Hoofdcategorieën

Mega roundup van Serial ATA RAID 5-adapters

Door Femme Taken, maandag 24 januari 2005 23:45, views: 252.318

Anatomie van een RAID-adapter (2)

De hardware-implementatie van een hostbased RAID-adapter verschilt doorgaans weinig met die van een adapter zonder RAID-functionaliteit. Een low-profile printplaat, I/O controller, flash chip en de nodigde connectoren voor het aansluiten van harde schijven vormen de belangrijkste componenten. Aangepaste BIOS-software en drivers zorgen ervoor dat de schijven aan de PATA-, SATA- of SCSI-controller een RAID-volume kunnen vormen.

In de categorie intelligente RAID-adapters vinden we veel fabrikanten die gebruikmaken van I/O processors en I/O controllers van derde partijen. In het geval van Serial ATA zijn de controllers veelal afkomstig van Marvell of Silicon Image en bij SCSI RAID-adapters worden vaak controllers van Adaptec en LSI Logic gebruikt. De I/O processor is bijna altijd afkomstig van Intel, maar er zijn ook fabrikanten die PowerPC-cores op hun kaarten integreren. De I/O processor communiceert via de PCI-bus met het systeem en gebruikt voor zijn werkgeheugen een aantal op de printplaat geïntegreerde geheugenchips of een geheugenmodule in een DIMM of SO-DIMM-slot. Een groot deel van dit werkgeheugen is gereserveerd als cache. Veel I/O processors beschikken over een geïntegreerde PCI bridge waarop de lokale I/O controllers aangesloten kunnen worden. De fabrikanteigen RAID software stack (ook wel RAID kernel genoemd) zorgt ervoor dat de harde schijven die zijn aangesloten op de I/O controllers naar buiten toe gepresenteerd worden als één of meerdere RAID-arrays. De RAID software stack is dus een stuk software dat bovenop de I/O processor draait. De recente processors van Intel zijn gebaseerd op de gestandaardiseerde ARM-instructieset. Het zijn general purpose processors die echter wel zijn uitgerust met hardwarematige acceleratie voor I/O specifieke taken zoals XOR- en CRC-bewerkingen.

Intel IOP331 block diagram

De makers van RAID-adapters kunnen met het bovenstaande concept een zeer elegante RAID-implementatie realiseren. Nieuwe ontwikkelingen bij de fabrikanten van I/O processors en I/O controllers kunnen in relatief weinig tijd omgezet worden in verbeterde RAID-implementaties. Zo zien we van Areca en LSI Logic nu de eerste SATA RAID-adapters op basis van Intel's nieuwe generatie XScale I/O processors en Marvell's nieuwe 8-poorts Serial ATA II-controller. Dit zijn beide componenten met een zeer goede performance, hoge mate van integratie en een uitgebreide featureset. Intel heeft in zijn nieuwste I/O processor reeds ondersteuning voor PCI Express gerealiseerd en met behulp van de nieuwste controllers van Marvell kunnen maar liefst acht poorten op één chip geïntegreerd worden waarbij ondersteuning voor 300MB/s SATA II-snelheden en port multipliers zijn inbegrepen. Ook zorgt het modulaire concept voor schaalbare oplossingen: meer poorten of kanalen kunnen ondersteund worden door meer I/O controllers op de RAID-adapter te integreren. De I/O controllers communiceren via een standaard PCI-bus met de I/O processor, waardoor er veel flexibiliteit is. De keerzijde van deze benadering is dat er eigenlijk per definitie een kostbare oplossing ontstaat, althans in vergelijking met hostbased RAID. De hogere prijs wordt gerechtvaardigd door een betere featureset, maar niet altijd betere prestaties. Areca, Adaptec, ICP Vortex en LSI Logic zijn voorbeelden van fabrikanten die de bovenstaande weg bewandelen.

3ware StorSwitch ASIC

Ondanks de voordelen van het modulaire concept met third-party componenten zijn er nog altijd fabrikanten die liever hun eigen weg bewandelen. De werkwijze van Promise hebben we al genoemd. 3ware is een ander voorbeeld. De fabrikant maakt in zijn 'StorSwitch'-architectuur gebruik van eigen I/O controllers en een eigen RAID ASIC. Dat de ontwikkelingen van deze componenten niet zo vlot gaat blijkt uit het feit dat ondersteuning voor native Serial ATA nog steeds ontbreekt in de nieuwste generatie van 3ware. Voor iedere poort moest een Marvell PATA naar SATA bridge toegevoegd worden om de aansturing van SATA-harde schijven mogelijk te maken. De RAID ASIC kan in zijn nieuwste verschijning 100MB/s aan RAID 5 sequential writes verwerken en doet dit bij een CPU-belasting van hooguit enkele procenten. Met de huidige harde schijven, die per stuk al snel 60MB/s doen, is een schrijfsnelheid van 100MB/s in RAID 5 niet indrukwekkend te noemen. Opmerkelijk is dat 3ware tot zijn huidige generatie geen geheugen en dus geen write-back cache op zijn kaarten integreerde. Het afwezig zijn van een onboard cache is één van de redenen voor de tegenvallende prestaties van de 3ware Escalade 8500-8 in onze vorige roundup. De andere oorzaak is de eerder genoemde beperkte rekencapaciteit van 3ware's StorSwitch architectuur. De nieuwe Escalade 9500-serie beschikt wel over cache: standaard 128MB en uitbreidbaar tot 1GB. Een ander punt waarop de 3ware-kaarten achterblijven bij modulaire implementaties met third-party componenten is de ondersteuning voor moderne PCI-busstandaarden. De Escalade 9500S-8 doet hooguit 64-bit 66MHz PCI, waar 133MHz PCI-X standaard is bij andere adapters en een enkele fabrikant zelfs al PCI Express heeft geïmplementeerd.

Volgende pagina (SATA-controllers en I/O processors - 5/32)