P E R F O R M A N C E W H I T E PA P E R Adaptec RAID 系列 5, 超越竞争对手 Adaptec Unified SerialTM RAID 5805 对比 3ware 9690SA-8i, LSI 8888ELP, ATTO R380, Areca 1680 最新数字化数据应用和带宽密集型应用对性能提出了更高要求，对数据保护的需要也变得前所未有的重要和复杂，这些 都已成为当今商业企业所面临的存储挑战。为您的应用需求提供最佳存储投资的关键在于了解专为PCI Express（PCIe） 环境设计的新型高性能RAID控制卡是如何胜任日常工作的。本篇技术白皮书将为您介绍几款不同PCIe RAID控制卡在完 成一些最常见的现实工作任务时所做出的不同表现。 服务器与工作站特征 要保证存储子系统能为您的应用提供充足性能是一件很 复杂的工作。每台服务器都有其独特的负载特征，但我 们能够归纳出服务器和工作站对存储需求的基本特征。 虽然存储系统负载按传输大小、区域、密度和读写分布 有定量上的不同，但最常见的应用可分为五种不同类型 。通过对这些数据访问模式的仿真，系统集成商和管理 商能够在系统部署前对大多数服务器和工作站完成工作 时所表现出来的性能进行评估。这些工作负载类型的I/O 特征和典型应用可以从下表中看到。 线性I/O 线性读写指对磁盘的连续读和写请求，通常是由音视频 等媒体应用所产生的。随着串行ATA（SATA）硬盘成本 持续降低，VTL，即虚拟带库成为一种越来越常见的线 性应用。VTL采用已安装的备份软件对磁盘存储写入， 显著提高了备份的性能和访问能力，同时减少和降低了 恢复点目标（RPO）和恢复时间目标（RTO）。由于VTL 能从多个位置同步进行备份，将对磁盘产生多个I/O线程 ，形成一个临时的伪随机访问模式。归档操作和医学影 像也属于线性读写范畴，每年拉动的存储需求达 50-60%之多。 测试类型 在线交易处理 我们的数字化经济对存储系统的依赖越来越深。存储系 统帮助我们实现在线交易和对重要信息的记录–如数据库 应用，包括决策支持/数据仓库、基于web的电子商务、 商业报告等等。按照Bellwether IT 组织的统计，交易处理 正在按每年15-18%的速度增长[1]。交易处理的请求通常 都是冲着SAP、Oracle或SQL等数据库而来的，包括针对 具体记录的读、更新、写和校验操作请求。一个活动中 的数据库服务器每秒钟可能接收几千个I/O请求，而最终 用户通常对完成操作所花的时间要求苛刻。因此，维持 低的潜伏时间，同时又要服务几百甚至几千用户并严格 按次序进行处理，对一个高效和可靠的事务性磁盘子系 统是至关重要的。 文件服务器 描述文件服务器的行为特征是很困难的，因为这种服务 器包含了各种不同工作负载。不断缩减的IT预算和不断 提高的网络接入能力使许多企业逐渐集中其文件服务器 ，让它们为多个客户端提供文件服务。网络文件服务器 承担着大量对网络和文件协议的处理（如 NFS、SMB或 FTP）。这些服务器对具有I/O卸载功能的硬件RAID来说 是很好的服务对象。文件服务器的客户端请求可能指向 任何一块硬盘，但对某些区域的访问明显成为热点，包 括文件信息结构、文件更新、页面翻转区和其它频繁访 问的数据。这些热点访问可获益于有效的临时缓存。文 件访问模式趋于两极化：有些文件被反复写而不读；其 它一些文件则几乎都是读操作。文件服务器的读写比例 为4比1。 I/O 特征 典型应用 100% 读操作；大的连续性请求; 1-64并发请求，可分线程。 媒体服务器（视频点播等）、虚拟带库（VTL） 、应用服务器 线性写 100% 写操作; 大的连续性请求; 1-64并发请求，可分线程。 媒体抓取、VTL、医学影像、归档、备份、视频 监视、参考数据 OLTP 典型请求尺寸2KB – 16KB; 读、更新、写、校验操作形成2比1读写比例; 主要操作为随 机存取。大量并发请求。 数据库（SAP、Oracle、SQL），在线交易服务器 文件服务器 中等大小的请求，从4KB到64KB，但4KB和64KB占全部请求的70%。主要操作为随 机存取。读写比例4比1。峰值访问时产生大量并发请求。 文件和打印服务器，电子邮件 （Exchange、Notes），决策支持系统 Web服务器 请求大小从512字节到512KB;随机存取占多数。峰值访问时产生大量并发请求。 网站服务器、博客、RSS、购物车、搜索引擎、 存储服务 线性读 表1 – 测试类型、相关应用和负载特征 1. Joseph C. Pucciarelli, Research Director, IDC, “Building the Pyramids: End-User Trends in Storage Provisioning, Financing & Portfolio Mgmt” presentation P E R F O R M A N C E W H I T E PA P E R Adaptec RAID 系列 5，超越竞争对手 2 Web服务器 电子商务和电子零售改变了全球商业前景。如今人们对商 务电子化的依赖正不断加大，推动了web服务器的发展。 对静态和动态网页的访问毫无例外地产生对随机I/O分布 的读请求。研究表明，大约84%的web服务器请求小于 16KB，而其余16%则均匀分布于32KB到1MB（主要由音 频、视频和图像访问构成）。RAID将请求分散到所有参 与其中的硬盘，不仅显著改善了web服务器的性能，还提 高了存储服务器的可用性和可靠性。 性能测试 大多数厂商将Iometer视为产生负载和测量存储性能的必 用工具。虽然其负载是人工生成的，但可用于仿真应用中 的磁盘请求。另外，它不仅能用于测量吞吐，还可以提供 关于系统资源使用和潜伏时间的大量信息。 Iometer负载 生成器，也叫dynamo，已经被植入许多操作系统中，如 Windows、Linux、Solaris、 NetWare和MacOS。不过，它 自身提供的GUI只能用于Windows的IA32 / IA64平台。 数据保护 多种因素可影响到对RAID类型的选择：容量、可用性、 性能和成本。我们通常会根据当前需要来做出选择，然而 存储需求却经常发生变化。一种好的RAID解决方案能够 让您的存储适应商业需求变化所带来的改变，还能够在出 现异常时最小化停机时间。将这些因素综合在一起考虑就 可以为您的商业需要量身定制一种有效的存储子系统。了 解更多有关RAID类别的选择，请访问网站： www.adaptec.com/whichRAID. 综合考虑 理想的RAID解决方案需要综合权衡容错性、成本和性 能要求。在小型阵列中，为RAID 5和6提供冗余也许过 于奢侈。然而，虽然一个4硬盘RAID 6和一个4硬盘 RAID 10都会让您牺牲50%的存储空间，但RAID 6能够 支撑两块硬盘的故障，而RAID 10的每个冗余分支只能 承受单硬盘故障，明显降低了数据可靠度，即Mean Time to Data Loss（MTTDL）。如果数据可用性是您的 首要关心，则性能稍低的RAID 6物有所值，尤其对于 web服务器或视频点播（VOD）系统，性能优劣通常是 很难区分的。 Adaptec产品的性能与数据保护优势 随着最新Adaptec PCIe RAID 控制卡的推出，您将不必 为苛刻的应用需求在性能和数据保护之间寻求妥协。这 些控制卡装备了业内领先的双核RAID on Chip (RoC)、 x8 PCI Express连接和512MB DDR2 cache，能够为您带 来每秒250,000个以上的IO和1.2GB/s的传输速度。 它们集成了高级数据保护功能，可使用SAS扩展器通过 灵活的内部和外部端口选择接入最多256块SATA和SAS 硬盘。这些产品专为OTLP、网络连接存储及其它带宽 密集型应用而设计。 最新Adaptec高性能RAID控制卡使您的存储能够紧跟商 业需求变化的步伐。其在线容量扩展（OCE）功能允许 动态增加阵列尺寸以适应变化的存储与性能需要。阵列 的迁移功能则可以让您的阵列从一种类型轻松转换到另 一种。其冗余链路的故障切换功能为数据提供多条链路 ，最大程度减少了停机时间。 Adaptec Unified Serial产品为您带来了多种选择。详细了 解这些产品如何处理每日存储负担将有助于为您的工作 站和服务器作出最佳选择。 小尺寸 内部 接头 外部 接头 系 Adaptec RAID 5405 4 SFF8087 0 • 1.2GHz dual-core RAID on Chip 256MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 5445 4 SFF8087 4 SFF8088 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 5805 8 SFF8087 0 • 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 5085 0 • 8 SFF8088 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 51245 12 SFF8087 4 SFF8088 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 51645 16 SFF8087 4 SFF8088 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E Adaptec RAID 52445 24 SFF8087 4 SFF8088 1.2GHz dual-core RAID on Chip 512MB ECC Protected DDR2-400 x8 PCI-E 表2 – Adaptec 高性能 Unifed Serial 解决方案一览 P E R F O R M A N C E W H I T E PA P E R Adaptec RAID 系列 5，超越竞争对手 3 竞争分析 Adaptec Unified Serial控制卡专为高性能而设计，可灵活接 入高容量的串行ATA (SATA) 硬盘或高性能的SAS硬盘，或 在单一环境中同时使用两者。 图3为RAID 5环境下的性能测试结果，使用16块SAS硬 盘，反映了OLTP、文件服务器和网站服务器等应用的需 求。图4是在相同环境中使用RAID 6的测试结果。 16块 SAS硬盘，RAID 5 以下各图分别展示了接入SATA和SAS硬盘时，Adaptec Unified Serial控制卡与竞争性产品，包括LSI 888ELP、 3ware 9690SA-Si、ATTO R380、Areca 1680和Promise EX16350之间的性能比较。 Adaptec RAID 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i ATTO R380 Areca 1680 OLTP File Server 图1为RAID 5环境下的性能测试结果，使用16块SATA硬盘 ，反映了OLTP、文件服务器和网站服务器等应用的需求 。图2是在相同环境中使用RAID 6的测试结果。 在使用SATA硬盘时，带8个外部端口的Adaptec RAID 5805 性能相比竞争对手胜出50%。在使用SAS硬盘的比较中， Adaptec RAID 5805同样战胜了所有竞争对手的产品。 Web Server 0 1000 Adaptec RAID 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i Promise EX 16350 ATTO R380 Areca 1680 OLTP ATTO does not support RAID 6 yet Web Server File Server 500 1000 1500 2000 16块 SAS硬盘，RAID 6 File Server 0 1500 IOPs 图3 - 16硬盘负载下的性能比较 Adaptec RAID 5805, 3ware 9690SA-8i, Promise EX 16350, LSI 8888ELP, ATTO R380 和 Areca 1680。使用16块15K RPM Seagate SAS 硬盘，用于带缓存的高可用性RAID 5阵列 16块 SATA硬盘，RAID 5 OLTP 500 Adaptec RAID 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i ATTO R380 Areca 1680 ATTO does not support RAID 6 yet 2000 IOPs Web Server 图1 - 16硬盘负载下的性能比较 Adaptec RAID 5805, 3ware 9690SA-8i, Promise EX 16350, LSI 8888ELP, ATTO R380 和 Areca 1680。使用16块7200 RPM Seagate SATA II 硬盘，用于带缓存的RAID 5阵列 ATTO does not support RAID 6 yet Adaptec RAID 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i Promise EX 16350 ATTO R380 Areca 1680 ATTO does not support RAID 6 yet ATTO does not support RAID 6 yet 1000 1000 1500 2000 IOPs 图5比较了在使用16块SATA硬盘、100%顺序写且大小高 达256KB的环境下的产品性能。图6为相同环境下使用16 块SAS硬盘的性能测试结果。 Web Server 500 500 应用中的另一个基本功能是写操作，存在于归档、备份 以及大量多媒体应用中，如媒体捕捉、图片制作和视频 监视等。 File Server 0 0 图4 - 16硬盘负载下的性能比较 Adaptec RAID 5805, 3ware 9690SA-8i, Promise EX 16350, LSI 8888ELP, ATTO R380 和 Areca 1680。使用16块15K RPM Seagate SAS 硬盘，用于带缓存的高可用性RAID 6阵列。ATTO不支持RAID6 16块 SATA硬盘，RAID 6 OLTP ATTO does not support RAID 6 yet 1500 2000 IOPs 图2 - 16硬盘负载下的性能比较 Adaptec RAID 5805, 3ware 9690SA-8i, Promise EX 16350, LSI 8888ELP, ATTO R380 和 Areca 1680。使用16块7200 RPM Seagate SATA II 硬盘，用于带缓存的RAID 6阵列。ATTO不支持RAID6 使用SATA硬盘时，Adaptec RAID 5805性能高出竞争对 手产品30到160%。使用SAS硬盘时Adaptec RAID 5805表 现尤为突出，即使与最接近的对手相比也超出30%以上 。 P E R F O R M A N C E W H I T E PA P E R Adaptec RAID 系列 5，超越竞争对手 4 Adaptec Unified Serial平台帮助您从直接连接的SATA硬 盘无缝升级到集成SATA和SAS硬盘的串行连接环境，并 且将存储资源的重新分配和性能的升级变得像更换硬盘 一样简单。它既能满足您现在的性能需要，又为将来全 面使用SAS架构奠定了基础。 Streaming Writes 16-Drive RAID 5, 7200RPM SATA Adaptec Raid 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i Promise EX16350 ATTO R380 Areca 1680 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 800 900 IOPs 图5. 控制卡性能的竞争性分析 在大强度文件写入环境下使用SATA硬盘 Streaming Writes 16-Drive RAID 5, 15K RPM SAS Adaptec Raid 5805 LSI 8888ELP 3ware 9690SA-8i ATTO R380 Areca 1680 0 100 200 300 400 500 600 700 系统测试环境 - Adaptec 5805 • 512MB DDR2-533缓存 • 启用阵列读/写缓存 • 使用默认条带尺寸 - 处理器：Intel S5000XVN, Intel 5160 (Woodcrest), 2GB DDR2-667 FBDIMM - 操作系统：Microsoft Server 2003 Enterprise Edition 64-bit, SP2, 最后升级时间12/06/2007 - SATA硬盘：7200RPM Seagate ST3250624NS • 通过Adaptec SANbloc S50 JBOD接入硬盘 • 启用硬盘缓存 - SAS硬盘：15K RPM Seagate ST336754SS • 通过Adaptec SANbloc S50 JBOD接入硬盘 • 启用硬盘缓存 IOPs 图6. 控制卡性能的竞争性分析 在大强度文件写入环境下使用SAS硬盘 Adaptec Unified Serial 控制卡：满足现在和将来的性能需要 如今，存储需求正以每年40%的平均速度飞快增长。因 此，投资一块RAID控制卡来确保您的存储与商业需要同 步增长非常必要。支持机架管理、内外部端口灵活配置 、可接入256块硬盘的Adaptec Unifed Serial控制卡，无疑 将成为您商业发展的保障。 这些控制卡能够提升您现在正在使用的SATA硬盘的性能 。而SAS硬盘则比近线和企业级SATA硬盘具有更高的性 能。虽然SAS硬盘每GB成本高于SATA，但为需求苛刻的 应用提供了超出500%的事务处理能力。 Adaptec 亚太区办事处（新加坡） 电话: +65 6342 5363 传真: +65 6344 8418 地址: 46 East Coast Road #07-05 Eastgate Building Singapore 428766 RAID 控制卡 Adaptec RAID 5805 LSI 8888ELP 驱动程序 StorPort 10633 固件 10633 StorPort 2.17.0.64 1.12.120320 管理工具 Adaptec Storage Manager 15286 MegaRAID Storage Manager v2.30-00 MiniPort v3.00.03.092 v4.04.00.002 3DM 2 v2.07.00.003 ATTO R380 StorPort 1.1.2.0 6.27.07 ATTO Configuration Tool v3.12 Areca 1680 StorPort 6.20.0.14 1.43 Areca HTTP Proxy Server Gui 1.82 3ware 9690SA-8i