жесткие диски sas что это
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.
Твердотельные накопители SAS против SATA. Что выбрать?
Добрый день хабралюди!
Блог компании HGST после некоторого перерыва снова с вами. И сегодня мы хотели бы поговорить о преимуществах твердотельных накопителей SAS перед накопителями с интерфейсом SATA.
Интерфейс SAS, поддерживающий связь между устройствами, предназначен для использования на корпоративном уровне и обеспечивает масштабируемость, надежность работы и высокую доступность данных, в то время, как устройства с интерфейсом SATA оптимизированы для более дешевых пользовательских приложений.
Поскольку изготовители дисков используют интерфейс SAS для высокопроизводительных накопителей, а интерфейс SATA для клиентских дисков и запоминающих устройств большой емкости, производители твердотельных накопителей (SSD), в основном, продолжают использовать такое же разделение. В настоящее время на рынке также имеются SSD-накопители корпоративного класса с интерфейсом SATA, обеспечивающие высокую производительность. Однако, используя интерфейс SAS с более устойчивыми к ошибкам флеш-устройствами, контроллерами и программно-аппаратными средствами, мы получаем превосходное решение для рабочих нагрузок корпоративного уровня, таких, как оперативная обработка транзакций (OLTP), высокопроизводительные вычисления (HPC), ускорение работы базы данных, организация хранилищ данных/ регистрация данных, виртуализация и инфраструктура виртуальных ПК, работа с большими объемами данных и гипермасштабируемыми данными, передача сообщений и совместная работа, интерфейс с веб-серверами, передача мультимедийных потоков и предоставление видеопрограмм по требованию (VOD), облачные вычисления и хранение данных на устройстве Tier-0 для сетей SAN и NAS.
Благодаря характеристикам интерфейса SAS и ведущим в отрасли технологиям компании HGST, таким как CellCare, PowerSafe и Data Path Protection, вы получаете следующие преимущества:
• Стабильная, высокопроизводительная работа SSD в течение всего срока службы
• Долговечность
• Масштабируемость
• Надежность в эксплуатации
• Высокая доступность данных
• Управляемость данными на устройстве
• Взаимодействие с модернизируемой архитектурой системы
Рабочие нагрузки, которые должны поддерживать твердотельные SAS-накопители корпоративного класса, включают в себя:
• Оперативная обработка транзакций (OLTP)
• Высокопроизводительные вычисления (HPC)
• Ускорение работы базы данных
• Организация хранилищ данных и хранение пользовательских данных
• Виртуализация и инфраструктура виртуальных ПК
• Анализ больших объемов данных и гипермасштабируемых данных
• Программы для обмена сообщениями и совместной работы
• Интерфейс с веб-серверами
• Потоковое мультимедиа и предоставление видеопрограмм по требованию (VOD)
• Облачные вычисления
• Устройства хранения данных Tier-0 для систем SAN и NAS
SAS (последовательный SCSI) и SATA (последовательный ATA) — стандартные протоколы передачи данных между подключенными устройствами. Они предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров с периферийными устройствами, такими, как контроллеры внешней памяти и жесткие диски. Оба интерфейса (SAS и SATA) имеют долгую историю развития: они впервые появились в 1980-е годы как параллельные интерфейсы, а примерно 10 лет назад были преобразованы в последовательные протоколы в целях дальнейшего повышения производительности. При использовании с контроллером внешней памяти интерфейс SAS или SATA может использоваться как внешний интерфейс серверов, а также как внутренний интерфейс для подключения жестких дисков и SSD. Контроллер может поддерживать множество типов интерфейсов, однако диски имеют только один тип интерфейса — SAS или SATA. Интерфейс не зависит от накопителя информации (например, флеш-память, жесткий диск) или качества компонентов или программно-аппаратных средств внутри диска. С этой точки зрения интерфейсы SAS и SATA ведут себя одинаково.
Давайте рассмотрим теперь основные параметры накопителей
Производительность
• Протокол SCSI. Протокол SCSI, используемый интерфейсом SAS, работает быстрее и производит множественные, одновременные операции ввода/вывода данных более эффективно по сравнению с набором команд параллельного интерфейса ATA (SATA).
• Увеличение скорости передачи данных — от 6 Гб/с до 12 Гб/с, а затем до 24 Гб/с. Интерфейс SAS позволяет увеличить скорость передачи данных с 6 Гб/с до 12 Гб/с; кроме того, имеется четкий roadmap для дальнейшего увеличения скорости до 24 Гб/с. В настоящее время интерфейс SATA поддерживает скорость передачи данных до 6 Гб/с, при этом, отсутствуют конкретные планы по увеличению скорости в будущем.
• Очереди помеченных команд. Большинство накопителей SAS поддерживают очередь команд глубиной 128 (предел протокола – 65 536), что позволяет уменьшить латентность и повысить производительность при высоких рабочих нагрузках. Аппаратная установка очередности команд интерфейса SATA поддерживает только 32 команды.
• Сдвоенные порты и многоканальный ввод-вывод. Диски с интерфейсом SAS оснащены сдвоенными портами и поддерживают множество инициаторов в системе хранения данных; таким образом, многоканальный ввод-вывод и балансирование нагрузки позволяют увеличивать производительность. В интерфейсе SATA отсутствует поддержка нескольких инициаторов, и большинство дисков SATA не имеют сдвоенных портов.
• Полнодуплексная передача данных. Диски SAS поддерживают полнодуплексный режим (одновременная передача данных в двух направлениях), в то время, как накопители SATA работают в полудуплексном режиме (передача данных в одном направлении).
Масштабируемость
• К одному порту можно подключить множество дисков. Интерфейс SAS поддерживает расширитель портов до 255 устройств (двухъярусная структура), таким образом, к одному порту инициатора можно подключить до 65 635 дисков. Интерфейс SATA использует только соединение «точка-точка».
• Использование удлиненных кабелей. Использование SAS-устройств обеспечит более удобный процесс расширения ЦОД (центра обработки данных), поскольку они позволяют использовать пассивные медные кабели длиной до 10 м и оптические кабели длиной до 100 м. SATA не позволяет использовать кабели длиной свыше 2 метров.
• Масштабируемая производительность. Производительность твердотельных SAS-накопителей в конфигурации RAID является более масштабируемой по сравнению с дисками SATA.
• Совместимость с интерфейсом SATA. Контроллеры внешней памяти с интерфейсом SAS поддерживают диски SATA, что обеспечивает ярусное хранение данных с использованием как накопителей SAS, так и SATA в одном массиве. Однако, в свою очередь, SATA не поддерживает диски SAS.
Высокая доступность данных
• Сдвоенные порты для обеспечения отказоустойчивости. SAS поддерживает сдвоенные порты, в то время как большинство дисков SATA их не имеет.
• Несколько инициаторов. Интерфейс SAS позволяет подключение нескольких контроллеров к набору жестких дисков в системе хранения данных, что обеспечивает их быструю замену и переход на другой ресурс при сбое. Интерфейс SATA не обладает такими возможностями.
• Подключение в «горячем» режиме. Диски с интерфейсом SAS и SATA могут подключаться в режиме «горячей» замены.
Взаимодействие с модернизируемой архитектурой системы
• Roadmap для расширения функциональных возможностей в будущем. В планах производителей устройств с интерфейсом SAS — увеличение скорости передачи данных до 24 Гб/с и, вероятно, даже выше, в то время как для SATA такой roadmap отсутствует и скорость передачи данных ограничивается текущим значением — 6 Гб/с. Благодаря использованию SAS предприятия могут модернизировать свой парк устройств и переходить на более быстрые диски в будущем, сохраняя при этом совместимость с предыдущими версиями, используемыми в существующей инфраструктуре.
• SCSI. Поскольку большинство накопителей, установленных на предприятии, используют набор команд SCSI, интерфейс SAS сохраняет совместимость с системами хранения данных различных поколений.
SSD накопители HGST отличает высокая производительность в течение всего срока службы диска. В них используются инновационные технологии Advanced Flash Management и CellCare, обеспечивающие исключительно высокую скорость в режиме последовательного и произвольного чтения/записи. Твердотельные накопители работают гораздо быстрее по сравнению с жесткими дисками, хотя со временем ячейки флеш-памяти изнашиваются и скорость их работы снижается, особенно с нарастанием количества циклов установки программ/удаления файлов с диска. Технология Advanced Flash Management компании HGST использует традиционный алгоритм нивелирования износа, а также схемы обнаружения и коррекции ошибок, восстановления поврежденных блоков и устранения избыточности данных для увеличения срока службы, надежности и производительности SSD.
HGST CellCare — запатентованная технология производства контроллеров флеш-памяти, позволяющая обеспечить долговечность, производительность и надежность устройств корпоративного класса при помощи экономичных, логических микросхем с высокой плотностью элементов для устройств с флеш-памятью. Технология CellCare заключается в динамическом отслеживании параметров ячеек памяти по мере их износа и использовании технологий прогнозирования для сведения к минимуму износа NAND чипов флеш-памяти путем создания адаптивной обратной связи между флеш-памятью и контроллером. Не менее важным аспектом технологии Cellcare является возможность контролировать эффект старения флеш-памяти и не допускать снижения скорости работы SSD-накопителей по мере увеличения их срока службы. Эта особенность уникальной технологии Cellcare обеспечивает безотказность в работе и высокую производительность в течение всего срока службы именно SSD компании HGST.
Сейчас, когда стоимость хранения данных значительно выросла в связи с изменениями валютных курсов, при выборе компонентов IT-инфраструктуры приходится проявлять изобретательность и идти на компромиссы. На наш взгляд, неоднократно доказанная надежность и высокая производительность в течение всего рока службы, однозначно должны учитываться наряду с другими факторами. Ведь в среднесрочной и долгосрочной перспективе, такое решение окупит себя сполна.
В следующем посте мы продолжим разговор о SSD накопителях и рассмотрим другие преимущества HGST в этой области.