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Web Link Western Digital Raptor WD740GD Testbericht
Web Link Seagate Cheetah 10K.6 Testbericht
EinführungIn den letzten Jahren hat Western Digital den Markt für Hochleistungs-Desktops und Enthusiasten mit hoher Kapazität praktisch im Griff. Die ehrwürdige WD Caviar-Serie vereint beneidenswerte Geschwindigkeit und Kapazität mit angemessenen Preisen. Abgesehen von einer relativ obskuren, kurzlebigen SCSI-Linie beobachtete das Unternehmen jedoch im lukrativen Unternehmensbereich einfach aus der Ferne, wie Titanen wie Seagate, Maxtor und Hitachi um Marktanteile kämpften. Vor etwas mehr als einem Jahr testete WD mit der Einführung des weltweit ersten 10,000-RPM-ATA-Laufwerks, dem Raptor WD360GD, die Unternehmensgewässer. Der Raptor kombinierte Mechaniken der SCSI-Klasse mit der neuen und relativ kostengünstigen Serial-ATA-Schnittstelle, um die recht hohen Preise der SCSI-Subsysteme zu unterbieten. Die Leistungsergebnisse von StorageReview zeigten jedoch, dass die WD360GD zwar erstklassige Einzelbenutzerergebnisse lieferte, ihre Mehrbenutzerleistung jedoch im Vergleich zu vorhandenen SCSI-Geräten mit 10 U/min nicht beeindruckend war. |
Dem WD360GD fehlte ein Schlüsselelement, an dem sich die SCSI-Welt seit Jahren erfreut: Tagged Command Queuing (TCQ), eine Funktion, die Anfragen intelligent neu anordnet, um Aktorbewegungen zu minimieren. Im September 2003 kündigte Western Digital das Nachfolgegerät Raptor WD740GD an, ein Gerät der zweiten Generation, das eine Reihe von Verbesserungen mit sich brachte. Obwohl die Verdoppelung der Raptor-Kapazität auf 74 Gigabyte die sichtbarste Verbesserung darstellt, ist die Implementierung von TCQ zweifellos die faszinierendste.
TCQ in Kürze
Nicht zu verwechseln mit der Neuordnung und Optimierung des Betriebssystems: Tagged Command Queuing ist ein Prozess auf Hardwareebene, der darauf ausgelegt ist, die Bereitstellung von Daten bei hochgradig zufälligen Zugriffen unter hoher Last zu optimieren. Ohne TCQ kann ein Antrieb jeweils nur einen einzigen Befehl annehmen. Es funktioniert daher nach dem Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ und bearbeitet Anfragen in der Reihenfolge, in der sie eingehen. Dies ist nicht immer die effektivste Methode zur Bearbeitung von Datenanfragen, insbesondere in einer intensiven, nicht lokalisierten Umgebung.
Durch den Prozess der Tagged Command Queuing fügt ein Host-Adapter einzelnen Befehlen spezielle Tags hinzu. Das Laufwerk selbst ist in seine eigene physische Anordnung von Sektoren in drei Dimensionen eingeweiht und kann Rotationen berücksichtigen, Entfernungen suchen und Befehle neu anordnen, um sie effizienter zu bedienen. Die angeforderten Daten werden somit effizienter an den Controller zurückgegeben. Anschließend kann es die zuvor hinzugefügten zusätzlichen Informationen verwenden, um die Daten transparent an das Betriebssystem zurückzugeben.
Betrachten Sie das Diagramm links. In einem herkömmlichen, nicht in die Warteschlange gestellten Paradigma würde das Laufwerk die Anforderung für Datenteil A annehmen, den Aktuator bewegen und ihn abrufen, die Anforderung für B annehmen, sie abrufen und sich dann zu Teil C bewegen. Ein Laufwerk, das Anforderungen puffern und in die Warteschlange stellen kann , wäre jedoch in der Lage, A abzurufen und sich dann dafür zu entscheiden, zuerst C abzurufen, gefolgt von B, was zu einer Nettozeitersparnis bei der Erledigung dieser drei Anfragen führt.
TCQ muss sowohl vom Controller als auch von der Festplatte selbst unterstützt werden. Es wurde bereits 1990 in der SCSI-Welt eingeführt und 2 offiziell im SCSI-1994-Standard kodifiziert. Die Funktion erwies sich schnell als unschätzbar wertvoll in der Welt der Mehrbenutzerserver und wird heute konsequent auf praktisch allen Host-Adaptern und Festplatten eingesetzt . Ebenso wurde TCQ offiziell im ATA-1998-Standard von 4 implementiert. Im Gegensatz zu SCSI-Geräten wurden ATA-Laufwerke jedoch einfach nicht in Unternehmensanwendungen verwendet, bei denen Funktionen wie Hot-Swap-Fähigkeit und kurze Zugriffszeiten von größter Bedeutung waren. Darüber hinaus profitierte die traditionelle ATA-Hochburg, die Einzelplatzrechner, einfach nicht von TCQ; Tatsächlich wurde in vielen Fällen durch den zusätzlichen Overhead die Leistung in diesen Bereichen eher reduziert als verbessert. Infolgedessen wurde die Funktion von der Branche weitgehend ignoriert.
Heute jedoch hat die Einführung von Serial ATA, die damit verbundenen Hot-Swap-Funktionen und die versprochene Interoperabilität mit dem kommenden Serial Attached SCSI (SAS)-Standard zu einer rosigen Zukunft für ATA im Unternehmen geführt. Der kommende SATA II-Standard enthält Bestimmungen zur Integration von getaggter Befehlswarteschlange nach dem ATA-4-Standard. Native SATA-Laufwerksarchitekturen wie die Seagate Barracuda 7200.8 und Maxtor MaXLine III preisen die Einbindung von „Native SATA“-getaggter Befehlswarteschlange, kurz „Native Command Queuing“ (NCQ), an. Das grundlegende Paradigma von NCQ ist identisch mit dem der Tagged Command Queuing. Der NCQ-Spitzname unterscheidet lediglich den SATA-II-Standard vom bestehenden ATA-4-Modell.
Mit seinen umfangreichen Forschungs- und Entwicklungstaschen war Seagate der einzige Hersteller, der bei seinen ersten SATA-Produkten auf eine kostengünstigere und schneller auf den Markt kommende PATA-zu-SATA-Brücke verzichtete. Aus finanziellen und zeitlichen Gründen stellten andere Hersteller wie Western Digital ihre ersten Produkte mit Brückenbetrieb vor. Der Raptor WD740GD ist eines dieser Designs. Während die praktischen Auswirkungen vernachlässigbar sind (es kommt schließlich auf die Leistung unterm Strich an!), verhindert die Brücke des Raptor, dass er den SATA II NCQ-Standard verwendet. Um Tagged Command Queuing zeitnah in seine aufstrebende unternehmensorientierte Produktreihe zu implementieren, entschied sich Western Digital daher für die Integration von TCQ im ATA-4-Stil in den Raptor. Zum Glück für WD hat das Unternehmen von vielen Controller-Herstellern begeisterte Resonanz erhalten. Die meisten Firmen, die NCQ-fähige SATA-Hostadapter entwickeln, integrieren auch Warteschlangen im Raptor-Stil. Ein solcher Hersteller ist Promise Technology.
Die Tests
In diesem ersten von mehreren Artikeln, die die Auswirkungen der Tagged Command Queuing von SATA untersuchen, werfen wir einen Blick darauf, wie sich der kommende Promise FastTrak TX4200 im Vergleich zum derzeit erhältlichen, nicht TCQ-fähigen FastTrak S150 TX4 schlägt. Die Beziehung zwischen diesen beiden Controllern ist besonders interessant, da der TX4200 einfach ein FastTrak S150 TX4 mit zusätzlichem TCQ-Code ist. Der S150 TX4 wiederum ist einfach ein RAID-fähiger SATA150TX4, der langjährige Referenz-SATA-Controller des SR Testbed. Ein direkter Vergleich zwischen den beiden Promise RAID-Controllern kann somit die Auswirkungen von TCQ von anderen Variablen isolieren.
Der Promise FastTrak TX4200 verfügt über:
- 4 Serial-ATA-Ports für bis zu 4 Laufwerke
- RAID 0/1/10 und JBOD
- 32-Bit / 33-66 MHz PCI-Betrieb
- NCQ- und SATA TCQ-Unterstützung
TCQ gibt es in der SCSI-Welt natürlich schon seit einiger Zeit – alle aktuellen Host-Adapter, RAID-Controller und Festplatten unterstützen eine sehr ausgereifte Implementierung. Um herauszufinden, welche Nachteile SATA TCQ gegebenenfalls im Vergleich zu etablierteren SCSI-Lösungen hat, wurden in diese Tests Ergebnisse eines Mylex AcceleRaid 170 RAID-Controllers gepaart mit bis zu vier 73 GB Seagate Cheetah 10K.6-Laufwerken einbezogen.
Der Mylex AcceleRaid 170 verfügt über:
- 1 68-poliger LVD-Port für bis zu 15 Laufwerke
- RAID-Level 0, 1, 0+1, 3, 5, 10, 30, 50, JBOD
- 32 MB ECC SDRAM-Cache
- 32-Bit / 33 MHz PCI-Betrieb
Obwohl TCQ selbst dann Vorteile bietet, wenn ein einzelner Antrieb unter hoher zufälliger Belastung arbeitet, entfaltet sich sein wahres Potenzial, wenn auch mehrere Aktuatoren zum Einsatz kommen. Daher werfen die folgenden Tests auch einen genauen Blick auf die Skalierung, die Arrays sowohl in Mehrbenutzer- als auch in Einzelbenutzerszenarien bieten – unser erster offizieller Ansatz zu RAID seit über zwei Jahren.
In den folgenden Tests klären die Hardware und Benchmarks von Testbed3 die verschiedenen Dimensionen potenzieller Leistungstreiber:
- Wie profitiert TCQ von der Mehrbenutzer- und Einzelbenutzerleistung?
- Wie wirkt sich TCQ auf die Fähigkeit eines RAID-Arrays aus, die Leistung nach oben zu skalieren, wenn mehr Laufwerke hinzugefügt werden?
- Wie schneidet SATA TCQ im Vergleich zur SCSI-Implementierung ab?
- Wie skaliert ein RAID-Array bei zunehmend starker zufälliger E/A?
- Welche Vorteile bietet ein RAID-Array für die stark lokalisierte E/A, die die Nicht-Server-Nutzung (Einzelbenutzer) dominiert?
Da diese Tests die Standard-SR-Testumgebung nutzen, nehmen wir uns einen Moment Zeit, um über eine mögliche Einschränkung der Hardware der Maschine nachzudenken, nämlich den 33-MHz-32-Bit-PCI-Steckplatz.
Einschränkungen des PCI-Bus
Die 133-MB/s-Grenze des standardmäßigen 32-Bit-33-MHz-PCI-Busses könnte für manche Anlass zur Sorge geben, insbesondere für diejenigen, die aus verschiedenen Gründen die sequentiellen Übertragungsraten maximieren möchten. Der praktische Grenzwert in der Praxis bleibt leicht unter diesem Schwellenwert – STR-Tests, die mit den unten aufgeführten Ergebnissen verbunden sind, erreichen eine Höchstgeschwindigkeit von 126 MB/s. Ein einzelner Raptor in seiner äußeren Zone kann fast 72 MB/Sek. erreichen, während ein Cheetah 10K.6 69 MB/Sek. erreichen kann – es sind nur zwei von beiden erforderlich, um den PCI-Bus zu sättigen.
Betrachten wir jedoch genauer, wie wichtig STR in den meisten Anwendungen tatsächlich ist. Der StorageReview File Server DriveMark generiert eine durchschnittliche Übertragungsgröße von 22 Kilobyte. Das heißt, die durchschnittliche E/A-Operation in dieser Testreihe besteht darin, den Aktor an die gewünschte Position zu bringen und anschließend 22 KB Daten zu lesen oder zu schreiben. Ähnlich verhält es sich mit dem SR Office DriveMark, dessen durchschnittliche Übertragungsgröße 23 KB beträgt. Der SR High-End DriveMark, der auf einer Testreihe mit Anwendungen wie Video- und Audiobearbeitung basiert, ist der einzige Test, der diese Größen deutlich übertrifft und eine relativ hohe Übertragungsgröße von 69.5 KB pro E/A-Operation generiert.
Ein einzelner Raptor WD740GD kann mit seiner maximalen Übertragungsrate von 72 MB/s 22 KB übertragen in:
Ein PCI-gedrosseltes RAID0-Array kann 22 KB Daten übertragen in:
Das Diagramm rechts veranschaulicht die Beziehung zwischen Positionierung und Transfers in typischen Einzel- und Mehrbenutzerszenarien. Beachten Sie, dass die Zeit, die für die Positionierung des Aktuators und des Plattentellers aufgewendet wird (rot), den relativ geringen Zeitaufwand für das Lesen/Schreiben der Daten selbst (gelb) dominiert. Selbst ein asymptotischer Fall einer unendlichen Übertragungsrate, die über einen unendlich schnellen Bus freigesetzt wird, würde nur den gelben Teil der Gesamtzeit eliminieren, die für die Bearbeitung einer Anfrage benötigt wird.
Obwohl der PCI-Bus sequenzielle Übertragungsraten begrenzen kann, ist sein praktischer Effekt bei der Begrenzung der realen Geschwindigkeit im typischen Gebrauch bei weitem nicht so bedeutend, wie man auf den ersten Blick glauben könnte. Daher stellt die in diesem Artikel gezeigte Skalierung auch die Steigerungen dar, die man durch Arrays erzielen kann, die auf Bussen mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden.
Unser drittes Raptor WD740GD-Beispiel
Das Testmuster, das Western Digital SR für unseren im Januar veröffentlichten Test zur Verfügung stellte , wurde am 4. Dezember 2003 hergestellt. Für diesen Test schickte uns WD vier weitere Muster, alle datiert auf den 4. März 2004. Obwohl der Schwerpunkt dieses Artikels auf Multi-Drive-Arrays liegt, war es aus Kontrollgründen notwendig, ein einzelnes Laufwerk aus dieser neuen Charge mit unserem Referenz-Controller Promise SATA150TX4 erneut zu testen. Dabei ergaben sich einige Unterschiede:
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Beachten Sie beim Vergleich unserer zweiten und dritten Stichprobe die Unterschiede in der Endziffer der erweiterten MDL-Bezeichnung. Die Dezember-Einheit endet mit einer Null, während die März-Einheit mit einer 1 endet. Warum die Änderung? Zunächst sollten wir darauf hinweisen, dass alle Hersteller nach der Erstveröffentlichung stillschweigend und regelmäßig die Firmware auf allen ihren Laufwerken aktualisieren, entweder um Fehler zu beheben oder um die Leistung zu optimieren, wenn jede Menge Konfigurationserfahrungen hinzukommen.
Zweitens hat sich die SATA-Befehlswarteschlange, wie sich in den letzten Monaten schmerzlich gezeigt hat, als ständig wechselndes Ziel erwiesen, während Laufwerks- und Controller-Hersteller ihre Produkte weiterhin optimieren. Da Controller-Hersteller wie Pacific Digital, Silicon Image und Promise Technology weiterhin Adaptermuster vor der Veröffentlichung entwickeln, sind Laufwerkshersteller wie Western Digital gezwungen, die Firmware neu zu optimieren, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Das Gleiche gilt auch für die umgekehrte Richtung. Obwohl Western Digital die WD740GD im September 2003 ankündigte und die seit letztem Dezember über den Kanal weit verbreiteten Geräte über TCQ-Funktionalität verfügen, ist das Raptor-Team dennoch bestrebt, die potenziellen Companion-Host-Adapter des Laufwerks regelmäßig neu zu bewerten und die Firmware entsprechend neu abzustimmen. Das Ergebnis ist die „00FLA1“-Revision, eine Einheit, die besser für den Zustand der heutigen TCQ-fähigen Host-Adapter geeignet ist, allerdings mit einem sehr leichten Rückgang bei bestimmten Leistungskennzahlen.
Ein Blick auf die obigen Zahlen zeigt, dass es zwar Unterschiede gibt, diese aber in jeder Hinsicht trivial sind. Den Geschwindigkeitsunterschied merkt man bei der subjektiven Nutzung einfach nicht. Versuche, gezielt die frühere 00FLA0-Revision zu beschaffen, würden sich wahrscheinlich als frustrierend und erfolglos erweisen. Wir würden uns über den Unterschied nicht ärgern.
Ein Wort zur Organisation
Die Präsentation der folgenden Ergebnisse kann ziemlich entmutigend sein. Wenn man versucht, das „große Ganze“ zu erfassen, ergeben sich viele verschiedene Leistungsdimensionen. Wie erhöht sich die Leistung, wenn alle anderen Variablen, die die Warteschlangentiefe speichern, konstant bleiben? Welche Vorteile ergeben sich durch das Hinzufügen weiterer Laufwerke zu einem Array? Wie wirkt sich die Wahl von Spiegelung statt Striping auf die Leistung aus? Die Liste der Fragen geht weiter. Aus diesem Grund haben wir die Verwendung unserer standardmäßigen „HTML-generierten“ Diagramme zugunsten statischer Diagramme vermieden. Hoffentlich vermitteln sie die unzähligen zu sammelnden Informationen genau.
Werfen wir ohne weitere Umschweife einen Blick auf einige Ergebnisse!
Mehrbenutzerleistung bei zunehmender WarteschlangentiefeZunächst betrachten wir, wie sich die Leistung unter dem stark zufälligen StorageReview File Server DriveMark-Test mit zunehmender Warteschlangenlänge (Last) verhält. Weitere Informationen zum FS DriveMark finden Sie in dieser Erklärung . Zum Vergleich sind im Einzellaufwerksszenario auch die Ergebnisse für den Standard-SATA-Controller Promise SATA150TX4 von Testbed3 und den SCSI-Controller Adaptec AHA-29160 aufgeführt. Die unten dargestellten RAID0-Ergebnisse basieren auf einer Stripe-Größe von 64 KB. |
Wenn die Last 4 ausstehende I/Os erreicht, setzt sich der 29160 an die Spitze und überholt AcceleRaid. Der FastTrak S150 TX4 und der SATA150TX4 zeigen weiterhin die gleiche Leistung, während der TX4200, immer noch das Schlusslicht, es schafft, die Lücke etwas zu schließen.
Eine Tiefe von 16 führt zu erheblichen Änderungen. Mit beeindruckenden 237 I/Os pro Sekunde katapultiert sich der Adaptec an die Spitze. Der Mylex lässt sich weiterhin gut skalieren, aber die TCQ-Implementierung des TX4200/Raptor-Paares macht sich allmählich bemerkbar und liegt nur knapp dahinter.
Wenn wir schließlich eine große Anzahl von 64 ausstehenden Anfragen erreichen, entsteht eine klare Hierarchie. SCSI-Hostadapter von Adaptec waren schon immer eine beliebte und zuverlässige Wahl. Der 29160 erweist sich auch als großartige Leistung, indem er die anderen Controller unter hoher Last im Staub lässt. Obwohl TX4200 und AcceleRaid nicht in der Lage sind, solch hohe Höhen zu erreichen, liefern sie dennoch die Skalierung unter Last, die man von Subsystemen mit TCQ erwarten würde. Im Gegensatz dazu bilden die beiden Nicht-TCQ-ATA-Controller das Schlusslicht, ein deutlicher Kontrast zu ihrer schnellen Leistung, wenn nur noch eine Anfrage aussteht.
Wenn die Tiefe 16 erreicht, gleicht sich die Neigung des S150 TX4 aus, was auf eine geringere Skalierungsrate als beim AcceleRaid und beim TX4200 hinweist. Schließlich genießen AcceleRaid und TX64 mit 4200 I/Os einen deutlichen Vorteil gegenüber dem S150 TX4, wobei der TX4200 einen Höchstwert von 385 I/Os pro Sekunde erreicht.
Der S150 TX4 ohne TCQ fällt hinter die anderen beiden Adapter zurück, wenn die Warteschlangen 16 erreichen. Wenn die Tiefe 64 ausstehende I/Os erreicht, setzt sich der TX4200 erneut an die Spitze der anderen.
Mehrbenutzerleistung mit zunehmender Anzahl von LaufwerkenAuch der Vergleich der Leistung verschiedener Controller mit zunehmender Anzahl an Laufwerken in einem RAID0-Array liefert aussagekräftige Ergebnisse. Die folgenden Diagramme veranschaulichen die Auswirkungen des Hinzufügens weiterer Festplatten, während alle anderen Variablen konstant bleiben. Die unten dargestellten Ergebnisse weisen eine Stripe-Größe von 64 KB auf. |
Wenn dem Array ein zweites Laufwerk hinzugefügt wird, skaliert der AcceleRaid jedoch etwas weniger als die ATA-Controller; alle drei liegen sehr nahe beieinander.
Wenn wir eine Laufwerksanzahl von drei und vier erreichen, bleibt der AcceleRaid dank der sanften Steigung hinter den beiden Promise-Controllern zurück. Die erhöhte Anzahl an Aktuatoren ermöglicht es dem S150 TX4, seinen Mangel an TCQ-Funktionalität zu überwinden und sowohl dem AcceleRaid als auch dem TX4200 voraus zu sein, wenn auch mit relativ geringem Vorsprung.
Das SCSI AcceleRaid bietet mit nur einem Laufwerk eine bessere Leistung als das SATA TX4200. Je mehr Festplatten dem Array hinzugefügt werden, desto besser skaliert der TX4200; Seine größere Steigung gipfelt in einem Vorsprung von 13 % gegenüber dem AcceleRaid in einem 4-Laufwerk-Array.
MehrbenutzerspiegelungErgebnisse aus RAID0-Arrays mit zunehmender Laufwerksanzahl sind aus akademischer Sicht interessant, vor allem aufgrund der linearen Natur, in der man unabhängige Aktoren hinzufügen kann. Zugegebenermaßen ist der praktische Einsatz von RAID0 in Produktionsservern jedoch recht begrenzt – Leistungssteigerungen werden durch die deutliche Erhöhung des Risikos mehr als ausgeglichen. Sollte in einem Stripeset-Array mit vier Laufwerken ein Fehler auftreten, gehen alle Daten verloren. Spiegelung (RAID1) ist ein viel wahrscheinlicheres Szenario. In einem solchen Array werden alle Daten auf mindestens zwei Festplatten geschrieben. Während Schreibvorgänge gleichzeitig erfolgen müssen, ist dies bei Lesevorgängen nicht der Fall. Daher bieten intelligent gestaltete RAID-Controller eine Leistungssteigerung durch die Implementierung unabhängiger Lesevorgänge bei Verwendung mehrerer Aktoren. RAID1 bietet die Vorteile der Redundanz bei Ausfall eines Laufwerks und bietet gleichzeitig eine verbesserte Leistung durch zwei separate Lesemechanismen. RAID01 bietet Redundanz über zwei Sätze von RAID0-Arrays hinweg – sollte ein Array ausfallen, bleiben die Daten auf dem anderen erhalten. RAID10 spiegelt die Daten auf zwei Laufwerken und verteilt dann das resultierende Array mit einem anderen Array. Sowohl RAID01 als auch RAID10 steigern die Leistung mit zwei Schreib- und bis zu vier Lesemechanismen. Der Mylex-Controller bietet sowohl RAID01 als auch RAID10, während die Promise-Einheiten RAID10 integrieren. |
Wie zu erwarten ist, bietet das Striping eines Paars gespiegelter Arrays (RAID10) noch größere Leistungsvorteile. Hier springt der bescheidene S150 TX4 bei relativ geringer Belastung von 4 ausstehenden Anfragen tatsächlich zu einem deutlichen Vorsprung. Bis die Last 16 erreicht, haben sich die Dinge ziemlich ausgeglichen; um 64, die sanfteren Verbesserungen führen dazu, dass der S150 TX4 etwas zurückfällt. In einer RAID10-Konfiguration weist der TX4200 nicht den gleichen seltsamen Abfall zwischen 16 und 64 auf. Vielmehr skaliert er wie erwartet.
EinzelbenutzerleistungObwohl gegenteilige Beweise vorgelegt wurden , hat eine Kombination aus übertriebenem Marketing und allgemeinem Wissensmangel dazu geführt, dass RAID bei anspruchsvollen Nutzern von Einzelplatzrechnern weit verbreitet ist. Zwar lassen sich für die Redundanz von RAID 1 gute Argumente finden, doch die höheren Übertragungsraten und die verbesserte Leistung bei wahlfreiem E/A-Zugriff, die RAID 0 bietet, bringen den meisten Anwendungen außerhalb von Servern keinen Vorteil. Auch wenn der neueste Raptor eine hervorragende Einzelbenutzerleistung bietet, hat Western Digital daran gearbeitet, die TCQ-Funktionalität in das Laufwerk zu integrieren, nicht um seinen Einzelbenutzervorsprung gegenüber der Konkurrenz auszubauen, sondern um sicherzustellen, dass der Raptor seinen Anspruch als brauchbare Alternative untermauert die traditionell SCSI-basierte Serverwelt. |
Dennoch ist uns bewusst, dass viele Leser weltweit gespannt auf die Ergebnisse des Raptor in Kombination mit einem geeigneten TCQ-Controller warten. Die Desktop DriveMarks von StorageReview bieten eine einzigartige Möglichkeit, den Unterschied zwischen RAID-Arrays und Einzelplatzanwendungen (außer Servern) zu beurteilen. Wir untersuchen hier, wie sich RAID, TCQ, SCSI und SATA auf die Leistung auswirken. Die unten dargestellten RAID0-Ergebnisse basieren auf einer Stripe-Größe von 64 KB.
Auf der SCSI-Seite tauschen Adaptec AHA-29160 und Mylex AcceleRaid 170 die Plätze. Während sich der 29160 in Szenarien mit einem Laufwerk und mehreren Benutzern als überlegen erweist, liefert der AcceleRaid durchweg bessere Ergebnisse für Einzelbenutzer. Beachten Sie jedoch, dass es dem Raptor trotz der Beeinträchtigung durch die TCQ-Bedienung gelingt, seinen Vorsprung vor dem Cheetah in drei der vier Einzelbenutzertests zu behaupten. Die Erfahrung von Western Digital bei der Entwicklung großartiger Single-User-Read-Ahead- und Write-Back-Pufferstrategien glänzt weiterhin.
Lassen Sie uns weitermachen und untersuchen, wie sich die RAID-Controller in jedem Zugriffsmuster skalieren, wenn die Anzahl der Laufwerke steigt.
Ein Upgrade auf drei Laufwerke führt zu einem deutlichen Rückgang der Leistungssteigerung. Der Wechsel auf vier Festplatten verursacht sogar einen Leistungsabfall. Zwar mag man argumentieren, dass der 32-Bit-PCI-Bus mit 33 MHz im Testsystem die durch Striping erzielbaren Vorteile begrenzt, doch sollte man bedenken, dass solche Einschränkungen insbesondere bei diesen I/O-Werten nicht relevant sind . Unabhängig von der Anzahl der Laufwerke bietet der S150 TX4 dank seiner einfacheren und optimierten Funktionsweise einen erheblichen Leistungsvorteil gegenüber den beiden anderen Controllern.
Einzelbenutzerspiegelung
Bei allen anderen Zugriffsmustern zeigen die drei Controller hier und da sehr leichte Veränderungen, ohne dass ein signifikanter Trend erkennbar ist. Beachten Sie, dass auch hier der S150 TX4 ohne TCQ die beste Leistung in allen gespiegelten Kombinationen liefert.
SchlussfolgerungenAus der Fülle der oben präsentierten Daten können wir mehrere Schlussfolgerungen ziehen: 1. SATA TCQ und SATA RAID bieten dem Servermarkt ein ebenso großes Potenzial wie SCSI TCQ und SCSI RAID. Der Promise FastTrak TX4200 und der Mylex AcceleRaid 170 sind RAID-Controller der Einstiegsklasse für SATA- bzw. SCSI-Schnittstellen. Ersterer ist im Grunde nichts anderes als der aktuelle FastTrak S150 TX4-Controller von Promise mit zusätzlicher SATA-TCQ- (und NCQ-)Funktionalität. |
Anders als andere große Festplattenhersteller verfügt Western Digital über keine etablierte SCSI-basierte Produktlinie, die es zu schützen gilt. Daher versucht das Unternehmen, sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, indem es SCSI-ähnliche Mechanik und Funktionalität zu Preisen anbietet, die mit der kostengünstigeren ATA-Schnittstelle vergleichbar sind. Eine kurze Recherche zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels beim StorageReview-Sponsor HyperMicro ergab folgende Preise: 73 GB Cheetah 10K.6s für je 339 US-Dollar, Raptor WD740GDs für je 219 US-Dollar und AcceleRaid 170 für 379 US-Dollar. Die Promise TX4200, die im August auf den Markt kommt, wird preislich mit der S150 TX4 vergleichbar sein, die sie ersetzen soll. Bei HyperMicro kostet sie 159 US-Dollar.
Daraus ergibt sich folgende Preisgestaltung (ohne Kabel und Zubehör):
Während WD eine Lösung geliefert hat, die in Geschwindigkeit und Skalierbarkeit mit einer SCSI-basierten Lösung mithalten kann, müssen auch die Schlüsselfaktoren Infrastruktur und Zuverlässigkeit berücksichtigt werden. Wie bei TCQ selbst steckt die SATA-Unterstützungshardware wie Backplanes, All-in-One-Lösungen und dergleichen im Gegensatz zur Reife und Langlebigkeit der SCSI-Hardware noch in den Kinderschuhen. Bedenken Sie auch, dass Western Digital zwar eine MTTF-Spezifikation der Enterprise-Klasse mit 1.2 Millionen Stunden angibt und die Raptors mit einer 5-Jahres-Garantie absichert, die Produktreihe jedoch noch neu ist und sich im Vergleich zu etablierten Lösungen wie der Cheetah-Serie von Seagate noch relativ wenig bewährt hat. Denken Sie abschließend daran, dass die oben aufgeführten Preise nur die Kosten für das Speichersubsystem darstellen. Wenn Sie die Gesamtkosten der Serverhardware berücksichtigen, wenn Motherboards, CPU und RAM berücksichtigt werden, kann sich der Unterschied erheblich verringern.
Letztlich besteht für SATA das Potenzial, in den Einstiegs- und Mittelklasse-Servermarkt einzudringen. Die Leistung ist auf jeden Fall vorhanden. Wenn sich die Zuverlässigkeit des Raptor als mit der Konkurrenz vergleichbar erweist und die Infrastruktur/Support-Hardware in Ordnung ist, wird WD einen brauchbaren Konkurrenten haben.
2. Die Befehlswarteschlange ist für Mehrbenutzerumgebungen gedacht, nicht für Einzelbenutzer-Setups. Seit der Veröffentlichung der Intel 9xx-Chipsätze wird die Befehlswarteschlange von Experten und Enthusiasten weltweit als der nächste große Trend für Desktop-PCs gefeiert. Falsch. Wie die Unterschiede zwischen dem FastTrak S150 TX4 und dem TX4200 (die ansonsten bis auf die zusätzliche TCQ-Funktionalität des TX4200 identisch sind) zeigen, verursacht die Befehlswarteschlange einen erheblichen Overhead, der sich in den stark lokalisierten, oberflächlichen Anwendungsfällen, die selbst bei intensivstem Einzelbenutzer-Multitasking auftreten, leistungsmäßig nicht rechnet. Es wird immer deutlicher, dass die ausgereifte und flächendeckende Implementierung von TCQ im SCSI-Bereich einer der Hauptgründe dafür ist, dass ansonsten mechanisch überlegene SCSI-Laufwerke im Vergleich zu ATA-Laufwerken schlechter abschneiden. Von den 24 Kombinationen, die sich aus den vier Zugriffsmustern für Einzelbenutzer, RAID0-Arrays mit ein bis vier Laufwerken und den oben dargestellten RAID1/10-Spiegelarrays ergeben, schneidet der S150 TX4 ohne TCQ in jedem Fall mit großem Abstand am besten ab . TCQ ist, ähnlich wie die weiter unten erwähnte Technologie, ausschließlich für Server vorgesehen.
3. RAID ist für Mehrbenutzeranwendungen deutlich vorteilhafter als für Einzelbenutzerszenarien. Die Begeisterung von Power-Usern und die Marketingstrategien der entsprechenden Anbieter haben zu dem irrtümlichen Glauben geführt, dass die Verteilung von Daten auf zwei oder mehr Laufwerke in den meisten Nicht-Server-Anwendungen signifikante Leistungssteigerungen bringt. Das ist jedoch völlig falsch! Selbst bei intensivem Multitasking entstehen in Nicht-Server-Anwendungen flache, stark lokalisierte Zugriffsmuster, bei denen Read-Ahead- und Write-Back-Strategien dominieren. Die Theorie besagt, dass RAID keine signifikanten Leistungsvorteile bietet. Vor einiger Zeit bestätigte ein kontrollierter, empirischer Test diese Annahme. Dennoch blieben Zweifel bestehen – viele glaubten irrationalerweise, die Ergebnisse wären anders, wenn das RAID-Array auf einer SATA- oder SCSI-Schnittstelle basieren würde. Wie oben gezeigt, sind die Ergebnisse identisch. Sparen Sie Zeit, Geld und Daten – nutzen Sie RAID auf Servern!
Wir sind hier noch lange nicht fertig! Konkurrierende SATA-TCQ-Produkte von Pacific Digital Corp. und Highpoint Technologies sind derzeit verfügbar, während Silicon Image über einen Chipsatz verfügt, der noch in ein Versandprodukt integriert werden muss. Wir werden weiterhin mit anderen Controller-Herstellern zusammenarbeiten, um den Lesern Raptor TCQ-Ergebnisse gepaart mit einer Vielzahl von Produkten zu bieten. Auch SATA NCQ erreicht gerade erst die Hauptsendezeit. Wie immer wird StorageReview dabei sein.
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