В современных компьютерных системах для подключения основных жестких дисков используются интерфейсы SATA и SAS. Как правило, первый вариант устраивает домашние рабочие станции, второй – серверные, поэтому технологии между собой не конкурируют, отвечая разным требованиям. Значительная разница в стоимости и объеме памяти заставляет пользователей задаваться вопросом, чем отличается SAS от SATA, и искать компромиссные варианты. Посмотрим, так ли это целесообразно.

SAS (Serial Attached SCSI) – последовательный интерфейс подключения устройств хранения данных, разработанный на основе параллельного SCSI для исполнения того же набора команд. Используется преимущественно в серверных системах.

SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными, базирующийся на основе параллельного PATA (IDE). Применяется в домашних, офисных, мультимедийных ПК и ноутбуках.

Если говорить о HDD, то, несмотря на различающиеся технические характеристики и разъемы, кардинальных расхождений между устройствами нет. Обратная односторонняя совместимость дает возможность подключать к серверной плате диски и по одному, и по второму интерфейсу.

Стоит заметить, что оба варианта подключения реальны и для SSD, но весомое отличие SAS от SATA в этом случае будет в стоимости накопителя: первый может быть дороже в десятки раз при сопоставимом объеме. Поэтому сегодня такое решение если уже и не редкое, то в достаточной мере взвешенное, и предназначено для быстрых центров обработки данных корпоративного уровня.

Разница между SAS и SATA

Как мы уже знаем, SAS находит применение в серверах, SATA – в домашних системах. На практике это означает, что к первым одновременно обращается много пользователей и решается множество задач, со вторыми же имеет дело один человек. Соответственно, серверная нагрузка намного выше, поэтому диски должны быть достаточно отказоустойчивыми и быстрыми. Протоколы SCSI (SSP, SMP, STP), реализованные в SAS, позволяют обрабатывать больше операций ввода/вывода одновременно.

Непосредственно для HDD скорость обращения определяется в первую очередь скоростью вращения шпинделя. Для desktop-систем и ноутбуков необходимо и достаточно 5400 – 7200 RPM. Соответственно, найти SATA-диск с 10000 RPM почти невозможно (разве что посмотреть серию WD VelociRaptor, предназначенную, опять же, для рабочих станций), а все, что выше, – абсолютно недостижимо. SAS HDD раскручивает минимум 7200 RPM, стандартом можно считать 10000 RPM, а достаточным максимумом – 15000 RPM.

Считается, что диски с последовательным SCSI надежнее, у них выше показатели наработки на отказ. На практике стабильность достигается больше за счет функции проверки контрольных сумм. Накопители SATA же страдают от «тихих ошибок», когда данные записываются частично либо повреждены, что приводит к появлению .

На отказоустойчивость системы работает и главное достоинство SAS – два дуплексных порта, позволяющих подключить одно устройство по двум каналам. Обмен информацией в этом случае будет вестись одновременно в обоих направлениях, а надежность обеспечивается технологией Multipath I/O (два контроллера страхуют друг друга и разделяют нагрузку). Очередь помеченных команд выстраивается глубиной до 256. У большинства дисков SATA один полудуплексный порт, а глубина очереди по технологии NCQ – не более 32.

Интерфейс SAS предполагает использование кабелей длиной до 10 м. К одному порту через расширители можно подключить до 255 устройств. SATA ограничивается 1 м (2 м для eSATA), и поддерживает подключение только одного устройства по типу «точка – точка».

Перспективы дальнейшего развития – то, в чем разница между SAS и SATA тоже ощущается достаточно остро. Пропускная способность интерфейса SAS достигает 12 Гбит/с, а производители анонсируют поддержку скорости обмена данными 24 Гбит/с. Последняя ревизия SATA остановилась на 6 Гбит/с и эволюционировать в этом отношении не будет.

Накопители SATA в пересчете на стоимость 1 Гб обладают очень привлекательным ценником. В системах, где скорость доступа к данным не имеет решающего значения, а объем хранимой информации велик, целесообразно использовать именно их.

Сравнительная таблица

SAS SATA
Для серверных систем Преимущественно для настольных и мобильных систем
Использует набор команд SCSI Использует набор команд ATA
Минимальная скорость вращения шпинделя HDD 7200 RPM, максимальная – 15000 RPM Минимум 5400 RPM, максимум 7200 RPM
Поддерживается технология проверки контрольных сумм при записи данных Большой процент ошибок и bad-секторов
Два дуплексных порта Один полудуплексный порт
Поддерживается Multipath I/O Подключение по типу «точка – точка»
Очередь команд до 256 Очередь команд до 32
Можно использовать кабели до 10 м Длина кабелей не более 1 м
Пропускная способность шины до 12 Гбит/с (в перспективе – 24 Гбит/с) Пропускная способность 6 Гбит/с (SATA III)
Стоимость накопителей выше, иногда значительно Дешевле в пересчете на цену за 1 Гб

Звоните или прямо на сайте! Наши специалисты с удовольствием помогут Вам!

Мы останавливаемся перед выбором: какой вид винчестеров установить. Наиболее популярными являются следующие типы жестких дисков: SAS, SATA и NL-SAS. Эти три вида относятся к самым быстрым носителям информации, на них хранится большая часть данных в мире. Наша статья посвящена первому типу. Мы рассмотрим, что представляют собой SAS-диски, каковы их параметры, и в чем заключается разница между основными типами упомянутых устройств.

Технические характеристики

SAS-диски пришли на смену SCSI-типу. Они стали новым стандартом в хранении информации корпоративного класса. Из трех перечисленных видов SAS-диски считаются наиболее надежными, они способны поддерживать производительность в весьма сложных эксплуатационных условиях. Жесткие диски SASработают намного лучше винчестеров типа NL или SATA. Показателем их надежности выступает такой параметр, как коэффициент ошибок. Он определяет, с какой вероятностью один бит ошибки может возникнуть в медиа-данных. Коэффициент ошибок для винчестеров типа SAS обычно составляет единицу из 10 16 бит. То есть это значит, что вероятность ошибки может возникнуть в одном из десяти квадрильонов бит. Для примера можно сравнить этот показатель со значением ошибки в жестких дисках типа SATA, где он составляет единицу из 10 15 (или на один квадрильон). Как видно, защита SATA-винчестеров тоже довольно высока, однако, когда встает вопрос о защите сохраняемой информации, то разница на один порядок весьма существенна.

SAS-диски производят, придерживаясь более строгих стандартов, чем при разработке других типов винчестеров. Так, данная технология характеризуется средним временем наработки на отказ, составляющим 1,6 миллиона часов, а SATA-технология - 1,2 миллиона. Кроме перечисленных параметров, контроллеры и диски рассматриваемого типа имеют много дополнительных команд, предназначенных для диагностики. Эти функции делают эту технологию более эффективной, чем SATA. Особенно это проявляется в форс-мажорных ситуациях.

NL-винчестеры

Это технология является "новым игроком" на рынке. NL-диски представляют собой гибрид: SATA-винчестер с разъемом типа SAS. То есть скорость, начинка и головка взяты от SATA-технологии, а интерфейс полностью совместим с SAS. NL-технология уступает рассматриваемым дискам в производительности (из-за относительно низкой скорости вращения). Однако она полностью соответствует им в очередности команд, а также многопоточной передаче данных и поддержке нескольких хостов.

Тагированная очередность отправки команд и многопоточная передача

Одновременная координация нескольких комплектов инструкций хранения, а также упорядоченная контроллером хранения информация передается наиболее эффективно. SAS-технология предусматривает несколько полнодуплексных каналов которые обеспечивают быстрый доступ к сохраняемой информации. Одним винчестером SAS-типа можно управлять сразу с нескольких персональных компьютеров без применения свитчей.

Заключение

По сути, технологии SAS и SATA предназначены для различных целей: первая для отказоустойчивости и производительности, а вторая - для обеспечения емкости. Поэтому они не должны конкурировать между собой.

Всем известны параметры производительности дисковых подсистем в теории. Но что на практике? Многие задают этот вопрос, некоторые строят свои гипотезы. Я решил провести серию тестов и определить «Who is who». Приступил к тестированию всеми известными утилитами dd, hdparm, далее перешел к fio, sysbench. Также был произведен ряд тестов используя UnixBench и несколько других аналогов. Было построено ряд графиков, но по мере дальнейшего тестирования было обнаружено что большинство этого ПО непригодно для адекватного сравнения разных дисков.
С помощью fio можно было составить сравнительную таблицу или график для SAS, SATA, но при тестировании SSD оказалось, что полученные результаты вовсе непригодны. Я конечно уважаю разработчиков этого всего софта, но в этот момент было принято решение создать ряд не синтетических тестов, а более близких к реальной обстановке.

Сразу скажу, что параметры теста и сами машинки были подобраны таким образом, чтобы результаты теста не были искажены типом процессора, его частотой или другими параметрами.

Тест 1
Создание файлов
В течении восьми циклов генерировалось создание небольших файлов с хаотическим содержанием и с постепенным ростом количества файлов на цикл. По каждому циклу измерялось время выполнения.

Из графика видно что большую скорость создания файлов имеют SSD KINGSTON SV300S3 и почти не зависят от их количества. Также стоит отметить что именно эти диски имеют более прямолинейную шкалу
По SAS дискам в Hardware RAID видно что скорость зависит от типа рейда, но совсем не зависит от количества дисков.
Но больше времени тратится не на создание файлов, как оказалось, а на их перезапись. По этому перейдем к второму тесту.

Тест 2
Перезапись файлов
Повторялись те что операции что в первом тесте, но файлы не создавались новые каждый раз, а использовался один и тот же файл, в который записывалась каждый раз новая информация.


Сразу бросается в глаза ужасная картина по дискам SATA 7,200 rpm MB2000GCVBR. Медленная запись и по 2x 300GB SAS SEAGATE. По этому решил выбросить их из графика для наглядности по остальным.


Самой быстрой подсистемой оказался одиночный SSD KINGSTON. Второе и третье место заняли 8x SEAGATE ST3300657SS и 4x SEAGATE ST3300657SS. Также видим что с ростом количества SSD в массиве скорость немного падает.
Тест 3
MySQL. Комбинирование sql-запросов INSERT, SELECT, UPDATE, DELETE
Была создана InnoDB таблица со следующей структурой:
CREATE TABLE `table` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`time` int(11) NOT NULL,
`uid` int(11) NOT NULL,
`status` varchar(32) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
FULLTEXT KEY `status` (`status`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=cp1251;

Одновременно генерировалось несколько запросов:
- INSERT;
- UPDATE с выборкой по PRIMARY KEY;
- UPDATE с выборкой по FULLTEXT (поиск по 4 символам из 24-х): WHERE `status` LIKE "%(string)%";
- DELETE FROM с выборкой по PRIMARY KEY;
- DELETE FROM с выборкой без использования ключа: WHERE `time`>(int);
- SELECT с выборкой без использования ключа: WHERE `time`>(int);
- SELECT с выборкой по PRIMARY KEY;
- SELECT с выборкой по FULLTEXT (поиск по 4 символам из 24-х): WHERE `status` LIKE "%(string)%";
- SELECT с выборкой без использования ключа: WHERE `uid`>(int).


И снова наблюдаем ту же картину что во втором тесте.

В следующих тестах использую утилиту sysbench, которая генерирует файлы большого объема:
128 файлов, общим размером 10 Гб, 30 Гб и 50 Гб.
Размер блока 4 Кб.
Сразу хочу обратить внимание, что на некоторых графиках, по некоторым серверам нету данных на 10 Гб. Это связано с тем что на данных машинах имеется оперативной памяти более 10 Гб и выполняется кэширование данных. Отсутствие некоторых результатов на 50 Гб обусловлено нехваткой дискового пространства, в случае с SSD KINGSTON SV300S3.

Тест 4
Линейная запись (создание файлов)


Видно что лучшие показатели имеются у всех вариациях с SSD KINGSTON SV300S3, а также у 8x SEAGATE ST3300657SS в RAID10. Очень хорошо просматривается рост скорости с увеличение количества дисков SAS.
Здесь тот самый момент, где отлично видно что SSD совершенно разные бывают. Разница в 4 раза!
Тест 5
Линейная запись (перезапись файлов)


Лидеры все те же. Если сравнивать 2x SSD от INTEL и 2x SAS разницы практически никакой.
Тест 6
Линейное чтение


Здесь же видим чуть иную картину. Лидируют 4x SSD KINGSTON RAID10, с минимальным изменением результатов при увеличении объема файлов, и 8x SEAGATE в RAID10, с постепенным спадом скорости, на скоростях 700 Мбит/сек и 600 Мбит/сек.
Линии по 1x SSD KINGSTON и 2x SSD KINGSTON RAID1 совпали. Проще говоря для линейного чтения лучше брать или RAID10 или одиночный диск. Использование RAID1 не оправдано.
Хорошо видно что показали 2x SAS RAID1 и 4x SAS RAID10 очень похожи. Но при увеличении количества дисков в два раза просматривается огромный прирост скорости.
2x SSD Intel RAID1 имеет не малое падение скорости на промежутке 10 Гб - 30 Гб, а далее идут на одной скорости с SATA RAID1.
Тест 7
Рандомное чтение


В лидерах все SSD:
- 4x KINGSTON RAID10;
- 2x KINGSTON RAID1, 2x INTEL RAID1;
- 1 KINGSTON.

Всех остальных скопировал на следующий график для наглядности.


Наивысшую скорость среди этих имеет естественно 8x SAS RAID10, но скорость резко падает. Но исходя из данных по 2x SAS и 4x SAS предположу что с дальнейшем ростом объемом скорость стабилизируется.

Тест 8
Рандомная запись


Отличные показатели имеет 2x 120GB SSD INTEL SSDSC2CT12 Hardware RAID1 SAS1068E со стабильной скоростью 30 Мбит/сек. По KINGSTON с ростом количества дисков скорость, как ни странно, падает. На четвертом месте 8x SAS SEAGATE.
Тест 9
Комбинированные операции рандомного чтения и записи
Все мы знаем, что ни на одном сервере нету только чтения или только записи. Всегда выполняются обе операции. И в большинстве случаев это как раз рандомные операции, а не линейные. И так, посмотрим, что у нас получилось.


За счет отличной скорости записи с большим отрывом идет 2x SSD INTEL, за которым следует SSD KINGSTON. Третье место разделили 2x SSD KINGSTON и 8x SAS SEAGATE.
Тест 10
После проведения всех этих тестов я решил что будет удобно вывести зависимость скорости от соотношения операций рандомного чтения и рандомной записи.


У кого рост скорости, у кого падение, а у 8x SAS RAID10 прямая линия.
Тест 11
Произвел также сравнение больших массивов из SAS дисков, по которому видно, что от скорости диска больше зависит, чем от их количества.

Пришло время подвести итоги.
Машин было много, но не достаточно. К сожалению мне не удалось определить являются ли показатели по SSD INTEL SSDSC2CT12 их особенностью или же особенностью рейдового контроллера. Но полагаю, что таки контроллера.

  1. С ростом количества SAS дисков в массиве все показатели только улучшаются.
  2. Для MySQL медленные подсистемы это SATA RAID1 и SAS RAID1. По остальным отличия есть, но они не столь существенны.
  3. Для линейно записи хороши как большие массивы из SAS дисков в RAID10, так и SSD. Смысла использовать массивы из SSD нет. Стоимость растет, а производительность на месте.
  4. Для линейного чтения хороши любые большие массивы. Но на практике лин. чтение без записи у нас почти не встретить.
  5. Рандомное чтение за SSD одиночными или в Software RAID.
  6. Для рандомной записи лучше использовать Hardware RAID из SSD, хотя не сильно поступаются и одиночные SSD.
  7. Рандомные чтение/запись, то есть один из самых важных показателей, имеют лучшие результаты на Hardware RAID из SSD.
  8. Обобщая все вышесказанное, для большинства задач лучше использовать большие массивы (>=8) из SAS или Hardware RAID из SSD. Но для некоторых задач корректнее будет использовать одинарные SSD.
  9. Исходя из объемов SSD, которые преимущественно предлагаются на нашем рынке, под VDS-ноды стоит использовать максимальной производительности процессоры в паре с большими SAS массивами или же средненькие процессоры и одинарные SSD. Считаю что использование hw raid для двух SSD будет дороговато.
  10. Если вам необходима быстрая система и нет необходимости в большом дисковом пространстве 2x SSD в Hardware RAID будет лучшим выбором. Если желаете немного сэкономить в ущерб производительности, тогда можно взять одинарный SSD или два SSD в софтовом рейде.

Вопросы, которые остались без ответов:

  1. Что происходит при увеличении количества SSD в Hardware RAID?
  2. Что дешевле под виртуальные сервера: дорогие машинки и один большой массив из SAS или же несколько средненьких серверов с одинарными SSD? В этом вопросе также следует учесть надежность/долговечность SAS и SSD, так как по последним ходят разные слухи.

Кроме перечисленных тестов и серверов было еще множество, но они не попали в результаты, так как на них проводилась «калибровка» тестов и многие их них были признаны некорректными.
Также производилось тестирование RAMDisk. Показатели были довольно хорошие, но не лучшие. Вероятно из-за того что это была виртуальная машина.

Все тесты, кроме последнего, производились только на выделенных серверах.

С появлением достаточного большого числа периферии Serial Attached SCSI (SAS) можно констатировать начало перехода корпоративного окружения на рельсы новой технологии. Но SAS не только является признанным преемником технологии UltraSCSI, но и реализует новые сферы использования, подняв возможности масштабирования систем прямо-таки до немыслимых высот. Мы решили продемонстрировать потенциал SAS, пристально взглянув на технологию, host-адаптеры, жёсткие диски и системы хранения.

SAS нельзя назвать полностью новой технологией: она берёт лучшее из двух миров. Первая часть SAS касается последовательной передачи данных, что требует меньше физических проводов и контактов. Переход от параллельной к последовательной передаче позволил избавиться и от шины. Хотя по текущим спецификациям SAS пропускная способность определена в 300 Мбайт/с на порт, что меньше, чем 320 Мбайт/с у UltraSCSI, замена общей шины на соединение "точка-точка" - весомое преимущество. Вторая часть SAS - это протокол SCSI, остающийся мощным и популярным.

SAS может использовать и большой набор разновидностей RAID . Такие гиганты, как Adaptec или LSI Logic, в своих продуктах предлагают расширенный набор функций для расширения, миграции, создания "гнёзд" и других возможностей, в том числе касающихся распределённых массивов RAID по нескольким контроллерам и приводам.

Наконец, большинство упомянутых действий сегодня производятся уже "на лету". Здесь нам следует отметить превосходные продукты AMCC/3Ware , Areca и Broadcom/Raidcore , позволившие перенести функции корпоративного класса на пространства SATA.

По сравнению с SATA, традиционная реализация SCSI теряет почву на всех фронтах, за исключением high-end корпоративных решений. SATA предлагает подходящие жёсткие диски , отличается хорошей ценой и широким набором решений . И не будем забывать о ещё одной "умной" возможности SAS: она легко уживается с существующими инфраструктурами SATA, поскольку host-адаптеры SAS легко работают и с дисками SATA. Но вот накопитель SAS к адаптеру SATA подключить уже не получится.


Источник: Adaptec.

Сначала, как нам кажется, следует обратиться к истории SAS. Стандарт SCSI (расшифровывается как "small computer system interface/интерфейс малых компьютерных систем") всегда рассматривался как профессиональная шина для подключения накопителей и некоторых других устройств к компьютерам. Жёсткие диски для серверов и рабочих станций по-прежнему используют технологию SCSI. В отличие от массового стандарта ATA, позволяющего подключить к одному порту только два накопителя, SCSI разрешает связывать до 15 устройств в одну шину и предлагает мощный командный протокол. Устройства должны иметь уникальный идентификатор SCSI ID, который может присваиваться как вручную, так и через протокол SCAM (SCSI Configuration Automatically). Поскольку ID устройств для шин двух или более адаптеров SCSI могут быть и не уникальными, были добавлены логические номера LUN (Logical Unit Numbers), позволяющие идентифицировать устройства в сложных SCSI-окружениях.

Аппаратное обеспечение SCSI более гибкое и надёжное по сравнению с ATA (этот стандарт ещё называют IDE, Integrated Drive Electronics). Устройства могут подсоединяться как внутри компьютера, так и снаружи, причём длина кабеля может составлять до 12 м, если только он правильно терминирован (для того, чтобы избежать отражений сигнала). По мере эволюции SCSI появились многочисленные стандарты, оговаривающие разную ширину шины, тактовую частоту, разъёмы и напряжение сигнала (Fast, Wide, Ultra, Ultra Wide, Ultra2, Ultra2 Wide, Ultra3, Ultra320 SCSI). К счастью, все они используют единый набор команд.

Любая связь SCSI организуется между инициатором (host-адаптером), отсылающим команды, и целевым приводом, отвечающим на них. Сразу же после получения набора команд целевой привод отсылает так называемый sense-код (состояние: занят, ошибка или свободен), по которому инициатор узнаёт, получит он нужный ответ или нет.

Протокол SCSI оговаривает почти 60 разных команд. Они разбиты по четырём категориям: не относящиеся к данным (non-data), двунаправленные (bi-directional), чтение данных (read data) и запись данных (write data).

Ограничения SCSI начинают проявлять себя, когда вы будете добавлять приводы на шину. Сегодня вряд ли можно найти жёсткий диск, способный полностью нагрузить пропускную способность 320 Мбайт/с у Ultra320 SCSI. Но пять или больше приводов на одной шине - совсем другое дело. Вариантом будет добавление второго host-адаптера для балансировки нагрузки, но это стоит средств. Проблема и с кабелями: скрученные 80-проводные кабели стоят очень дорого. Если же вы хотите получить ещё и "горячую замену" приводов, то есть лёгкое замещение вышедшего из строя накопителя, то требуются специальные оснастки (backplane).

Конечно, лучше всего размещать приводы в раздельные оснастки или модули, которые обычно поддерживают возможность "горячей замены" вместе с другими приятными функциями управления. В итоге на рынке присутствует больше число профессиональных SCSI-решений. Но все они стоят немало, именно поэтому стандарт SATA столь бурно развивался последние годы. И хотя SATA никогда не удовлетворит нужды high-end корпоративных систем, этот стандарт прекрасно дополняет SAS при создании новых масштабируемых решений для сетевых окружений следующего поколения.


SAS не использует общую шину для нескольких устройств. Источник: Adaptec.

SATA


Слева находится разъём SATA для передачи данных. Справа - разъём для подачи питания. Контактов достаточно для подачи напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В на каждый привод SATA.

Стандарт SATA существует на рынке уже несколько лет, и сегодня он достиг уже второго поколения. SATA I отличался пропускной способностью 1,5 Гбит/с с двумя последовательными соединениями, использующими разностное кодирование с низким напряжением (low-voltage differential signaling). На физическом уровне применяется кодирование 8/10 бит (10 бит фактических для 8 бит данных), что объясняет максимальную пропускную способность интерфейса 150 Мбайт/с. После перехода SATA на скорость 300 Мбайт/с многие начали называть новый стандарт SATA II, хотя при стандартизации SATA-IO (International Organization) планировалось сначала добавить больше функций, а затем уже назвать SATA II. Отсюда последняя спецификация и названа SATA 2.5, она включает такие расширения SATA, как Native Command Queuing (NCQ) и eSATA (external SATA), множители портов (до четырёх приводов на порт) и т.д. Но дополнительные функции SATA опциональные как для контроллера, так и для самого жёсткого диска.

Будем надеяться, что в 2007 году SATA III на 600 Мбайт/с всё-таки выйдет.

Если кабели параллельного ATA (UltraATA) были ограничены 46 см, то кабели SATA могут иметь длину до 1 м, а для eSATA - в два раза больше. Вместо 40 или 80 проводов последовательная передача требует лишь единицы контактов. Поэтому кабели SATA очень узкие, их легко прокладывать внутри корпуса компьютера, и они не так сильно мешают воздушному потоку. На порт SATA полагается одно устройство, что позволяет отнести этот интерфейс к типу "точка-точка".


Разъёмы SATA для передачи данных и питания предусматривают отдельные вилки.

SAS


Сигнальный протокол здесь такой же, как и у SATA. Источник: Adaptec.

Приятная особенность Serial Attached SCSI заключается в том, что технология поддерживает и SCSI, и SATA, в результате чего к SAS-контроллерам можно подключать диски SAS или SATA (или сразу обоих стандартов). Впрочем, SAS-приводы не могут работать с контроллерами SATA по причине использования протокола Serial SCSI Protocol (SSP). Подобно SATA, SAS следует принципу подключения "точка-точка" для приводов (сегодня 300 Мбайт/с), а благодаря SAS-расширителям (или экспандерам, expander) можно подключить больше приводов, чем доступно SAS-портов. Жёсткие диски SAS поддерживают два порта, каждый со своим уникальным SAS ID, поэтому можно использовать два физических подключения, чтобы обеспечить избыточность, - подключить привод к двум разным host-узлам. Благодаря протоколу STP (SATA Tunneling Protocol), контроллеры SAS могут обмениваться данными с SATA-приводами, подключёнными к экспандеру.


Источник: Adaptec.



Источник: Adaptec.



Источник: Adaptec.

Конечно, единственное физическое подключение экспандера SAS к host-контроллеру можно считать "узким местом", поэтому в стандарте предусмотрены широкие (wide) порты SAS. Широкий порт группирует несколько подключений SAS в единую связь между двумя любыми устройствами SAS (обычно между host-контроллером и расширителем/экспандером). Число подключений в рамках связи можно увеличивать, всё зависит от налагаемых требований. Но избыточные подключения не поддерживаются, нельзя также допускать и любых петель или колец.


Источник: Adaptec.

В будущих реализациях SAS добавится пропускная способность 600 и 1200 Мбайт/с на порт. Конечно, производительность жёстких дисков в такой же пропорции не вырастет, зато можно будет удобнее использовать экспандеры на малом числе портов.



Устройства под названиями "Fan Out" и "Edge" являются экспандерами. Но только главный экспандер Fan Out может работать с доменом SAS (см. 4x связь в центре диаграммы). На каждый экспандер Edge дозволяется до 128 физических подключений, причём можно использовать широкие порты и/или подключать другие экспандеры/приводы. Топология может быть весьма сложной, но в то же время гибкой и мощной. Источник: Adaptec.



Источник: Adaptec.

Оснастки (backplane) - основной строительный блок любой системы хранения, которая должна поддерживать "горячее подключение". Поэтому экспандеры SAS часто подразумевают мощные оснастки (как в едином корпусе, так и нет). Обычно для подключения простой оснастки к host-адаптеру используется одна связь. Экспандеры со встроенными оснастками, конечно, полагаются на многоканальные подключения.

Для SAS разработано три типа кабелей и разъёмов. SFF-8484 - многожильный внутренний кабель, связывающий host-адаптер с оснасткой. В принципе, того же самого можно добиться, разветвив на одном конце этот кабель на несколько отдельных разъёмов SAS (см. иллюстрацию ниже). SFF-8482 - разъём, через который привод подключается к одиночному интерфейсу SAS. Наконец, SFF-8470 - внешний многожильный кабель, длиной до шести метров.


Источник: Adaptec.


Кабель SFF-8470 для внешних многоканальных SAS-подключений.


Многожильный кабель SFF-8484. Через один разъём проходят четыре канала/порта SAS.


Кабель SFF-8484, позволяющий подключить четыре накопителя SATA.

SAS как часть решений SAN

Зачем нам нужна вся эта информация? Большинство пользователей и близко не подойдут к топологии SAS, о которой мы рассказывали выше. Но SAS - это больше, нежели интерфейс следующего поколения для профессиональных жёстких дисков, хотя он идеально подходит для построения простых и сложных RAID-массивов на базе одного или нескольких RAID-контроллеров. SAS способен на большее. Перед нами последовательный интерфейс "точка-точка", который легко масштабируется по мере того, как вы добавляете число связей между двумя любыми устройствами SAS. Накопители SAS поставляются с двумя портами, так что вы можете подключить один порт через экспандер к host-системе, после чего создать резервный путь к другой host-системе (или другому экспандеру).

Связь между SAS-адаптерами и экспандерами (а также и между двумя экспандерами) может быть такой широкой, сколько доступно портов SAS. Экспандеры обычно представляют собой стоечные системы, способные вместить большое число накопителей, и возможное подключение SAS к вышестоящему устройству по иерархии (например, host-контроллеру) ограничено лишь возможностями экспандера.

Благодаря богатой и функциональной инфраструктуре, SAS позволяет создавать сложные топологии хранения, а не выделенные жёсткие диски или отдельные сетевые хранилища. В данном случае под "сложными" не следует понимать, что с такой топологией сложно работать. Конфигурации SAS состоят из простых дисковых оснасток или используют экспандеры. Любую связь SAS можно расширить или сузить, в зависимости от требований к пропускной способности. Вы можете использовать как мощные жёсткие диски SAS, так и ёмкие модели SATA. Вместе с мощными RAID-контроллерами, можно легко настраивать, расширять или переконфигурировать массивы данных - как с точки зрения уровня RAID, так и с аппаратной стороны.

Всё это становится тем более важным, если принять во внимание, насколько быстро растут корпоративные хранилища. Сегодня у всех на слуху SAN - сеть хранения данных (storage area network). Она подразумевает децентрализованную организацию подсистемы хранения данных с традиционными серверами, используя физически вынесенные хранилища. По существующим сетям гигабитного Ethernet или Fiber Channel запускается немного модифицированный протокол SCSI, инкапсулирующийся в пакеты Ethernet (iSCSI - Internet SCSI). Система, на которой работает от одного жёсткого диска до сложных гнездовых RAID-массивов, становится так называемой целью (target) и привязывается к инициатору (host-система, initiator), который рассматривает цель, как если бы она была просто физическим элементом.

iSCSI, конечно, позволяет создать стратегию развития хранилища, организации данных или управления доступом к ним. Мы получаем ещё один уровень гибкости, сняв напрямую подключённые к серверам хранилища, позволяя любой подсистеме хранения становиться целью iSCSI. Переход на вынесенные хранилища делает работу системы независимой от серверов хранения данных (опасная точка сбоя) и улучшает управляемость "железа". С программной точки зрения, хранилище по-прежнему остаётся "внутри" сервера. Цель и инициатор iSCSI могут находиться рядом, на разных этажах, в разных комнатах или зданиях - всё зависит от качества и скорости IP-соединения между ними. С этой точки зрения важно отметить, что SAN плохо подходит для требований оперативно доступных приложений вроде баз данных.

2,5" жёсткие диски SAS

2,5" жёсткие диски для профессиональной сферы по-прежнему воспринимаются новинкой. Мы уже довольно давно рассматривали первый подобный накопитель от Seagate - 2,5" Ultra320 Savvio , который оставил хорошее впечатление. Все 2,5" накопители SCSI используют скорость вращения шпинделя 10 000 об/мин, но они не дотягивают до того уровня производительности, который дают 3,5" винчестеры с такой жё скоростью вращения шпинделя. Дело в том, что внешние дорожки 3,5" моделей вращаются с большей линейной скоростью, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных.

Преимущество маленьких жёстких дисков кроется и не в ёмкости: сегодня для них максимумом по-прежнему остаётся 73 Гбайт, в то время как у 3,5" винчестеров корпоративного класса мы получаем уже 300 Гбайт. Во многих сферах очень важно соотношение производительности на занимаемый физический объём или эффективность энергопотребления. Чем больше жёстких дисков вы будете использовать, тем большую производительность пожнёте - в паре с соответствующей инфраструктурой, конечно. При этом 2,5" винчестеры потребляют энергии почти в два раза меньше, чем 3,5" конкуренты. Если рассматривать соотношение производительности на ватт (число операций ввода/вывода на ватт), то 2,5" форм-фактор даёт очень неплохие результаты.

Если вам, прежде всего, необходима ёмкость, то 3,5" накопители на 10 000 об/мин вряд ли будут лучшим выбором. Дело в том, что 3,5" винчестеры SATA дают на 66% большую ёмкость (500 вместо 300 Гбайт на жёсткий диск), оставляя уровень производительности приемлемым. Многие производители винчестеров предлагают SATA-модели для работы в режиме 24/7, а цена накопителей снижена до минимума. Проблемы же надёжности можно решить, докупив запасные (spare) приводы для немедленной замены в массиве.

В линейке MAY представлено текущее поколение 2,5" накопителей Fujitsu для профессионального сектора. Скорость вращения составляет 10 025 об/мин, а ёмкости - 36,7 и 73,5 Гбайт. Все приводы поставляются с 8 Мбайт кэша и дают среднее время поиска чтения 4,0 мс и записи 4,5 мс. Как мы уже упоминали, приятная особенность 2,5" винчестеров - сниженное энергопотребление. Обычно один 2,5" винчестер позволяет сэкономить не менее 60% энергии по сравнению с 3,5" накопителем.

3,5" жёсткие диски SAS

Под MAX скрывается текущая линейка высокопроизводительных жёстких дисков Fujitsu со скоростью вращения 15 000 об/мин. Так что название вполне соответствует. В отличие от 2,5" накопителей, здесь мы получаем целых 16 Мбайт кэша и короткое среднее время поиска 3,3 мс для чтения и 3,8 мс для записи. Fujitsu предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146 Гбайт (с одной, двумя и четырьмя пластинами).

Гидродинамические подшипники добрались и до жёстких дисков корпоративного класса, поэтому новые модели работают существенно тише предыдущих на 15 000 об/мин. Конечно, подобные жёсткие диски следует правильно охлаждать, и оснастка это тоже обеспечивает.

Hitachi Global Storage Technologies тоже предлагает собственную линейку для высокопроизводительных решений. UltraStar 15K147 работает на скорости 15 000 об/мин и оснащён 16 Мбайт кэшем, как и приводы Fujitsu, но конфигурация пластин иная. Модель на 36,7 Гбайт использует две пластины, а не одну, а на 73,4 Гбайт - три пластины, а не две. Это указывает на меньшую плотность записи данных, но подобный дизайн, по сути, позволяет не использовать внутренние, самые медленные области пластин. В результате и головкам приходится двигаться меньше, что даёт лучшее среднее время доступа.

Hitachi также предлагает модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 147 Гбайт с завяленным временем поиска (чтение) 3,7 мс.

Хотя Maxtor уже превратилась в часть Seagate, продуктовые линейки компании пока сохраняются. Производитель предлагает модели на 36, 73 и 147 Гбайт, все из которых отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и 16 Мбайт кэшем. Компания заявляет среднее время поиска для чтения 3,4 мс и для записи 3,8 мс.

Cheetah уже давно ассоциируется с высокопроизводительными жёсткими дисками. Подобную ассоциацию с выпуском Barracuda Seagate смогла привить и в сегменте настольных ПК, предложив первый настольный накопитель на 7200 об/мин в 2000 году.

Доступны модели на 36,7 Гбайт, 73,4 Гбайт и 146,8 Гбайт. Все они отличаются скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин и кэшем 8 Мбайт. Заявлено среднее время поиска для чтения 3,5 мс и для записи 4,0 мс.

Host-адаптеры

В отличие от SATA-контроллеров, компоненты SAS можно найти только на материнских платах серверного класса или в виде карт расширения для PCI-X или PCI Express . Если сделать ещё шаг вперёд и рассмотреть RAID-контроллеры (Redundant Array of Inexpensive Drives), то они из-за своей сложности продаются, по большей части, в виде отдельных карт. Карты RAID содержат не только сам контроллер, но и чип ускорения расчётов информации избыточности (XOR-движок), а также и кэш-память. На карту иногда припаяно небольшое количество памяти (чаще всего 128 Мбайт), но некоторые карты позволяют расширять объём с помощью DIMM или SO-DIMM.

При выборе host-адаптера или RAID-контроллера следует чётко определиться, что вам нужно. Ассортимент новых устройств растёт просто на глазах. Простые многопортовые host-адаптеры обойдутся сравнительно дёшево, а на мощные RAID-карты придётся серьёзно потратиться. Подумайте, где вы будете размещать накопители: для внешних хранилищ требуется, по крайней мере, один внешний разъём. Для стоечных серверов обычно требуются карты с низким профилем.

Если вам нужен RAID, то определитесь, будете ли вы использовать аппаратное ускорение. Некоторые RAID-карты отнимают ресурсы центрального процессора на вычисления XOR для массивов RAID 5 или 6; другие используют собственный аппаратный движок XOR. Ускорение RAID рекомендуется для тех окружений, где сервер занимается не только хранением данных, например, для баз данных или web-серверов.

Все карты host-адаптеров, которые мы привели в нашей статье, поддерживают скорость 300 Мбайт/с на порт SAS и позволяют весьма гибко реализовать инфраструктуру хранения данных. Внешними портами сегодня уже мало кого удивишь, да и учтите поддержку жёстких дисков как SAS, так и SATA. Все три карты используют интерфейс PCI-X, но версии под PCI Express уже находятся в разработке.

В нашей статье мы удостоили вниманием карты на восемь портов, но этим число подключённых жёстких дисков не ограничивается. С помощью SAS-экспандера (внешнего) вы можете подключить любое хранилище. Пока четырёхканального подключения будет достаточно, вы можете увеличивать число жёстких дисков вплоть до 122. Из-за затрат производительности на вычисление информации чётности RAID 5 или RAID 6 типичные внешние хранилища RAID не смогут достаточно нагрузить пропускную способность четырёхканального подключения, даже если использовать большое количество приводов.

48300 - host-адаптер SAS, предназначенный для шины PCI-X. На серверном рынке сегодня продолжает доминировать PCI-X, хотя всё больше материнских плат оснащаются интерфейсами PCI Express.

Adaptec SAS 48300 использует интерфейс PCI-X на скорости 133 МГц, что даёт пропускную способность 1,06 Гбайт/с. Достаточно быстро, если шина PCI-X не загружена другими устройствами. Если включить в шину менее скоростное устройство, то все другие карты PCI-X снизят свою скорость до такой же. С этой целью на плату иногда устанавливают несколько контроллеров PCI-X.

Adaptec позиционирует SAS 4800 для серверов среднего и нижнего ценовых диапазонов, а также для рабочих станций. Рекомендованная розничная цена составляет $360, что вполне разумно. Поддерживается функция Adaptec HostRAID, позволяющая перейти на самые простые массивы RAID. В данном случае это RAID уровней 0, 1 и 10. Карта поддерживает внешнее четырёхканальное подключение SFF8470, а также внутренний разъём SFF8484 в паре с кабелем на четыре устройства SAS, то есть всего получаем восемь портов.

Карта умещается в стоечный сервер 2U, если установить низкопрофильную слотовую заглушку. В комплект поставки также входит CD с драйвером, руководство по быстрой установке и внутренний кабель SAS, через который к карте можно подключить до четырёх системных приводов.

Игрок на рынке SAS LSI Logic выслал нам host-адаптер SAS3442X PCI-X, прямого конкурента Adaptec SAS 48300. Он поставляется с восемью портами SAS, которые разделены между двумя четырёхканальными интерфейсами. "Сердцем" карты является чип LSI SAS1068. Один из интерфейсов предназначен для внутренних устройств, второй - для внешних DAS (Direct Attached Storage). Плата использует шинный интерфейс PCI-X 133.

Как обычно, для приводов SATA и SAS поддерживается интерфейс 300 Мбайт/с. На плате контроллера расположено 16 светодиодов. Восемь из них - простые светодиоды активности, а ещё восемь призваны сообщать о неисправности системы.

LSI SAS3442X - низкопрофильная карта, поэтому она легко умещается в любом стоечном сервере 2U.

Отметим поддержку драйверами под Linux, Netware 5.1 и 6, Windows 2000 и Server 2003 (x64), Windows XP (x64) и Solaris до 2.10. В отличие от Adaptec, LSI решила не добавлять поддержку каких-либо RAID-режимов.

RAID-адаптеры

SAS RAID4800SAS - решение Adaptec для более сложных окружений SAS, его можно использовать для серверов приложений, серверов потокового вещания и т.д. Перед нами, опять же, карта на восемь портов, с одним внешним четырёхканальным подключением SAS и двумя внутренними четырёхканальными интерфейсами. Но если используется внешнее подключение, то из внутренних остаётся только один четырёхканальный интерфейс.

Карта тоже предназначена для шины PCI-X 133, которая даёт достаточную пропускную способность даже для самых требовательных конфигураций RAID.

Что же касается режимов RAID, то здесь SAS RAID 4800 легко обгоняет "младшего брата": по умолчанию поддерживаются уровни RAID 0, 1, 10, 5, 50, если у вас есть достаточное число накопителей. В отличие от 48300, Adaptec вложила два кабеля SAS, так что вы сразу же сможете подключить к контроллеру восемь жёстких дисков. В отличие от 48300, карта требует полноразмерный слот PCI-X.

Если вы решите модернизировать карту до Adaptec Advanced Data Protection Suite , то получите возможность перейти на режимы RAID с двойной избыточностью (6, 60), а также ряд функций корпоративного класса: striped mirror drive (RAID 1E), hot spacing (RAID 5EE) и copyback hot spare. Утилита Adaptec Storage Manager отличается интерфейсом как у браузера, с её помощью можно управлять всеми адаптерами Adaptec.

Adaptec предлагает драйверы для Windows Server 2003 (и x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 и 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 и 9 и FreeBSD.

Оснастки SAS

335SAS представляет собой оснастку для четырёх приводов SAS или SATA, но подключать её следует к контроллеру SAS. Благодаря 120-мм вентилятору приводы будут хорошо охлаждаться. К оснастке придётся подключить и две вилки питания Molex.

Adaptec включила в комплект поставки кабель I2C, который можно использовать для управления оснасткой через соответствующий контроллер. Но с приводами SAS так уже не получится. Дополнительный светодиодный кабель призван сигнализировать об активности приводов, но, опять же, только для накопителей SATA. В комплект поставки входит и внутренний кабель SAS на четыре привода, поэтому для подключения приводов будет достаточно внешнего четырёхканального кабеля. Если же вы захотите использовать приводы SATA, то придётся воспользоваться переходниками с SAS на SATA.

Розничную цену в $369 нельзя назвать низкой. Но вы получите солидное и надёжное решение.

Хранилища SAS

SANbloc S50 - решение корпоративного уровня на 12 накопителей. Вы получите стоечный корпус формата 2U, который подключается к контроллерам SAS. Перед нами один из лучших примеров масштабируемых решений SAS. 12 приводов могут быть как SAS, так и SATA. Либо представлять смесь обоих типов. Встроенный экспандер может использовать один или два четырёхканальных интерфейса SAS для подключения S50 к host-адаптеру или RAID-контроллеру. Поскольку перед нами явно профессиональное решение, оно оснащено двумя блоками питания (с избыточностью).

Если вы уже купили host-адаптер Adaptec SAS, его можно будет легко подключить к S50 и с помощью Adaptec Storage Manager управлять приводами. Если установить жёсткие диски SATA по 500 Гбайт, то мы получим хранилище на 6 Тбайт. Если же взять 300-Гбайт накопители SAS, то ёмкость составит 3,6 Тбайт. Поскольку экспандер связан с host-контроллером двумя четырёхканальными интерфейсами, мы получим пропускную способность 2,4 Гбайт/с, которой будет более чем достаточно для массива любого типа. Если же установить 12 накопителей в массив RAID0, то максимальная пропускная способность составит всего лишь 1,1 Гбайт/с. В середине этого года Adaptec обещает выпустить немного модифицированную версию с двумя независимыми блоками ввода/вывода SAS.

SANbloc S50 содержит функцию автоматического мониторинга и автоматического управления скоростью вращения вентилятора. Да, устройство работает слишком громко, так что мы с облегчением отдали его из лаборатории после завершения тестов. Сообщение о сбое привода отправляется контроллеру через SES-2 (SCSI Enclosure Services) или через физический интерфейс I2C.

Рабочие температуры для приводов составляют 5-55°C, а для оснастки - от 0 до 40°C.

В начале наших тестов мы получили пиковую пропускную способность всего 610 Мбайт/с. Поменяв кабель между S50 и host-контроллером Adaptec, мы всё-таки смогли достичь 760 Мбайт/с. Для нагрузки системы в режиме RAID 0 мы использовали семь жёстких дисков. Увеличение числа жёстких дисков не приводило к повышению пропускной способности.

Тестовая конфигурация

Системное аппаратное обеспечение
Процессоры 2x Intel Xeon (ядро Nocona)
3,6 ГГц, FSB800, 1 Мбайт кэша L2
Платформа Asus NCL-DS (Socket 604)
Чипсет Intel E7520, BIOS 1005
Память Corsair CM72DD512AR-400 (DDR2-400 ECC, reg.)
2x 512 Мбайт, CL3-3-3-10
Системный жёсткий диск Western Digital Caviar WD1200JB
120 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 8 Мбайт, UltraATA/100
Контроллеры накопителей Контроллер Intel 82801EB UltraATA/100 (ICH5)

Promise SATA 300TX4
Драйвер 1.0.0.33

Adaptec AIC-7902B Ultra320
Драйвер 3.0

Adaptec 48300 8 port PCI-X SAS
Драйвер 1.1.5472

Adaptec 4800 8 port PCI-X SAS
Драйвер 5.1.0.8360
Прошивка 5.1.0.8375

LSI Logic SAS3442X 8 port PCI-X SAS
Драйвер 1.21.05
BIOS 6.01
Хранилища
Оснастка на 4 отсека для внутренней установки с горячей заменой

2U, 12-HDD SAS/SATA JBOD
Сеть Broadcom BCM5721 Gigabit Ethernet
Видеокарта Встроенная
ATi RageXL, 8 Мбайт
Тесты
Измерение производительности c"t h2benchw 3.6
Измерение производительности ввода/вывода IOMeter 2003.05.10
Fileserver-Benchmark
Webserver-Benchmark
Database-Benchmark
Workstation-Benchmark
Системное ПО и драйверы
ОС Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition, Service Pack 1
Драйвер платформы Intel Chipset Installation Utility 7.0.0.1025
Графический драйвер Сценарий рабочей станции.

После изучения нескольких новых жёстких дисков SAS, трёх соответствующих контроллеров и двух оснасток стало понятно, что SAS - действительно перспективная технология. Если вы обратитесь к технической документации SAS, то поймёте, почему. Перед нами не только преемница SCSI с последовательным интерфейсом (быстрым, удобный и лёгким в использовании), но и прекрасный уровень масштабирования и наращивания инфраструктуры, по сравнению с которым решения Ultra320 SCSI кажутся каменным веком.

Да и совместимость просто великолепная. Если вы планируете закупить профессиональное оборудование SATA для вашего сервера, то стоит присмотреться к SAS. Любой SAS-контроллер или оснастка совместимы с жёсткими дисками и SAS, и SATA. Поэтому вы сможете создать как высокопроизводительное окружение SAS, так и ёмкое SATA - или оба сразу.

Удобная поддержка внешних хранилищ - ещё одно важное преимущество SAS. Если хранилища SATA используют либо какие-то собственные решения, либо одиночный канал SATA/eSATA, интерфейс хранилищ SAS позволяет наращивать пропускную способность соединения группами по четыре канала SAS. В итоге мы получаем возможность наращивать пропускную способность под нужды приложений, а не упираться в 320 Мбайт/с UltraSCSI или 300 Мбайт/с SATA. Более того, экспандеры SAS позволяют создать целую иерархию устройств SAS, так что свобода деятельности у администраторов большая.

На этом эволюция устройств SAS не закончится. Как нам кажется, интерфейс UltraSCSI можно считать устаревшим и потихоньку списывать со счетов. Вряд ли индустрия будет его совершенствовать, разве что продолжит поддерживать существующие реализации UltraSCSI. Все же новые жёсткие диски, последние модели хранилищ и оснасток, а также увеличение скорости интерфейса до 600 Мбайт/с, а потом и до 1200 Мбайт/с - всё это предназначено для SAS.

Какова же должна быть современная инфраструктура хранения? С доступностью SAS дни UltraSCSI сочтены. Последовательная версия является логичным шагом вперёд и справляется со всеми задачами лучше предшественницы. Вопрос выбора между UltraSCSI и SAS становится очевидным. Выбирать же между SAS или SATA несколько сложнее. Но если вы смотрите в перспективу, то комплектующие SAS окажутся всё же лучше. Действительно, для максимальной производительности или с точки зрения перспектив масштабируемости альтернативы SAS сегодня уже нет.

Высокопроизводительные серверные накопители для решения ответственных задач редко попадают в поле зрения IT-изданий. Ничего удивительного, ведь мы в большей степени ориентируемся на массового покупателя, чем на системных администраторов и поставщиков серверного оборудования. Между тем проводить тесты серверных HDD даже важнее, чем тесты десктопных, - по нескольким причинам. Во-первых, из-за более высокой стоимости накопителей и более высокой чувствительности серверных задач к производительности. После массового распространения твердотельных накопителей различия между десктопными дисками перестали иметь большое значение, а в сервере замена HDD на SSD еще далеко не всегда целесообразна. Следующее обстоятельство вытекает из первого: HDD для десктопа или домашнего NAS вполне можно выбирать по базовым техническим характеристикам (объем, скорость вращения шпинделя, емкость пластин). В случае с серверным HDD многое зависит от оптимизации микропрограммы, которая проявляет себя в сложной нагрузке и, соответственно, требует специальных тестов, чтобы уловить эти особенности. Наконец, при больших масштабах вступает в игру такой параметр, как отношение производительности к энергопотреблению накопителя.

За последние несколько лет выбор жестких дисков корпоративного назначения, определенно, стал проще. Перестали производиться модели с интерфейсами Fibre Channel и SCSI. Накопители разделились на два класса: модели в форм-факторе 3,5 дюйма ограничиваются скоростью вращения 7200 об/мин, обладают интерфейсом SAS или SATA - на выбор и предназначены для хранения «холодных» данных (nearline storage). Диски со скоростью 10 000-15 000 об/мин пользуются интерфейсом SAS и в большинстве своем перешли в форм-фактор 2,5 дюйма (SFF - Small Form Factor), который позволяет увеличить количество шпинделей на юнит в стойке. Только у HGST еще остались накопители класса 15К в форм-факторе 3,5 дюйма и с портами Fibre Channel.

Nearline-дискам в конфигурации SATA мы уже постоянно уделяем внимание, а вот тест SAS/SCSI-накопителей впервые публикуется на 3DNews.

⇡ Участники тестирования

В сравнении приняли участие следующие устройства:

  • HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200);
  • HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200);
  • Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006);
  • Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1,2 Тбайт (ST1200MM0017);
  • Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5 600 Гбайт (ST600MP0035);
  • Toshiba AL13SEB 900 Гбайт (AL13SEB900);
  • Toshiba AL13SXB 600 Гбайт (AL13SXB600N);
  • WD VelociRaptor 1 Тбайт (WD1000DHTZ).

В противоположность жесктим дискам для настольных ПК и NAS, SAS-накопители не так сильно отличаются друг от друга. Все участники:

а) выпускаются в форм-факторе 2,5 дюйма с толщиной 15 мм;

б) обладают двумя портами SAS для повышения отказоустойчивости;

в) подготовлены для работы в режиме 24/7 в условиях телекоммуникационной стойки;

г) позволяют пользователю конфигурировать размер сектора для записи дополнительных метаданных;

д) характеризуются одинаковыми показателями надежности (MTBF, число циклов парковки головок);

е) продаются с пятилетней гарантией производителя.

Для тестирования были выбраны модели максимального объема в соответствующих линейках. Представлена продукция всех компаний, которые сегодня выпускают HDD, за одним исключением. Мы исчерпали все возможности получить на тест диск WD Xe (кроме как просто купить его за немалые деньги), а недавно эта марка и вовсе пропала с корпоративного сайта Western Digital - видимо, снимается с производства. В итоге из всех дисков со скоростью вращения шпинделя 10-15 тыс. об/мин у WD остался только VelociRaptor - по сути, производная от WD Xe, но с интерфейсом SATA. Чтобы WD хоть как-то была представлена в обзоре, мы включили VelociRaptor в число участников. Конечно, 100-процентной заменой SAS-накопителям его считать нельзя, однако масса серверов работает на SATA-накопителях, так что и VelociRaptor можно пустить в дело. Кроме того, если посмотреть с другой стороны, любой из дисков для SAS можно использовать в рабочей станции с соответствующим HBA (Host Bus Adapter) вместо VelociRaptor, что также оправдывает участие этого диска в сегодняшнем тесте.

Производитель HGST HGST Seagate Seagate Seagate Toshiba Toshiba Western Digital
Серия Ultrastar C10K1800 Ultrastar C15K600 Savvio 10K.6 Enterprise Performance 10K HDD v7 Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5 AL13SEB AL13SXB VelociRaptor
Модельный номер HUC101818CS4200 HUC156060CSS200 ST900MM0006 ST1200MM0017 ST600MP0035 AL13SEB900 AL13SXB600N WD1000CHTZ/WD1000DHTZ
Форм-фактор 2,5 дюйма 2,5 дюйма 2,5 дюйма 2,5 дюйма 2,5 дюйма 2,5 дюйма 2,5 дюйма 3,5/2,5 дюйма
Интерфейс SAS 12 Гбит/с SAS 12 Гбит/с SAS 6 Гбит/с SAS 6 Гбит/с SAS 12 Гбит/с SAS 6 Гбит/с SAS 6 Гбит/с SATA 6 Гбит/с
Dual-port Да Да Да Да Да Да Да Нет
Емкость, Гбайт 1 800 600 900 1 200 600 900 600 1000
Конфигурация
Скорость вращения шпинделя, об/мин 10 520 15 030 10 000 10 000 15 000 10 500 15 000 10 000
Плотность записи данных, Гбайт/пластину 450 200 300 300 200 240 НД 334
Число пластин/головок 4/8 3/6 3/6 4/8 3/6 4/8 НД 3/6
Объем буфера, Мбайт 128 128 64 64 128 64 64 64
Размер сектора, байт 4096-4224 512-528 512-528 512-528 4096-4224 512-528 512-528 512
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с 247 250 195 195 246 195 228 200
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с 247 250 195 195 246 195 228 200
Burst rate, чтение/запись, Мбайт/с 261 267
Внутренняя скорость передачи данных, Мбайт/с 1307-2859 1762-3197 1440-2350 1440-2350 НД НД НД НД
Average seek time: чтение/запись, мс 3,7/4,4 2,9/3,1 НД НД НД 3,7/4,1 2,7/2,95 НД
Track-to-track seek time: чтение/запись, мс НД НД НД НД НД 0,2/22 НД НД
Full stroke seek time: чтение/запись, мс 7,3/7,8 7,3/7,7 НД НД НД НД НД НД
Надежность
MTBF (среднее время наработки на отказ), ч 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000 2 000 000 1 400 000
AFR (annualized failure rate), % НД 0,44 0,44 0,44 0,44 НД 0,44 НД
Число циклов парковки головок 600 000 600 000 НД НД НД НД 600 000 600 000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт 5,4/7,6 5,8/7,5 3,9/7,8 4,6/8,1 5,3/8,7 3,9/НД 5,0/9,0 4,2/5,8
Типичный уровень шума: бездействие/поиск 34/38 дБA 32/38 дБA 30 дБA / НД 31 дБA / НД 32,5/33,5 дБA 30 дБA /НД 33 дБA /НД 30/37 дБА
Максимальная температура, °C: диск включен/диск отключен 55/70 55/70 60/70 60/70 55/70 55/70 55/70 55/70
Ударопрочность: диск включен (чтение) /диск отключен 30 g (2 мс) - запись / 300 g (2 мс) 25 g (2 мс) / 400 g (2 мс) 25 g (2 мс) / 400 g (2 мс) 25 g (2 мс) / 400 g (2 мс) 100 g (1 мс) / 400 g (2 мс) 100 g (1 мс) / 400 g (2 мс) 30 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
Габаритные размеры: Д × В × Г, мм 101 × 70 × 15 100 × 70 × 15 101 × 70 × 15 101 × 70 × 15 101 × 70 × 15 101 × 70 × 15 101 × 70 × 15 101 × 70 × 15/ 147 × 102 × 26
Масса, г 220 219 212 204 230 240 230 230/500
Гарантийный срок, лет 5 5 5 5 5 5 5 5
Средняя розничная цена, руб.* 161 000 36 000 20 000 26 900 49 600 17 800 24 100 14 000 / 12 600

⇡ Описание участников тестирования

HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200)

Это самый емкий диск в новейшей линейке десятитысячников HGST. Серия Ultrastar C10K1800 примечательна в нескольких отношениях. В моделях, наименование которых заканчивается на S420x, благодаря высокой плотности записи с применением форматирования секторами по 4 Кбайт (нативным или с эмуляцией 512-байтовых секторов) достигнута емкость 450 Гбайт на пластину. Поэтому диск вмещает до 1,8 Тбайт, а скорость последовательного чтения/записи вышла на уровень HDD класса 15 тыс. об/мин.

Остальная часть линейки состоит из дисков с разметкой по 512-528 байт, обладающих менее выдающимся быстродействием и объемом вплоть до 1,2 Тбайт.

Все модели в линейке C10K1800 имеют так называемый media cache. В нескольких местах на поверхности пластин выделены области, служащие энергонезависмым кешем. Вместо того чтобы нести данные к запрошенному сектору, записывающая головка диска сбрасывает их в ближайшую кеширующую область, а в простое диска они перемещаются на нужное место.

Между прочим, это самый дорогой диск в тесте, просто фантастически дорогой - в среднем 161 тыс. рублей в московских интернет-магазинах. А в Америке, кстати, намного дешевле - $800 на newegg.com .

HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200)

HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200)

Единственная линейка 2,5-дюймовых дисков со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин в ассортименте HGST. Диски Ultrastar C15K600 одновременно обладают предельной на текущий момент скоростью последовательного чтения/записи и низкой латентностью. Физическое форматирование пластин выполняется секторами по 512-528 либо 4096-4224 байт (с нативным доступом или эмуляцией 512 байт). В тестировании участвует самая емкая модель в линейке - 600 Гбайт с секторами по 4 Кбайт.

HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200)

Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006)

Это довольно-таки старые диски - позапрошлого поколения по сравнению с актуальной линейкой Enterprise Performance 10K от Seagate. Поэтому производительность Savvio 10K.6 уже не передовая в данном классе. Форматирование пластин выполнено секторами по 512-528 байт. Впрочем, эти диски все еще есть в продаже, имеют неплохой объем (вплоть до 900 Гбайт) и относительно недороги.

Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006)

Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1,2 Тбайт (ST1200MM0017)

Эта серия тоже успела формально устареть к моменту выхода теста, уступив место Enterprise Performance 10K HDD v8. От Savvio 10K.6 данные диски отличаются только повышенным до 1,2 Тбайт объемом, но это достигнуто путем увеличения числа пластин, а не плотности записи, поэтому в отношении заявленной производительности с предыдущим поколением разницы нет. Участвующая в тестировании модель ST1200MM0017 обладает встроенным шифрованием.