Гбит/с «чистой» производительности
Базовая редакция стандарта SAS подразумевает пропускную способность на уровне 3 Гбит/с, но ввиду того что это интерфейс с полным дуплексом, данные могут приниматься и отправляться одновременно. Последнее обстоятельство, в сочетании с возможностью организации связи по двум портам, фактически поднимает базовую пропускную способность SAS до уровня 12 Гбит/с «чистой» производительности.
Соединения SAS могут комбинироваться с многопортовостью - наиболее популярен вариант с четырьмя каналами SAS на порт. Как дополнение, некоторые платы хост-контроллеров SAS содержат даже восемь каналов, что в сумме позволяет достигнуть верхнего предела пропускной способности на уровне 48 Гбит/с и, учитывая миниатюрность аппаратной части данного стандарта, представляет собой действительно выдающийся результат.
Менее очевидное обстоятельство, касающееся общей производительности системы, имеет в основе достаточно небольшой (2,5 дюйма) форм-фактор в комбинации с SAS-подключениями. Даже подсоединенные к хост-контроллеру дополнительные жесткие диски обмениваются информацией с контроллером одновременнно, что увеличивает общую производительность системы. В самом ближайшем будущем стоит ожидать значительных улучшений показателей тестовых измерений производительности SAS-систем на фоне их SCSI-предшественников.
Индустриальное распространение SAS
Евгений Патий
"IT News"
Хотя стандарт SAS изначально был задуман как замена «пожилому» SCSI с параллельной схемой включения, он содержит множество новых возможностей, позволяющих значительно расширить, в сравнении с последним, область его применения. В контексте потенциального использования SAS чрезвычайно привлекательным выглядит сочетание его топологии «точка-точка» и несомненно удачного протокола обмена данными c высокой производительностью.
Надежно, выгодно, удобно
Множество современных бизнес-приложений становятся все более нетерпимыми к простоям систем: аппаратная и программная модернизация, регламентные работы, процедуры бэкапа и восстановления данных - все это не в лучшую сторону отражается на времени непрерывной работы. В отличие от традиционного SCSI-интерфейса, SAS реализует двухпортовую схему, что весьма благоприятно сказывается на возможностях восстановления или архивирования данных и, значит, снижает время простоя системы.
Протокол SAS поддерживает коррекцию ошибок между хост-контроллером и дисковыми накопителями - в том случае, если последние имеют эту функцию реализованной на аппаратном уровне. Такая возможность часто используется в продуктах корпоративного уровня в качестве дополнительной меры предосторожности, препятствующей разрушению данных.
SAS и блейд-серверы
Один из примеров использования SAS в качестве основного стандарта корпоративной инфраструктуры хранения данных - блейд-серверы. В то время как популярность блейд-серверов интенсивно растет, SAS выглядит практически идеальным средством для соединения блейдов с общим сетевым хранилищем данных.
SAS идеально масштабируется без останова оборудования при помощи экспандеров и, как все мультинодовые интерфейсы, позволяет доступ множества хостов к разным хранилищам данных. С точки зрения применения с блейд-серверами, привлекательно выглядит и возможность организации смешанных хранилищ SAS и SATA.
Организация SCSI Trade Association ожидает, что блейд-рынок будет доминирующим для стандарта SAS. Кроме того, SAS в ближайшее время станет основным стандартом для подавляющего большинства систем корпоративного уровня.
SAS и SATA: в одной упряжке
SAS-контроллеры, так же как и SAS-расширители (устройства, используемые для масштабирования SAS-топологии), полностью совместимы в плане поддержки как жестких дисков SAS, предназначенных для корпортативного применения, так и дешевых «розничных» SATA-дисков. Гибкость, изначально предусмотренная на этапе разработки стандарта SAS, позволяет комбинировать различные типы накопителей в пределах общей структуры хранилища данных и допускает разнообразие на различных уровнях организации этого хранилища - при условии использования стандартных компонентов.
Это, в свою очередь, делает возможной совместимость дизайнов физического сигнального уровня SAS и SATA. Если же добавить сюда туннельный протокол, то станет совершенно очевидным, что оба эти стандарта способны успешно сосуществовать «в одной упряжке» в рамках единого хранилища данных. Более того, диски различных стандартов могут быть подключены к единому SAS-контроллеру, что просто недостижимо в случае с SCSI или каким-либо иным популярным сегодня интерфейсом.
Преимущества возможности такого многообразия демонстрируют жесткие диски различных стандартов для различных требований к подсистеме хранения данных. Например, для нагруженных систем высокой готовности используются производительные SAS-накопители, для системных разделов или периодических бэкапов данных - дешевые, но емкие диски SATA. Такой подход разумен: система в целом получается сбалансированной как с точки зрения производительности, так и в плане финансовых вложений. А кроме того, не требуется приобретать «лишние» контроллеры - ведь диски этих двух типов подключены к единому производительному SAS-контроллеру.
Краткая сводная таблица, вместившая сведения о наиболее распространенных современных интерфейсах, дает более наглядное представление о возможностях стандарта SAS.
| Производительность | 2 Гбит/с, 4 Гбит/с | 3 Гбит/с | 1,5 Гбит/c, 3 Гбит/с | 1,5 Гбит/с, 3 Гбит/с |
| Скорость вращения накопителей | 10–15 тыс. об/мин | 10–15 тыс. об/мин | 7,2 тыс. об/мин | 7,2–10 тыс. об/мин |
| Типичная емкость накопителей | 300 Гбит | 300 Гбит | 500 Гбит | 500 Гбит |
| Среднее время наработки на отказ | 1,4 млн часов | 1,4 млн часов | 600 тыс. часов | 1,2 млн часов |
| Применение | Серверы высокой готовности, сетевые хранилища данных | Серверы высокой готовности, сетевые хранилища данных | — | Серверы высокой готовности, сетевые хранилища данных |
| Форм-фактор | 3,5 и 2,5 дюйма | 3,5 и 2,5 дюйма | 3,5 дюйма и мобильное исполнение | 3,5 дюйма |
Возможности масштабируемости SAS
Традиционный интерфейс SCSI имеет ряд фундаментальных ограничений, сдерживающих дальнейший рост числа SCSI-систем. Самое серьезное из них касается возможности подключения не более 15 устройств к шине SCSI. Кроме того, дальнейшее наращивание мощности системы ощутимо тормозится физическими возможностями разделяемой шины SCSI.
Стандарт SAS преодолел эти ограничения сразу по нескольким направлениям. Во-первых, в основу интерфейса положена идеология «точка-точка», что, в сущности, делает прохождение электрического сигнала более стабильным. Во-вторых, число подключенных к шине адресуемых устройств может составлять более 16000. Возможность подключать к контроллеру большое число жестких дисков стала более привлекательной с массовым распространением компактных и скоростных накопителей в форм-факторе 2,5 дюйма, позволяя организовывать более «плотные» дисковые массивы по сравнению с использованием винчестеров 3,5 дюйма.
Разговор по поводу масштабируемости не может в полной мере считаться предметным без более глубокого разъяснения сути SAS-экспандеров (расширителей). Параллельный стандарт SCSI подразумевает их в качестве средства, позволяющего ослабить некоторые конструктивные ограничения, в основном для того, чтобы облегчить прохождение электрического сигнала. В то же время SAS-экспандеры способны значительно расширить число подключенных устройств (более 16000), а также увеличить длину соединений между накопителями и контроллерами до нескольких десятков метров. Это достигается с помощью каскадирования экспандеров, а также с применением разрешения или запрещения доступа к хранилищу данных, которым могут пользоваться несколько хостов (в этой связи часто встречается термин «зонирование»).
SAS-экспандеры изначально задумывались как довольно простые устройства, обеспечивающие сравнительно недорогое внедрение в общую инфраструктуру, а их универсальность и невысокая стоимость делают SAS привлекательной альтернативой множеству SCSI-систем. Сейчас имеются 12-, 24- и 36-портовые SAS-экспандеры для организации мощных систем хранения данных, часто способных содержать более сотни жестких дисков.
Рынок и его тенденции
Стоит понимать, что в разрезе рыночной номенклатуры новый интерфейс не выступает конкурентом ни SATA-системам, ни решениям на основе Fibre Channel. Как и его прародитель (SCSI), этот интерфейс займет промежуточную нишу между SATA и FC, возможно, правда, подвинув SATA-системы в тех сегментах, в которых последние (в пору отсутствия лаконичной замены Ultra320 SCSI) его же и потеснили. Говоря проще, с наступлением эры SAS-систем обстановка на рынке СХД должна нормализоваться.
В отношении механической части жестких дисков новый протокол, судя по всему, не принесет каких-либо серьезных изменений. Если, конечно, не считать возможности создания дисков корпоративного класса в форм-факторе 2,5 дюйма. Здесь надо заметить, что создание последних на базе классического интерфейса SCSI было ограничено применением широких шлейфов, которые лишали их одного из главных преимуществ - возможности интеграции в компактную систему. Использование же интерфейса SATA, вопреки ожиданиям, не дало зарождающемуся сегменту рынка корпоративных накопителей форм-фактора 2,5 дюйма особого толчка: из всех ведущих игроков на рынке северов и систем хранения информации 2,5-дюймовые «десятитысячники» активно применяла лишь НР. Впрочем, есть надежда, что широкое распространение SAS внесет коррективы в этом вопросе. Тем более 2,5-дюймовые SAS-накопители с частотой вращения 10 тыс. об/мин уже доступны на рынке - например Seagate Savvio или Fujitsu MAY20xxRC (правда, в России пока не доступны в SAS-конфигурации).
Какова же сфера применения таких накопителей? Однозначно серверные системы. Конечно, не стандартные пьедестальные и даже не тонкие - в них пока прекрасно помещаются и привычные 3,5-дюймовые накопители. А вот для блейд-серверов использование дисков Seagate Savvio или Fujitsu MAY20xxRC будет весьма актуальным решением. Уж сколько ругали эти системы за несбалансированность по части дисковой подсистемы, а решить проблему качественным путем не удавалось. Ведь производительность мобильных 2,5-дюймовых накопителей, включая самые производительные (с частотой вращения 7200 об/мин), пока не дотягивает не то чтобы до серверных винчестеров, но и до настольных. Что уж говорить о реализации таких функций, как Native Command Queuing, которая просто обязана быть у серверного диска!
SAS-накопители в 2,5-дюймовом форм-факторе призваны стать тем самым решением для блейд-серверов, которое так долго ждали. Компактным, сравнительно энергоэкономичным и малогреющимся, а также весьма производительным и интеллектуальным. Собственно, отталкиваясь от всех этих характеристик, аналитики и говорят о хороших перспективах SAS.
SAS в студию!
Описание новых устройств, организующих обвязку интерфейса, уместно начать с накопителей. К сожалению, для проведения тестов нам удалось добыть лишь один тип накопителей с таким интерфейсом. Впрочем, как мы уже говорили, даже в форм-факторе 2,5 дюйма таких дисков на рынке присутствует немало, и, пожалуй, каждый из ведущих производителей жестких дисков уже успел анонсировать соответствующее решение. Так что в самом скором будущем мы надеемся провести полномасштабное тестирование SAS-систем.
В нашей лаборатории побывал Seagate Cheetah 15K.4, 36 Гбайт. В настоящее время он выпускается в модификациях емкостью 36, 73 и 147 Гбайт, причем как с интерфейсами Ultra 320 SCSI и Fibre Channel, так и на базе Serial Attached SCSI. Любопытно, что вне зависимости от интерфейса основные характеристики устройства не меняются. Для новой серии Cheetah среднее время наработки на отказ (MTBF) впервые в индустрии увеличено со стандартных для SCSI-дисков 1,2 до 1,4 млн часов.
| Форм-фактор: 3,5 дюйма Максимальная емкость: 147 Гбайт Интерфейс: Ultra 320 SCSI, Fibre Channel, Serial Attached SCSI Скорость вращения шпинделя: 15 тыс. об/мин Среднее время наработкина отказ (MTBF): 1,4 млн часов |
Надо сказать, что, помимо самих дисков Seagate Cheetah 15K.4, в нашем распоряжении оказалась корзина Adaptec Storage Enclosure 335SAS, рассчитанная на установку четырех SAS- или SATA(II)-накопителей форм-фактора 3,5 дюйма. Новые разъемы внешних SAS-устройств, которыми была оснащена корзина ASE335SAS, позволяют подключить до четырех накопителей, обеспечивая таким образом даже стандартной четырехместной корзине полосу пропускания 1,2 Гбайт/с в одном направлении, то есть до 2400 Мбайт/с в полнодуплексном режиме! Согласитесь, впечатляющая цифра для внешнего компактного хранилища данных.
Внимания заслуживает и SAS RAID-контроллер, который мы использовали для тестирования, - Adaptec 4800SAS, рассчитанный на использование шины PCI-X. Это весьма крупная плата, снабженная системой активного охлаждения.
Собственно, доступное для проведения тестирования оборудование всецело определило тестовую систему, которой стало серверное шасси на основе системной платы Supermicro X6DH8-G2 (чипсет Intel E7520), двух процессоров Intel Xeon EM64T 3,60 ГГц и 1 Гбайт памяти DDR2-400. Тестирование проводилось в среде Windows XP Professional SP2.
Serial Attached SCSI - время пришло?
Валентин Седых
"Экспресс Электроника"
«А у нас - встреча с SAS!» Пожалуй, более точной подводки к настоящему материалу и не придумать. А потому оставим лишние слова и сразу перейдем к делу - описанию интерфейса SAS и тестированию накопителей на его основе.
Для начала развенчаем одно бытующее заблуждение. Создание накопителей на базе стандарта SCSI Ultra640, который долгое время прочили на смену актуальному сегодня SCSI Ultra320, вполне осуществимо. Другое дело, что в том виде, в котором SCSI Ultra640 готов к массовому применению, этот стандарт уже нельзя считать прямым потомком SCSI Ultra320. Невзирая на прежний разъем и созвучное название, мы все равно получим принципиально новую разработку, не обеспечивающую обратной совместимости с существующим парком оборудования.
Учитывая масштабность изменений, объясняемых необходимостью расширения канальных возможностей интерфейса SCSI, разработчики нового стандарта Serial Attached SCSI (SAS) поставили целью обойти ограничения, которые накладывал прежний интерфейс. Так, в ходе разработки удалось устранить такие ограничения интерфейса SCSI, как максимально подключаемое количество устройств (с 16 оно было расширено до 16 256 для одного домена), длина кабеля, необходимость ручной установки детерминаторов накопителей (теперь ID или World Wide Number накопителю присваивается прямо на заводе), а также многие другие. Но ключевой особенностью интерфейса SAS стала возможность значительного наращивания скорости обмена данными. Разрабатываемые в настоящее время спецификации следующего поколения SAS подразумевают обмен данными со скоростью до 6,0 Гбайт/с (сегодняшняя - 3,0 Гбайт/с) при полной совместимости с первым поколением SAS-устройств. При этом следующее за этим поколение, скорее всего, получит скорость обмена данными до 12 Гбайт/с.
Реализованное в SAS полнодуплексное соединение «точка-точка» обеспечивает одновременное функционирование нескольких устройств, как инициирующих обмен данными («инициаторы»), так и исполняющих этот процесс («исполнители»).
Устройства способны передавать информацию сразу в двух направлениях, что позволяет эффективнее использовать пропускную способность шины. Кроме того, широкие порты, применяемые в SAS, делают возможным объединение до восьми SAS- или SATA-каналов, благодаря чему скорость передачи данных может быть увеличена до 24 Гбит/с.
Нельзя не отметить и чисто эргономические изменения. Так, в отличие от привычного 68- или 80-проводного плоского шлейфа, используемого для подключения SCSI-дисков, новый четырехпроводной кабель длиной до 8 м упрощает соединительные разъемы, обеспечивая более приемлемый внутренний температурный режим дисков и эффективное их омывание охлаждающими воздушными массами. В случае необходимости расстояние между SAS-устройствами может быть заметно увеличено за счет так называемых SAS-экстендеров - своеобразных станций подкачки сигнала.
Весьма важной характеристикой архитектуры нового интерфейса также стала высокая гибкость решений на его базе. Так, появилась возможность одновременного подключения разных типов дисков к системе хранения информации. Ведь несмотря на то, что разные типы накопителей обычно рассчитаны на определенные классы приложений, большинство корпоративных пользователей используют как SAS- (SCSI-), так и SATA-диски. Дизайн объединительных плат (backplane) и протокол интерфейса SAS позволяют одновременно применять в одной системе как SAS-, так и SATA-приводы, что снижает стоимость систем хранения данных и значительно упрощает их проектирование.
Нельзя не отметить и такую черту интерфейса, как надежность. На протяжении долгого времени при построении крупных вычислительных систем на базе параллельных интерфейсов использовалось множество контроллеров, обеспечивающих доступ серверов и рабочих станций к дисковым ресурсам, что позволяло добиться непрерывной передачи данных даже в случае выхода из строя одного из контроллеров. Тем не менее подобная схема имеет существенный недостаток - наличие единой точки отказа, способной заблокировать доступ к любому устройству, подключенному к параллельной шине.
Спроектировать систему, не имеющую ни единой точки отказа, можно при помощи устройств SAS с двумя портами.
Другой момент на пути повышения надежности интерфейса - это возможность использования модулей расширения, позволяющих подключать устройства к большому количеству контроллеров, которые поддерживают взаимодействие различных устройств. При этом «исполнители» могут получать команды по одному каналу, в то время как данные передаются по другому, что увеличивает отказоустойчивость системы.
Ну а учитывая тот факт, что при всех своих изменениях Serial Attached SCSI остается не более чем естественным последовательным расширением технологии параллельного интерфейса SCSI, говорить о природной поддержке возможности горячего подключения и применения сортировки команд попросту не приходится. Кроме того, обратная совместимость шины SAS с предыдущими поколениями интерфейса SCSI с точки зрения ПО позволяет без особых усилий интегрировать существующие компоненты (контроллеры и дисковые накопители) в создаваемую SAS-инфраструктуру, не требуя затрат на обучение персонала и изменения уже используемого ПО.
Подводя черту теоретической части материала, можно сделать вывод, что функционально SAS представляет собой логический протокол SCSI, положенный на электрическую и механическую часть SATA. Эта особенность позволяет с минимальными затратами интегрировать SAS-системы в существующие хранилища, созданные на основе SCSI, Infiniband, iSCSI или FC (которые, по сути, также являются SCSI-объектами), что значительно упрощает постепенный переход на новый интерфейс. Благо, этому ничто не препятствует. Например, обмен командами, данными, статусами и другой информацией между SAS-устройствами производится пакетами, во многом аналогичными пакетам для обмена информацией при работе с параллельными SCSI- или Fibre Channel-устройствами. Формат пакетов данных SAS, называемых «фреймами», особенно схож со спецификациями Fibre Channel: каждый из них состоит из блоков командных дескрипторов - CDB (command descriptor block) и других SCSI-конструкций, определяемых другими стандартами SCSI, вроде SCSI Primary Command Set или SCSI Block Command.
| Parallel ATA Serial ATA Parallel SCSI Serial | |||||
| Протокол | ATA | ATA | SCSI | SCSI | SCSI |
| Топология | «шина» | «точка-точка» | «шина» | «точка-точка» (с экстенде- рами) | «петля», fabric |
| Скорость (Мбайт/с) | 100 | 150, 300, 600 | 160, 320 | 150, 300, 600 | 100, 200, 400,1000 |
| Дистанция (м) | 1 | 1 | 25 | 10 | 50 км |
| Адресация | 2 | 1 | 16 | 4096 | 8 млн |
| Поддержка дуплекс- ной передачи | полудуплекс | полудуплекс | полудуплекс | полный дуплекс | полный дуплекс |
| Сдвоенные порты | нет | нет | нет | есть | есть |
Тестирование
Учитывая цели и задачи, а также наличие двух экземпляров накопителя Seagate Cheetah 15K.4, мы сконфигурировали систему хранения информации на базе RAID-массива уровня 0. Ее производительность замерялась при помощи тестового пакета IOMeter, определяющего способность накопителей отвечать на множественные запросы. Мы решили ограничиться исследованием созданного массива в паттернах Workstation (до 64 запросов) и Fileserver, как наиболее типичных для большинства типов серверов. Полученные результаты соотносились с усредненными показателями быстродействия SCSI-накопителей прошлых поколений с частотой вращения 10 и 15 тыс. об/мин (в частности Seagate Cheetah 15K.3, Seagate Cheetah 10K.6, Maxtor Atlas 15K, Fujitsu MAP3147 и других), а также наиболее производительных SATA-дисков, включая WD740GD (Raptor 2) и некоторые другие показательные модели.
Диаграмма 1. IOMeter (RAID 0) — Workstation, IОps
Диаграмма 2. IOMeter (RAID 0) — Fileserver, IOps
Результаты, похоже, не требуют подробных комментариев. С одной стороны, мы видим значительное превосходство Seagate Cheetah 15K.4 над усредненными показателями SCSI-накопителей с частотой вращения 15 тыс. об/мин, в чем, впрочем, и нет ничего удивительного. Кстати, это особенно заметно на паттерне Fileserver, где запросы имеют несложный последовательный характер и более современный диск Seagate Cheetah 15K.4 демонстрирует все свое технологическое лидерство.
Также вызывает интерес переплетение кривых диска Seagate Savvio в форм-факторе 2,5 дюйма с частотой вращения 10 об/мин с 3,5-дюймовыми одноклассниками. Весьма близкие результаты этих устройств лишь подтверждают отличные рыночные перспективы 2,5-дюймовых SAS-накопителей корпоративного класса. Похоже, что широкого внедрения таких устройств можно ожидать не только в секторе блейд-северов, но и полновесных серверных систем и систем хранения информации.
Тестирование или обзор?
Данный вопрос встает перед нами каждый раз, когда мы беремся за исследование того или иного типа серверного оборудования. И жесткие диски с интерфейсом SCSI, и теперь уже его наследника, SAS - не исключение. Мы неоднократно отмечали, что методики тестирования, адекватной реалиям функционирования серверного оборудования, позволяющей точно оценить возможности столь сложных решений, не существует. Нет и тестового программного обеспечения, способного сымитировать всю полноту и разнородность нагрузок даже самого обычного сервера. Исходя из этого, мы решили сделать скорее обзор, нежели полномасштабное тестирование. Особенно неактуальной задача проведения полномасштабного тестирования видится в условиях отсутствия в настоящий момент у тестового образца каких-либо конкурентов. Поэтому цель этого материала - выявление общего уровня быстродействия SAS-накопителей со скоростью вращения 15 000 об/мин в сравнении с SATA- и SCSI-устройствами.
В итоге
По результатам проведенных нами тестов SAS-диски оказались не медленнее SCSI-аналогов. Сомнения по поводу того, смогут они заменить SCSI или нет, отпали сами собой: SAS функциональнее, удобнее в эксплуатации, прогрессивнее и демонстрируют такую же (или более высокую) скорость работы. Тем не менее очевидно, что полный переход к использованию технологии SAS не произойдет мгновенно - она будет постепенно проникать в IТ-инфраструктуру предприятий, шаг за шагом вытесняя существующие интерфейсы. И в обозримом будущем наряду с SAS будут по-прежнему применяться SCSI и Fibre Channel, при этом в ряде случаев (когда, например, на предприятии уже имеется развитая инфраструктура на базе одного из этих интерфейсов) использование SCSI и FC будет даже более оправданным. С другой стороны, инвестировать в них средства при построении новых систем хранения данных бессмысленно, даже с учетом пока еще более высокой цены на SAS-реализации одного и того же оборудования. Как мы уже отметили, новый интерфейс в далекой перспективе не оставляет шансов старым разработкам, и переход на него рано или поздно произойдет.
Это подтверждают и аналитики, которые придерживаются мнения, что уже к середине 2006 года SAS станет наиболее быстроразвивающейся технологией для подсистем хранения данных. А еще раз вспомнив функциональные преимущества SAS, можно уже сейчас с уверенностью говорить, что использование этого интерфейса при проектировании СХД расширит возможности устройств хранения информации и позволит удовлетворить широкий спектр требований различных пользователей.
За предоставленное оборудование редакция журнала "Экспресс Электроника" благодарит
агентство East-Side Consulting.
Жесткий диск от Hitachi, представитель семейства Deskstar, выпускается в вариантах емкостью 250 и 160 Гбайт - в нашем случае рассмотрен менее емкий диск. По заявлениям Hitachi, T7K250 развивает 7200 об/мин на шпинделе и может быть оснащен двумя типами интерфейса - класическим UltraATA 133 и новым SerialATA 3 Гбит/с.
Hitachi Deskstar T7K250
|
Емкость 250 Гбайт Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин Буфер 8 Мбайт Среднее время поиска 8,5 мс |
Нужно отметить, что SATA-диски серии Deskstar T7K250 поставляются, как правило, с предустановленной скоростью передачи данных по интерфейсу 1,50 Гбит/с, а не 3 Гбит/с. Это сделано с целью исключения проблем возможной несовместимости более высокоскоростного интерфейса с несовременными контроллерами. Для пользователей, предпочитающих диск со скоростью интерфейса 3 Гбит/с, предусмотрена утилита Hitachi Feature Tool, с помощью которой можно переключить скоростной режим.
Мультипликаторы портов
Классическое подключение дисков по схеме master-slave в случае с SerialATA II уже неактуально. Спецификация от рабочей группы разработчиков SerialATA II предусматривает подключение к контроллеру SerialATA до 15 жестких дисков при помощи мультипликатора портов. Хотя это намного меньше, чем число соответствующих дисков, которые можно подключить к контроллерам Fibre Channel или Serial Attached SCSI. Но в любом случае такая возможность - дополнительный козырь для вывода технологии SerialATA II на корпоративный рынок.
Native Command Queuing
Технология NCQ призвана увеличить производительность и эффективность жестких дисков SATA II. В обычной ситуации команды чтения и записи поступают с контроллера на диск последовательно, что практически всегда вызывает необходимость чтения и записи в самых разнообразных участках диска. Если команды выполняются строго по мере их поступления, получается большая механическая нагрузка на диск: головке чтения/записи приходится непрерывно перемещаться для доступа к нужным секторам, а шпинделю двигателя - практически постоянно вращаться. Диски SerialATA II используют механизм оптимизации очереди команд, который перестраивает последние таким образом, чтобы минимизировать движения головки и по возможности сократить время вращения шпинделя.
Каждое из этих дополнений к стандарту SerialATA II делает интерфейс намного более приспособленным к работе в корпоративных центрах данных. Однако улучшения, наблюдающиеся в SerialATA II, вовсе не означают, что крупные компании забудут о Fibre Channel и SCSI и моментально обратят свои взгляды на подсистемы, базирующиеся на SerialATA II. Как и ранее, высокопроизводительные интерфейсы, в ближайшее время дополненные и Serial Attached SCSI, будут доминировать на корпоративном рынке, а стандарт SATA II позиционируется лишь в виде вспомогательного или аварийного средства. Не стоит питать иллюзий по поводу революции в корпоративном секторе - сами разработчики стандарта подчеркивают, что хотели бы видеть Serial ATA II в компьютерных инфраструктурах крупных компаний, но в то же время прекрасно отдают себе отчет о гораздо большей привлекательности рынка домашних и офисных систем. Приведем следующий пример. Часто, по прошествии некоторого времени, данные теряют свою актуальность. Чем дольше такой период, тем реже эти данные требуются - например, если файл создан вчера, гораздо вероятнее, что сегодня потребуется именно он, нежели файл, созданный полгода назад. Таким образом, "пожилые" данные гораздо разумнее размещать не на дорогих высокопроизводительных дисках, а на гораздо более дешевых накопителях SerialATA (в данном случае, SATA II), а затем и на архивных магнитных лентах.
Разработчики стандарта SATA II акцентируют внимание именно на этом обстоятельстве, отводя дискам SATA второстепенную роль.
Новые SATA II-накопители выглядят гораздо более надежными, нежели их предшественники, и рассчитаны на работу в режиме 24/7 с большим средним временем наработки на отказ. Они не столь "прочны", как диски SCSI или Fibre Channel, которые не только обладают высокой надежностью, но и работают в условиях сильной загрузки. Диски SATA II обязаны быть достаточно надежными для исполнения "второй роли", при условии не слишком экстремального применения. В этом причина меньшей стоимости дисков SerialATA II по сравнению с дорогими накопителями Fibre Channel и SCSI. На рынке имеется несколько продуктов, относительно которых производители заявили о пропускной способности 3 Гбит/с. Это, например, жесткие диски от Samsung, Hitachi и Western Digital. Вообще же ситуация такова, что еще не все производители представили полный спектр накопителей, "доросших" до уровня 3 Гбит/с, поэтому мы постараемся сравнить общие свойства доступных на рынке дисков.
Результаты
Как видим, в тесте SYSMark 2004 абсолютный чемпион - накопитель от Western Digital, причем конкурентам не помогла и технология Native Command Queuing. Такое ощущение, что WD либо правильно оценила возможности NCQ, либо просто довела до совершенства микропрограммное обеспечение своего винчестера.
Аналогичная картина и в мультимедиатесте Multimedia Content Creation Winstone 2004, который предполагает перекачивание больших объемов данных. Диск WD демонстрирует минимальное преимущество, и интересно, что в ряде случаев применение NCQ негативно сказывается на результате. В бизнес-тесте Business Winstone 2004 победителем оказался диск Samsung.
Samsung HD160JJ
Новые винчестеры Samsung предлагаются в модификациях емкостью 80 Гбайт (модель HD080HJ), 120 Гбайт (модель HD120IJ) и 160 Гбайт (модель HD160JJ). Оборудованы буфером традиционной емкостью 8 Мбайт и имеют скорость вращения шпинделя 7200 об/мин. Среднее время поиска составляет 8,9 мс, минимальное время наработки на отказ достигает 600 тыс. часов.
Samsung SpinPoint HD160JJ
| Емкость 160 Гбайт Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин Буфер 8 Мбайт Среднее время поиска 8,9 мс |
В винчестерах реализована NCQ, кроме того, накопители поддерживают фирменные технологии NoiseGuard и SilentSeek, предназначенные для снижения уровня производимого при работе шума (3,1 Б в режиме произвольного чтения/записи). Накопители способны выдерживать нагрузки до 350g в течение 2 мс в отключенном состоянии и до 63g в течение 2 мс - в рабочем.
Таблица 1. Характеристики накопителей
Селекторы портов
Селекторы портов позволяют подключать два хоста к одному жесткому диску. Это свойство полезно, так как допускает создание "избыточного" соединения с жестким диском. В случае если с одним из хостов произошел сбой, второй ("запасной") перехватывает доступ и управление. Такой тип избыточности играет важную роль - ведь SATA II нацелен на применение в корпоративных системах.
Table1.shtml
| Samsung HD1600JJ | 160 Гбайт | 80 Гбайт | 2/4 | 7200 об/мин | 8,9 мс | 4,17 мс | 8 Мбайт | SATA II |
| Western Digital WD1600JS | 160 Гбайт | 80 Гбайт | 2/4 | 7200 об/мин | 8,9 мс | 4,20 мс | 8 Мбайт | SATA II |
| Hitachi T7K250 | 160 Гбайт | 125 Гбайт | 2/3 | 7200 об/мин | 8,5 мс | 4,17 мс | 8 Мбайт | SATA II |
Таблица 1. Характеристики накопителей
Тестовая платформа
Для определения возможностей трех накопителей мы использовали стенд следующей конфигурации:
процессор AMD Athlon 3500+; системная плата Gigabyte GA-K8NXP-SLI; память Corsair XMS4400 (2x512 Мбайт); видео NVIDIA 6600GT SLI Edition (одна карта, 128 Мбайт памяти).
Стенд работает под управлением ОС MS Windows XP Professional SP2. Установлены драйверы nForce4 Chipset Driver 6.39 и nVidia ForceWare 71.89. Диски "соревнуются" в следующих тестовых программах:
SYSMark 2004 Business Winstone 2004 Multimedia Content Creation Winstone 2004
Диаграмма 1. SYSMark 2004
Диаграмма 2. Winstone 2004
Вторая скорость SerialATA
Евгений Патий
"Экспресс-электроника"
Индустрия систем хранения данных продолжает плавно мигрировать от параллельных интерфейсов к последовательным. Производители жестких дисков исправно рапортуют об уменьшении доли классических накопителей с интерфейсами Parallel ATA (или же UltraATA) - и это понятно, ведь сейчас огромное количество наборов системной логики поддерживают либо последовательный и параллельный интерфейсы, либо только последовательный, названный в свое время SerialATA.
В самом начале жизненного пути стандарта SerialATA подразумевалось как минимум три поколения этого интерфейса, основные различия между которыми лежали не только в области скоростных характеристик. И сегодня уже можно утверждать, что фаза "SerialATA I" успешно подходит к своему логическому завершению, а следующая ступень развития, SerialATA II, только набирает обороты. Термин "SerialATA II", или "SATA II", возник в первую очередь как "прозвище" для обозначения интерфейса SerialATA, достигшего пропускной способности 3 Гбит/с. В этом кроется причина настоящей неразберихи, возникшей среди пользователей. Во-первых, официально SerialATA II не является обозначением для интерфейса SerialATA, обеспечивающего пропускную способность 3 Гбит/c. Данная величина лишь одна из многих способностей, задекларированных комитетом стандарта SATA II, но поскольку именно она наиболее заметна, то стала синонимом для SerialATA II. На самом же деле SATA II - более глубокое усовершенствование SATA и требует детального рассмотрения.
Группа разработчиков SATA II сегодня переименована в SATA-IO (SATA International Organization) - как раз с целью уменьшения путаницы. Как известно, интерфейс SerialATA был создан и позиционировался в качестве замены параллельному ATA-интерфейсу, распространенному на рынке офисных и домашних компьютеров. Диски и контроллеры SerialATA в настоящее время доступны во множестве новых систем, но основные усилия разработчиков и маркетологов направлены на внедрение следующей версии последовательного интерфейса, которая откроет стандарту дверь в мир систем корпоративного уровня.
В чем самые существенные различия между SerialATA и SerialATA II? SerialATA II выглядит более приспособленным для корпоративного применения в силу трех нововведений: мультипликаторов портов, селекторов портов и NCQ (Native Command Queuing, упорядоченная очередь команд). Рассмотрим их подробнее.
в сфере накопителей на жестких
Если следить за разработками в сфере накопителей на жестких дисках, то заметно, что за последние несколько лет не было существенных технологических прорывов. Скорость вращения застыла на 7200 об/мин, поэтому прирост производительности за последние два года оказался очень скромным. Сегодня экономически выгодная модернизация устаревшей модели увеличит емкость, но вряд ли радикально скажется на производительности.
Итак, даже SATA II предполагает лишь транспортировку данных по шине, начиная с буфера накопителя, а сам накопитель внутри может быть хоть 3-дюймовой дискетой. Необходим качественный скачок вперед - все замерли в ожидании новинок, в которых реализована технология перпендикулярной записи.
Western Digital WD1600JS
Старейший игрок рынка жестких дисков, компания Western Digital, сегодня чувствует себя весьма уверенно, имея достаточное количество крупных клиентов, и старается теснить конкурентов, где только возможно. Особенно удачно ей это удается в сегменте накопителей для настольных компьютеров - там WD уже "дышит в затылок" лидеру (Seagate) по количеству накопителей, поступающих в каналы продаж.
Western Digital WD1600JS
| Емкость 160 Гбайт Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин Буфер 8 Мбайт Среднее время поиска 8,9 мс |
Винчестер WD1600JS (единственная модель в обзоре без поддержки Native Command Queuing) объемом 160 Гбайт демонстрирует среднее время поиска 8,9 мс и развивает 7200 об/мин на валу двигателя - данная величина, похоже, надолго закрепилась на рынке домашних и офисных накопителей, превзойти которую в этом сегменте удалось той же Western Digital. Как и остальные участники обзора, WD1600JS оснащен дисковым буфером объемом 8 Мбайт. Забегая вперед, отметим, что основные характеристики всех трех дисков очень схожи, поэтому не стоит ожидать превышения "средней температуры по больнице" кем-то из участников более чем на "полкорпуса".
