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
Немаловажное обстоятельство: том Matrix RAID является загрузочным (как RAID
0, так и RAID 1), поэтому после разметки массива можно приступать к установке
операционной системы. Но вот тут-то и начинаются проблемы. Несмотря на то что
«новоиспеченный» Matrix RAID включает загрузочные тома и способен загрузить
DOS, иногда инсталлировать Windows на один из томов не представляется возможным
– инсталлятор ОС сообщает об удачно обнаруженном контроллере Intel 80801 ER
без малейших признаков жестких дисков на нем. В таком случае панацеей от всех
бед может стать обновление BIOS системной платы, если же и это не спасает -
тогда от использования Matrix RAID стоит отказаться. Нужно помнить: установка
Windows на систему с достаточно новым контроллером жестких дисков не всегда
проходит гладко – ведь требуется обеспечить программу инсталляции драйверами
контроллера от производителя, и вовсе не факт, что это сработает – устройство
новое, драйверы, как водится, сырые, различных неувязок и несовместимостей
может оказаться с избытком.
Кроме такого досадного обстоятельства существует еще множество подводных камней.
Например, после установки тома RAID 0 с помощью Intel Application Accelerator
и последующей перезагрузки может появиться ошибка чтения диска, обусловленная
рассинхронизацией данных между дисками и программным обеспечением ( IAA в нашем
случае) – данные приходят не в те моменты времени, когда ПО их ожидает. Как
средство, Intel предлагает обновить IAA RAM Option ROM до более свежей версии,
то есть обновить BIOS системной платы.
Не стоит забывать и о возможности подключения обычных IDE -дисков к портам
SerialATA при помощи переходников – впрочем, точно поведение системы в этом
случае предсказать довольно сложно. Правда, Intel не отрицает возможности такого
подключения, но категорически не рекомендует его производить. Замечание, кстати,
уместное для отечественного пользователя, стремящегося сэкономить в любых случаях.
Так почему бы не подключить два старых IDE -винчестера по 20 Гбайт каждый через
переходники и не сделать из них Matrix RAID ?
В заключение теоретических и практических изысканий хотелось бы привести результаты
сравнительного тестирования, в котором участвовали «смешанный» Matrix RAID
и «честный» RAID 0/1.
операционная система : Windows XP Professional Service Pack 2.
Как видим, производительность «нулевой компоненты» Matrix RAID весьма высока.
Более того, единственным решением, опережающим по скорости Matrix RAID 0, на
сегодняшний день является RAID -массив из SCSI -дисков. Производительность
массива Matrix RAID 1, хотя и не принципиальна, все же выше, чем у массива
из IDE -дисков.
В любом случае решение Matrix RAID — практически единственный выход для пользователей,
которые хотят добиться от своих дисков скорости и стабильности. И хотя сегодня
технология выглядит «сырой», видимо, стоит подождать несколько месяцев до появления
стабильных версий BIOS.