Prestaties van budget-ssd's in raid onderzocht

Door het stripen van drie JMicron-ssd's lukt het om in de buurt te komen van het gemiddelde prestatieniveau van een snelle 7200rpm-harde schijf. Jammer is dat het stripetrio een investering van 330 euro vergt, terwijl de harde schijf slechts negentig euro kost en meer dan tien keer zoveel opslagcapaciteit biedt. Veel reden tot vreugde is er niet en aan een vergelijking met de prestaties van de topklasse-ssd's hoeven we helemaal niet te beginnen.

De hoge schrijfresponstijd is reeds aangewezen als de oorzaak van de slechte prestaties van ssd's met de JMicron JMF602-controller. Een beproefde methode om schrijflatencies in raidconstructies met harde schijven te bestrijden is het gebruik van een raidcontroller met een eigen write-back-cache. Raidcontrollers met een cache waren tot voor kort voorbehouden aan de prijsklasse boven de 300 euro. De effectiviteit van de cache verschilde sterk per fabrikant. Onze ervaring na jarenlang testen is dat de raidcontrollers van Areca de meeste winst uit hun cachegeheugen halen. Begin vorig jaar introduceerde Areca een eenvoudige tweepoorts raidcontroller die is voorzien van 128MB geheugen en een pci-express-x1-interface. Met een prijs van 150 euro is deze ARC-1200 een leuke accelerator voor ssd's en harde schijven. Tweakers met ambitieuze toekomstplannen kunnen beter de vierpoorts Areca ARC-1210 of de achtpoorts ARC-1222 met sas-ondersteuning aanschaffen. Niet alleen bieden deze adapters meer poorten, ook beschikken ze over snellere processors en meer i/o-bandbreedte. De ARC-1200 is door zijn enkelbaans pci-express-interface beperkt tot een effectieve doorvoersnelheid van zo'n 215MBps, waardoor solid state drives van de nieuwste generatie al niet meer optimaal bediend kunnen worden.

We onderwierpen de Areca ARC-1200 samen met twee stuks A-Data Series 300 aan onze benchmarks. Ter demonstratie werden er tevens resultaten verzameld van de Areca ARC-1280ML met 2GB cache. Deze 24-poorts-controller laat het peil in je portemonnee met 1021 euro zakken.

Het meetbare effect van de controllercache op de schrijfresponstijd is afhankelijk van de duur en de intensiteit van de test. Zolang de binnenkomende data bij de voordeur aan de write-back cache afgegeven kan worden, is de responstijd verwaarloosbaar laag. Uiteindelijk moeten de gegevens via de achterdeur naar de ssd's verdwijnen. De cache biedt nauwelijks meer voordelen zodra deze eenmaal is volgelopen. De 2GB aan geheugen op de Areca ARC-1280ML is voldoende om de gehele test te cachen. Het resultaat is een gemiddelde responstijd van 20 microseconden. De Areca ARC-1200 zorgt voor een verlaging van de responstijd met 33 procent bij een enkele drive en 53 procent bij een raid 0-configuratie. Dit effect zou in de praktijk zeker merkbaar moeten zijn.

Dat een grote cache niet zaligmakend is bij drives met de tragische responstijd van 220ms bleek toen het raidvolume op de Areca ARC-1280ML direct na het uitvoeren van AnalyzeDisk onbenaderbaar was. De controller was minutenlang bezig met het flushen van de cache.

In de desktopbenchmarks lijkt dit probleem de Areca ARC-1280ML parten te spelen. Ondanks een veelvoud aan geheugen, een snellere processor en onbeperkte i/o-bandbreedte is de ARC-1280ML bij gebruik van twee drives trager dan de ARC-1200. Met een enkele drive pakt de ARC-1200 ruim 55 procent winst ten opzichte van de ICH10R. De configuratie met twee drives is zelfs een factor 2,5 sneller dan de ICH10R. Ten opzichte van de ICH10R met drie drives wordt een winst van 85 procent geboekt.

De resultaten van de Boot & Launch Index laten verrassende verschuivingen zien. De Areca ARC-1280ML met 2GB cache voelt zich niet in zijn element. Een mogelijke oorzaak is de volgorde waarin de traces van onze benchmarks worden uitgevoerd. De traces worden zonder tussenpauze achter elkaar uitgevoerd en de traces die  in de Boot & Launch Index het meeste gewicht hebben bevinden zich verder in de rij dan de traces die zwaar worden gewogen in de desktop-index. Het is niet onwaarschijnlijk dat de ARC-1280ML al aan het worstelen was met het flushen van zijn cache. De ARC-1200 presteert in ieder geval prima en bereikt ten opzichte van de ICH10R een snelheidswinst van een factor 2,1 met een enkele drive en een factor 2,5 met dubbele drives. Hij is dan bijna net zo snel als de Areca ARC-1280ML met 2GB cache en drie drives. Ten opzichte van de ICH10R met drie drives is het verschil een factor 1,9.

De prestatievergelijking in de bovenstaande tests is gebaseerd op een meting van de gemiddelde responstijd van i/o's in traces die zijn gebaseerd op diskactiviteit van echte applicaties. De responstijd wordt gemeten over honderdduizenden i/o's. Wat de benchmarktool niet kan vertellen is hoe het gemiddelde tot stand komt.

In de praktijk blijkt de invloed van de ARC-1200 minder gunstig dan de testresultaten suggereren. Zolang er sprake is van een beperkte schijfactiviteit is er verbetering waarneembaar in de schrijfprestaties. Het 'hollen en stilstaan'-effect van de hoge schrijfresponstijden van de JMicron-controller wordt echter verder versterkt doordat de Areca de inhoud van de write-back cache gebundeld lijkt weg te schrijven en daarbij geen ruimte laat voor tussenliggende lees-i/o's. Bij een harde schijf is dit een gunstige strategie vanwege de mogelijkheid om met elevated seeks kopbewegingen te besparen. Een ssd heeft geen bewegende koppen, maar in het geval van drives met een JMicron-controller wel hoge schrijfresponstijden die zich tot vele seconden aan vertraging kunnen opstapelen. Doordat de Areca geen lees-i/o's lijkt uit te voeren totdat de cache is geflushed, zijn de voor de gebruiker merkbare vertragingen groter dan voorheen. Kennelijk zijn de gemiddelde wachttijden wel lager, maar omdat er voor langere perioden geen leesacties worden uitgevoerd, zijn de wachttijden in  de perceptie van de gebruiker groter.