В числе основных инноваций, присутствующих в наборах системной логики i 915/925, отметим поддержку памяти DDR 2, шины PCI Express, новую архитектуру Socket 775, а также технологии High Definition Audio и Matrix Storage Technology, более известную как Matrix RAID. О последней технологии мы расскажем подробнее – в ближайшие годы она будет играть достаточно важную роль в нашей жизни.

Как ни странно, пресса почти не проявила интереса к одному из самых оригинальных технологических решений, использованному в последних чипсетах Intel. В этой статье мы попытаемся проанализировать новую технологию хранения данных, выявить ее преимущества и, естественно, недостатки, без которых не обходится ни одна новая платформа.

Сегодня в секторе настольных систем (а именно для них и предназначены наборы логики Intel 915/925) доминируют два традиционных метода хранения данных – RAID 0 и RAID 1. Технология Matrix RAID призвана не только дополнить их, но и разрешить извечный вопрос, с которым неизбежно сталкиваются пользователи при выборе метода хранения информации, – чему отдать предпочтение? Поставить во главу угла скорость обмена данными, постоянно чувствуя угрозу их потери в результате сбоя, или стабильность и безопасность зеркалирующего массива в ущерб скорости? Эта дилемма типична для IT -рынка в целом: скорость против стабильности.

В сущности, ситуация вовсе не безвыходная и имеются способы угодить всем, используя методы RAID 5 и RAID 0+1 ( RAID 10), обеспечивающие и скорость, и избыточность данных на случай непредвиденного сбоя. Оба подхода позволяют добиться высокой скорости обмена данными с помощью дисков, работающих не в режиме RAID, а также защиты от сбоя благодаря мгновенному бэкапу данных на резервный диск ( RAID 1, RAID 0+1). Необходимый результат можно получить, применив разряды четности, которые используются для восстановления информации, если на диске ( RAID 5) произошел сбой. Действительно, такие решения существуют, однако основной их недостаток – практически полная непригодность в составе массовых настольных решений, ведь цена, которую придется платить за скорость и безопасность, крайне высока (необходимо минимум три-четыре жестких диска и специализированный RAID -контроллер для объединения и управления всем этим дисковым хозяйством). Хотя обычный пользователь просто не станет покупать больше двух жестких дисков, а уж если и купит – три-четыре жестких диска непросто разместить в корпусе настольного ПК, обеспечить им стабильное питание (мощный блок питания), охлаждение (один-два дополнительных вентилятора). Словом – кошка за мышку, мышка за репку – очень уж накладное и громоздкое получается решение.

Технология Intel Matrix RAID Storage призвана принести преимущества метода RAID 0+1 в массы. Алгоритмы Matrix RAID интегрированы непосредственно в чипсет, кроме того, для организации массива требуется лишь два жестких диска. Итак, на первый взгляд все выглядит великолепно: отдельный контроллер не нужен, поскольку «родной» уже имеется в микросхеме южного моста чипсета, жестких дисков необходимо всего два, а не три-четыре, как у стандартных уровней RA ID -массивов. Но, как известно, бесплатный сыр бывает только в мышеловке, поэтому нелишне выяснить, есть ли тут подвох, и если есть, то где он кроется.

Matrix RAID в теории

Принципы работы Matrix RAID достаточно просты. Напомним основы организации классических RAID -массивов: мы оперируем целыми жесткими дисками как таковыми. Из этих двух организуем RAID уровня 0, из тех тех-четырех – RAID уровня 5. Все операции по организации и управлению массивами реализуются на аппаратном уровне с помощью BIOS системной платы или выделенного RAID -контроллера — без вмешательства операционной системы.

Рис. 1. Архитектура Matrix RAID

Matrix RAID позволяет осуществить более гибкий подход – при наличии в системе южного моста ICH 6 R и двух жестких дисков с интерфейсом SerialATA есть возможность разделить общее дисковое пространство на две части, причем объем каждой из них определяется пользователем. Одна часть функционирует как RAID уровня 0, другая – как RAID -массив уровня 1. Налицо и скорость, и возможность резервного копирования на случай сбоя. Для большего понимания механизма приведем пример: имеются два жестких диска объемом 200 Гбайт каждый. И первый, и второй диски разделяем на части объемом 50 Гбайт и 150 Гбайт. Из томов объемом 150 Гбайт организуем скоростной массив уровня 0 с некритичными данными, из томов-пятидесятников – надежный, но неторопливый массив уровня 1.

Очень важно, что Matrix RAID, в отличие от привычных методов организации массивов хранения данных, не является программно-независимым. Скорее наоборот. Задействовать эту технологию удастся только под операционными системами Microsoft Windows 2000, XP, 2003, а также Linux, для чего имеется соответствующее обновление ядра 2.4. Если кому-то не хватает RAID -массивов под ОС Windows 95, 98 и M Е – беда невелика, а вот отсутствие поддержки Windows NT расстраивает по-настоящему.

Таким образом, Matrix RAID является, скорее, не аппаратной, а программно-аппаратной технологией. Причина тому — использование не только контроллера-концентратора ввода-вывода ICH 6 R, но и утилиты Intel Application Accelerator версии 4.х, являющейся на самом деле «сборной солянкой» из драйвера и управляющего ПО, с помощью которого и производится разбивка физических жестких дисков на тома, определение их ролей и т. д.

Организация такого «псевдо»- RAID массива при помощи Intel Application Accelerator выглядит несложно – пользователь создает первый том необходимого размера, определяя и его роль – то есть в каком режиме (0 или 1) он будет функционировать. Оставшееся свободное место выделяется под второй том, также с возможностью выбора режима функционирования. После завершения этих нехитрых процедур в системе появляется два жестких диска – на одном встроенном в южный мост контроллере и двух физических накопителях SerialATA мы получаем искомую скорость и стабильность. На данном этапе недостаток состоит в том, что размеры томов фиксированы – пользователь не имеет возможности впоследствии что-либо изменить, поэтому стоит заблаговременно определить необходимые размеры.

Как же обстоит дело с горячей заменой дисков, являющейся одним из несомненных преимуществ RAID -массивов? Применительно к Matrix RAID выходит, что один из дисков нельзя удалить «на ходу», не разрушив целостность данных. Хотя полностью исключить возможность горячего подключения также нельзя – подобная возможность существует, но для третьего физического диска. Например, если подключить к Matrix RAID -массиву третий физический диск, то он вполне может быть задействован для репликации данных с RAID 1 в случае отказа какого-либо из соответствующих дисков. Кроме того, если после изъятия диска он не был подключен в течение десяти секунд, то автоматического определения вновь подключенного накопителя не происходит – необходимо сделать принудительное обнаружение новых устройств.

Как уже упоминалось, Intel поддерживает RAID -организацию только для двух дисков, несмотря на то, что южный мост ICH 6 R имеет четыре порта SerialATA 150/ RAID. Теоретически можно организовать два Matrix RAID -массива, но они будут независимыми друг относительно друга.

Компания Intel особо подчеркивает возможность апгрейда системы до Matrix RAID, для этого требуется к имеющемуся в системе SerialATA -винчестеру добавить второй. В принципе это понятно, однако приятно, что при организации массивов данные не теряются – Intel Application Accelerator способен выполнить необходимые действия в фоновом режиме.

Рис. 2. Области применения технологии Matrix RAID

В заключение теоретической части определим достоинства и недостатки Matrix RAID.

К достоинствам следует отнести:

•  наличие четырехпортового контроллера SATA RAID, подразумевающего возможность создания Matrix RAID -массива;

•  RAID BIOS ROM – интегрированную в системный BIOS часть, отвечающую за создание, именование и удаление массивов;

•  Intel RAID Migration Technology – технологию, позволяющую производить апгрейд подсистемы хранения данных до Matrix RAID ;

•  интерфейс SerialATA AHCI с поддержкой NCQ и горячего подключения ( Advanced Host Controller Interface, присутствует только в Intel 915/925);

•  полное программное управление массивами Matrix RAID.

Недостатков немного, но они все же есть. Отметим главный:

•  отсутствие возможности динамического изменения объемов томов.

«И опыт, сын ошибок трудных»

В действительности реализация Matrix RAID не выглядит настолько уж простой, как может показаться на первый взгляд. Первым делом стоит воспользоваться BIOS системной платы, где находится программа низкоуровневого управления RAID -массивами, называющаяся Intel Application Accelerator RAID Option ROM. Перед разметкой массивов необходимо переключить режим работы контроллера SerialATA с IDE на RAID.

При корректном подключении SerialATA -дисков (по одному диску на порт SerialATA ), RAID Option ROM автоматически определяет наличие «почвы» для создания RAID -массива, причем, по желанию пользователя, это может быть как Matrix RAID, так и стандартный RAID. На данном этапе никаких проблем в принципе возникнуть не должно, интерфейс программы дает все необходимые сведения о процессе.

Рис. 3. IOMeter— Workstation, RAID 0 (2 диска), IOps

Рис. 4. IOMeter — максимальное время отклика, мс

Рис. 5. IOMeter — Database, RAID 0 (2 диска), IOps

Рис. 6. IOMeter — максимальное время отклика, мс

Рис. 7. IOMeter — File Server, RAID 0 (2 дискa), IOps

Рис. 8. IOMeter — максимальное время отклика, мс

Рис. 9. IOMeter — Database, RAID 1, IOps

Рис. 10. IOMeter — File Server, RAID 1, IOps