Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs. AHCI, Barracuda ES.2 & RAID 0, 1, 5

RAID 5, Záver

Chapter in english language: RAID 5 & Conclusion
 

RAID 5 (Striped Set With Distributed Parity) používa rozdeľovanie dát na blokovej úrovni s paritou na každom disku. Je to jedno z najpopulárnejších RAID riešení a je často používané.
Na vytvorenie poľa RAID 5 sú potrebné najmenej 3 fyzické disky. Jeho využiteľná kapacita je daná vzťahom SRAID5 = (n-1) × Smin, kde Smin je veľkosť najmenšieho z diskov a n počet diskov. Využiteľnosť kapacity diskov aj úroveň bezpečnosti dát sa dajú škálovať zmenou počtu diskov v poli. Maximálny počet diskov v RAID 5 je teoreticky neobmedzený, v praxi však ich vysoký počet znamená vyššiu pravdepodobnosť simultánneho zlyhania dvoch a viacerých jednotiek (MTBF poľa môže dokonca klesnúť pod úroveň MTBF samostatného disku), príliš veľké časové nároky na rebuild poľa a väčšiu možnosť výskytu neopraviteľného sektoru počas rebuildu.
Pri zlyhaní ktoréhokoľvek z diskov si toto pole zachováva funkčnosť za cenu zníženého výkonu - chýbajúce bloky dát sú priebežne (on the fly) dopočítavané z dátových a paritných blokov zvyšných diskov. Na aplikačnej úrovni sa výpadok jedného disku takmer neprejaví. RAID 5 radič s udalosťou "oboznámi" operačný systém, ktorý vyzve administrátora na výmenu zlyhaného disku. Po výmene nastáva rebuild poľa - z dátových a paritných blokov funkčných diskov sa dopočítajú chýbajúce bloky na vymenenej jednotke. V časovom intervale medzi poruchou a dokončením rebuildu (Interim Data Recovery Mode) je RAID 5 vystavené zvýšenému riziku celkovej straty dát v prípade poruchy jedného zo zvyšných diskov, kedže pri zlyhaní dvoch alebo viacerých diskov naraz dochádza k strate všetkých dát.
Rýchlosť čítania z RAID 5 sa takmer vyrovná rýchlosti RAID 0, malý rozdiel je spôsobený nutnosťou preskakovať paritné bloky rozmiestnené medzi dátovými, keďže čítať paritu za normálnej prevádzky nie je potrebné. Nevýhodou riešenia je pomalý zápis. Ide totiž o komplikovaný proces, pri ktorom dochádza najprv k prečítaniu starých dát zo stripu (strip = postupnosť súvisiacich blokov na rôznych diskoch naprieč poľom), výpočet a zápis novej parity a nakoniec zápis nových dát na strip. Proces je náročný na diskové operácie a spôsobuje veľké toky dát medzi diskami a radičom. Obzvlášť markantný pokles výkonu nastane v prípade, že je bežná implementácia RAID 5 vystavená záťaži zahŕňajúcej množstvo zápisov objemov dát menších, než je kapacita jedného stripu. Komplexnejšie implementácie zahŕňajú nevolatilnú vyrovnávaciu pamäť (write-back Cache), ktorá redukuje tento nepriaznivý jav. V prípade, že nie je použitý špecializovaný radič RAID 5 s hardwarovou podporou paritných výpočtov, dochádza k zaťaženiu procesora (software RAID). Iný problém predstavuje tzv. write hole, jav, ktorý nastane, ak dôjde v momente zápisu k pádu systému a konzistentnosť parity stripu s dátami sa naruší. Ak toto nie je správne detekované a opravené skôr, než dôjde k zlyhaniu disku alebo bloku, po výmene chybného disku dôjde k nekorektnej obnove príslušného dátového bloku z nesprávnej parity a dáta v tomto bloku budú stratené. Túto hrozbu sa snažia eliminovať technológie ako záložné napájanie Cache a RAID Z.

• Výhody: efektívnosť, odolnosť voči zlyhaniu a dobrý výkon
• Nevýhody: potrebný extra čas na výpočet a uloženie parity odrážajúci sa na rýchlosti zápisu
• Použitie: dobrá voľba pre súborové a aplikačné servery; internet a intranet servery

3 x ST3500320NS & RAID 5
 

Intel® Matrix Storage Console - RAID 5

3 x ST3500320NS in RAID 5

3 x ST3500320NS in RAID 5 & Enabled Volume Write-Back Cache

Na prvom screenshote sú tri disky ST3500320NS zapojené klasicky v RAID 5. Hodnota čítania sa počas celého testu drží na stabilných cca. 92MB/s avšak zápis je na úrovni absolútne tragických 6,6MB/s. Hodnota Burst Speed je taktiež znížená voči jednému HDD na 166,9MB/s. Po zapnutí W-BC sa situácia radikálne mení k lepšiemu. Hodnota čítania síce klesla na polovicu, zápis však stúpol 17-násobne, čo s priaznivo prejavilo aj v aplikačných testoch. Burst Speed sa po zapnutí W-BC vyšplhal na 2010,6MB/s.

V aplikačných testoch sa potvrdilo to čo Intel pri funkcii Write-Back Cache píše. Bez nej nemá zmysel nad RAID 5 vôbec uvažovať. Ako je vidieť z tabuľky, aj po zapnutí W-BC RAID 5 na mojom čipsete zaostáva za implementáciou RAID 1 - niekedy viac, inokedy menej.

Záver

1. Nová rada diskov od Seagate sa vo všeobecnosti podarila (či ide o Barracuda 7200.11 alebo ES.2). Bezkonkurenčný výkon v sekvenčných operáciách, nízke prevádzkové teploty, obstojný výkon v aplikačných testoch, päť ročná záruka a 32MB Cache pri vybraných modeloch. Čo rozhodne nepoteší je privysoká cena.
2. IDE vs. AHCI: nedá sa jednoznačne povedať, ktorý mód je čo sa výkonu HDD týka lepší. Keď nič iné, tak za IDE hovorí možnosť čítať SMART hodnoty z disku, za AHCI diskutabilné funkcie ako NCQ, Hot Plug, Staggered Spin-up atď.
3. 2 HDD v RAID 0: V sekvenčných operáciách nárast výkonu takmer 100%, v aplikačných testoch v rozmedzí niekoľkých percent.
4. Write-Back Cache, Burst Speed & frekvencia CPU: Vo všeobecnosti sa dá povedať, že na Intel čipsete po zapnutí W-BC vystúpi hodnota Burst Speed približne na hodnotu rýchlosti CPU. Aj keď to znie akokoľvek zvláštne, všimol som si tento jav na viacerých fórach kde sa touto problematikou zaoberali.
5. 3 HDD v RAID 0: Výsledky sú dosť nejednoznačné a často krát protichodné. Ťažko povedať či je problém v testovanej trojici diskov alebo ide o všeobecnú "vlastnosť" Intel čipsetu.
6. 2 HDD v RAID 1: Od tohto riešenia sa nedá očakávať nič iné ako to, že svoje dáta budete mať zálohované na druhom disku. Žiadne výhody v oblasti navýšenia výkonu pri čítaní sa nedostavia a po zapnutí W-BC je situácia ešte horšia.
7. 3 HDD v RAID 5: Tu našlo zapnutie Write-Back Cache svoje skutočné uplatnenie, bez nadsádzky však poviem že ide o nutnosť. Aj napriek technickej náročnosti akú RAID 5 prestavuje sa ICH8R s touto úlohou až na nepochopiteľne nízku hodnotu sekvenčného čítania popasoval vcelku obstojne aj keď poviem to na rovinu, takémuto riešeniu by som nemal odvahu dôverovať v prípade zlyhania. Pripomeniem však, že pri takejto konfigurácii je kvalitná UPS nutnosťou.

PS: Za fotky ďakujem skvelej kamarátke gAnitass,
za promptné jednanie pri zistení nezrovnalostí v označení diskov ako aj dodávku diskov za skvelé ceny v rámci možností Kikovi,
za metodickú pomoc a pomoc s prekladom Palimu,
za HTML podporu bratovi hlaDasovi ;-).

Ďakujem Vám všetkým!


 

Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs. AHCI, Barracuda ES.2 & RAID 0, 1, 5 at www.abcHW.com

Translation of Conclusion
 

1. Generally I can assume that new line of Seagate disks is well made. Excellent sequential performance, low operation temperatures, good performance in application tests, five years warranty, 32 MB Cache (for selected models only), you can have all this, even for rather expensive price
2. IDE vs. AHCI: It's not easy to assess, in which mode drive performance is better. In IDE mode, there is a possibility to read SMART values from the drive, and AHCI has NCQ, Hot Plug, Staggered Spin-up and other functions, even I cannot clearly decide about their advantages
3. 2 HDDs in RAID 0: Excellent performance in sequential operations (increase to 100%), good performance in application tests
4. Write-Back Cache, Burst Speed & CPU frequency: My overall experience was, that after starting up the W-BC function, burst speed value on Intel chipset raised on the level of CPU speed. It may seem strange, but I already met with similar experience
5. 3 HDDs in RAID 0: Here the results are not very clear and quite controversial. It's hard to say, if the problem was in tested disks set, or it is just common "feature" of Intel chipset
6. 2 HDDs in RAID 1: This array enables storage of data on the second drive, and you cannot expect any better results regarding read performance, with the W-BC function on, situation is even worse
7. 3 HDD in RAID 5: Finally I could test positive aspects of Write-Back Cache, and all at once I have to say, that it has no sense to use RAID 5 without W-BC. Despite a technical exigence of RAID 5, the ICH8R was able to cope with all the tasks. Nevertheless, according to me this setup is not trustful in case of its failure. High quality UPS is necessary for this kind of setup

Full text of review in english: Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs. AHCI, Barracuda ES.2 & RAID 0, 1, 5