CeBIT 2006: Storage

AMCC Storage

Harddisk / harde schijf aankondigingspicje (67x67) Op de CeBIT werden diverse nieuwe storage adapters en storagebehuizingen gepresenteerd. We maakten een rondgang langs de fabrikanten van RAID-adapters en serverbehuizingen, en bespeurden de opkomst van PCI Express, Serial Attached SCSI en RAID 6.

AMCC Storage

De eerste fabrikant die we in alfabetische volgorde bespreken is AMCC Storage. De SATA RAID-adapters van AMCC Storage (voorheen 3ware) zijn er in onze reviews nooit erg goed vanaf gekomen. We werden daarom uitgenodigd voor een gesprek met marketingdirector Scott K. Celand om een aantal zaken op te helderen. Scott vertelde met groot enthousiasme over de architectuur van de AMCC 3ware 9550SX en een nieuwe PCI Express-adapter die het bedrijf volgende maand zal aankondigen. De 9550SX is de nieuwste generatie van het bedrijf. Voor het eerst maakt AMCC Storage op deze kaarten gebruik van een PowerPC-processor en native Serial ATA-controllers.

In onze

De meeste high-end RAID-oplossingen zijn gebaseerd op een intelligente architectuur met een eigen I/O processor. Intel heeft onder de fabrikanten van intelligente RAID-controllers een zeer sterke positie verworven met zijn IOP3xx I/O processors. De IOP-serie biedt een hoge mate van integratie en een brede featureset. De chips beschikken over een geïntegreerde PCI-bridge, een geheugencontroller en een "application accelerator" die onder andere XOR- en CRC32-bewerkingen versnelt. In de nieuwste generatie chips heeft de application accelerator ondersteuning gekregen voor RAID 6 en wordt er voorzien in een PCIe naar PCI-X bridge, waarmee de processor naar buiten toe over PCI Express kan communiceren en intern zowel een PCIe- als PCI-X-bus heeft voor aansluiting van bijvoorbeeld SAS- en SATA-controllers. De I/O processors van Intel zijn verkrijgbaar in kloksnelheden tot 800MHz en bieden daarmee een goede performance scaling. De meeste fabrikanten kiezen overigens voor goedkopere versies met een kloksnelheid van 500 of 250MHz.

Dankzij de hoge mate van integratie van de IOP-serie kunnen fabrikanten in korte tijd de hardwarematige implementatie van een RAID-controller realiseren: men pakt een IOP, doet er wat geheugenchips en een SATA-controller bij en voegt een battery backup unit toe. De fabrikant kan zijn aandacht zo snel mogelijk vestigen op de ontwikkeling van de RAID-software stack en de complexe functionaliteit die daar deel van uitmaakt, zoals online capacity expansion en online RAID level migration. De voordelen van een IOP-architectuur zijn duidelijk: kortere time-to-market en lagere ontwikkelingskosten. Het merendeel van de intelligente RAID-controllers, zowel op host adapters als in externe of zelfstandige RAID-systemen, is dan ook gebaseerd op de IOP-serie van Intel. Men spreekt vaak van een "industriële standaard", hoewel er feitelijk gebruik wordt gemaakt van een proprietair product van Intel. Onder andere Adaptec, Areca, ICP en LSI Logic maken in (een deel van) hun RAID-adapters gebruik van de Intels I/O processors.

AMCC Storage daarentegen is een vreemde eend in de bijt. Al sinds de eerste ATA RAID-adapters van het bedrijf houdt AMCC halstarrig vast aan een eigen architectuur. In de nieuwste generatie van AMCC, de 3ware 9550SX, bestaat de architectuur uit een PowerPC 405CR-processor, een AMCC G133-chip, DDR-geheugen en één of twee Marvell SATA 2.5-controllers. De PowerPC-processor is verantwoordelijk voor het omzetten van binnenkomende SCSI-commando's naar opdrachten die voor de AMCC-chip begrijpbaar zijn. In de AMCC-chip zijn een PCI-X-bridge en 32-kanaals DMA-controller geïntegreerd. Tevens worden in deze chip XOR-bewerkingen en caching uitgevoerd. Zowel de PowerPC-processor als de AMCC-chip beschikken over eigen geheugenchips. De PCI-X-bridge koppelt de host PCI-bus met de interne bus waarop de SATA-controllers zijn aangesloten. Deze wordt door de AMCC-engineers de "Big Fat Bus" genoemd. Feitelijk is het een gewone PCI-X-bus die vanwege zijn besloten karakter wat efficiënter kan werken.

Een belangrijk onderdeel van de G133-chip is de DMA-controller, die verantwoordelijk is voor het verplaatsen van gegevens tussen de harde schijven, de G133-chip en het systeemgeheugen. Volgens Scott Celand van AMCC biedt de 32-kanaals DMA-controller grote voordelen ten opzichte van een Intel IOP, die over slechts twee DMA-kanalen beschikt. Dankzij 32 DMA-kanalen kan de AMCC-chip met zestien harde schijven tegelijkertijd communiceren en tegelijkertijd DMA-aanvragen met de host afhandelen. AMCC Storage vergelijkt zijn architectuur daarom met een switch en noemt de IOP een geavanceerde hub. Dat een IOP ondanks zijn beperkte aantal DMA-kanalen toch goede prestaties neerzet is te danken aan een hoge kloksnelheid. De DMA-controller van de IOP kan snel schakelen tussen verschillende harde schijven en weet daarmee toch goede prestaties neer te zetten. Ook heeft de IOP-architectuur als dual- in plaats van tripple-chip-oplossing waarschijnlijk voordelen ten aanzien van latencies.

Een belangrijke factor in de prestaties van een intelligente RAID-adapter is efficiency van de cache. AMCC meent hier een voordeel te hebben ten opzichte van andere fabrikanten in situaties waarbij de RAID-adapter meerdere streams moet afhandelen. Volgens AMCC kiezen de meeste fabrikanten voor een strategie waarbij de eerste stream de meeste bandbreedte krijgt en de bijkomende streams steeds minder bandbreedte wordt toegewezen. AMCC's "StreamFusion"-cachingstrategie pakt het anders aan en zorgt ervoor dat de beschikbare bandbreedte zo gelijkmatig mogelijk wordt verdeeld over de streams.

Eind dit jaar wil AMCC Storage in een opvolger van de 9550SX een verbeterde cachingstrategie implementeren die met behulp van prefetching RMW-cycli kan versnellen. Bij RAID 5 en andere RAID-levels met pariteit is een read-modify-write cyclus nodig als de gegevens in een blok gedeeltelijk worden gewijzigd. In dat geval moet eerst de oude data uit het blok ingelezen worden, bewerkt worden en weggeschreven worden met de nieuwe pariteit. AMCC wil dit proces versnellen door de oude gegevens in te lezen zodra er een opdracht binnenkomt om een bepaald blok gedeeltelijk te beschrijven, nog voor dat de te beschrijven gegevens als geheel binnen zijn. De pariteit zou dan meteen berekend moeten kunnen worden uit gegevens die in de cache aanwezig zijn. Het is ons niet bekend of een vergelijkbare prefetchingstrategie al door andere fabrikanten wordt gebruikt, maar gezien de matige prestaties van de adapters van AMCC is het aannemelijk dat andere fabrikanten op het gebied van caching een voorsprong hebben.

De 3ware 9550SX beschikt in tegenstelling tot de oudere Escalade 9500S niet over uitbreidbaar cachegeheugen. AMCC Storage heeft hier bewust voor gekozen omdat geheugenmodules een moeilijk te managen business is en de prestatiewinst van meer geheugen gering is. Klanten die extra geheugen aanschaffen zullen echter wel een prestatiewinst verwachten. Een grotere hoeveelheid geheugen betekent bovendien dat er meer geheugen gemapped moet worden en dat kan voor een grotere overhead zorgen. De 9550SX met vier en acht poorten is voorzien van 128MB geheugen, vanaf 12 poorten wordt er 256MB RAM gemonteerd.

In de Q&A-sessie met Scott Celand werd duidelijk dat AMCC Storage een bewuste keuze heeft gemaakt voor een eigen architectuur en zich nadrukkelijk wil differentiëren van andere fabrikanten die een "standaard" IOP-architectuur gebruiken. Een migratie naar een architectuur gebaseerd op de PowerPC440SP I/O processor van moederbedrijf AMCC werd afgewezen omdat dit een ontwikkelingstijd van een jaar zou vergen. AMCC Storage geeft toe dat het zichzelf niet meer ziet als technologische koploper in de markt voor Serial ATA RAID-adapters. Het ontwikkelen van een eigen chip kost vanzelfsprekend meer tijd dan het implementeren van componenten van derden. AMCC accepteert een kleine achterstand en wil niet langer de eerste zijn, maar wel de beste als zijn producten op de markt komen. Scott Celand omschrijft Adaptec als het bedrijf met de brains en LSI Logic als de fabrikant met de OEM's. Daartussen probeert AMCC Storage als relatief kleine fabrikant marktaandeel weg te snoepen met een origineel product.

Helaas staan mooie marketingverhaaltjes niet garant voor goede prestaties in de echte wereld. De 9550SX presteert weliswaar goed in de benchmarks waarvan AMCC zelf aangeeft dat zij ze veelvuldig gebruiken om de performance van hun adapters te testen. Dit zijn onder andere tests van de random I/O performance in IOMeter en tests van sequentiële transfer rates in Bonnie. In de benchmarks van Tweakers.net, die zijn gebaseerd op disk I/O van échte applicaties, levert de 9550SX echter onverminderd slechte RAID 5-prestaties.

Tweakers.net BenchDB - Server StorageMark 2004 Index
#	RAID	Controller	Score (StorageMarks)
4	RAID 5	LSI MegaRAID SATA 300-8X	183,8
4	RAID 5	HighPoint RocketRAID 2320	174,1
4	RAID 5	AMCC 9550SX-12	136,1

Areca, ATTO en Emulex

Het is inmiddels anderhalf jaar geleden dat Areca zijn eerste PCI-X en PCI Express SATA RAID-adapters op de markt bracht. Dankzij zeer goede prestaties, een uitstekende featureset en een hoge betrouwbaarheid heeft Areca in korte tijd een grote populariteit kunnen verwerven onder power users en professionele gebruikers. De huidige adapters zijn met hun 500MHz IOP331- en IOP332-processors nog voldoende snel voor configuraties tot acht schijven en laten wat betreft prestaties vooralsnog de concurrentie het nakijken. Met de komst van nieuwe en snellere Intel-processors heeft Areca echter wel besloten om zijn 24-poorts topmodel een upgrade te geven en uit te brengen in een PCI Express-versie.

Areca toonde op de CeBIT een sample van deze ARC-1280. De kaart is uitgerust met een nieuwe generatie IOP die beschikt over RAID 6-ondersteuning en nog niet door Intel is aangekondigd. Het geheugen werd opgewaardeerd naar DDR2 en is nu als normale DIMM aanwezig, zodat er eenvoudige upgrades tot maximaal 2GB kunnen plaatsvinden. Volgens Areca levert de ARC-1280 vanuit cache een maximale read transfer rate van 1624MB/s en een maximale write transfer rate van 1295MB/s. Zeer goede cijfers die aanzienlijk beter zijn dan de huidige ARC-1170 24-poorts PCI-X-adapter met oudere Intel IOP331-processor. De ARC-1280 zal volgende maand verkrijgbaar worden.

Areca toonde tevens zijn nieuwe ARC-6080 externe 4Gb Fibre-to-SATA RAID-controller. De ARC-6080 is niet voorzien van de gebruikelijke Intel IOP, maar heeft een AMCC PowerPC 440SP onder de motorkap. De controller beschikt over 24 SATA-poorten en twee Fibre Channel-kanalen. Het geheugen kan uitgebreid worden tot maximaal 4GB.

Helaas was er nog geen spoor te vinden van de SAS RAID-adapters die Areca al enige tijd in de planning heeft. De introductie is uitgesteld tot het derde kwartaal in afwachting van de release van Intels nieuwe generatie "Sunrise Lake" I/O processors. Areca belooft ook voor deze adapters zeer hoge sequentiële transfer rates van maximaal 1,4GB/s read en 1,0GB/s write in RAID 5 en 6.

ATTO

ATTO geniet niet alleen bekendheid als ontwikkelaar van het super simpele ATTO Disk Benchmark, maar is ook fabrikant van storage adapters en storage software. Op de CeBIT toonde ATTO zijn nieuwe single en dual channel 4Gb Fibre Channel-adapters met PCI Express-interface. Het bedrijf levert ook PCIe-kaarten met vier 4Gb FC-kanalen en is tevens één van de eerste fabrikanten die een PCIe SCSI-adapter in zijn assortiment heeft. Sleutel tot de snelle implementatie van PCI Express is een PCIe naar PCI-X bridge.

ATTO demonstreerde verder zijn Xtend SAN software iSCSI-initiator voor MacOS X. Met behulp van de software iSCSI-initiator kunnen MacOS X-systemen door middel van een normale ethernetkaart aan een iSCSI-target (bijvoorbeeld een opslagsysteem met iSCSI-interface) gekoppeld worden.

Emulex PCI Express Fibre Channel-adapter (klein) Emulex

ATTO was niet de enige die PCI Express Fibre Channel-adapters aan het publiek presenteerde. Ook Emulex had dergelijke adapters in de aanbieding. Het verschil met ATTO is dat de Emulex-kaarten wél over een native PCIe FC-controller beschikken. Emulex levert tevens FC-adapters met een PCI-X 2.0-interface.

HighPoint en LSI Logic

Tussen het zware professionele geweld toonde HighPoint enkele consumentvriendelijke adaptertjes met een PCI Express-interface. De leukste nieuwkomer is wel de RocketRAID 2300, een simpele 4-poorts PCIe x1-adapter met ondersteuning voor RAID 0, 1, 10 en 5. De RocketRAID 2300 zal minder dan 100 dollar gaan kosten en is ideaal voor gebruikers die de SATA-poorten op hun moederbord willen uitbreiden, maar niet aan prestaties willen inboeten. Als RocketRAID 2310 is het 4-poorts kaartje tevens leverbaar in een variant met PCIe x4-interface. Beide kaarten zijn gebaseerd op de nieuwe Marvell 88SX7042 PCI Express SATA-controller.

Een ander nieuw product van HighPoint is de RocketRAID 2322. Dit PCIe x4-kaartje beschikt over twee externe x4 SAS-connectors die bijvoorbeeld op de HighPoint X4 externe SATA-bay aangesloten kunnen worden. In de X4 kunnen vier harde schijven ondergebracht worden. HighPoint zal later dit jaar een externe behuizing voor acht harde schijven op de markt brengen. De RocketRAID 2322 is in tegenstelling tot de eerder genoemde RR2300 en RR2310 nog voorzien van een oudere Marvell 88SX6081 PCI-X SATA-controller, die met behulp van een PCIe naar PCI-X bridge de vertaalslag maakt naar PCI Express.

De laatste nieuwe RAID-adapter van HighPoint is de RocketRAID 2340, een 16-poorts kaart met een PCIe x8-interface, vier interne x4 SAS-connectors en ondersteuning voor de RAID-levels 0, 1, 5, 10 en 50. De RocketRAID 2340 is evenals alle andere kaarten van HighPoint een hostbased RAID-oplossing. HighPoint presenteerde op de vorige CeBIT al plannen voor een high-end PCI-X-adapter met een Intel I/O processor, maar deze kaart heeft nog steeds niet het levenslicht gezien. HighPoint is inmiddels overgestapt naar een ontwerp met een PCI Express-interface en streeft naar een introductie later dit jaar. Met deze nieuwe intelligente RAID-adapter hoopt HighPoint eindelijk met de grote jongens mee te kunnen doen. HighPoint wordt nu nog vooral gezien als fabrikant van budget RAID-adapters voor consumenten.

LSI Logic

LSI Logic toonde zijn nieuwe MegaRAID SATA 300-8XLP, MegaRAID SAS 8408E en MegaRAID SAS 8480E. De SATA 300-8XLP is een 8-poorts low-profile PCI-X SATA RAID-adapter waarvan de architectuur vergelijkbaar is met de Areca ARC-1120. Beide kaarten zijn gebaseerd op een IOP331-processor en een Marvell 88SX6081 SATA-controller. Ook zijn ze beide voorzien van 128MB geheugen. Toch zijn er grote verschillen in prestaties en prijs. Dit is grotendeels toe te schrijven aan het feit dat Areca de 500MHz variant van de IOP331 gebruikt, terwijl LSI Logic het bij de goedkopere 250MHz versie heeft gehouden.

De MegaRAID SAS 8408E en 8480E zijn SAS RAID-adapters met respectievelijk twee interne x4 SAS-connectors en twee externe x4 SAS-connectors. Beide kaarten beschikken over een PCI Express x8-interface.

CeBIT 2006: LSI Logic MegaRAID SAS 8408E en 8480E

Promise

Promise heeft zijn assortiment RAID-adapters in het afgelopen jaar flink uitgebreid met nieuwe hostbased, hardware assisted en intelligente RAID-oplossingen. Op de CeBIT werd een nieuw topmodel voorgesteld; de 16-poorts SuperTrak EX16350. De kaart is gebaseerd op de Intel IOP333-processor met geïntegreerde RAID 6-ondersteuning en beschikt over 256MB geheugen en een PCI Express x4-interface. De zestien poorten zijn aanwezig in de vorm van vier interne SAS x4-connectors. Een battery backup unit wordt als optie aangeboden.

Voor thuisgebruikers presenteerde Promise de SATA300 TX4302, een 4-poorts SATA-controller met twee eSATA-poorten en twee interne poorten. De eSATA-poorten kunnen gebruikt worden om externe eSATA-harde schijven aan te sluiten. Op de stand werd een nog niet aangekondigde eSATA-schijf van Seagate getoond. Volgens Promise zal ook Maxtor dit jaar een dergelijke harde schijf op de markt brengen. eSATA biedt betere prestaties dan FireWire en USB 2.0 omdat er geen conversie naar (Serial) ATA meer hoeft plaats te vinden.

De lijn van externe storagesystemen werd uitgebreid met de VTrak J 300S, een JBOD-systeem met plaats voor twaalf 3,5 inch Serial Attached SCSI- en Serial ATA-harde schijven. Het JBOD-array beschikt over redundante voedingen en heeft naar buiten toe een SAS-interface van twee links, goed voor een totaal van 600MB/s bandbreedte.

Overigen

PCI Express-storage adapters waren op veel plekken te vinden op de CeBIT. Naast de high-end kaarten van de eerder genoemde fabrikanten waren er hier en daar ook goedkope uitbreidingskaarten te vinden. Twee voorbeelden zijn de onderstaande SATA- en gecombineerde SATA/PATA-controllers van Speed Dragon:

CeBIT 2006: Speed Dragon PCIe SATA-controller

CeBIT 2006: Speed Dragon PCIe SATA/PATA-controller

Externe behuizingen kwamen in alle soorten en maten voor op de beurs. De onderstaande behuizingen van ST Labs zijn verkrijgbaar met FireWire-, USB-, eSATA- en ethernet-interfaces.

CeBIT 2006: ST Labs externe harde schijfbehuizingen

De fabrikant Goodman zocht het meer in de richting van goedkoop ogend glansplastic. Vergelijkbare rommel was op veel andere stands te vinden.

CeBIT 2006: Goodman externe schijfbehuizingen

CI Design verblijdde de wereld met een koektrommel voor vier Serial ATA-harde schijven. Verkrijgbaar in wit, rood of zwart met een eSATA- of InfiniBand-aansluiting.

CI Design kan inmiddels al zijn rackmounts met een SAS-backplane leveren. Op de CeBIT werd een rackmount voor zestien schijven getoond. De harde schijven worden via een in de backplane geïntegreerde SAS expander op één of meerdere controllers aangesloten. SAS-oplossingen waren overigens bij alle respectabele fabrikanten van storagesystemen en rackmounts te vinden.

Stardom had verschillende externe subsystemen voor één, twee en vier harde schijven. De geavanceerde doosjes waren voorzien van ingebouwde RAID 0, 1, en 5 ondersteuning. De modellen zijn verkrijgbaar met SCSI-, eSATA-, USB-, Firewire 400- en FireWire 800-host interfaces. Ook nieuw van Stardom is een 19" 1U rackmount met eSATA, USB 2.0, FireWire 400 of FireWire 800.