Введение

RAID массивы всё чаще становятся такой же неотъемлемой частью персонального компьютера, как и сервера. Причин тому предостаточно: за последние несколько лет жёсткие диски сильно продвинулись в технологическом плане: они сменили несколько интерфейсов от ATA/33 до SATA 300, вырос объём кэш-памяти, а технология перпендикулярной записи кардинально снизила стоимость одного гигабайта объёма HDD. Неизменным осталось одно - надёжность жёстких дисков. И хотя сегодня производители дают гарантию на жёсткие диски для настольных ПК до 5 лет, а заявленное время наработки на отказ составляет до 136 лет (1.2 млн. часов), никто не гарантирует, что винчестер не выйдет из строя в любой момент. Исследования показывают, что жесткие диски очень часто выходят из строя в течение первых трёх месяцев службы - наиболее подло, когда пользователь так уверен в новеньком быстром жёстком диске.

Наглядно о надёжности современных винчестеров говорит исследование, проведённое компанией Google. Ниже мы приводим график вероятности выхода из строя винчестера в зависимости от его срока службы и загрузки. Полностью ознакомиться с исследованиями Google и набраться пессимизма можно, скачав отчёт на английском языке в формате .pdf.

Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его возраста

Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его загрузки

Наиболее простой способ повысить надёжность данных - использовать зеркалированный массив RAID 1. В этом случае два винчестера работают как один, дублируя содержимое друг друга. При установе двух дисков в RAID 1, вы теряете объём в два раза (получаете объём одного HDD), но при поломке любого из них, система продолжит работать и у вас будет время для резервного копирования и замены жёстких дисков. Надо сказать, что технология RAID 1 стара как мир, но всё большее распространение в домашних компьютерах получает только сейчас. И вот причины:

• Современные винчестеры стоят достаточно дёшево, чтобы можно было ставить 2 жёстких диска вместо одного в обычный домашний компьютер

• Большинству пользователей достаточно объёма и одного винчестера стоимостью 80$

• Современные винчестеры достаточно быстры, чтобы можно было отдать поступиться скоростью в угоду надёжности

• Современные жёсткие диски всё ещё не надёжны

Конечно, своевременный бэкап позволяет избежать лишних трат на создание RAID массивов, но делать резервные копии больших винчестеров можно, разве что, на такие же большие винчестеры. Плюс, при выходе из строя основного диска вы потратите время на восстановление данных из архива. Применение RAID 1 нисколько не освобождает пользователя от создания резервных копий, т.к. массив всё ещё остаётся не защищённым против действий пользователя и программных сбоев (вирусы, хакерские атаки и т.д.), но в случае поломки одного из защищённых винчестеров, компьютер продолжит работать на втором HDD.

Но до сих пор не все материнские платы поддерживают RAID. Если у вас такая материнская плата, если на плате уже не хватает портов для подключения ещё пары дисков, или хочется использовать контроллер, чтобы можно было легко делать апгрейд материнской платы, вы встанете перед выбором выбором модели RAID-контроллера.

RAID 1 - оптимальный выбор для дома

Условно, RAID-контроллеры можно разделить на два типа: полностью аппаратные и хост-контроллеры, полупрограммные. Первые отличаются наличием собственного процессора, частотой до 800 МГц (а в будущем и выше), на который ложится вся нагрузка по обслуживанию массива. Мощь этого процессора востребована в массивах RAID 5, RAID 50, RAID 6 и RAID 60. Это не наш случай. RAID-контроллеры для домашнего использования, как правило, имеют 2 или 4 порта. Это позволяет строить на них массивы уровня 0, 1, 10 и 5, последние два - на 4-портовых контроллерах. Рассмотрим, почему мы откажемся от всех типов, кроме одного.

• RAID 0 - подключает винчестеры в последовательную цепь. При поломке любого из них, вы теряете данные на массиве. С каждым добавленным в массив жёстким диском, надёжность решения снижается. Массив RAID 0 в два раза менее надёжен, чем 1 винчестер.

• RAID 10 - подключает четыре винчестера: два последовательно и два параллельно. Считается надёжным, как и RAID 1, но требует установки 4 дисков. В итоге вы получаете объём, равный сумме двух HDD. Но так ли он надёжен? Если параллельно работают две последовательных цепочки из двух винчестеров, насколько он надёжен? RAID 10 позволяет выйти из строя двум дискам. При его структуре A1B1+A2B2, он выдерживает следующие комбинации поломок: A1, B1, A2, B2, A1B1, A1B2, A2B1, A2B2. Но остаются две смертельные комбинации: A1A2 и B1B2, а так же любая поломка 3-х дисков. Вероятность выхода из строя одновременно двух дисков A1A2 или B1B2 в два раза выше, чем если бы массив состоял из двух дисков. Поэтому паранойя торжествует, и мы отказываемся от RAID 10.

• RAID 5 - требует большой вычислительной мощности, наличия минимум трёх дисков, и при этом он выдерживает выход из строя только одного диска. Давая преимущество в объёме, он имеет свойство "рассыпаться", особенно на полупрограммных контроллерах. Это слишком сложная технология, чтобы доверять её контроллеру за 50$. Возможно, существуют тысячи примеров удачной реализации надёжных RAID 5 на дешёвых контроллерах, но паранойе достаточно такого же количества сообщений на форумах с криками "спасите, рассыпался RAID 5".

Выходит, что самый простой и самый надёжный из недорогих массивов - RAID 1. Для его реализации не нужно столько ресурсов, как для RAID 5. Его можно реализовать на двух дисках. Он не требует перестройки структуры диска, поэтому в случае чего, винчестер можно вытащить из массива и подключить напрямую к материнской плате, пусть даже в другой компьютер. Все RAID контроллеры поддерживают RAID 1, и стоят такие решения порой в несколько раз дешевле одного винчестера.

Но создавая RAID 1, мы должны быть готовы к тому, что скорость массива снизится по сравнению с одним диском, загрузка CPU повысится, а объём массива будет равен объёму одного из двух винчестеров.

Если просмотреть прайс-листы компьютерных магазинов в поисках RAID-контроллеров, то вы обнаружите, что с трудом можно найти старые-добрые решения HighPoint, Adaptec и даже Promise. Новый мир принёс перемены, и теперь перед нами такие брэнды, как Orient, Tekram и STLab.

Мы тестируем следующие модели RAID контроллеров:

• Orient S-822R (SiI3112), PCI, 2x SATA

• Tekram TR-824 (SiI 3114), PCI, 4xSATA

• Orient V-802R (VIA VT6421A), PCI, 2xSATA, 1xPATA

• Orient S3132 RAID (SiI3132), PCI Express 1x, 2+2 SATA

• STLab A-341 (SiI3132), PCI Express 1x, 2x SATA + 2x E-SATA

Четыре контроллера на чипах Silicon Image, один - на чипе VIA, три - с интерфейсом PCI, два - с более новым PCI Express 1x. И как раз у нас будет шанс проверить, насколько новая шина PCI Express 1x даёт преимущества по сравнению с PCI 2.3.

• Все контроллеры имеют собственный BIOS и позволяют загружаться с RAID массива

• Все контроллеры поставляются в комплекте с кабелями Serial ATA

• Все контроллеры поставляются в комплекте с переходниками питания PCPlug-SATA

• Все контроллеры поддерживают режим JBOD, позволяющий использовать винчестеры по одному, без организации RAID массива

• Ни один контроллер не имеет низкопрофильной планки для установки в низкопрофильные корпуса.

Тестовая конфигурация:

• Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)

• 2x512 Mb DDR2 PC5300

• Asus P5LD2

• GeForce 7300Gs

• Windows XP SP2 на Maxtor DiamondMax 9 80Gb

• 2xSamsung HD161HJ 160 Gb

Для тестирования мы взяли два винчестера Samsung HD161HJ. Эти диски имеют объём 160 Гб, кэш 8 Мб, интерфейс SATA 300 и частоту вращения шпинделя 7200 rpm. Он поддерживает NCQ, что покажет преимущества при работе с контроллерами, поддерживающими Native Command Queing. В общем-то, обычный современный недорогой диск. При тестировании винчестер форматировался под NTFS с размером сектора 64Кб.

Для каждого устройства мы будем приводить результаты тестов, а потом подведём итоговое сравнение. Вот, что показал один винчестер Samsung HD161HJ в тестах CrystalMark 2.1, HDTach 2.61, SiSoft Sandra XII и PCMark05. Кликните на диаграмму для увеличения.

Интересующиеся могут ознакомиться с результатами одного диска, а мы перейдём к рассмотрению первого RAID контроллера, Orient S-822R.

Orient S-822R

Перед нами двухканальный Serial ATA RAID контроллер, построенный на базе чипа Silicon Image SiI3112. Низкопрофильная плата красного цвета со стандартной металлической планкой. При средней стоимости 19$, это очень распространённое решение для тех, кому нужен RAID контроллер с интерфейсом PCI.

Это достаточно старый чип, он поддерживает стандарт Serial ATA 1.5 Gbps (SATA 150), так что современные винчестеры с интерфейсом SATA 300 при возникновении проблем с совместимостью надо переключать в режим SATA 150. На некоторых дисках это делается перемычками, на некоторых - программно, автоматически. В нашем случае, переключение интерфейса винчестера не потребовалось - всё заработало автоматически.

Чип Silicon Image SiI3112 поддерживает интерфейс PCI 32-bit/66 MHz, что позволяет ему передавать данные южному мосту со скоростью до 266 Мб/с, естественно, если материнская плата поддерживает такой режим работы PCI шины.

На плате установлен чип ST39SF010A, перезаписываемый Flash EEPROM объёмом 1 Мбит. При современных тенденциях устанавливать на контроллеры неперезаписываемые чипы, плата Orient S-822R выглядит предпочтительно.

Из BIOS контроллера вы можете создавать RAID массив уровня 0 или 1, причём имеется возможность при этом сохранить данные на первом диске. Так же вы можете форматировать диски на низком уровне в случае появления битых секторов, а так же производить перестройку массива. Не хватает, разве что, функции проверки соответствия дисков в массиве. В случае если массив был разрушен, после подстановки нового диска перестройка производится в фоновом режиме, не мешая вам работать.

Создание RAID 1 массива без сохранения данных на дисках, например, на новых компьютерах, занимает всего пару секунд. После этого вы можете работать уже с логическим диском.

Учитывая низкую стоимость и возможность перепрошивки BIOSа, это наиболее вероятный RAID контроллер на 2 SATA диска в домашнем комьютере. А следующая модель - логическое продолжение предыдущей.

Tekram TR-824

Контроллер от известного брэнда построен на базе чипа Silicon Image SiI3114, и поддерживает до 4 винчестеров с интерфейсом SATA. За счёт поддержки четырёх дисков, он позволяет создавать массивы RAID 0, RAID 1, RAID 10, а так же RAID 5. Этот контроллер так же ограничен в поддержке дисков с интерфейсом SATA 150 и так же поддерживает шину PCI 32-bit/66 MHz.

Поддержка до четырёх дисков позволяет создавать конфигурации с дисками "горячей подмены", Hot Spare, которые простаивают в компьютере до тех пор, пока один из винчестеров RAID массива не сломается. Как только это происходит, диск Hot Spare подключается в массив вместо сломанного, после чего производится перестроение массива. Hot Spare активно используется в многодисковых конфигурациях, в массивах RAID 5 и RAID 6, где после выхода из строя одного винчестера, резко возрастает нагрузка на оставшиеся, что может привезти и к их поломке.

Дома время работы RAID массива в деградированном состоянии не столь актуально, как в серверах, да и причины, по которым мы отказываемся от RAID 5, мы уже рассмотрели. А для RAID 1 диски горячей подмены актуальны лишь при повышенной заботе пользователя о данных (читай параноидальном расстройстве).

Но вот возможность построения RAID 10 или подключения четырёх дисков может потребоваться тем пользователям, кому нужна повышенная производительность дисковой системы при более высокой надёжности, чем RAID 0, и кто готов установить ради этого 4 винчестера в компьютер.

Контроллер Tekram TR-824 имеет разъёмы для подключения четырёх светодиодных индикаторов, плюс - индикаторы установлены под каждым S-ATA портом. Это очень удобно, поскольку далеко не каждый RAID контроллер начального уровня заставит мигать индикатор HDD на корпусе вашего компьютера.

На контроллере установлен перепрошиваемый чип флэш-памяти Winbond, точную модификацию которого прочесть не удалось - наклейка стёрла все надписи.

Поддержка 4 каналов делает этот контроллер самым дорогим в нашем сравнении - 45$. А чтобы реализовать его преимущества, придется потратить на жёсткие диски в два раза большую сумму - не каждый пользователь готов вложить так много в дисковую подсистему компьютера.

Следующий контроллер, так же позволяет подключать 4 диска, но он более интересен тем, у кого в системе установлены как SATA, так и IDE винчестеры.

Orient V-802R

Чипы VIA редко используются в RAID-контроллерах, но именно они позволяют создавать универсальные решения для подключения старых IDE и новых SATA дисков. Яркий пример тому - контроллер Orient V-802R на чипе VIA Vectro VT6421A. Этот RAID контроллер имеет два порта SATA 150 и один ATA133/100/66 порт.

И хотя вы не можете объединять в один RAID-массив SATA и IDE винчестеры, этот контроллер очень пригодится тем, кому некуда подключить старые жёсткие диски. Ведь на современных материнских платах часто устанавливается только один IDE разъём для подключения DVD-приводов.

Контроллер Orient V-802R так же поддерживает шину PCI 2x, обеспечивая передачу данных со скоростью до 266 Мб/с на соответствующих материнских платах.

На плате установлен чип перепрошиваемой флэш-памяти WinBond W49V002AP, так что вы сможете заливать в EEPROM обновления, если потребуется.

BIOS контроллера имеет функцию автоматического создания массива, которая избавит пользователя от лишних телодвижений. Хотя процесс объединения дисков в массивы итак сложным назвать язык не поворачивается, нам трудно сказать, проще ли он у чипов VIA или Silicon Image.

Конечно, совместимость со старыми дисками - это хорошо, а когда контроллер на 2 SATA устройства и 2 IDE устройства стоит всего 14$ - это просто отлично, но прогресс не стоит на месте, и для тех, кто подбирает RAID контроллер для современного компьютера, следующие две модели.

Orient S3132 RAID и STLab A-341

Эти два RAID контроллера - пример современного подхода к разработке устройств. Во-первых, они используют самый современный чип Silicon Image SiI3132, во-вторых они имеют интерфейс PCI Express 1x, так что будет для чего использовать пока ещё мало востребованные порты на материнской плате. В-третьих, они настолько компактны, что меньше остальных влияют на воздушные потоки в корпусе. И в конце концов они похожи, как братья близнецы, но мы найдём в них различия.

Чип Silicin Image SiI3132 поддерживает два SerialATA 300 устройства с одной стороны и шину PCI Express 1x с другой стороны, обеспечивая скорость передачи по интерфейсной шине до 2.5 Гбит/с (312 Мб/с). Это уже серьёзная заявка на современные RAID массивы, не ограниченные по скорости тормозным интерфейсом. Данный чип поддерживает NCQ, что ставит его в более выгодное положение при использовании дисков с поддержкой этой технологии.

Перед нами два контроллера, построенные на референсном дизайне: слева - STLab A-341, справа - Orient S3132 RAID. Внешне они очень похожи, и как видно на фотографиях, каждая плата имеет по четыре порта: два внешних и два внутренних.

Так как сам чип SiI3132 поддерживает только два SATA 300 устройства, то и использовать вы можете только половину портов на плате, какие именно, внешние или внутренние - вы выставляете перемычками.

Причём, у контроллера STLab A-341 внешние порты соответствуют стандарту ESATA для подключения внешних винчестеров с этим интерфейсом, а у Orient SiI3132 RAID снаружи доступны обычные SATA порты, подключить к которым ESATA устройства можно будет только через переходник, покупаемый отдельно.

На контроллере STLab A-341 установлен FLASH-чип EON EN29LV040A, который может быть заблокирован на запись или стирание, чтобы пользователь не мог купить более дешёвый аналогичный SATA контроллер без поддержки RAID и добавить её перепрошивкой BIOS-а. В нашем случае был именно такой, заблокированный BIOS - программа перепрошивать его отказывалась. На плате Orient S3132 RAID установлен флэш чип Winbond W27E010P, который такой защиты не имеет, что определённо хорошо, т.к. в случае выхода новой прошивки для контроллера, её можно будет обновить.

BIOS контроллеров одинаков, и он идентичен тому, что используется на Orient S-822R. Он позволяет создавать RAID 1, RAID 0 и JBOD. Собственно, как уже было сказано ранее.

Контроллеры устанавливаются в системе одинаково, интерфейс PCI Express 1x никак не отражается на процессе установки - вы можете загружать систему с массива, построенного на этом контроллере. Лишь бы в операционной системе были установлены драйверы.

Контроллер STLab A-341 стоит в розницу примерно 23$, а модель Orient S3132 RAID - примерно 21$. Соответственно, если нет надобности использовать внешние ESATA устройства, а плата берётся именно под домашний RAID 1, надо ли платить больше?

Результаты тестирования Orient S3132 RAID:

Результаты тестирования STLab A-341:

Ну что же, мы рассмотрели и протестировали все контроллеры, теперь пришло время свести вместе все результаты и сделать выводы.

Результаты тестирования

Итак, прежде, чем мы сведём результаты в общие диаграммы, напомним ещё раз нашу тестовую конфигурацию.

Тестовая конфигурация:

• Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)

• 2x512 Mb DDR2 PC5300

• Asus P5LD2

• GeForce 7300Gs

• Windows XP SP2 на Maxtor DiamondMax 9 80Gb

• 2xSamsung HD161HJ 160 Gb

В режиме тестирования одного жёсткого диска, винчестер подключался к SATA порту южного моста материнской платы.

CrystalDisk Mark

В тесте CrystalDisk Mark 2.1 использовались настройки по умолчанию: объём тестовой таблицы - 50 Мб, 5 запусков каждого теста.

При снижении размера блока, ситуация с контроллерами становится более линейной, а разницу в показаниях можно списать на погрешность измерений. Можно сказать, что здесь RAID 1 никак не влияет на скорость дисковой подсистемы.

HDTach 2.61

Тест HDTach 2.61 интересен, прежде всего, своими диаграммами, которые вы уже могли видеть в нашем описании каждого контроллера. Здесь же мы приводим минимальные, максимальные и средние значения.

При том, что время случайного доступа у контроллеров различается на уровне погрешности, интересно посмотреть на загрузку процессора. Как показывает HDTach 2.61, большинство контроллеров не сильно-то нагружают систему. И только драйверы от VIA отличаются большей прожорливостью. Напоминаю, что наш процессор - Pentium D 820 частотой 2.8 ГГц.

SiSoft Sandra XII

Тест Sandra должен нам явно показать ограничения интерфейса при использовании буферизации.

А вот то, что время доступа на RAID контроллерах оказывается ниже, чем на одном диске, говорит о грамотной реализации работы с двумя дисками. И снова чип Silicon Image SiI3132 выигрывает, а VIA VT6421A проигрывает. А контроллер Orient S-822R уже второй раз показывает низкое время доступа. Видимо, дело в прошивке.

PCMark05

Тест PCMark05 более интересен для домашних пользователей, так как при работе с дисковой подсистемой он показывает результаты работы в реальных задачах - загрузке Windows XP, запуске программы и т.д. Посмотрим, что даёт здесь RAID 1.

И последняя диаграмма полностью подтверждает все предыдущие выводы.

Выводы

Если вы решили, что данные, хранящиеся на вашем компьютере стоят дороже, чем второй винчестер и RAID контроллер, то стоит обезопасить себя установкой массива RAID 1. Как мы выяснили, это просто, быстро, недорого, и вы гарантированно приносите в жертву только объём дисковой системы, а скорость может быть даже выше, чем у одного винчестера. Главное - это не ошибиться с выбором RAID контроллера.

Среди протестированных нами контроллеров лучше всего показали себя решения на чипе Silicon Image SiI3132. Это современное решение, поддерживающее интерфейс SATA 300, NCQ и шину PCI Express 1x. Модель Orient S3132 RAID, построенная на этом чипе, выиграла в большинстве текстов. Так как мы подбираем контроллер для RAID массива, обеспечивающего повышенную надёжность, нам не важно, что у неё можно переключать порты со внутренних на внешние. Более важно, что на этой плате установлен нормальный, перепрошиваемый BIOS, который позволит в будущем обновлять микропрограмму контроллера.

При своей низкой стоимости, Orient S3132 RAID - лучший выбор для современного домашнего компьютера.

Если же у вас есть необходимость задействовать старые IDE диски и использовать S-ATA диски, то отличной покупкой станет контроллер Orient V-802R. Он хоть и не показал рекордов по скорости, но обеспечивает необходимую универсальность и поддержку четырёх устройств.

Tekram TR-824 по тестам показал себя не так достойно, как от него ожидали. Эту модель приобретать стоит только если вы решили ставить массив RAID 10 или RAID 1 + Hot Spare. То есть, для более чем двух винчестеров. В нашем конкретном вопросе создания RAID 1 это явный аутсайдер: цена высока, а скорость везде, кроме теста работы с буфером в Sandra XII, не соответствует стоимости.

Orient S-822R - вариант странный. Для старых компьютеров без PCI Express и SATA, куда надо установить новые винчестеры лучше подойдёт более доступный V-802R, который имеет ещё и поддержку IDE. Для компьютеров, выпущенных в последние пару лет, лучше подойдёт модель S3132 RAID. Разве что, когда IDE порт явно не нужен, а PCI Express на материнской плате нет.

Какой бы вы контроллер ни выбрали, помните, что в RAID 1 массив мы зачастую устанавливаем винчестеры из одной партии, они работают в одинаковых условиях и с одинаковой нагрузкой. Так что если выходит из строя один винчестер, надо будет менять оба - вероятность поломки второго очень высока. Но вы, скорее всего успеете сохранить данные и перестроить массив на новых дисках, избежав потери любимых фотографий и лишней нервотрёпки. Как бы то ни было, не забывайте делать резервные копии, ведь никто не застрахован от плохого стечения обстоятельств. 

Мы благодарим Елену Николаеву, руководителя отдела маркетинга компании Orient за предоставленное оборудование.