бездействия вращение пластин диска замедляется и энергопотребление падает на 28%. Заявленные 4,5 Вт в режиме ожидания сравнимы с энергопотреблением экономичных 3,5-дюймовых SATA-накопителей емкостью 1—2 ТБ со скоростью вращения пластин 5-6 тыс. об/мин. Хотя по нынешним временам кэш-память этого диска не очень велика — 16 МБ, — это не является недостатком, поскольку накопители данного класса предназначены преимущественно для задач последовательного чтения и записи информации, например, в системах хранения мультимедийного контента.

Максимальная скорость последовательного чтения/записи полезных данных для Toshiba MBF2600RC составляет около 150 МБ/с (см. график).

Безусловно, это гораздо меньше предельных возможностей интерфейса SAS даже первого поколений (3 Гбит/с; около 270 МБ/с по полезным данным), уже не говоря о SAS-2. Тем не менее, благодаря более быстрому случайному доступу и профессиональным алгоритмам кэширования в буфере SAS-диска мы можем надеяться на то, что выгода от подключения этого диска к более скоростному интерфейсу будет более заметна, чем в случае с ранее исследованной нами Seagate Barracuda XT ST32000641AS — первым диском для интерфейса SATA 6 Гбит/с. Впрочем, поскольку последний также поддерживается контроллерами SAS-2 (и LSI SAS 9211-8i в частности), его мы также включили в наше тестирование.

Диск Toshiba MBF2600RC мы испытывали при подключении к двум контроллерам: к LSI SAS 9211-8i по интерфейсу SAS-2 (6 Гбит/с) и к HighPoint RocketRAID 2642 по SAS 1.0 (3 Гбит/с). Дело в том, что в настройках BIOS Setup контроллера LSI SAS 9211-8i не предусмотрено пункта принудительного перевода портов SAS на скорость первого поколения интерфейса — 3 Гбит/с. Поэтому для сравнения двух скоростей SAS нам и пришлось привлечь другой HBA SAS-контроллер примерно той же ценовой категории (вышеназванный HPT RR2642 на популярном чипе Marvell 88SE6445 для шины PCI Express x4). Безусловно, это не является сравнением двух скоростей SAS в чистом виде (на одном и том же контроллере), что было бы полезно с чисто теоретической точки зрения, однако практический смысл имеет немалый, поскольку сопоставляет производительность диска SAS, подключенного к HBA-контроллерам сходного класса производительности старого и нового интерфейсов.

Кроме того, поскольку с HBA-контроллером LSI SAS 9211-8i на практике могут использоваться и SATA-накопители (как одно из целевых применений), мы протестировали его с «семитысячником» Seagate Barracuda XT ST32000641AS, также поддерживающим скорость интерфейса 6 Гбит/с. Для сопоставления Barracuda XT была также протестирована на скорости интерфейса 3 Гбит/с с двумя простыми RAID-контроллерами — вышеупомянутым 4-портовым SAS HighPoint RocketRAID 2642 и 6-портовым SATA, интегрированным в южный мост Intel ICH10R. Это также позволит нам сравнить производительность одного из самых быстрых нынче «семитысячников» на разных популярных контроллерах и скоростях интерфейса.

Тестовая система была основана на процессоре Intel Xeon 3110, материнской плате с чипсетом Intel P45 и 1 ГБ памяти DDR2-800. SAS-контроллеры устанавливались в слот PCI Express x16. Испытания проводились под управлением операционных систем Windows 7 x64 Ultimate и Windows XP SP3 Professional. В качестве тестов использовались программы AIDA64, ATTO Disk Benchmark 2.41, C’T H2BenchW 4.13, Futuremark PCMark05, Futuremark PCMark Vantage x64, Intel IOmeter 2006, Intel NAS Performance Toolkit 1.7 и др. Все тесты проводились пятикратно и результаты усреднялись. По сравнению с текущей методикой нашего сайта, предназначенной для тестирования десктопных SATA-накопителей, мы здесь добавили определенный круг задач, чтобы лучше выявить разницу между контроллерами и интерфейсами и более разносторонне представить производительность накопителей и контроллеров в приложениях — как профессиональных, так и пользовательских.

Результаты тестирования

Сперва взглянем на «физику» дисков. Оба имеют максимальную скорость чтения/записи полезных данных на пластины около 150 МБ/с, о чем наглядно говорят результаты теста ATTO Disk Benchmark на предельную скорость чтения и записи крупных (256 МБ) файлов большими блоками.

Немного разные результаты этого теста для разных контроллеров объясняются различиями в обработке и кэшировании потоковых данных. Отметим слабость SAS-контроллера HPT RR2642 при работе с SATA-диском (ниже мы убедимся в этом еще неоднократно), хотя с SAS-диском претензий к нему практически нет. Контроллер LSI SAS 9211-8i демонстрирует здесь почти эталонную работу (несколько уступив лишь интеловскому «южнику» с SATA-диском) — возможно, дело как раз в более высокой скорости интерфейса 6 Гбит/с. График скорости последовательного чтения для Toshiba MBF2600RC мы приводили чуть выше, а результаты для Seagate ST32000641AS можно найти здесь.

По среднему времени случайного доступа к информации на дисках закономерно более чем вдвое выигрывает SAS-десятитысячник Toshiba. Причем здесь на контроллере LSI результаты оказываются несколько хуже, чем на хосте HighPoint — возможно, «набегает» латентность от более активного кэширования данных, которое положительно сказалось на результатах потокового чтения/записи (см. выше).

Интересно, что несмотря на вчетверо меньший объем дисковой кэш-памяти у Toshiba MBF2600RC (16 против 64 МБ у Seagate ST32000641AS), эффективность работы алгоритмов отложенной записи при случайных обращениях (определяемое нами по отношению результатов этого теста при чтении и записи) у профессионального SAS-диска существенно выше, чем у десктопного SATA-накопителя — сказывается специфика оптимизации его firmware. Аналогичные результаты получены нами в программах IOmeter и AIDA64.

Теперь о «вкусном» — о скорости самого интерфейса, коль уж мы сравниваем диски и контроллеры при работе по SAS/SATA 3 и 6 Гбит/с. Этот параметр мы измеряли в нескольких программах и здесь демонстрируем результаты для трех из них — AIDA64, HD Tach 3 RW и H2BenchW 4.13.

Как видим, разные утилиты дают порой существенно различающиеся предельные значения скорости интерфейса при чтении. Тем не менее, с уверенностью можно сказать, что 6 Гбит/с работают — и работают при этом не так уж плохо, хотя наблюдаемых в некоторых лабораториях значений в 500 и выше МБ/с мы пока и не получили. Впрочем, и текущих 340-480 МБ/с более чем достаточно для нужд одиночных дисков (как, впрочем, и 250 МБ/с у интерфейсов с 3 Гбит/с). Снова отметим некоторую «заторможенность» HPT RR2642 при работе с SATA-диском, хотя по SAS к нему претензий нет.

Теперь перейдем к тестам производительности дисков в различных пользовательских задачах, которые эмулируются при помощи бенчмарков Intel NASPT, PCMark Vantage и PCMark05, а также тестом приложений из пакета C’T H2BenchW 4.13. Чтобы не перегружать верстку статьи многочисленными диаграммами, мы здесь приведем лишь усредненные показатели для этих четырех комплексных бенчмарков, а результаты по отдельным паттернам каждого из бенчмарков, также представляющие определенный интерес для анализа, сведем в таблицу.

В популярном PCMark Vantage, ориентированном на типичные применения персонального компьютера, несколько выгоднее смотрится SATA-диск Seagate (у него более эффективна работа с данными, распложенными на пластинах близко друг от друга). Выгоды от использования интерфейсов на скорости 6 Гбит/с здесь практически нет — скорее даже небольшой проигрыш, который, впрочем, легко объяснить более прозаическими причинами: особенностями работы того или иного контроллера (в данном случае HighPoint RR2642 всем дает фору). Если взглянуть на таблицу по паттернам, то видно, что с SAS-диском оба контроллера идут ноздря в ноздрю, а с SATA-винчестером контроллер LSI вырывается вперед в задаче Media Center, но немного отстает в Photo Gallery, Vista Startup, Movie Maker и Media Player.

Чуть иная картинка в стареньком PCMark05: тут LSI на диске SAS вырывается вперед, хотя на поверку «виноват» в этом лишь один паттерн (Virus Scan, который активно использует кэширование, что отлично видно из результата, явно превышающего скорость физического доступа к пластинам как для SAS, так и для SATA-дисков). То есть мы находим подтверждение более активного использования кэширования контроллером LSI SAS 9211-8i. С другой стороны, это несколько снижает его показатели в других тестовых паттернах PCMark05 по сравнению с контроллерами HPT RR2642 и Intel ICH10R.

Особо отметим высокий показатель «южника» Intel в этом тесте (хотя шина DMI, по которой он общается с системой, и не превосходит по скорости PCI Express x4/x8 у обоих SAS-контроллеров) — для персональных применений дисков «южник», видимо, оптимален.

Еще один «трековый» тест дисков — C’T H2BenchW 4.13 — использует достаточно старенькую базу приложений, хотя и оригинальных (см. табл.). Здесь на удивление SAS-диск оказался ниже всякой критики — спишем это на особенности бенчмарка, который, по-видимому, очень критичен к разнице в объеме буфера диска 16 и 64 МБ. Нас в данном случает интересует лишь то, что интерфейсы со скоростью 6 Гбит/с снова не дают дискам никакого заметного выигрыша в производительности, а разница показателей объясняется различиями алгоритмов работы самих контроллеров (снова отметим прыть ICH10R и отставание LSI при работе с SATA).

В более свежем тесте Intel NAS Performance Toolkit, который использует несколько иную, более реалистичную, философию бенчмаркинга, нежели «трековые» PCMark и H2BenchW, а именно: непосредственную работу с файловой системой тестируемого диска, а не воспроизведение заранее записанных (в другой системе) команд обращения к диску внутри предварительно созданного временного файла, — ситуация еще более любопытная.

Здесь контроллер LSI (и его 6-гигабитный интерфейс) явно не в фаворитах. И если с SAS отставание в среднем в 5—6% еще не фатально (особенно страдают паттерны с записью на диск — HD Video Record, Content Creation и File/Dir Copy to NAS), то для SATA проигрыш просто фатальный, что можно списать только на недоработки firmware этого контроллера. Зато радуют показатели HPT RR2642, причем не только для SAS, но и для SATA-диска.

Напоследок для особо пытливых в качестве бонуса (и вне общего зачета) приведем результаты старенького теста приложений WinBench 99 Disk WinMark. Интересен он прежде всего тем, что многие его паттерны в большой степени зависят от кэширования буфером самого диска.

И здесь SATA-накопитель с буфером 64 МБ демонстрирует заметное преимущество, а контроллер LSI, невзирая на вдвое более высокую скорость работы интерфейса, смотрится явным аутсайдером. В лидеры же выходит HPT RR2642 с его «более прозрачными» по отношению к диску алгоритмами работы.

Чтобы подытожить эту часть обзора, приведем усредненный показатель производительности дисков/контроллеров в приложениях (среднее геометрическое по тестам H2BenchW, PCMark05, PCMark Vantage x64 и NAS Performance Toolkit).

Как видим, непосредственной (потребительской) выгоды от применения более скоростного интерфейса 6 Гбит/с с современными одиночными магнитными винчестерами SAS и SATA нет, а разница между контроллерами объясняется скорее алгоритмами их функционирования (архитектурой, прошивкой и драйверами).

Тесты в Intel IOmeter

Отдельную часть нашего обзора посвятим тестам в пакете IOmeter, поскольку они помогут понять некоторые тонкости работы исследуемых интерфейсов, дисков и контроллеров. Для этого мы воспользуемся стандартными серверными паттернами DataBase, File Server и Web Server (более показательными в случае SAS-дисков), а также паттернами на чтение и запись крупных (0,5 МБ) и мелких файлов с очередью команд 1, 4, 16 и 64. Для начала (и в качестве альтернативы предыдущей диаграмме) приведем усредненное значение производительности дисков/контроллеров в этих семи паттернах (геометрически по всем очередям команд всех паттернов с весом 1).

Справедливость, наконец, торжествует — серверный диск Toshiba MBF2600RC более чем вдвое опережает настольный Seagate ST32000641AS с той же линейной скоростью чтения/записи. Более того, налицо положительная разница от применения контроллера LSI SAS 9211-8i с 6-гигабитным интерфейсом. Посмотрим, из чего же складывается этот успех?

В паттерне базы данных с обращениями блоками по 8 КБ для SAS-диска на обоих контроллерах наблюдается полное равенство при очередях команд 1, 4 и 16 с почти линейной зависимостью производительности от глубины очереди. И лишь при очереди 64 контроллер LSI продолжает линейный рост, тогда как для HPT RR2642 виден выход на насыщение — чип Marvell уже не справляется с обработкой такого потока запросов. Более того, для SATA-случая контроллер HPT при неединичной глубине очереди команд вообще демонстрирует заметно более низкую производительность, чем чипы LSI и Intel (последние два здесь примерно равноценны). Это похоже на ситуацию, когда RR2642 не использует NCQ при работе с SATA-диском.

В паттернах File Server и Web Server эта тенденция сохраняется: с SAS-диском контроллер HPT «затыкается» на очередях выше 16, тогда как мощный процессор LSI, как тот заяц, продолжает «работать и работать». В этих серверных паттернах более чем двухкратное преимущество диска Toshiba MBF2600RC над Seagate ST32000641AS по скорости случайного доступа напрямую выливается в 2—3-кратный выигрыш в серверной производительности. Даже несмотря на то, что накопители класса Toshiba MBF2600RC предназначены преимущественно для задач последовательного чтения и записи информации в соответствующих серверах и системах хранения данных (это все же не ультрарезвые 3,5-дюймовые 15-тысячники).

Еще более любопытная картинка — в паттернах чтения и записи крупных (полумегабайтных) файлов (или блоков) случайным образом в пределах всего объема диска.

Если при единичной глубине очереди команд диски Toshiba MBF2600RC и Seagate ST32000641AS не сильно различаются по быстродействию, то уже при глубине очереди, равной четырем, производительность SAS-модели возрастает почти вдвое, тогда как у SATA — остается на прежнем уровне. При дальнейшем увеличении глубины очереди SAS-система сохраняет достигнутый при QD=4 уровень производительности (причем, одинаково эффективно для обоих протестированных нами SAS-контроллеров), тогда как SATA-система начинает заметно тормозить! Впрочем, тут есть одно исключение — если с SATA-диском используется контроллер HPT RR2642, то скорость системы не падает с ростом глубины очереди — это своеобразная реабилитация чипа Marvell после проигрыша в серверных паттернах.

А вот при случайном чтении и записи мелких файлов в пределах всего объема диска мы видим смешанную картину. С одной стороны, при чтении она отчасти напоминает ситуацию в серверных паттернах — насыщение контроллера HPT при QD=64, его индифферентность к глубине очереди с SATA-диском (здесь хост-контроллер Intel даже обходит мощный процессор LSI). А с другой — при записи за счет эффективного кэширования производительность на мелких файлах в 1,5—2 раза опережает таковую при случайном чтении таких же файлов и динамика от глубины очереди сходна с таковой при работе этих систем c крупными файлами. За исключением того, что производительность всех трех контроллеров с SATA-диском практически не меняется от глубины очереди команд (и почти втрое ниже таковой у SAS-диска).

Отдельно отметим, что все эти паттерны практически не выявили никаких преимуществ между системами от применения более скоростного интерфейса 6 Гбит/с — разница либо отсутствует вовсе, либо объясняется собственно архитектурой и алгоритмами работы использованных хост-контроллеров.

Ценовая информация

8-портовый SAS-контроллер LSI SAS 9211-8i с полным комплектом предлагается по цене в районе 300 долларов, что можно считать весьма привлекательным. Четырехпортовый аналог — LSI SAS 9211-4i — стоит еще дешевле. Более точная текущая средняя розничная цена устройства в Москве, актуальная на момент чтения вами данной статьи:

Заключение

Итак, новый интерфейс SAS 2.1 со скоростью передачи данных 6 Гбит/с и новыми зонирующими функциями в этом году начал уверенно завоевывать рынок. Все новые модели SAS-дисков этого года поддерживают именно эту версию интерфейса, хотя прекрасно работают и с контроллерами SAS-1. В продажу начали поступать и контроллеры для SAS-2. И один из первых таких девайсов в лице недорогого 8-портового Host-Bus-адаптера LSI SAS 9211-8i оказался весьма неплохим продуктом, способным работать на скорости 6 Гбит/с как с SAS-, так и SATA-дисками. Некоторые недостатки нового процессора LSI SAS2008 (особенно при работе с SATA) в задачах потребительского класса с лихвой компенсируются его высокой производительностью на серверных нагрузках при большой глубине команд.

Вместе с тем, можно констатировать, что для одиночных жестких дисков даже SAS-класса применение скорости 6 Гбит/с пока что явно избыточно и не приносит никаких дивидендов по сравнению с 3 Гбит/с. Впрочем, использованный здесь нами SAS-десятитысячник Toshiba MBF2600RC — это не самый топовый диск, и применение более резвых 3,5-дюймовых SAS-накопителей со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин, скоростью чтения/записи пластин свыше 200 МБ/с и буфером 64 МБ, возможно, поможет выявить хоть какое-то положительное влияние удвоение полосы пропускания интерфейса. И, безусловно, преимущества от новой скорости интерфейса следует искать в многодисковых конфигурациях. А новые функции зонирования в SAS-2 позволят сделать многодисковые SAS-системы еще более удобными и гибкими в использовании.

Источник