Mega roundup van Serial ATA RAID 5-adapters

Nu we enig inzicht hebben in de samenstelling van de diverse soorten RAID-adapters wordt het tijd voor een rondleiding langs de verschillende SATA-controllers en I/O processors die de fabrikanten van hostbased RAID-adapters en intelligente modulaire RAID-adapters als bouwstenen voor hun producten kunnen gebruiken. Ook informeren we je op deze pagina over de laatste stand van zaken met betrekking tot de ontwikkeling van de Serial ATA-standaard.

Opkomst van Serial ATA II

Amper twee jaar op de markt is Serial ATA inmiddels aanbeland bij versie twee van de Serial ATA-specificatie. SATA II beschikt over veel verbeteringen, waarvan de belangrijksten de toevoeging van Native Command Queuing, de ondersteuning voor port multipliers, de ondersteuning voor enclose management en de verhoging van de bandbreedte naar 300MB/s per poort zijn. Verder heeft Serial ATA II onder andere ondersteuning gekregen voor dual host active failover en worden er backplane interconnects met langere signaallijnen toegestaan. Een aantal features spreken voor zich of zijn reeds uitgebreid uitgelegd. Over NCQ en port multipliers kun je meer lezen in dit artikel. Dual host active failover maakt het mogelijk om een harde schijf op meerdere hosts aan te sluiten of via een dubbele lijn met de RAID-controller te verbinden. De twee poorten zorgen voor automatische failover zodat een hogere beschikbaarheid kan worden gerealiseerd. De verhoging van de bandbreedte naar 300MB/s lijkt in eerste plaats niet erg nuttig, aangezien de huidige generatie harde schijven bij lange na niet in staat is om de bandbreedte van SATA/150 te benutten. De toepassing van port multipliers zal het mogelijk maken om maximaal vijftien schijven op één poort aan te sluiten. In de praktijk zullen port multipliers weliswaar niet meer dan zo'n acht poorten kunnen afsplitsen, maar ook dan kan de bandbreedte van SATA/150 een beperking voor de prestaties gaan vormen. De verhoging van de bandbreedte werd dus specifiek gedaan om ruim baan te geven aan port multipliers.

SATA II zal in twee fases ingevoerd worden. In de eerste fase zullen producten voorzien worden van NCQ, enclosure management support, ondersteuning voor backplanes met langere signaallijnen en ondersteuning voor data scatter/gathering (een methode om de snelheid van DMA-transfers te verbeteren). Producten met ondersteuning voor SATA II fase twee zullen voorzien zijn van dual host active failover, 300MB/s poortsnelheden en ondersteuning voor port multipliers. Fase één en fase twee producten worden gelijktijdig op de markt gebracht. Er zijn al SATA-controllers met ondersteuning voor fase twee-features.

De verbeteringen in de SATA II-standaard zijn met name interessant voor servertoepassingen. SATA II zal nog aantrekkelijker worden voor servergebruik als in de loop van dit jaar de Serial Attached SCSI-standaard zijn marktintroductie maakt. SAS-controllers kunnen zowel SAS- als SATA-schijven aansturen, zodat het mogelijk wordt om beide type interfaces in storagesystemen te combineren.

Serial ATA-controllers

De belangrijkste leveranciers van losse Serial ATA-controllers zijn op dit moment Silicon Image en Marvell. Daarnaast maakt ook Broadcom SATA-controllers, maar zover bekend worden deze tot dusver enkel gebruikt op de kaarten van RAIDCore, een dochter van Broadcom. Puur kijkend naar specificaties komen de mooiste controllers momenteel van Marvell. De 88SX60xx-serie van deze fabrikant heeft ondersteuning voor fase twee-features en is verkrijgbaar in 4-poorts en 8-poorts versies. Dankzij een hoge mate van integratie en ondersteuning voor 300MB/s snelheden, NCQ, port multipliers en 133MHz PCI-X lijkt de 88SX60xx-serie een populaire controller onder fabrikanten van RAID-adapters te worden. Voor minder veeleisende toepassingen heeft Marvell de 88SX50xx-serie van SATA I-controllers. Ook dit type is leverbaar in 4-poorts en 8-poorts versies. De 88SX60xx-controllers van Marvell worden gebruikt op de SATA II RAID-adapters van Areca en LSI Logic. HighPoint maakt gebruik van de diensten van de 88SX50xx-serie.

Silicon Image heeft met zijn SATALink Sil 3124 eveneens een controller in huis die ondersteuning heeft voor tweede fase SATA II, echter is het aantal poorten beperkt tot vier. Het bedrijf kan twee versies leveren, de Sil 3124-1 met SATA/150-snelheid en de Sil 3124-2 met SATA/300-performance. In september kondigde Silicon Image als eerste fabrikant een SATA II-controller met PCI Express-interface aan. Deze familie bestaat vooralsnog enkel uit een versie met slechts twee poorten. De oudere SATA/150-controllers van Silicon Image zullen bij veel tweakers bekendheid genieten. De 2-poorts Sil 3112 en 4-poorts Sil 3114 zijn namelijk op erg veel moederborden terug te vinden. Deze controllers zijn in gebruik op de SATA RAID-adapters van Adaptec, ICP Vortex en LSI Logic (MegaRAID SATA 150-4 en 150-6). Featuregewijs zijn de Sil 3112 en Sil 3114 nogal achterop geraakt op de controllers van de andere fabrikanten. Niet alleen SATA II-ondersteuning ontbreekt, maar ook de PCI-interface is beperkt tot slechts 32-bit 66MHz. Ze worden daarom niet meer op nieuwe RAID-adapters toegepast. Het ontbreken van 8-poorts versie is waarschijnlijk de reden geweest waarom Areca en LSI Logic voor hun 8-poorts SATA RAID-adapters zijn overgestapt naar een oplossing van Marvell. Voor zover bekend wordt de Sil 3124 op nog geen enkele moederplank of RAID-adapter geïmplementeerd.


Broadcom moet het momenteel nog stellen zonder controller met SATA II-ondersteuning. Het assortiment bestaat uit 4-poorts en 8-poorts SATA/150-controllers, die beide overweg kunnen met 133MHz PCI-X. De controllers van Broadcom vinden we terug op de BC4x52-serie van RAIDCore. Oudere adapters uit de RAIDCore RC4x52-serie waren gebaseerd op Marvell 88SX50xx-controllers, maar deze adapters werden bij een grootschalige terugroepactie vervangen door BC4x52-modellen. De reden voor de terugroepactie was volgens RAIDCore een fout in de SATA-controller van Marvell.

I/O processors

Als de voornaamste fabrikant van I/O processors voor RAID-adapters heeft Intel de laatste jaren bepaald niet stilgezeten. De i960-architectuur werd ingeruild voor XScale, een moderne architectuur gebaseerd op de industrie-gestandaardiseerde ARM-instructieset. De kloksnelheden gingen ondertussen in rap tempo omhoog, van maximaal 100MHz bij de i960-processors naar 800MHz voor de snelste XScale-core. Het nieuwste model heeft de typeaanduiding IOP332 en is verkrijgbaar in kloksnelheden van 500MHz, 667MHz en 800MHz. De core beschikt over een PCI Express x8 interface en een PCI Express naar PCI-X bridge, zodat PCI-X I/O controllers probleemloos met de I/O processor kunnen babbelen terwijl de communicatie naar buiten toe via PCI Express loopt. De IOP332 heeft ondersteuning voor DDR333 en DDR2-400-geheugen en is dus ook wat betreft geheugeninterface helemaal bij de tijd. Deze I/O processor wordt gebruikt in de PCI Express SATA RAID-adapters van Areca en de nog te verschijnen MegaRAID SATA 300-8X van LSI Logic.

Voor systemen met een PCI-X-interface heeft Intel de IOP331 in zijn assortiment. In specificaties vrijwel gelijk aan de IOP332, echter uitgevoerd met een PCI-X naar PCI-X bridge. De IOP331 vinden we terug in de PCI-X SATA RAID-adapters van Areca, waarvan de 8-poorts ARC-1120 in deze review is vertegenwoordigd. Al wat langer op de markt is de IOP321, die verkrijgbaar is in klokfrequenties van 400MHz tot 600MHz en beschikt over een DDR200 geheugen- interface. De IOP321 wordt gebruikt op de LSI MegaRAID SCSI 320-2X en vormt het kloppend hart van veel externe RAID-oplossingen. Op de MegaRAID SCSI 320-2X liet hij voor het eerst zien hoe krachtig de XScale-cores zijn in vergelijking met oudere i960-processors.

Nog steeds populair, maar qua prestaties en features niet meer van deze tijd zijn de IOP303 en IOP302. Deze twee jongens zijn gebaseerd op de i960-architectuur en draaien op een klok van 100MHz. Het geheugen en de interne bus lopen bij de IOP303 op 100MHz en zijn bij de IOP302 op 66MHz afgeregeld. De PCI-bridge is in beide gevallen van het type 66MHz 64-bit PCI 2.2. De IOP303- en IOP302-processors hebben ernstige schalingsproblemen en zijn dan ook ongeschikt voor moderne RAID-adapters. De MegaRAID SATA 150-4 en 150-6 van LSI Logic zijn gebaseerd op de IOP302. Alle SATA RAID-adapters van Adaptec en ICP Vortex maken momenteel nog gebruik van verouderde IOP302- en IOP303-processors.

Naast de I/O processors van Intel worden er ook embedded processors van andere fabrikanten voor I/O-doeleinden ingezet. De PowerPC 7xx-serie van IBM is een voorbeeld. AMCC, het moederbedrijf van 3ware, kondigde onlangs een eigen PowerPC-core aan die zal beschikken over een geïntegreerde PCI Express x8 naar PCI-X 2.0 bridge en ondersteuning heeft voor zowel DDR333 als DDR2-667 geheugen. Deze 440SPe-core beschikt evenals de nieuwste IOP-processors over hardwarematige XOR-acceleratie.