Сравнение производительности массива жестких дисков HDD с SSD

Важную роль в нашем компьютере играют жесткие диски, ведь на них хранится вся информация, с них запускается операционная система, в них обитает файл подкачки.

Как известно, эти самые жесткие диски так же имеют некий запас прочности после которого выходят из строя, а также характеристики, влияющие на производительность. Эти самые диски сейчас делятся на HDD и SSD. Самым быстрым на данный момент жестким диском является SSD, однако если HDD объединить в Raid массивы, то получится великолепная скорость чтения\записи.

Технология Raid имеет следующие уровни спецификации:

• •    RAID 0 (Stripe). Режим, при использовании которого достигается максимальная производительность. Данные равномерно распределяются по дискам массива, диски объединяются в один, который может быть размечен на несколько. Распределенные операции чтения и записи позволяют значительно      увеличить      скорость      работы,      поскольку

несколько дисков одновременно читают/записывают свою порцию данных. Пользователю доступен весь объем дисков, но это снижает надежность хранения данных, поскольку при отказе одного из дисков массив обычно разрушается и восстановить данные практически невозможно. Область применения - приложения, требующие высоких скоростей обмена с диском, например, видеозахват, видеомонтаж. Рекомендуется использовать с высоконадежными дисками.

• •    RAID 1 (Mirror). Несколько дисков (обычно 2), работающие синхронно на запись, то есть полностью дублирующие друг друга. Повышение

производительности происходит только при чтении. Самый надежный способ защитить информацию от сбоя одного из дисков. Из-за высокой стоимости обычно используется при хранении очень важных данных. Высокая стоимость обусловлена тем, что лишь половина от общей емкости дисков доступна для пользователя.

• •    RAID 10 , также иногда называется RAID 1+0 - комбинация двух первых вариантов. (Массив RAID0 из массивов RAID1). Имеет все скоростные преимущества RAID0 и преимущество надежности RAID1, сохраняя недостаток - высокую стоимость дискового массива, так как эффективная ёмкость массива равна половине ёмкости использованных в нём дисков. Для создания такого массива требуется минимум 4 диска. (При этом их число должно быть чётным).

• •    RAID 5 - массив, также использующий распределенное хранение данных аналогично RAID 0 (и объединение в один большой логический диск) + распределенное хранение кодов четности для восстановления данных при сбоях. Относительно предыдущих конфигураций размер Stripe-блока еще больше увеличен. Возможно, как одновременное чтение, так и запись. Плюсом этого варианта является то, что доступная для пользователя емкость массива уменьшается на емкость лишь одного диска, хотя надежность хранения данных ниже, чем у RAID 1. По сути, является компромиссом между RAID0 и RAID1, обеспечивая достаточно высокую скорость работы при неплохой надежности хранения данных. При отказе одного диска из массива данные могут быть восстановлены без потерь в автоматическом режиме. Минимальное количество дисков для такого массива - 3. [1] Примеры использования Raid массивов:

• •    Intel Matrix RAID - Является технологией, представленной Intel в южных мостах, начиная с ICH6R. Суть сводится к возможности комбинации RAID массивов разных уровней на разделах дисков, а не на отдельных дисках. Скажем, на двух дисках можно организовать по два раздела, два из них будут хранить на себе операционную систему на массиве RAID 0, а другие два – работая в режиме RAID 1 – хранить копии документов.

• •    Linux MD RAID 10 - Это RAID драйвер ядра Linux, предоставляющий возможность создания более продвинутой версии RAID 10. Так, если для RAID 10 существовало ограничение в виде чётного числа дисков, то этот драйвер может работать и с нечетным. [2]

Чтобы проверить скорость Raid массива HDD и SSD, было проведено несколько тестов на запись и чтение дисков. Тестировать будем четырехдисковые массивы RAID 0 и RAID 5 из терабайтных дисков Hitachi Deskstar E7K1000 со скоростью вращения 7200 об/мин и твердотельный накопитель PNY Optima SSD 128GB MLC (скорость чтения 235 МБ/с и скорость записи 150 МБ/с). Благодаря технологии Intel Matrix RAID из первой половины объема каждого из дисков делаем массив RAID 0 емкостью 2 ТБ, который обеспечит нам наивысшую производительность системных разделов, быстрый запуск приложений и игр, а также высокую скорость оперативной работы с мультимедийным и прочим контентом. А для более надежного хранения важных нам данных вторую половину объема этих дисков мы объединим в массив RAID 5. Утилита Intel Matrix Storage Manager позволяет включать и отключать кеширование записи на такие дисковые массивы средствами операционной системы. Кеширование способно кардинально ускорить работу массивов с мелкими файлами и блоками данных, а также скорость записи на массив RAID 5. Для ориентировки внизу диаграммы с результатами теста приведены данные для быстрого одиночного накопителя Seagate Barracuda XT ST32000641AS емкостью 2 ТБ

Испытания проводилось на тестовой системе:

• •    процессор Intel Core 2 Duo E8400 (3 ГГц);

• • 2 ГБ системной памяти DDR2-800;

• •    плата ASUS P5Q-E на чипсете Intel P45 Express с ICH10R;

• •    видеоускоритель AMD Radeon HD 5770.

В качестве бенчмарков, по результатам которых мы будем судить о соперничестве SSD с традиционными RAID, нами здесь использовались программы ATTO Disk Benchmark 2.41. [3]

ATTO Disk Benchmark 2.41 Large File Read/Write

MB/s

Write Read

Рис.1. Производительность SSD и Raid HDD

Максимальная скорость последовательного чтения и записи полезных данных для SSD PNY Optima 128GB по результатам теста ATTO Disk Benchmark 2.41 (запись и чтение файла объемом 256 МБ блоками от 64 КБ до 8 МБ) составила соответственно 238 и 155 МБ/с, что чуть выше заявленных производителем значений. Но скорость чтения и записи данных у Raid массивов оказалось выше чем у SSD, однако следует кешировать массив для увеличения скорости записи.

Подводя итоги можно сказать что, при грамотном выборе традиционных винчестеров на магнитных пластинах их массивы из 4 накопителей вполне способны поспорить по производительности в типичных задачах настольного ПК с одиночным SSD.