Системы хранения данных: DAS, NAS, SAN. Как выбрать СХД? Системы Хранения Данных DAS, NAS, SAN

Если многодисковые сетевые устройства хранения данных (NAS, Network Attached Storage) уже давно и прочно вошли в обиход пользователей персональных компьютеров, домашних центров развлечений и офисов небольших компаний, то их аналоги без сетевого интерфейса, использующие прямое подключение к компьютеру (Direct Attached Storage, или просто DAS), хотя и существуют на рынке весьма давно, но пока что не получили такого широкого распространения. Причины этого кроются, с одной стороны, в том, что сетевой интерфейс и возможность общего доступа к NAS более универсальны (а сами NAS куда более многофункциональны, чем DAS), а с другой - одно- и двухдисковые внешние накопители с интерфейсом USB, FireWire и/или eSATA распространены ещё больше, чем NAS, поэтому необходимость в DAS на 4-8 дисков может возникнуть пока что у очень ограниченного числа потребителей, которые фактически решили существенно расширить дисковое пространство своего компьютера (десктопа, ноутбука или некритичного сервера) или медиацентра путем внешнего, а не внутреннего подключения нескольких жёстких дисков, объединённых, как правило, в массив.

Преимущества использования DAS по сравнению с NAS заключаются в предельной простоте инсталляции и использования (DAS можно просто подключить к любому ПК, медиаплееру и пр. кабелем USB или eSATA и он сразу начнёт работать в системе как внешний диск; массив дисков конфигурируется простой перемычкой), а также в более высокой скорости работы (всё-таки USB 3.0 и eSATA заметно быстрее гигабитного Ethernet). А по сравнению с обычными внешними USB/eSATA-винчестерами DAS позволяет удобно использовать большее дисковое пространство путем простой организации RAID-массива из нескольких дисков (в т. ч. с защитой информации) и повысить скорость работы по отношению к одиночным внешним винчестерам (то есть фактически выжать максимум возможной скорости из интерфейсов eSATA и USB 3.0).

Кроме того, при помощи DAS можно также расширить дисковый объём NAS, если последний имеет порт eSATA или USB.

Ну а по сравнению с наращиванием дисковой ёмкости ПК путем установки внутренних винчестеров - DAS позволяет избежать «ковыряния» внутри системного блока (к слову, далеко не всегда у БП и материнской платы найдётся 4-5 свободных SATA-разъёмов) и к тому же предлагает законченный и удобный внешний конструктив (корзину с БП и электроникой), который, кстати, и переносить удобнее, чем целиком системный блок или несколько внешних винчестеров. При текущей ёмкости винчестеров до 4 ТБ, например, рассматриваемый в этом обзоре 5-дисковый DAS обеспечит вас неплохим быстрым и портативным 20-терабайтным хранилищем.

Устройство и характеристики

CFI-B8253JDGG - это фактически 5-дисковая SATA-корзина в стильном корпусе со встроенным блоком питания и неcложной электроникой для порт-мультипликации, аппаратной поддержки RAID разных уровней (с кэшированием) и обслуживания портов eSATA и USB 3.0.

DAS CFI-B8253JDGG на 5 жёстких дисков

Производитель устройства, тайваньская компания CFI Group (Chyangfun Industry Company, ), ведёт свою историю из далёкого 1987 г. и позиционирует себя как передовой производитель корпусов для ПК и стоек, а также кастомизированных шасси, баребонов и корпусов для медиацентров, корзин для дисков и т. п. Производит их компания как на Тайване, так и на своём заводе в Китае (CFI China, Fongfun Industry Company), основанном в 1997 г.

Среди последних изделий компании мне особенно понравился показанный на прошлой выставке Computex необычный Full-Tower-корпус CFI-A1028,

который позволяет устанавливать одновременно две материнские платы - мощную геймерскую ATX и компактную Mini-ITX (каждая - со своим БП).

Впрочем, это я отвлёкся. :)

DAS CFI-B8253JDGG поставляется в чёрно-зелёной коробке с иллюстрациями и базовым описанием продукта.

В комплекте идут три кабеля (сетевой, USB 3.0 и eSATA - длиной по 120 см), eSATA-планка для ПК, винты для крепления 3,5-дюймовых дисков в салазках и CD с документацией (свежую версию документации и программы настройки и управления RAID-массивом CFI можно скачать по адресу ). На сайте представлена также информация о CFI DAS на русском языке и указан адрес фирменного сервис-центра в России.

Производитель так описывает основные свойства этого продукта:

• Отказоустойчивая система хранения данных на основе аппаратного RAID-контроллера.
• Высокоскоростной обмен данными при хранении, работе с архивами и локальном резервировании.
• Эффективный инструмент для повышения уровня надежности системы хранения и снижения расходов, связанных с простоем или восстановлением информации.
• Максимальная производительность при работе с данными.
• Низкая стоимость по сравнению с другими технологиями хранения (NAS, SAN).
• Комфортная эксплуатация: максимально быстрое введение в работу, простое конфигурирование режимов RAID-массива, которое не требует специальных технических знаний, для работы с RAID-массивом не требуется установки дополнительного ПО или каких-либо настроек в BIOS ПК/сервера, к которому подключен DAS-накопитель CFI.

Базовые технические характеристики DAS CFI-B8253JDGG

Внешние DAS-накопители CFI построены на базе аппаратного RAID-контроллера, что позволяет напрямую подключать их по eSATA или USB (2.0/3.0) к ПК, ноутбукам, NAS, серверам, медиаплеерам и другими хост-устройствам без установки дополнительного ПО. DAS будет работать даже планшетом/смартфоном, имеющим функцию USB-хоста. А если подключить его по USB к роутеру, он станет доступным по локальной сети любому пользователю. Кроме того, установка на ПК фирменного ПО CFI предоставит расширенный набор функций: конфигурирование и мониторинг состояния RAID-массива, уведомление по электронной почте, обновление прошивки и пр. (см. ниже).

Накопитель выполнен в чёрном глянцевом стальном корпусе с передней панелью из ABS-пластика, имеющей скруглённые верхнее и нижнее рёбра. Относительно малый «футпринт» корпуса, опирающегося на приличные резиновые ножки, позволяет устанавливать его почти в любое место рядом с нужной электроникой - ПК, ноутбуком, медиаплеером и т. п. А стильная внешность и ненавязчивый свет индикаторов не нарушат интерьера домашнего центра развлечений или «модернового» офиса.

Диски устанавливаются в корзину DAS спереди - в выдвижные салазки, прикрытые декоративной дверцей с металлической вентиляционной решеткой.

Салазки выполнены из 0,8-миллиметровой стали, имеют удобный механизм фиксации в корзине (с отверстиями для вентиляции на передних торцах), практически не люфтуют и позволяют крепить как 3,5-дюймовые, так и 2,5-дюймовые накопители (винтов для крепления последних в комплекте поставки, правда, нет). Диски имеют тесный прямой контакт с металлом салазок (амортизаторов не предусмотрено), а салазки - с металлом шасси DAS, поэтому отвод тепла от дисков осуществляется как путем прямой теплопередачи от жестких дисков на корпусные детали, так и системой сквозной вентиляции (сзади корпуса установлен тихий 120-миллиметровый вентилятор), благодаря чему достигается высокая эффективность охлаждения системы. Зазор между дисками в корзине - около 4 мм.

Мы протестировали охлаждающие свойства конструкции DAS путём установки в него пяти 3,5-дюймовых накопителей Seagate Barracuda XT ёмкостью по 3 ТБ и максимальной их загрузкой обращениями (случайное чтение каждого диска блоками по 4 КБ) с одновременным измерением температуры каждого из них. Температура всех дисков после часа испытаний находилась в диапазоне 38-40 °С, что можно признать очень хорошим результатом (в реальной работе DAS-диски будут ещё прохладнее).

При этом системный 120-мм вентилятор работает относительно тихо (хотя можно было бы сделать его ещё тише, причем без особого ущерба для охлаждения дисков!) и тишину «портит» только немного «звенящий» 40-мм пропеллер встроенного блока питания - извечная беда малогабаритных решений, использующих «тонкие» БП. В общем, для спальни его ночная работа всё-таки непригодна, да и находясь на рабочем столе рядом с офисным или домашним ПК по ушам он немного будет «ездить». Во всяком случае, стоящий у меня рядом с ПК 5-дисковый NAS работает гораздо тише и «незаметнее» на слух, чем CFI-B8253JD.

Кстати, салазки имеют световоды, транслирующие зелёный свет от индикаторов на внутренней панели SATA-разъёмов на переднюю панель DAS, благодаря чему сквозь решётку передней дверцы видно, какие диски включены и работают. Впрочем, основные индикаторы работы DAS находятся снаружи - внизу передней панели, слева от тумблера питания.

Квадратный оранжевый показывает включение питания, зеленый PC Link - наличие подключения к ПК (или другому хосту) по eSATA или USB, а пять индикаторов слева отражают состояние соответствующих HDD (диски в корзине пронумерованы сверху вниз): зелёный цвет означает нормальную работу (мигают зелёным, если к соответствующему HDD идет обращение), мигание красным означает перестроение массива, а постоянный красный - неисправность диска. Индикаторы не слепят глаз в темноте, но на свету при этом хорошо видны.

Питание DAS включается не «нефиксируемой» кнопкой, как в подавляющем большинстве ATX-корпусов ПК, а торцевым переключателем с фиксатором (как было, например, в AT-корпусах). Это позволяет, в частности, полностью обесточивать БП DAS в выключенном состоянии и тем самым экономить электроэнергию.

На задней панели корпуса DAS расположены разъёмы питания, eSATA, USB 3.0, «выхлопы» двух вентиляторов и микропереключатель выбора типа RAID-массива (подробности см. ниже). Кстати, на корпусе DAS имеется наклейка «Made in Taiwan». :)

Внутри корпуса DAS, под внешней оболочкой из 0,7-миллиметровой стали, достаточно просторно: и над дисковой корзиной, и под ней, и по бокам, и между дисками и пропеллером много свободного места. Видимо, корпус этого DAS при особом желании можно было сделать компактнее раза так в полтора по объему. Впрочем, недостатком это признать нельзя - надежное охлаждение и низкая цена важнее.

Вид на основную плату DAS со стороны передней панели

Системный пропеллер модели A12025M12S производства You Fu Li Electronics Co. на максимальный ток 0,32 А защищен внутренней сеткой от случайного попадания кабелей. Он трехпроводной, с датчиком оборотов, но в этом DAS подключен по двум проводам.

Универсальный блок питания CFI-250AT-1U (из названия модели понятно, какого формата и стандарта) с выходной мощностью 250 Вт рассчитан на выходные токи 18 А и 10 А по линиям напряжений +12 В и +5 В соответственно, имеет габариты 81×150×44 мм и оснащен собственным 40-миллиметровым вентилятором и парой 4-контактных разъемов типа Molex для подключения к коммутационной плате DAS.

Мощность этого БП может показаться явно избыточной для 5-дисковой SATA-корзины, не поддерживающей SAS-накопители, поскольку типичный ёмкий современный SATA-винчестер потребляет 3-7 Вт в простое и 7-12 Вт в активной работе, то есть фактически не более 60 Вт в работе на всю корзину. Однако если принять во внимание, что некоторые диски (например, Seagate) в момент старта (а в этом DAS все диски стартуют одновременно) могут потреблять ток до 2,5-2,9 А от напряжения +12 В (то есть почти 18 А на корзину), многократная перестраховка разработчиков по номиналу мощности БП уже не кажется избыточной - ведь 18 А по линии 12 В являются паспортным (и пиковым) пределом для данной модели БП.

Электроника этого DAS базируется на двух печатных платах - основной и дополнительной. На основной плате расположены разъемы для подключения винчестеров (с питанием), вентилятора, индикаторов, порта eSATA и др.

Основная плата электроники DAS CFI-B8253JDGG с обеих сторон

Там же находится сам RAID-контроллер - чип на 6 портов SATA 3 Гбит/с, дополненный порт-дупликатором SATA 3 Гбит/с на чипе . Оба чипа, кстати, разработки далекого 2008 г., когда SATA 6 Гбит/с существовал лишь в умах создателей стандартов.

Контроллер JMicron JMB394 (слева) с порт-дупликатором JMB320 (справа)

Изготавливаемый по 130-нм технологическому процессу имеет встроенный высокопроизводительный RAID-процессор с кэш-памятью для обслуживания «на лету» массивов с контролем четности (RAID 3 и 5) и «зеркальных» (RAID 1, 10, Clone), освобождая от этого процессоры хост-компьютеров.

Блок-схема контроллера JMicron JMB394

Скорость автоматической перестройки массивов на этом процессоре достигает 200 ГБ/ч (ниже мы протестируем и её тоже), чип поддерживает диски объёмом более 2 ТБ и последовательную раскрутку накопителей (работа последней в данном DAS, похоже, не реализована - а зря; см. выше про БП и его «звенящий» пропеллер). Порт-дупликатор JMB320 «раздваивает» хост-интерфейс SATA чипа JMB394 для подключения к нему порта eSATA и транслятора интерфейса USB 3.0. При одновременном подключении к DAS двух хостов (по eSATA и USB) работает тот, что использует eSATA, что удобно использовать при одновременном подключении DAS, например, к десктопу (по eSATA) и медиаплееру или роутеру (по USB).

На второй, дополнительной плате расположен только конвертер интерфейса USB 3.0 в SATA на чипе и соответствующие разъёмы. Плата USB 3.0 крепится на дне корпуса рядом с БП, выводя USB-разъём на заднюю панель, и подключается к основной плате через кабели SATA и питания.

Любопытно, что изготавливаемый по 130-нм технологическому процессу контроллер (по меркам ИТ-индустрии он достаточно «древний» - разработки конца 2009 г.) базируется на известной архитектуре 8051 (в частности, в начале 90-х она была очень популярна в российских «АОНах»:)), правда, с тактированием на 25 МГц, производительностью 60 MIPS и встроенным шифрованием USB по AES-128/256.

Разумеется, DAS можно подключать и к старым хост-портам интерфейса USB 2.0 (с соответствующим снижением скорости работы относительно SuperSpeed USB).

Еще две мини-платки в CFI-B8253JD несут на себе индикаторы передней панели и микропереключатели режимов RAID (последняя крепится на задней панели корпуса).

Вообще, создается ощущение, что решение конструкции этого DAS нацелено не столько на элегантность (в плане подходов) и компактность, сколько на дешевизну производства и универсальность (многовариантность использования отдельных компонентов). Очевидно, это связано с пока не очень большим объёмом продаж данных устройств.

DAS поддерживает жесткие диски с интерфейсом Serial ATA 3 Гбит/с и большинство моделей SATA I (1,5 Гбит/с). Современные накопители SATA 6 Гбит/с в нем также работают без проблем - на скорости 3 Гбит/с. Порт eSATA в этом DAS также работает на скорости максимум 3 Гбит/с, хотя совместим с современными 6-Гбит/с контроллерами SATA. SAS-диски здесь установить невозможно, даже механически. Диски в корзину можно устанавливать в любой последовательности (в любом сочетании отсеков), однако удобнее всего сразу заполнить все 5 отсеков дисками одинаковой ёмкости.

Конфигурирование и работа

Никаких специальных драйверов для работы DAS с компьютером, медиаплеером и пр. не требуется. Устройство определяется как стандартный внешний накопитель и сразу начинает работать с хостом в этом режиме.

Используемый в DAS контроллер имеет аппаратную реализацию массивов RAID уровней 0, 1, 3, 5 и 10, а также может работать с накопителями в режимах Clean, Large и Clone. Для массивов RAID поддерживается кэширование записи, автоматическое перестроение массивов (кроме RAID 0), возможность фонового перестроения массива со скоростью до 200 ГБ в час, а также возможность горячей замены дисков (в конфигурациях Clone, R1, R3, R5, R10).

Режим хранения Large фактически эквивалентен JBOD - он просто объединяет в единый массив группу физических жёстких дисков, установленных в DAS. При этом размер массива, доступного для хранения данных, равен сумме ёмкостей каждого диска, а скорость в каждой точке пространства соответствует скорости одиночного диска, используемого в данный момент (см., например, следующий график скорости линейного чтения такого массива из пяти дисков одного объема).

График скорости линейного чтения (по AIDA64) массива Large (JBOD) из 5 одинаковых дисков в DAS CFI-B8253JD

Режим Large обеспечивает максимальное пространство для хранения данных при возможности использования дисков разного объёма. Напомним, что в режимах RAID уровней 0, 1, 3, 5 и 10 организация массивов будет осуществляться исходя из объёма наименьшего диска, установленного в систему. При этом «лишнее» (оставшееся после организации массива) пространство на бо́льших по объёму накопителях в этом DAS использовать не удастся.

В режим хранения Clone сохраняемая на DAS CFI информация дублируется на все установленные в устройство жёсткие диски. При использовании данного режима размер доступного для хранения данных массива равен меньшему по объему HDD, установленному в накопитель. Этим достигается максимальный уровень надёжности системы хранения данных. В случае одновременного выхода из строя нескольких дисков, записанные на DAS CFI файлы можно будет восстановить с помощью оставшихся работоспособных дисков. Режим Clone можно использовать и для задач тиражирования информации.

В режиме хранения Clean каждый диск, установленный в DAS CFI, определяется как отдельный локальный жёсткий диск хост-устройства (ПК, сервера, медиаплеера, ноутбука, NAS и т. д.). В этом случае можно устанавливать/менять в DAS диски с уже записанной информацией, использовать HDD разной емкости и не беспокоиться за сохранность данных, записанных на диске. При установке HDD в DAS CFI в данном режиме хранения не нужно форматировать жёсткие диски, если на них уже есть данные, так же как при использовании внешних USB- или eSATA-накопителей.

Однако следует помнить, что для доступа ко всем жёстким дискам DAS CFI по интерфейсу eSATA в режим Clean необходима поддержка SATA-контроллером материнской платы (хост-устройства) полноценного режима мультипликации портов (PM, Port Multiplier): материнская плата хост-устройства должна обладать полноценным портом eSATA, а не его эмуляцией, в виде разъёма eSATA, подключенного к обычному SATA-порту, а в паспорте материнской платы поддержка PM должна быть указана явным образом. Если поддержки данного режима нет, то при подключении DAS CFI по eSATA, операционная система хост-устройства распознает только первый диск DAS CFI. К сожалению, встроенные SATA-контроллеры практически всех современных (и более ранних) «настольных» и мобильных чипсетов для ПК лишены поддержки порт-мультиплицирования, поэтому воспользоваться данной функцией здесь можно будет только подключив DAS к SATA-порту некоторых дискретных контроллеров (например, компании Marvell). По счастью, при подключении DAS по USB этой проблемы нет - в режиме Clean видны все диски по отдельности:

Установленные в DAS CFI диски видны по отдельности только в режиме Clean при условии подключения по USB или если eSATA-хост поддерживает порт-мультипликацию

Заодно повторимся, что если CFI-B8253JD подключить к ПК одновременно по eSATA и USB, то активным будет eSATA-соединение. Это можно использовать, например, для подключения к DAS сразу двух устройств: ПК по eSATA и медиаплеера (или роутера/планшета/ноутбука) по USB. Когда ПК выключен, доступ к DAS автоматически получает медиаплеер/роутер.

Перед первым подключением DAS с вновь установленными дисками к хост-устройству (ПК, серверу, NAS и т. д.) необходимо выбрать режим массива хранения, который планируется использовать. Для этого, не включая питание DAS (!), нужно выставить требуемую комбинацию положений микропереключателей на задней панели DAS согласно приводимой там этикетке.

После этого следует нажать (например, авторучкой или пинцетом) на потайную кнопку Reset на задней панели рядом с микропереключателями и, удерживая ее в нажатом состоянии, включить питание DAS тумблером на передней панели (очевидно, что одной рукой всё это сделать не удастся). Кнопку Reset нужно удерживать нажатой в течение пяти секунд с момента включения питания. За это время контроллер DAS опознает подключенные диски и организует их в нужный массив. После этой процедуры DAS будет работать в выбранном режиме независимо от отключений питания.

После замены диска(ов) в DAS или при желании сменить тип массива необходимо заново повторить описанную выше процедуру. При этом следует помнить, что вся информация на жёстких дисках, установленных в DAS-накопитель, будет удалена в ходе первичной инициации массива хранения. Режим горячей замены дисков доступен только для RAID 1, 10, 3, 5 и Clone.

Конфигурирование DAS под Windows

Однако значительно удобнее управлять массивами DAS CFI-B8253JD в ОС Windows/MacOS при помощи фирменной утилиты Hardware RAID Manager.

В ней можно не только посмотреть подробную информацию о дисках, установленных в DAS,

а также посмотреть текущую информацию SMART для каждого из дисков по отдельности

и лог-файл работы DAS за последнее время,

но и настроить многие параметры. В частности, очень полезна возможность сконфигурировать диски в RAID-массив в этой утилите. Причем это можно делать как в Basic-режиме (упрощенный вариант настроек),

так и в Advanced-режиме (более подробный вариант настроек).

Здесь можно задать один из перечисленных выше типов массива, причем в Advanced-режиме можно даже отметить, какие именно диски, установленные в корзину DAS, нужно задействовать для организации этого массива.

Кроме того, можно установить пароль на доступ к массиву,

а также удалить массив:

В Advanced-режиме утилиты Hardware RAID Manager доступна еще одна функция конфигурирования массивов, которая невозможна при аппаратном (перемычками) способе задания типа массива. Дело в том, что утилитой можно сконфигурировать не один массив, общий на все диски DAS, а объединить диски корзины в несколько одновременно работающих массивов. Например, на следующем скриншоте 5 дисков корзины организованы в два массива - один RAID 1 из пары дисков и второй RAID 5 из трех дисков.

Правда, следует иметь ввиду, что работать это будет только в том случае, если DAS подключен к хосту по USB или по eSATA при поддержке режима порт-мультипликации на стороне хоста. Таким образом, гибкость использования корзины дисков в DAS при программном конфигурировании массивов заметно повышается.

Полезным дополнением является возможность при помощи конфигурационной утилиты установить способ оповещения администратора по электронной почте о тех или иных событиях, происходящих с DAS,

а также возможность обновления прошивки устройства:

Кроме того, на отдельном экране настроек можно установить для RAID приоритет перестроения массива и время (в минутах) уходя в режим сна:

С этой утилитой работа с DAS становится заметно веселее. Впрочем, использовать CFI-B8253JD можно и без этого, просто сконфигурировав массив аппаратно микропереключателями на задней панели корпуса и подключив его по тому или иному интерфейсу к практически любому хост-устройству.

Тестирование производительности

Для испытания скорости работы CFI-B8253JD мы использовали тестовую систему в следующей конфигурации:

• процессор Intel Core i7-2600;
• 2 ГБ памяти DDR3-1333 (два модуля);
• материнская плата Gigabyte GA-Z68XP-UD3-iSSD;
• видеокарта на базе AMD Radeon HD 5450;
• системный SSD на 120 ГБ (SATA 6 Гбит/с);
• ОС MS Windows 7 Ultimate x64 SP1.

Данная материнская плата удобна тем, что позволяет использовать не только один из самых быстрых на сегодня контроллеров USB 3.0 на чипе EtronTech EJ168A, но и SATA-контроллеры последнего поколения десктопного класса: интеловский 6/3 Гбит/с в чипсете Z68 Express и отдельный Marvell (чип 88SE9172) на 6 Гбит/с на шине PCIe. Последний, в частности, поддерживает порт-мультипликацию SATA, необходимую для полноценного использования нескольких независимых накопителей в этом DAS при eSATA-подключении.

Для тестов производительности в DAS CFI-B8253JD было установлено пять производительных и экономичных жестких дисков Seagate ST91000640NS со скоростью вращения пластин 7200 об./мин., выгодно отличающихся от многих других современных накопителей Seagate и аналогов тем, что они имеют достаточно малое среднее время случайного доступа, на уровне 12 мс, чем не могут похвастать, например, многочисленные «барракуды» и «кавиары». Скорость линейного доступа у них находится на уровне «зеленых» дисков, однако это в данном случае не является критичным, поскольку винчестеры объединены в массивы с итоговой скоростью линейного доступа, как правило, заметно превышающей пропускную способность интерфейсов USB 3.0 и eSATA 3 Гбит/с.

При тестировании скорости работы DAS мы, на всякий случай, сравнили быстродействие при подключении DAS к SATA-портам как 3 Гбит/с, так и 6 Гбит/с чипсета Z68 (для варианта с RAID 0) - тесты закономерно показали сходство результатов в пределах погрешности, поэтому все остальные измерения проводились при подключении к SATA-порту 3 Гбит/с чипсета Z68 в режиме AHCI.

При подключении DAS по USB 3.0 мы использовали не только наплатный контроллер Etron EJ168A и чипсетный интеловский контроллер USB 2.0, но и отдельную дискретную карту контроллера USB 3.0 на чипе ASMedia ASM1042. Однако в последнем случае скорость работы оказалась заметно ниже, чем для EJ168A, поэтому данные результаты мы здесь не демонстрируем. Кроме того, как выяснилось, при подключении по USB 3.0 работает CFI-B8253JD достаточно капризно. Это выражается как в резком снижении скорости (в несколько раз относительно максимально достижимого на практике уровня - почти до той скорости, когда применение USB 3.0 по сравнению с USB 2.0 уже теряет смысл), так и в том, что DAS часто «отваливается» из системы просто в ходе бездействия ПК или при передаче данных по USB, доставляя тем самым немало неприятностей пользователю. Это происходило с обоими использованными нами контроллерами USB 3.0. И поскольку при «перекидывании» DAS на eSATA или USB 2.0 (без каких-либо иных изменений конфигурации тестовой системы) в этом случае никаких проблем со стабильностью и скоростью работы не наблюдалось, а кроме того, данные контроллеры USB 3.0 одновременно демонстрировали практически безупречную работу с другими накопителями USB 3.0, мы вынуждены сделать вывод о проблемах со стабильностью и скоростью работы интерфейса USB 3.0 в DAS CFI-B8253JD.

Путем долгих экспериментов нам удалось добиться более-менее стабильной и быстрой работы CFI-B8253JD по USB 3.0 лишь в случае, когда сетевой кабель питания DAS располагался в соседней с кабелем питания БП ПК розетке сетевого фильтра, причем в той же «полярности» подключения. В остальных случаях получить сколь-нибудь значимые для использования в этом обзоре результаты было невозможно. Повторимся, для eSATA-подключения никаких капризов в работе CFI-B8253JD нами не наблюдалось. Правда, при eSATA-подключении CFI-B8253JD не использует NCQ:

Кроме того, для сравнения мы привлекли также типичный NAS на платформе Intel Atom - Synology DS710+. Он будет представлять здесь производительность типичного NAS с гигабитным сетевым интерфейсом сопоставимой с CFI-B8253JD цены. NAS снабжался теми же жёсткими дисками и подключался к той же тестовой системе, что и DAS.

Для тестирования производительности и стабильности работы DAS мы использовали следующие приложения:

• ATTO Disk Benchmark 2.46
• AIDA64 2.20 Disk Benchmark
• Futuremark PCMark 7
• Intel IOMeter 2006
• Intel NASPT 1.7.1
• HD Tach RW 3.0

Результаты тестов сведены в отдельную таблицу , доступную для загрузки, а на диаграммах представлены только наиболее важные показатели.

Наиболее показательными являются результаты тестов максимальной скорости чтения и записи крупных файлов в ATTO Disk Benchmark. Эти цифры дают нам фактически предельные значения скорости работы DAS при последовательных операциях чтения и записи (к слову, в тестах AIDA64 и HD Tach RW сходные показатели как при линейных, так и при буферизованных операциях оказались заметно ниже, чем в бенчмарке ATTO).

Скорость работы массивов на CFI-B8253JD ранжируется в соответствии с теорией: самым быстрым является 5-дисковый RAID 0 (его ограничивает фактически только скорость интерфейса SATA 3 Гбит/с - около 260 МБ/с на чтение и 230 МБ/с на запись). Далее следуют 5-дисковые же RAID 3 и 5, причем при чтении на eSATA они практически не уступают RAID 0, да и при записи разницей в 1-2% можно пренебречь. Это говорит о высокой производительности XOR-процессора, встроенного в RAID-контроллер данного DAS. Затем следует 4-дисковый RAID 10 на eSATA, который лишь немного уступает в скорости массивам RAID 0/3/5 на использованных здесь дисках.

Третью группу результатов образуют все массивы (RAID 0/3/5/10) при подключении по интерфейсу USB 3.0. Здесь из данного DAS нам удалось выжать скорость в районе 200 МБ/с при чтении и записи (напомним про высокую нестабильность работы CFI-B8253JD по данному интерфейсу), что можно признать вполне достойным в сравнении, например, с гигабитным сетевым интерфейсом (последняя строчка диаграммы - NAS DS710+). Да и по сравнению с eSATA проигрыш у USB 3.0 не столь уж фатальный, как, например, у USB 2.0 и Gigabit Ethernet (три последние строчки диаграммы выше).

Одиночный диск, как и эквивалентные ему в плане быстродействия массивы Clone и JBOD (Large; см. график в параграфе «Конфигурирование и работа») демонстрируют здесь скорость на уровне NAS DS710+ (110-130 МБ/с), что обусловлено, в частности, производительностью используемых для этих тестов жестких дисков. В целом же данный недорогой DAS способен обеспечить примерно вдвое более высокую скорость работы с крупными файлами, чем современный NAS той же вместимости с одним гигабитным сетевым интерфейсом.

Более нетривиальная картина наблюдается по параметру среднего времени доступа к массиву DAS при чтении и записи:

При чтении соответствующей характеристике одиночного диска хорошо соотносятся результаты массивов уровней 0, 10, JBOD и Clone, причем практически независимо от интерфейса подключения DAS. Массивы же уровней 3 и 5 демонстрируют заметное возрастание среднего времени случайного доступа при чтении, что, очевидно, вызвано задержками контроллера DAS на XOR-операциях. Отметим, что для RAID 3 они оказываются меньше, чем для RAID 5, хотя два этих массива имеют очень сходные механизмы работы (в первом используется выделенный диск для XOR-данных, тогда как в RAID 5 XOR-информация распределена поровну между всеми дисками массива).

Преимущество RAID 3 над RAID 5 в скорости для CFI-B8253JD наиболее наглядно видно при случайной записи мелких блоков (Write Access Time на диаграмме выше). Да, оба этих массива существенно уступают остальным по скорости случайной записи, однако RAID 3 оказывается здесь всё же раза в полтора шустрее, чем «пятёрка». К счастью, в реальных приложениях, типичных для DAS данного класса, доля случайных операций записи в пределах всего тома невелика, поэтому практическая разница в скорости между RAID 3 и 5 здесь малозаметна (см. ниже). Отметим также, что кэширующий контроллер JMicron JMB394 дает массивам RAID 0 и JBOD огромную (почти пятикратную!) фору по скорости случайной записи по сравнению с остальными конфигурациями (RAID 10, Clone, Single).

Подчеркнем, что мы не обнаружили сколько-нибудь существенной разницы по времени случайного доступа при подключении DAS по eSATA или USB 3.0. Лишь для USB 2.0 время при случайном чтении возрастает на 0,1-0,2 мс.

Более сложные, чем просто копирование крупного файла с/на DAS (которое мы уже оценили при помощи теста ATTO), сценарии использования внешнего накопителя мы тестируем при помощи бенчмарков Intel NASPT 1.7.1 и Futuremark PCMark 7. Детальные результаты по каждому из тестовых сценариев можно найти в таблице, а на диаграммах мы приведем только итоговые, усредненные по разным сценариям тестов показатели.

Как видно, интерфейс eSATA вне конкуренции: этот же DAS по USB 3.0 работает на 20% медленнее, а с USB 2.0 разница вообще 4-кратная. Вместе с тем, наличие быстрого USB 3.0 способно очень повысить привлекательность DAS, если в компьютере нет порта eSATA, но есть USB 3.0. По сравнению с гигабитным сетевым линком у NAS преимущество в скорости практической работы такого DAS составит от полутора до двух раз.

Лидером по производительности закономерно является массив RAID 0, однако остальные многодисковые конфигурации, в том числе с контролем чётности, отстают от лидера мало, что позволяет без каких-либо видимых потерь скорости использовать в CFI-B8253JD защищённые массивы максимально возможной ёмкости (RAID 5 и 3). Применение же массива JBOD (Large) в этом DAS вообще вряд ли целесообразно - разве что для объединения дисков разной ёмкости.

Что же касается тестов Secondary Storage пакета PCMark 7, то здесь, к сожалению, бенчмарк Futuremark оказался бессилен сколько-нибудь внятно объяснить пользователю разницу в скорости между массивами и интерфейсами. И виной тому - специфические треки этого пакета, при выполнении которых на относительно небольших «начальных» участках внешних накопителей достаточно активно используется кэширование Windows.

Скорость восстановления массива

Контроллер CFI-B8253JD поддерживает автоматическую перестройку/восстановление массива при сбое, например, одного диска в массиве с контролем четности. Достаточно вынуть из работающего DAS один из дисков корзины и затем вставить его (или его аналог) вновь (по горячему), как микропрограмма DAS выдаст соответствующее оповещение об ошибке, «подцепит» «новый» диск и начнет перестраивать/восстанавливать массив. При этом массив остается доступным для работы пользователя с данными, хотя скорость доступа к нему при этом несколько падает.

В настройках DAS из Windows-менеджера (см. выше) можно установить приоритет выполнения контроллером DAS перестроения массива по отношению к действиям пользователя с файлами на этом массиве.

Мы протестировали, как влияет тот или иной уровень приоритета ребилдинга массива на скорость чтения и записи крупных файлов в DAS. Тесты проводились в программе ATTO Disk Benchmark при подключении DAS по USB 3.0.

По сравнению со скоростью работы исправного массива (верхняя строчка диаграммы) при перестроении с приоритетом по умолчанию скорость падает примерно вдвое. Если хочется минимальных потерь скорости работы с массивом, можно установить низший приоритет перестроения.

Тогда скорость чтения-записи файлов на DAS упадёт всего на 10-15%. Если же хочется наиболее быстрого восстановления массива, то в режиме наивысшего приоритета скорость чтения файлов упадёт до 67 МБ/с, а записи - и вовсе до ничтожных 20 МБ/с. Видимо, «умолчальная» настройка является наиболее оптимальной, позволяя сочетать и приемлемую скорость восстановления массива с достойной скоростью чтении/записи файлов на нём.

Время перестроения массива RAID 3 из пяти 1-терабайтных накопителей (объём тома - 4 ТБ) без влияний извне (чтения/записи файлов) составило около 230 минут, что в пересчёте на скорость перестроения массива даёт около 290 МБ/с в пересчете на объем массива (объём считываемых данных) или в среднем 72,5 МБ/с по скорости записи XOR-данных на диск. Другими словами, это достаточно производительное решение.

Заключение

5-дисковый DAS CFI-B8253JD в целом показал себя хорошо. Стильный черный глянцевый корпус с удобным монтажом дисков и хорошим их охлаждением, «правильной» индикацией режимов и полезной утилитой управления массивами под Windows позволяет создать достаточно компактное дисковое хранилище вместимостью до 20 ТБ, которое удобно использовать путем прямого подключения по eSATA и USB не только к ПК, ноутбукам или недорогим серверам, но и к медиаплеерам, планшетам, роутерам и NAS. Удобство настройки и достаточно надежная и быстрая работа, в том числе в массивах RAID 3 и 5, делает его реальным соперником аналогичных по вместимости NAS с гигабитным сетевым интерфейсом для ряда потребителей, которым не нужна гибкая сетевая функциональность дискового хранилища, а важнее простота установки, высокая скорость работы и дешевизна решения (все-таки DAS должны быть дешевле аналогичных по вместимости NAS).

Интерфейс eSATA обеспечивает скорость линейного доступа к наиболее быстрым массивам на уровне около 230-260 МБ/с, для USB 3.0 скорость же оказалась лимитируемой на уровне 200 МБ/с, то есть существенно обрезает теоретическую производительность 5-дисковых массивов RAID 0, 3 и 5. В этих условиях приходится сожалеть, что DAS не поддерживает интерфейс eSATA со скоростью 6 Гбит/с. Зато массивы с контролем четности (RAID 5 и 3), обычно (на простых «чипсетных» контроллерах) имеющие заметное падение производительности по сравнению с RAID 0 и 10, здесь почти не теряют в скорости. В этом заслуга хорошей аппаратной реализации XOR-вычислений в контроллере JMicron.

Несмотря на то, что CFI-B8253JD использует весьма древнюю по мерками ИТ элементную базу образца 2008-2009 гг., у него всё ещё есть «детские болезни» и моменты, которые хотелось бы улучшить/исправить. Это и нестабильность работы по USB 3.0, порой вообще делающая практически невозможным использование данного DAS по USB 3.0, и не совсем малошумная работа, и избыток внутреннего пространства (при желании корпус можно было бы сделать раза в полтора более компактным). Однако с основными своими функциями CFI-B8253JD справляется хорошо, и поэтому на пути к потребителю возникает последний вопрос: а что с ценой?

А вот здесь и «порылась собака». Дело в том, что текущая розничная цена CFI-B8253JD в России на уровне 8000 руб., особенно в период немалых цен на сами жесткие диски, кажется нам несколько завышенной. Ведь за близкие деньги можно приобрести, например, тот же HP MicroServer (аналогичной вместимости, но куда более многофункциональный) или 4-дисковые NAS некоторых производителей. Кстати, в районе 6000 руб. можно найти и 4-дисковый DAS. Кроме того, на те же 8 тыс. руб. можно сейчас купить пару «лишних» внешних винчестеров приличной емкости, а припасённые для DAS диски разместить в корпусе ПК «почти бесплатно». В общем, нам думается, что подобная цена на DAS CFI-B8253JD, отчасти обусловленная недостаточно высокими продажами в мире, может стать заметным препятствием на его пути к широкому российскому потребителю, даже несмотря на симпатичность данного решения в целом.

Благодарим компанию InPrice за предоставленные на тест NAS, компанию East-Side Consulting за предоставленные для проведения тестирования жесткие диски Seagate, а также компьютерный магазин «Ф-Центр»

Стратегия любого бизнеса заключается в снижении рисков и увеличении доходов. Один из путей достижения этой цели - разработка правильной политики в отношении управления корпоративной информацией и ее хранения. Информация является движущей силой современного бизнеса и считается наиболее ценным стратегическим активом любого предприятия. Объем информации растет в геометрической прогрессии вместе с ростом глобальных сетей и развитием электронной коммерции. Для достижения успеха в бизнесе необходимо обладать эффективной стратегией хранения, защиты, совместного доступа и управления данными. По сведениям IDC, за последние десять лет из 40% американских компаний, полностью лишившихся своих данных в результате пренебрежительного отношения к технологиям их хранения, только 10% смогли вернуться к бизнесу и только 4% (!) из них выжили в течение последующих трех лет.

Управление ресурсами хранения данных стало одной из самых актуальных проблем, стоящих перед сотрудниками отделов информационных технологий. Вследствие развития Интернета и коренных изменений в процессах бизнеса информация накапливается с невиданной скоростью. Кроме насущной проблемы обеспечения возможности постоянного увеличения объема хранимой информации, не менее остро на повестке дня стоит проблема надежного хранения данных и постоянного доступа к информации. Для многих компаний формула доступа к данным «24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году» стала нормой жизни.

Важнейшими элементами информационной сети сегодня являются серверы, системы хранения данных (СХД) и технологии по их администрированию.

Сбой приводит к временному приостановлению бизнес-процессов и частичной (или полной) потере данных и ставит под вопрос существование бизнеса в целом.

Одним из крупнейших потребителей серверов и СХД в России традиционно является госсектор. На втором месте по потреблению - телекоммуникационная и нефтегазовая отрасли, затем финансовые организации (прежде всего банки и промышленность). Такое распределение достаточно стабильно и сохраняется на протяжении последних лет.

Сегодня можно выделить одну традиционную - Direct Attached Storage (DAS) и две уже уверенно входящие в жизнь архитектуры хранения данных - Network Attach Storage (NAS) и Storage Area Network (SAN).

Direct Attached Storage (DAS)

Технология DAS подразумевает прямое (непосредственное) подключение накопителей к серверу или к ПК. При этом накопители (жесткие диски, ленточные накопители) могут быть как внутренними, так и внешними. Простейший случай DAS-системы - это один диск внутри сервера или ПК. Кроме того, к DAS-системе можно отнести и организацию внутреннего RAID-массива дисков с использованием RAID-контроллера.

Стоит отметить, что, несмотря на формальную возможность использования термина «DAS-системы» по отношению к одиночному диску или к внутреннему массиву дисков, под DAS-системой принято понимать внешнюю стойку или корзину с дисками, которую можно рассматривать как автономную СХД. Кроме независимого питания, автономные DAS-системы имеют специализированный контроллер (процессор) для управления массивом накопителей. К примеру, в качестве такого контроллера может выступать RAID-контроллер с возможностью организации RAID-массивов различных уровней.

Следует отметить, что автономные DAS-системы могут иметь несколько внешних каналов ввода-вывода, что обеспечивает возможность подключения к DAS-системе нескольких компьютеров одновременно.

В качестве интерфейсов для подключения накопителей (внутренних или внешних) в технологии DAS могут выступать интерфейсы SCSI (Small Computer Systems Interface), SATA, PATA и Fibre Channel. Если интерфейсы SCSI, SATA и PATA применяются преимущественно для подключения внутренних накопителей, то интерфейс Fibre Channel служит исключительно для подключения внешних накопителей и автономных СХД. Преимущество интерфейса Fibre Channel здесь заключается в том, что он не имеет жесткого ограничения по длине и может использоваться в том случае, когда сервер или ПК, подключаемый к DAS-системе, находится от нее на значительном расстоянии. Интерфейсы SCSI и SATA также могут применяться для подключения внешних СХД (в этом случае интерфейс SATA называют eSATA), однако они имеют строгое ограничение по максимальной длине кабеля, соединяющего DAS-систему и подключаемый сервер.

К основным преимуществам DAS-систем можно отнести их низкую стоимость (в сравнении с другими решениями СХД), простоту развертывания и администрирования, а также высокую скорость обмена данными между системой хранения и сервером. Собственно, именно по этой причине они стали очень популярны в сегменте малых офисов и небольших корпоративных сетей. В то же время DAS-системы имеют и свои недостатки - в первую очередь это высокая стоимость хранения и управления данными вследствие их разбросанности по организации, а также вынужденный простой сети в момент добавления новых дисков и необходимость наращивания памяти или процессорной мощи сервера при превышении определенного размера дискового пространства. Перегруженность сетевого трафика с добавлением новых серверов усложняет проблему защиты данных, препятствует эффективному использованию ресурсов и т.д. Затраты и новые проблемы растут как снежный ком.

В настоящее время DAS-системы занимают лидирующее положение, однако доля этих систем постоянно сокращается, и на смену им приходят либо универсальные решения с возможностью плавной миграции к NAS-системам, либо системы, предусматривающие возможность их использования как в качестве DAS-, так и NAS- и даже SAN-систем.

Network Attached Storage (NAS)

NAS-системы - это сетевые системы хранения данных, непосредственно подключаемые к сети точно так же, как и сетевой принт-сервер, маршрутизатор или любое другое сетевое устройство. Фактически NAS-системы представляют собой эволюцию файл-серверов. Для того чтобы понять разницу между традиционным файл-сервером и NAS-устройством, вспомним, что традиционный файл-сервер представляет собой выделенный компьютер (сервер), на котором хранится информация, доступная пользователям сети. Для хранения информации могут использоваться жесткие диски, устанавливаемые в сервер (как правило, они располагаются в специальных корзинах), либо подключенные к серверу DAS-устройства. Администрирование файл-сервера реализуется с помощью серверной операционной системы. Такой подход к организации систем хранения данных в настоящее время является наиболее популярным в сегменте небольших локальных сетей, но имеет один существенный недостаток. Дело в том, что универсальный сервер (да еще в сочетании с серверной операционной системой) - отнюдь не дешевое решение. В то же время большинство функциональных возможностей, присущих универсальному серверу, в файл-сервере просто не используется. Идея заключается в том, чтобы создать оптимизированный файл-сервер с оптимизированной операционной системой и сбалансированной конфигурацией. Именно эту концепцию и воплощают в себе NAS-устройства, которые в этом смысле можно рассматривать как тонкие файл-серверы, или, как их еще называют, файлеры (filers).

Кроме оптимизированной ОС, освобожденной от всех функций, не связанных с обслуживанием файловой системы и реализацией ввода-вывода данных, NAS-системы имеют оптимизированную по скорости доступа файловую систему. NAS-системы проектируются таким образом, что вся их вычислительная мощь фокусируется исключительно на операциях обслуживания и хранения файлов. Сама операционная система располагается во флэш-памяти и предустанавливается фирмой-производителем. Подсоединение NAS-устройств к сети и их конфигурирование представляет собой достаточно простую задачу и по силам любому опытному пользователю, не говоря уже о системном администраторе.

В сравнении с традиционными файловыми серверами, NAS-устройства являются более производительными и менее дорогими. В настоящее время практически все NAS-устройства ориентированы на использование в сетях Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) на основе протоколов TCP/IP. Доступ к устройствам NAS осуществляется с помощью специальных протоколов доступа к файлам. Наиболее распространенными протоколами файлового доступа являются протоколы CIFS, NFS и DAFS.

Storage Area Network (SAN)

SAN - это специализированная сетевая инфраструктура для хранения данных (сеть хранения данных). Эти сети интегрируются в виде отдельных специализированных подсетей в состав локальной (LAN) или глобальной (WAN) сети.

По сути, SAN-сети связывают один или несколько серверов (SAN-серверов) с одним или несколькими устройствами хранения данных. SAN-сети позволяют любому SAN-серверу получать доступ к любому устройству хранения данных, не загружая при этом ни другие серверы, ни локальную сеть. Кроме того, возможен обмен данными между устройствами хранения данных без участия серверов. SAN-сети позволяют очень большому числу пользователей хранить информацию в одном месте (с быстрым централизованным доступом) и совместно использовать ее. В качестве устройств хранения данных могут применяться RAID-массивы, различные библиотеки (ленточные, магнитооптические и др.), а также JBOD-системы (массивы дисков, не объединенные в RAID).

Для построения сетей SAN используется либо стандарт Fibre Channel (FC), либо стандарт iSCSI.

Что выбрать - DAS, NAS или SAN?

До сих пор во всем мире, а тем более в России все еще господствует DAS. Такая ситуация, скорее всего, сохранится в сегментах рынка домашних компьютеров, малого бизнеса и больших машин (mainframes). Нишу средних и крупных предприятий постепенно займут SAN- и NAS-системы, причем в комбинированном использовании.

SAN-системы целесообразно применять там, где доступ к данным осуществляется на уровне физических блоков. Речь идет в первую очередь о распределенных базах данных, построенных по архитектуре клиент-сервер. Это системы управления предприятием, банковские и финансовые системы, где критично количество транзакций в единицу времени, цифровое телевещание и т.д. Кроме того, SAN-системы используются для организации бесперебойной и непрерывной работы важных приложений, отказ которых может привести к потере критически важных данных, выходу из строя оборудования или к другим последствиям, влекущим за собой дорогостоящие простои информационной системы. SAN - это прекрасное решение для организаций, расположенных в зданиях, разбросанных в радиусе до 20 км, которым необходим оперативный доступ к центральному хранилищу.

Применение архитектуры SAN эффективно при организации центров обработки данных с постоянно растущими требованиями к вычислительным ресурсам и емкости хранимых данных. Использование SAN позволяет решать такие задачи без принципиальной модификации существующей инфраструктуры, благодаря комбинации сетевых интерфейсов Fibre Channel, SCSI и Ethernet.

NAS-системы применяются в тех случаях, когда доступ к данным осуществляется на уровне файла, - это бизнес-приложения с одновременным доступом пользователей разных платформ к одним и тем же файлам (мультимедиа, графика, документы), консолидация разрозненной информации предприятия в одном месте, хранение архивов, быстрое, недорогое и безлицензионное увеличение дискового пространства в сети.