Компания LSI в представлении не нуждается. Это солидная компания с большим опытом разработки сетевых и storage-устройств, контроллеров и компонентов. Интересы компании сосредоточены в основном в области производительных решений для серверов и "больших" машин, а продукцию LSI успешно применяют все ведущие мировые производители серверов, рабочих станций, систем хранения данных, жестких дисков, сетевых и storage-контроллеров и т.д.

Одним из ключевых направлений работы LSI являются различные контроллеры, внешние и внутренние, для подключения жестких дисков. Ранее компания была известна контроллерами SCSI. Но эра SCSI уже прошла, и сегодня его место (подключение винчестеров внутри корпуса компьютера) занял новый интерфейс – Serial Attached SCSI (SAS). Компания LSI первой выпустила контроллер с его поддержкой, а сегодня предлагает целый ряд устройств различных ценовых категорий, предназначенных для поддержки серверных жестких дисков с интерфейсом SAS. Совсем недавно, весной этого года, у LSI появились новые модели SAS-контроллеров линейки MegaRAID Value, которые традиционно относятся к ценовому классу mainstream и применяются в серверах младшего или среднего класса. Применив проверенные компоненты, разработчикам заново решили целый ряд традиционных задач, среди которых уменьшение габаритов, снижение энергопотребления, улучшение пропускной способности между контроллером и системой. В нашем обзоре мы рассмотрим 8-портовую модель MegaRAID 8708EM2, которая как раз относится к новому поколению.

8708EM2: дизайн, функциональность

Контроллер, о котором пойдет речь далее – это типичная 8-портовая модель во внутреннем исполнении, оснащенная интерфейсом PCI Express.

Она относится к среднему ценовому классу, а это предполагает полноценную аппаратную поддержку RAID и наличие всех основных функций обслуживания дисковых массивов. Набортный микропроцессор LSISAS1078 RoC (RAID-on-Chip), специализированная версия PowerPC серии 400, обеспечивает эффективное управление жесткими дисками в массивах RAID уровней 0, 1, 5 и 6, а также striped-массивах 10, 50 и 60. Объем памяти сравнительно невелик и составляет 128 Мб, применена достаточно производительная DDR2 с частотой 667 МГц. Опциональная батарея, которая позволяет сохранять содержимое кэш-буфера в течение 72 часов, гарантирует отсутствие ошибок при временных проблемах с питанием сервера.

Далее, общее число подключенных винчестеров может доходить до 32 (за счет применения экспандеров), а количество логических дисков – до 64. Информация о массиве сохраняется на самых винчестерах, что позволяет безболезненно менять контроллер в системе. Контроллер поддерживает широкий спектр вариантов миграции с одного типа массива RAID на другой, фоновое восстановление утраченного диска (в том числе при пропадании питания), звуковую и светодиодную сигнализацию, "патрульное" чтение на предмет обнаружения ошибок на дисках, фоновое слежение за ошибками массива, подключение spare-диска с интерфейсом SATA для массива дисков SAS, некоторые другие полезные функции.

Управление и настройка выполняются либо средствами BIOS контроллера, либо с помощью утилит для операционной системы. Разработчики предлагают варианты и с командной строкой, и с визуальным интерфейсом.

Теперь подробнее о конструкции контроллера. Разработчикам удалось уложиться в форм-фактор MD2 Low-profile, что ранее было технически сложно. Уменьшение размеров контроллера расширяет спектр систем, в которых он может быть установлен, улучшает вентиляцию корпуса сервера. Для охлаждения микропроцессора применен небольшой радиатор, остальные компоненты не требуют радиаторов. Подключение винчестеров выполняется через стандартные разъемы Mini-SAS 4i (SFF8087), которые расположены не в торце платы, как обычно, а возле крепежной планки, что удобнее для монтажа. На печатной плате имеется сигнальный спикер, а с обратной стороны расположен светодиод. Ну и, конечно, качество изготовления контроллера весьма высокое, применены только высококлассные компоненты, включая танталовые конденсаторы.

Отдельно отметим применение интерфейса PCI Express с 8, а не 4 линиями, как это было в предыдущих моделях контроллеров LSI среднего класса. Контроллер 8708EM2 может быть установлен в слот PCI Express x8, коими оснащаются многие материнские платы современных серверов, и использовать все доступные линии. Увеличение пропускной способности интерфейса сейчас актуально, так как и количество подключаемых дисков, и их скоростные параметры все время возрастают. В документации отмечено, что контроллер 8708EM2 может работать и при наличии всего 4 линий шины, чем решается вопрос совместимости с системными платами, имеющими ограниченное количество линий PCI Express (например, 4 линии в слоте PCI Express x8, что встречается достаточно часто).

Контроллер комплектуется двумя кабелями mSAS-SAS на 4 порта каждый, двумя крепежными планками (нормальная и LP), компакт-диском с драйверами и документацией. Бумажное руководство администратора не предусмотрено.

Настройки

Очень кратко перечислим возможности настройки и диагностики. Понятно, что к утилите в BIOS прибегать придется только в том случае, если один из сформированных RAID-массивов является загрузочным, в остальных случаях удобнее запускать визуальный интерфейс MegaRAID Storage Manager.

Эта программа позволяет получать исчерпывающую информацию о контроллере, просматривать и сохранить журналы работы, формировать и удалять логические диски-массивы, а также выполнять некоторые настройки.

Часть настроек являются глобальными – это, например, пропорции времени, отводимого на фоновые задачи ("патрульное" чтение, проверка целостности, ребилд и т.д.),..

...часть настроек касаются обслуживания конкретного виртуального диска – массива RAID. Вообще же создание массива проходит под управлением "мастера", у которого даже имеется полностью автоматический режим (скорее всего, остался "по наследству" от младших моделей контроллеров).

После выбора доступных жестких дисков необходимо указать тип RAID-массива, его объем, номер и название виртуального диска, размер страйпа (для RAID 0, 5, 6), а также включить или отключить следующие оптимизации:

1. предупреждающее чтение (Read Ahead): включено, отключено, адаптивный алгоритм;
2. запись отложенная или прямая; для первого случая желательна батарея, подключенная к контроллеру, иначе целостность массива может быть нарушена;
3. кэширование или прямой доступ в обход кэша;
4. режим доступа: чтение, запись или без ограничений;
5. инициализация быстрая или полная, со стиранием данных и построением контрольных сумм (RAID 5, 6).

Собственно, приведенные выше параметры и являются основными механизмами оптимизации, которые доступны контроллеру LSI. После создания массива их можно будет изменить независимо для каждого виртуального диска.

В целом программное обеспечение MegaRAID Storage Manager обладает вполне понятным, хотя и не во всем логичным интерфейсом, в котором можно разобраться и без руководства пользователя.

Тестирование

К сожалению, воссоздать настоящую серверную среду в "полевых условиях" очень сложно, поэтому мы тестировали контроллер LSI на настольной машине, оснащенной материнской платой MSI P45 Platinum (чипсет Intel P45) и процессором Core 2 Duo E8300. Данная материнская плата оснащена двумя слотами PCI Express x16, которые автоматически конфигурируются как 8+8 при установке двух карт расширения (в данном случае видеокарты и контроллера SAS).

Для измерения производительности контроллера LSI MegaRAID 8708EM2 мы использовали жесткие диски Seagate Cheetah 15K.5 объемом 73 Гб каждый. Данные винчестеры имеют обороты 15 тыс., обеспечивают постоянную скорость чтения/записи не менее 125 Мб/с, оснащаются 16 Мб кэш-буфером и двухпортовым интерфейсом SAS с поддержкой пропускной способности до 3 Гбит/с.

Для сравнения мы взяли (практически наугад) один из контроллеров аналогичного класса, но производства корпорации Intel. Как оказалось, модель SRCSASRB является OEM-версией контроллера LSI, но предыдущего поколения. Это 8-портовое устройство с интерфейсом PCI Express x4, оснащенное тем же самым микропроцессором LSI. Отличия имеются лишь в объеме кэш-памяти – у контроллера Intel он составляет 256 Мб, а также в поддержке некоторых функций.

Сводная таблица параметров:

Тестирование выполнялось с помощью пакета IOMeter. Мы выбрали четыре широко используемые шаблона генерации нагрузки на подсистему ввода/вывода:

1. File Server, имитация работы файл-сервера: случайные запросы различного размера (от 0.5 до 64 Кб), чтение/запись = 4:1;
2. Web Server, имитация работы веб-сервера: случайные запросы на чтение различного размера (от 0.5 до 512 Кб);
3. Database Server, имитация работы сервера баз данных: случайные запросы по 8 Кб, чтение/запись = 2:1;
4. Workstation, имитация работы рабочей станции: запросы по 8 Кб, чтение/запись = 4:1, случайные/последовательные = 4:1.

В каждом из шаблонов проверялась производительность при различном значении очереди одновременно поступивших запросов (1, 4, 16, 64 и 256), что позволило сымитировать различную степень нагрузки на сервер.

Мы тестировали следующие массивы RAID:

1. RAID 0 из двух винчестеров, страйп 64 Кб (по умолчанию);
2. RAID 1 из двух винчестеров;
3. RAID 5 из трех винчестеров, страйп 64 Кб (по умолчанию).

Во всех случаях были включены адаптивное предупреждающее чтение и отложенная запись, а кэширование отключено.

RAID 0 дает, как известно, наивысшую производительность в любых операциях (чтение и запись, последовательный и случайный доступ), но ценой двукратного (для двух винчестеров) снижения надежности.

Наивысшие результаты, измеряемые в количестве операций в секунду (IOps), отмечены в тестах Database и Workstation – до 1400 IOps при очереди выше 64 запросов. Контроллер Intel по какой-то причине проиграл контроллеру LSI вдвое, его результаты едве превысили отметку в 600 IOps.

RAID 1 обеспечивает удвоение надежности, но за счет потери половины емкости. Производительность этого массива при чтении может быть не менее высокой, чем у RAID 0, но запись происходит несколько медленнее (впрочем, отложенная запись этот нюанс нивелирует). Кроме того, массив RAID 1 требует проверки целостности.

Результаты тестирования показали, что в тестах Database и Workstation показатели действительно ниже (высок процент операций записи), а вот в тестах File и Web – ничуть не хуже, чем при использовании RAID 0. И опять контроллер Intel превзойден более чем вдвое.

RAID 5 – оптимальный массив с любой точки зрения: есть и избыточность, и повышение скорости, и не такая существенная потеря емкости, как в RAID 1. Другое дело, что поддержка этого массива требует существенных аппаратных ресурсов, а операция записи не только затрагивает все винчестеры в массиве, но и требует предварительного считывания контрольной суммы для корректного ее обновления. Тем не менее, качественный RAID-контроллер способен и массив уровня 5 обслуживать с высокой скоростью.

Как и положено в теории, наибольший выигрыш производительности (так как задействованы сразу 3 жестких диска) ощущается в шаблоне Web Server, имеющем только запросы на чтение. В шаблонах Workstation и File Server потерь производительности по сравнению с RAID 0 почти нет, в Database результаты чуть хуже. Двукратный отрыв от контроллера Intel сохраняется и здесь.

Теперь проверим, в каком из массивов наблюдается наивысшая скорость выполнения последовательных запросов, типичных для поточных приложений (медиа-вещание, видеомонтаж и т.п.). Понятно, что массив RAID 1 не даст прироста в последовательных операциях, так как данные не распределены между дисками и параллельно их считывать невозможно.

При запросах менее 8 Кб все массивы RAID дают примерно равные результаты (так как основным узким местом является механика винчестеров), а с повышением размера блока данных мы наблюдаем почти двукратное повышение производительности при чтении. Так, для массива RAID 1 мы получили среднюю скорость чтения около 135-150 Мб/с, что соответствует заявленным характеристикам использованных винчестеров Seagate. А в массивах RAID 0 и RAID 5 – уже 290-320 Мб/с.

С операцией записи ситуация несколько иная. Массив RAID 5 требует предварительного вычитывания блока четности, поэтому скорость записи у него несколько ниже, чем у RAID 0. Массив RAID 1 тоже не способен получить выигрыш, разве что за счет эффективной отложенной записи. Наибольший эффект наблюдается при блоках выше 64 Кб, скорость достигает отметки 250 Мб/с, что почти вдвое выше физических возможностей реальных винчестеров.

Оптимизации, доступные контроллеру LSI, включают кэширование, предупреждающее чтение и отложенную запись. Мы проверили все из них на шаблоне Workstation (массив RAID 5), который содержит операции различного типа.

Наибольший эффект – от отложенной записи, порядка 15-20%. Отключение предупреждающего чтения ничего не дает для случайных запросов, к которым оно не применимо, а операция полного кэширования также дала весьма скромный, порядка 2-5%, прирост IOps.

Заключение

Несмотря на отсутствие у нас надежной методики тестирования серверных компонентов, мы попробуем сделать вывод из проделанных тестов. Контроллер LSI MegaRAID 8708EM2 продемонстрировал высокие скоростные показатели, обеспечив производительность с двумя или тремя жесткими дисками Seagate Cheetah 15K.5 на уровне 1200-1400 IOps. Это в два, а то и в три раза выше возможностей отдельного винчестера такого уровня. Обслуживание массивов RAID 5 и 6 выполняется без потерь производительности, загрузка центрального процессора при этом не превышает 1%, что невозможно в случае частично аппаратных решений. В плюсы контроллера запишем также неплохую функциональность, включающую, например, возможность возобновления прерванных операций (ребилда, реконструкции массива, проверки целостности) при пропадании питания сервера. Ну и конечно, уменьшенные габариты печатной платы при поддержке PCI Express x8 в любом случае будут нелишними, даже при отсутствии строгих требований по плотности компоновки сервера.

Благодарим СЗАО "АСБИС" за предоставленные контроллеры и жесткие диски

Оценка автора:

		Послать другу
		Версия для печати