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

Firma Seagate v júni 2007 ohlásila nové 7200 otáčkové disky Barracuda 7200.11 & Barracuda ES.2. Ako je to však u Seagatu zvykom, po diskoch nebolo dlho ani chýru ani slychu a až 26.9.2007 sa na Slovensko dostala prvá zásielka, z ktorých sa pár 500GB kúskov ocitlo aj u mňa doma a preto sa chcem s Vami podeliť o skúsenosti s týmito novými diskami v dnešnom teste. Testoval som okrem iného aj rozdiel medzi módom IDE a AHCI a keďže som mal diskov viac, zapojil som ich aj do RAIDu a patrične otestoval, čo všetko s týmito diskami zvládne ICH8R a Intel® Matrix Storage Technology.

Úvod, Barracuda 7200.11

Review in english language: Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs. AHCI, Barracuda ES.2 & RAID 0, 1, 5

Úvod

Nedávny závod o prvenstvo v uvedení 1TB disku vyhrala firma HITACHI so skvelým modelom Deskstar 7K1000. Seagatu však treba priznať prvenstvo iné a to, že sa im podarilo dosiahnuť kapacitu 1TB za použitia len štyroch platní za použitia druhej generácie technológie kolmého zápisu namiesto piatich platní ako v prípade modelu od HITACHI. Medzi ďalšie prvenstvá novej modelovej rady treba spomenúť pokorenie hranice 100MB/s pri sekvenčnom čítaní. Za samozrejmosť pri nových modeloch diskov je možné považovať veľkú 32MB Cache a rýchle 3Gb/s SATA rozhranie s NCQ. Desktopové Barracudy 7200.11 sú dostupné v kapacitách 500GB a 750GB s 16MB poprípade 32MB Cache a 1TB model s 32MB Cache. Enterprise ekvivalenty desktopových Barracúd 7200.11 nazvané Barracuda ES.2 sú dostupné v kapacitách 500GB, 750GB a 1TB s 16MB Cache a rozhraním SAS (Serial Attached SCSI) alebo v kapacitách 250GB - 16MB Cache, 500GB, 750GB a 1TB s 16MB poprípade 32MB Cache.

Barracuda 7200.11

Kľúčové vlastnosti a výhody:

• disková kapacita až do 1 TB
• najspoľahlivejší priemyselný harddisk s osvedčenou technológiou kolmého magnetického zápisu (perpendicular magnetic recording - PMR) druhej generácie
• najlepšia kombinácia technológií (hustota záznamu a PMR) a preverené komponenty pre masové dodávky
• priemyselne najlepší produkt v oblasti spotreby a akustiky
• 5 ročná záruka
• 105-MB/s sekvenčné čítanie
• 32-MB Cache

Oblasť použitia:

• Pracovné stanice
• Desktopové diskové polia
• Hráčske počítače
• High-end počítače
• Mainstream počítače
• Ako HDD pre externé USB/FireWire/eSATA rámčeky

Špecifikácia:

Detailnejšie porovnanie jednotlivých modelov nájdete v Data Sheete.

Barracuda ES.2

Kľúčové vlastnosti a výhody:

• špeciálne navrhnutý pre aplikácie blízke produktovému radu Tier 2
• najspoľahlivejší priemyselný 7200-RPM harddisk navrhnutý pre 24x7 nasadenie
• technológia PowerTrim™ dynamicky optimalizuje spotrebu energie
• najlepšia odolnosť voči rotačným vibráciám vo svojej triede
• plná vnútorná IOEDC/IOECC (Input/output error detection code; input/output error correction code) ochrana dátovej integrity
• dostupné s rozhraním SATA alebo SAS

Cielené pre aplikácie:

• dátovo náročné obchodné aplikácie
• Network attached storage (NAS)
• Storage area networks (SAN)
• servery s maximálnou kapacitou
• úložisko multimediálnych súborov
• záloha a obnova podnikových dát: D2D, virtual tape
• komunikácia: e-maily a iná korešpondencia
• infraštruktúra: web, tlač, súbory

Špecifikácia:

Detailnejšie porovnanie jednotlivých modelov nájdete v Data Sheete

ST3500320AS vs. ST3500320NS

V Seagate majú asi dosť neporiadok. Pôvodne som mal totižto objednané 3 x ST3500320NS čiže Barracuda ES.2 SATA 3.0-Gb/s 500-GB s 32-MB Cache z K+V Servisu ale skončilo to celé trochu inak. Ale pekne poporiadku ... Moje prvé prekvapenie bolo, že disky nie sú balené v antistatických obaloch ale iba v priesvitných plastových boxoch. Druhé prekvapenie nasledovalo po otočení HDD, kde som očakával PCB s riadiacim čipom, pamäťou a pár súčiastkami okolo ale nestalo sa tak. PCB je totižto otočené tak ako to majú všetky HDD od Western Digital a pokiaľ ma pamäť neklame, WD na to má dokonca aj patent. Posledné, avšak o to väčšie prekvapenie ma čakalo po pripojení HDD k PC. Pôvodne som si to ani nevšimol, ale keď som si konfiguroval RAID 0 v Intel® Matrix Storage Console a HDD som mal pekne pod sebou, všimol som si, že jeden z nich nemá označenie ST3500320NS ale ST3500320AS. Pomyslel som si, že ide zrejme o dáku chybu, reštartoval som PC (tak ako to všetkým radí Roy z IT Crowd), pozrel názov HDD v BIOSe ale stále sa jeden hlásil ako AS. Prekontroloval som preto znova disky, navonok vyzerali všetky identicky, na nálepkách bolo ES.2, mali aj rovnaké produktové číslo ale v systéme sa jeden z nich hlásil ako AS, čiže Barracuda 7200.11. Preto som si detailne otestoval jeden NS a porovnal s AS a AS bola mierne rýchlejšia, čiže ide skutočne o Barracudu 7200.11. Vychádzal som totižto z mnohých testov minulej generácie týchto HDD (7200.10 vs. ES) uverejnených na internete, kde tiež 7200.10 nad ES mierne prevažovala. Napísal som preto Kikovi a ten mi hneď doniesol nový disk z BGS-Distribution, ktorý bol na moje prekvapenie tiež ST3500320AS označený ako ST3500320NS. Volám preto Kikovi, že tento je tiež "zlý", tak mi doniesol 27 HDD z Asbisu s tým, nech ich všetky otestujem a označím nesprávne označené ES.2ky. V tú chvíľu sa (možno aj vďaka môjmu zisteniu) už vedelo, že celá zásielka pre Slovensko je zle označená. Finálne bilancia je takáto: BGS: 4/10, ASBIS: 1/30, K+V Servis 1/5. Nakoniec mi však KikoKK dodal aj posledný HDD správny a všetko bolo v poriadku. Vďaka tejto šlamastike som však mal možnosť otestovať aj HDD ktorý som si pôvodne neobjednal a porovnanie 7200.11 vs. ES.2 nájdete samozrejme ďalej v teste.

HDD má od výrobcu nainštalovaný malý jumper, ktorý limituje prenosovú rýchlosti SATA rozhrania na 1.5 Gb/s pre prípad použitia HDD so staršími matičnými doskami. Pre využitie rýchlosti 3.0 GB/s SATA rozhrania treba príslušný jumper odstrániť.

Testovacia zostava, Použité programy, Metodika testovania

Chapter in english language: Test setup / Programs used / Test method

Testovacia zostava:

• ASUS P5B Deluxe (BIOS 1216)
• Intel Core 2 Duo E6400 2166MHz / 3200MHz (8x400)
• Scythe NINJA PLUS Rev.B
• 2 x A-Data DDR2 1GB 800MHz
• ASUS EAX1950PRO/HTDP/256M
• Seagate Barracuda 7200.10 SATA 3.0Gb/s 320-GB 16MB Cache (ST3320620AS) - systémový disk
• Seagate Barracuda 7200.11 SATA 3Gb/s NCQ 500GB 32MB Cache (ST3500320AS) - testovaný disk
• 3 x Seagate Barracuda ES.2 SATA 3.0-Gb/s 500-GB 32MB Cache (ST3500320NS) - testované disky
• Samsung SH-S183A (FW SB03)
• Tagan EASYCON TG530-U15
• Chieftec LBX01BBB + AC Fan 12
• Samsung 215TW
• Microsoft Windows XP Professional x64 Edition SP2
• Intel® Matrix Storage Manager 7.6.0.1011

Použité programy

ATTO 2.41--->
• H2benchw 3.6 (h2benchw.exe -english 0 -! -s -c 0 -p -d 20480 -w "result")
• HD Tach RW 3.0.1.0 (Long bench, Enable Wtrite Test)
• HD Tune 2.54
• PCMark05 1.2.0

Metodika testovania

Použitá základná doska ASUS P5B DELUXE obsahuje Intel® P965 Express Chipset, pre dnešný test je však zaujímavejší použitý south bridge, ktorým je Intel® 82801HR ICH8 RAID (ICH8R). ICH8R v sebe integruje diskový radič so šiestimi nezávislými SATA portami s podporou prenosovej rýchlosti až do 3.0 Gb/s (300 MB/s). Radič dokáže pracovať v dvoch módoch - "legacy" mód za použitia I/O space a AHCI mód za použitia memory space. ICH8 podporuje špecifikáciu Serial ATA v revízií 2.5 z októbra 2005, aktuálna špecifikácia 2.6 je z februára 2007. ICH8 poskytuje hardvérovú podporu pre Advanced Host Controller Interface (AHCI) a nové programové rozhranie pre SATA radiče. AHCI špecifikuje nasledovné funkcie:

ICH8 podporuje Intel Matrix Storage Technology, ktorá poskytuje ako AHCI tak aj vysoko výkonný RAID v konfigurácii 0, 1, 5 a 10 na všetkých šiestich portoch ako ja Matrix RAID a obsahuje podporu pre hot spare, SMART alerting a RAID 0 auto replace. Ja som v prvom prípade v BIOSe základnej dosky, menu Main, sekcia IDE Configuration nastavil položku SATA Configuration na Enhanced, čím sa sprístupnila druhá položka Configure SATA As, kde sú možnosti IDE, AHCI a RAID, zvolil možnosť IDE. V tomto prípade pracuje HDD v už spomínanom "legacy" móde, kde prebehli prvé testy Barracudy 7200.11. Následne som zmenil Configure SATA As na AHCI a spravil rovnakú sadu testov na Barracude 7200.11 a ES.2 a porovnal namerané výsledky. Všetky ostatné testy prebiehali na Barracudách ES.2 za nastavania Configure SATA As RAID s nakonfigurovaným RAIDom 0, 1 popr. 5 s vypnutou a zapnutou Volume Write-Back Cache a v jednom prípade som meral aj vplyv procesoru na Burst Speed.

Inštalácia AHCI / RAID po inštalácii Windows

Ak ste si nainštalovali Windows s nastavením Configure SATA As IDE a následne chcete zmeniť mód na AHCI popr. RAID, ocitnete sa v zdanlivo začarovanom kruhu, z ktorého je minimálne jedno elegantné východisko. Problém je totižto v tom, že ak zmeníte IDE na AHCI / RAID, tak Vám nenabootuje Windows, pretože nemáte nainštalované AHCI ovládače. Ak sa pokúsite nainštalovať ovládače pred zmenou, tak Vám Intel® Matrix Storage Manager vyhlási chybu, že nenašiel podporované zariadenie. V tomto prípade treba postupovať nasledovne:

1. v BIOSE položku Configure SATA As nastaviť na AHCI alebo RAID
2. zapnúť prídavný radič, v mojom prípade JMicron® JMB363, teda v Advanced menu, záložka OnBoard Devices Configuration nastaviť JMicron SATA/PATA Controller na Enabled a JMicron Controller Mode na IDE
3. uložiť nastavenia, vypnúť PC a systémový HDD pripojiť na port prídavného radiča (JMicron)
4. zapnúť PC, nabootovať Windows, ten nájde nový radič diskov (AHCI / RAID), na ktorý treba nainštalovať aktuálne ovládače - Intel® Matrix Storage Manager
5. reštartovať PC, v BIOSe vypnúť prídavný radič, uložiť nastavenia, vypnúť PC a systémový HDD pripojiť na pôvodný port

Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs AHCI & Barracuda ES.2

Chapter in english language: Seagate Barracuda 7200.11 IDE vs AHCI & Baracuda ES.2
 

HD Tune je program slúžiaci na meranie prenosovej rýchlosti, získavanie detailných informácií o HDD, kontrolu stavu disku použitím hodnôt z SMART, kontrolu povrchu disku a zobrazovanie teploty HDD. Tento program som však použil viac-menej len na zobrazenie teploty a zistenie informácií o HDD, lebo s testovanými HDD nepracoval program úplne korektne. Ako je na jednotlivých screenshotoch vidieť, teplota HDD je nízka a aj počas niekoľko hodinovej záťaži nevystúpila nad 35°C aj keď boli v PC nainštalované 4 HDD bez dodatočného chladenia.

Seagate Barracuda ST3500320AS - IDE

Seagate Barracuda ST3500320AS - AHCI

Seagate Barracuda ST3500320NS - AHCI

Program HDTachRW slúži na meranie priemernej rýchlosti sekvenčného čítania a zápisu ako aj meranie rýchlosti rozhrania - Burst Speed, priemernej prístupovej doby a záťaže CPU.

Seagate Barracuda ST3500320AS - IDE

Seagate Barracuda ST3500320AS - AHCI

Seagate Barracuda ST3500320NS - AHCI

H2benchw je Win32 konzolová aplikácia, ktorá pristupuje k HDD priamo ako fyzickej jednotke, teda ignoruje partície na HDD. Meranie v H2benchw pozostáva z piatich testov a to: test prenosovej rýchlosti rozhrania, test dátovej integrity, zónové meranie, meranie prístupovej doby a meranie rôznych aplikačných profilov. Ja som z poskytovaných testov vybral práve posledné meranie a teda simuláciu práce HDD v rôznych reálnych situáciách a aplikáciách ako: swapovanie, inštalácia, Word, Photoshop, kopírovanie a F-Prot. Výsledky tohto testu by mali odrážať výkon HDD v reálnom nasadení.

Testy HDD v PCMark05 simulujú používanie HDD v reálnych aplikáciách ako štartovanie Windows, spúšťanie aplikácií, kopírovanie súborov a používanie aplikácií. Výsledkom testu je skóre z jednotlivých testov ako aj čiastkové výsledky jednotlivých testov.

Z nameraných hodnôt je možné spraviť viacero záverov, tak začnem pekne od kraja ;-). ST3500320AS je čo sa sekvenčného čítania a zápisu týka skutočne rýchly disk ak aj nie najrýchlejší z momentálne dostupných diskov. V aplikačných testoch však podáva výsledky približne ako predchádzajúca generácia HDD od Seagate, čo je miernym sklamaním. Výnimku tvoria testy, v ktorých sa prejavuje už spomínaný impozantný výkon v sekvenčných operáciách. Zmena módu z IDE na AHCI sa vo výsledku neprejavila, resp. H2benchw a PCMark05 podávajú protichodné výsledky a ani HDTachRW jednoznačne neprisudzuje ST3500320AS na AHCI prvenstvo. Vo väčšine prípadoch sa však jedná o percentuálny rozdiel. ST3500320NS na AHCI podal výsledky podľa očakávaní, čiže o chlp slabšie ako jeho desktopový kolega, avšak stále ide o HDD s vysokým výkonom.

RAID 0

Chapter in english language: RAID 0
 

RAID 0 (Striped Set = prekladaná sada) rozdeľuje bloky dát súmerne medzi 2 alebo viac diskov bez informácie o parite. Používa sa zvyčajne na zvýšenie výkonu, hoci môže byť použitá na vytvorenie malého počtu veľkých virtuálnych diskov. Výsledná pridaná kapacita je limitovaná najmenším diskom, teda napr. pri použití 160 a 100 GB disku je výsledná kapacita iba 2x 100 GB = 200 GB (nie 100 + 160 GB). Všeobecne je celková kapacita RAID 0 vyjadrená vzťahom SRAID0 = n × min(S1,S2, ...Sn), kde SRAID0 je kapacita poľa, n počet diskov a S1, S2 až Sn kapacity jednotlivých diskov.
Zvýšenie výkonu (teoreticky n-násobné, pričom n je počet diskov v poli) je citeľné pri zápise a čítaní veľkých súborov. Pri práci s veľkým počtom malých súborov je výkon poľa značne degradovaný väčšou prístupovou dobou, kedže disky musia zakaždým vyhľadávať súvisiace bloky na jednotlivých diskoch. Ak je veľkosť súborov, s ktorými sa pracuje, menšia než veľkosť stripu, nárast výkonu RAID 0 oproti jedinému disku je nulový. (Strip = reťaz blokov cez disky naprieč celým poľom, na obr. vľavo tvoria strip bloky 1 a 2, bloky 3-4 tvoria iný strip atď.) V tabuľke sú popísané scenáre použitia pre jednotlivé povolené veľkosti stripu.
Zlyhanie jediného disku v poli RAID 0 má za následok stratu všetkých dát uložených v poli. Úroveň zabezpečenia dát pred stratou je preto nižšia v porovnaní so samostatným diskom a znižuje sa približne nepriamo úmerne s rastúcim počtom jednotiek v poli: MTBFRAID0 ≈ MTBFdisk / n (MTBF = Mean Time Between Failures, tiež MTTF = Mean Time To Failure - stredná doba do výskytu kritickej chyby; očakávaná životnosť; n je počet diskov).

• Výhody: výrazné zrýchlenie prenosovej rýchlosti čítania a zápisu obzvlášť pri sekvenčnom prístupe
• Nevýhody: žiadna redundancia dát - ak čo i len jeden HDD zlyhá, všetky dáta poľa sú stratené
• Použitie: desktopy a pracovné stanice na uloženie kriticky nie dôležitých dát a softvéru za dosiahnutia vysokého výkonu

Tabuľka scenárov použitia pre jednotlivé povolené veľkosti stripu:

Toľko vraví teória, poďme sa teda pozrieť na výsledky testov. Intel® Matrix Storage Console

Intel® Matrix Storage Console

Pri tvorení RAID poľa je možné v princípe postupovať dvoma spôsobmi. Buď ísť do menu Intel® Matrix Storage Manager stlačením kombinácie Ctrl+I počas POST a tam vytvoriť požadované RAID pole alebo pohodlnejšie priamo z prostredia Windows v Intel® Matrix Storage Console. Druhý spôsob je zobrazený v animácii. V prvom rade si však treba prepnúť zobrazenie konzoly do Advanced Mode v ponuke View. Následne z hlavného menu treba vybrať záložku Action a v nej možnosť Create RAID Volume, ktorá spustí pomocníka na tvorbu RAID poľa.

Create RAID Volume Wizard

Intel® Matrix Storage Console - RAID 0

2 x ST3500320NS & RAID 0

2 x ST3500320NS in RAID 0

2 x ST3500320NS in RAID 0 & Enabled Volume Write-Back Cache

2 x ST3500320NS in RAID 0 & Enabled Volume Write-Back Cache & CPU on 3.2GHz

Na prvom screenshote sú dva disky ST3500320NS zapojené klasicky v RAID 0. Sekvenčné čítanie aj zápis stúpli na dvojnásobok ako sa očakávalo. Burst Speed stúpol z 226,4MB/s na pekných 366,1MB/s. Na dvoch screenshotoch nižšie s rozkolísaným zápisom a niekoľko násobne väčším Burst Speed bola na poli zapnutá Write-Back Cache (W-BC).

Write-Back Cache: Podľa popisu v dokumentácii by táto funkcia mala byť aplikovateľná len na pole RAID 5. W-BC je automaticky zapnutá alebo vypnutá keď je použitý nepretržitý zdroj napájania - UPS (Uninterruptible Power Supply). V prípade výpadku elektrickej energie alebo odpojenia napájania záložného zdroja je W-BC vyprázdnená a vypnutá. Po obnovení dodávky napájania záložného zdroja je WB-C automaticky zapnutá. Pokiaľ je WB-C zapnutá, tak viaceré požiadavky na zápis môžu byť kombinované. Zápis dát z Cache do RAID5 poľa je oveľa viac efektívne. Zapnúť alebo vypnúť WB-C je možné kedykoľvek bez potreby reštartovať počítač.

Intel® Matrix Storage Console - Enable Volume Write-Back Cache

Na treťom screenshote ešte stúpol Burst Speed z 2060,4MB/s na 2881,5MB/s čo je dôsledok zvýšenia frekvencie CPU z pôvodných 2133MHz (8x266MHz) na 3200MHz (8x400MHz).

ST3500320NS vs. 2 x ST3500320NS in RAID 0

V prvom stĺpci sú výsledky testov jedného HDD ST3500320NS v AHCI móde. V druhom stĺpci sú výsledky dvoch HDD ST3500320NS v RAID 0 bez zapnutej W-BC. Ak som už spomínal, 2 HDD v RAID 0 v HDTachRW podávajú dvojnásobný výkon, avšak v aplikačných testoch je nárast výkonu až na výnimky minimálny. Po zapnutí W-BC a pretaktovaní CPU na 3,2GHz sa situácia rôzne zmenila. V HDTachRW mierne stúplo sekvenčné čítanie avšak výraznejšie klesol sekvenčný zápis. Výrazná zmena sa však udiala s hodnotou Burst Speed, ktorá stúpla osemnásobne. V H2benchw so zapnutou W-BC podávajú 2 HDD v RAID 0 väčšinou horší alebo rovnaký výsledok ako 1 HDD až na výnimky, v ktorých sa uplatňuje výhoda vysokého Burst Speed, vďaka ktorému vo finále dostanú 2 HDD v RAID 0 mierne vyšší aplikačný index ako 1 HDD alebo aj 2 HDD v RAID 0 bez zapnutej W-BC. V PCMark05 sa situácia s menšími odchýlkami v podstate opakuje. Prvé miesto obsadzujú 2 HDD v RAID 0 bez W-BC, druhé miesto vďaka vysokej hodnote Burst Speed 2 HDD v RAID 0 so zapnutou W-BC, tretie miesto samotná Barracuda ST3500320NS.

RAID 0 - pokračovanie

Chapter in english language: 3 x ST3500320NS & RAID 0

3 x ST3500320NS & RAID 0
 

Intel® Matrix Storage Console

Intel® Matrix Storage Console - Enable Volume Write-Back Cache

3 x ST3500320NS in RAID 0

3 x ST3500320NS in RAID 0 & Enabled Volume Write-Back Cache

Na prvom screenshote z HDTachRW sú tri disky ST3500320NS zapojené klasicky v RAID 0. Toto zapojenie si však s HDTachom príliš nerozumelo, resp. hodnota Burst Speed bola v jednom teste 245MB/s, v druhom 360MB/s. Ostatné hodnoty ostali v podstate rovnaké a to sekvenčné čítanie cez 200MB/s, zápis okolo 180MB/s. Po zapnutí W-BC stúplo čítanie na 255MB/s, zápis stúpol len o 7MB/s. Hodnota Burst Speed sa vyšplhala na 2036,8MB/s.

ST3500320NS vs. 2 x ST3500320NS in RAID 0

V prvom stĺpci sú výsledky testov jedného HDD ST3500320NS v AHCI móde. V druhom stĺpci sú výsledky dvoch HDD ST3500320NS v RAID 0 bez zapnutej W-BC. 3 HDD v RAID 0 bez W-BC podávajú nevýrazne lepšie výsledky ako 2 HDD v RAID 0 bez W-BC. Za povšimnutie stojí prinízka hodnota aplikačného profilu copying, vďaka ktorej dostávajú 3 HDD v H2benchw nižšie skóre ako 2 HDD za rovnakých podmienok. V PCMark05 je situácia odlišná a 3 HDD v RAID 0 bez W-BC sa dostávajú na prvú pozíciu tohto porovnania. Po zapnutí W-BC v HDTachu aj H2benchw jasne dominuje nastavenie 3 HDD v RAID 0 avšak PCmark05 to vidí inak a odsúva túto konfiguráciu na predposlednú priečku tohto porovnania. Vo všeobecnosti sa dá povedať, že 3 testované Seagate disky, RAID 0 a Intel čipset si príliš nerozumejú a prezentujú nevyrovnané výsledky.

RAID 1

Chapter in english language: RAID 1
 

RAID 1 (Mirrored Set = zrkadlená sada) vytvára identickú kópiu dát na dvoch alebo viacerých diskoch. To je výhodné, ak redundancia má prednosť pred využitím maximálnej možnej kapacity - toto pole pri postupnom zlyhávaní diskov pracuje, kým funguje posledný z nich (samozrejme, výkon sa zníži). Pravdepodobnosť zlyhania celého poľa je súčinom pravdepodobností zlyhania jednotlivých diskov (za predpokladu štatistickej nezávislosti zlyhaní): pRAID1 = p1 × p2 × ... × pn, kde n je celkový počet diskov. Napríklad v poli RAID 1 s dvoma diskami, každý s p = 0,001 (desatina %) je pravdepodobnosť zlyhania celej sústavy 0,0012 = 10-6. Tento teoretický predpoklad však treba v praxi brať s rezervou, ani redundancia nechráni dáta úplne. Disky pochádzajúce z jednej výrobnej série môžu trpieť tou istou výrobnou chybou a zlyhať prakticky súčasne; celé diskové pole môže tiež byť vyradené vplyvom vonkajších okolností - skrat v napájacom zdroji, prepätie a pod.
Kapacita tohto riešenia je rovná kapacite najmenšieho disku.
Výkon je závislý na korektnej implementácii - v optimálnom prípade sa pri čítaní takmer znásobuje počtom diskov v poli, pretože rôzne časti jedného súboru sa čítajú z viacerých diskov súčasne a nezávislý seek diskov znižuje prístupovú dobu. V praxi sa však stáva, že starší alebo low-endový radič nedokáže pristupovať k diskom nezávisle a znižuje priepustnosť poľa na úroveň samostatného disku. Navyše nutnosť preskakovať medzi blokmi s fragmentmi súborov potláča aj výhodu rýchleho sekvenčného čítania. Pri zápise zostáva výkon nepatrne pod úrovňou samostatného disku, keďže objem zapisovaných dát sa znásobuje kvôli zápisu na všetky disky v poli a zlomok výkonu uberie aj réžia tohto procesu.
Pole RAID 1 disponuje niektorými administratívnymi výhodami. V niektorých systémoch je možné napr. odpojiť z neho jeden disk (označiť ako neaktívny) a vykonať jeho zálohovanie, následne sa disk opäť pripojí a vykoná sa rebuild poľa. Toto je osožné v systémoch, ktoré musia byť stále v chode a ich súbory vždy dostupné (pričom počas zálohovania sa nesmie na disk/pole zapisovať, aby bola zaručená konzistentnosť dát).

• Výhody: totálna dátová redundancia; zvýšená rýchlosť čítania
• Nevýhody: žiadne zvýšenie kapacity; mierne spomalenie pri zápise dát
• Použitie: pracovné stanice a severy na uloženie kritických dát

2 x ST3500320NS & RAID 1

Create RAID Volume Wizard

2 x ST3500320NS in RAID 1

2 x ST3500320NS in RAID 1 & Enabled Volume Write-Back Cache

Na prvom screenshote sú dva disky ST3500320NS zapojené klasicky v RAID 1. Veľkým sklamaním je neschopnosť čipsetu ICH8R čítať dáta z oboch HDD a tým výrazne zrýchliť čítanie dát. Takto poskytuje takmer totožný výkon v HDTachRW ako jeden HDD s tým, že Burst Speed je len na úrovni 151,1MB/s. Na druhom screenshote sú dva disky ST3500320NS zapojené v RAID 1 so zapnutou W-BC. V HDTachRW je výsledok po zapnutí tejto funkcie takmer katastrofa až na Burst Speed - 1792,2, ktorá je ale tiež oproti hodnote 2060,4MB/s pri RAID 0 značne nižšia. Poďme sa však pozrieť, ako si budú dve es.2ky v RAID 1 počínať v aplikačných testoch.

Aplikačné testy bohužiaľ potvrdzujú to čo HDTachRW naznačil. RAID 1 dvoch diskov je oproti jednému HDD vo väčšine prípadov do 10% pomalší, po zapnutí W-BC sa v niektorých prípadoch tento rozdiel ešte výraznejšie zväčšuje. Pre užívateľov požadujúcich vysokú bezpečnosť svojich dát je to však daň ktorú budú musieť (minimálne s Intel RAID radičom) znášať. Zapínať však v takomto prípade W-BC vysoko nedoporučujem. RAID 1 na 3 diskoch sa mi z prostredia Intel® Matrix Storage Console nepodarilo vytvoriť.

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