Всего несколько лет тому назад RAID-массивы, составленные из традиционных механических жёстких дисков, были одним из обязательных атрибутов высокопроизводительного компьютера. Впоследствии такие многодисковые конфигурации были постепенно вытеснены твердотельными накопителями, которые смогли предложить существенно более высокую производительность и без таких ухищрений. Однако старая и проверенная временем технология своего значения не утратила. Сегодня RAID-массивы становится принято собирать уже на основе SSD: к этой возможности прибегают те энтузиасты, которым скорости имеющихся на рынке твердотельных накопителей кажется уже маловато.

Внимание к RAID-массивам вернулось в первую очередь из-за того, что развитие потребительских SSD на данный момент упёрлось в непреодолимую преграду — используемый ими интерфейс. К сожалению, широко распространённый SATA3-интерфейс обладает пропускной способностью, ограниченной величиной 6 Гбит/с, и её потенциал современные твердотельные накопители уже практически полностью исчерпали. Напрашивающийся выход из сложившейся ситуации — переход на более скоростные интерфейсы вроде SATA Express или PCI Express — пока видится лишь в отдалённой перспективе. Поэтому единственным путём получения более высокой, чем могут обеспечить SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, производительности, является использование RAID массивов, собранных на основе обычных массовых твердотельных накопителей. К счастью, RAID-контроллеры сегодня распространены повсеместно: они встраиваются в подавляющее большинство наборов системной логики. Поэтому для сборки RAID-массива не требуется никакого специального оборудования, кроме, естественно, нескольких SSD.

В этом материале мы посмотрим на то, какой прирост дисковой производительности можно получить сегодня, если вместо одного SSD установить в свой компьютер пару твердотельных накопителей. Компания Kingston любезно согласилась предоставить нам на тесты два 240-гигабайтных и один 480-гигабайтный SSD своей флагманской серии HyperX 3K, что и дало возможность прямого сравнения RAID 0-массива из двух дисков с одиночным накопителем.

⇡#Немного о RAID 0 из SSD

Говоря об улучшении производительности дисковой подсистемы, мы, прежде всего, имеем в виду RAID-массивы уровня 0, собранные из двух накопителей, как наиболее простые и распространённые. Именно такие массивы имеют наибольший смысл с точки зрения максимизации быстродействия. За счёт разбиения данных на блоки фиксированной длины и чередования дисков для их хранения достигается кратный (в теории) рост быстродействия. Однако при этом снижается надёжность хранения информации, так как выход из строя хотя бы одного диска приводит к потере всех данных. Общая ёмкость массива RAID 0 равна сумме объёмов всех входящих в него накопителей, а для его создания можно использовать два, три и большее количество дисков. В силу явного масштабирования производительности и отсутствия потерь в ёмкости RAID 0 продолжает оставаться самым популярным вариантом RAID-массива.

Массивы уровня RAID 0 поддерживаются большинством материнских плат средней и высшей ценовой категорий. Однако надо иметь в виду, что наилучшим выбором для создания RAID 0 из SSD будут материнские платы на базе интеловских чипсетов последнего поколения. Преимущества Intel H87, B87 и H87 заключаются в том, что они имеют поддержку более двух SATA 6 Гбит/с портов с одной стороны, а с другой — работают под управлением продвинутого драйвера Intel Rapid Storage Technology (RST). Этот драйвер специально оптимизирован для RAID 0-массивов из SSD и предлагает уникальные на сегодняшний день возможности: поддержку команды TRIM и прямой доступ к накопителям диагностическим и обслуживающим утилитам для всех входящих в массив дисков. Никакие другие контроллеры подобной функциональности на сегодняшний день не предлагают. В остальных платформах RAID-массив будет представляться в системе в виде виртуального физического диска без возможности какого-либо доступа к входящим в него SSD.

Это значит, что, собирая массив RAID 0 с использованием встроенного контроллера чипсетов Intel восьмой серии, можно не беспокоиться относительно деградации производительности SSD при их переходе из свежего в использованное состояние. Кроме того, не теряется возможность наблюдения за физическим состоянием входящих в массив накопителей, что, на самом деле, имеет большое практическое значение. Как уже было сказано, одной из наиболее неприятных черт массива с чередованием является его более низкая, чем у одиночного SSD, надёжность: выход из строя одного из накопителей приводит к потере всего массива целиком. Современные же флеш-диски обладают обширными средствами самодиагностики: сообщаемый ими набор параметров S.M.A.R.T. позволяет с хорошей степенью достоверности следить за их жизненным циклом и здоровьем. Поэтому предоставляемая Intel RST возможность обращения к S.M.A.R.T. входящих в массив накопителей очень полезна как для предотвращения сбоев и потерь данных, так и для простого самоуспокоения.

⇡#Выбираем SSD для RAID: Kingston HyperX 3K

Учитывая особенности массивов с чередованием, самым логичным выбором для них являются испытанные и стабильные SSD, от которых можно не ожидать никаких неприятных сюрпризов. К сожалению, таких вариантов не слишком много. Даже если за состоянием используемой флеш-памяти непрерывно следить через S.M.A.R.T., никто не застрахован от отказов SSD, происходящих по вине ошибок в контроллерах и прошивках. Поэтому мы рекомендуем выбирать для RAID-массивов такие модели твердотельных накопителей, которые представлены на рынке продолжительное время, за которое пользователи могли убедиться в их надёжности на практике, а производители имели возможность исправить все выявленные проблемы.

И, как это ни удивительно, здесь неплохим вариантом могут быть накопители, построенные на контроллерах семейства SandForce. Эти модели, вне всяких сомнений, опробованы многочисленной армией их владельцев, и все свойственные им детские болезни давно и успешно излечены как на программном, так и на аппаратном уровне. Более того, флеш-диски с контроллерами SF-2281 имеют и ещё два важных преимущества. Во-первых, набор параметров S.M.A.R.T. у таких моделей очень подробен и сильно превосходит S.M.A.R.T. других SSD, позволяя получать доскональную картину состояния флеш-памяти. Во-вторых, SandForce-накопители располагают мощным набором технологий (в частности, DuraWrite и RAISE), направленных на продление жизненного цикла флеш-памяти. Поэтому с точки зрения надёжности среди потребительских SSD их можно причислить к одним из лучших вариантов.

Не следует забывать и о ценовом аспекте. Твердотельные накопители на контроллерах SandForce на сегодняшний день дёшевы как никогда, что серьёзно повышает их привлекательность. Конечно, их производительность далека от лидирующего уровня, однако для RAID-массивов с чередованием быстродействующие SSD не столь необходимы. В таких конфигурациях за высокую производительность в первую очередь несёт ответственность SATA-контроллер набора системной логики и сами принципы функционирования RAID-массивов.

Выбирая же среди многочисленных поставщиков SSD на базе контроллера SF-2281, остановиться, очевидно, стоит на наиболее крупных и авторитетных. Кто-то наверняка предпочтёт твердотельные накопители Intel, но нам понравились флеш-приводы Kingston HyperX 3K, которые зачастую стоят немного дешевле. Именно с ними мы и проводили наши эксперименты.

Накопители серии Kingston HyperX 3K — это типичные решения на базе контроллеров SandForce второго поколения. С ними мы уже сталкивались более года назад, но с момента прошлого знакомства многое изменилось. А именно, 25-нм флеш-память производства консорциума IMFT, устанавливавшаяся в них ранее, отошла к категории раритетной, поэтому Kingston использует теперь совсем другую память — 19-нм MLC NAND c интерфейсом Toggle Mode компании Toshiba. Надо сказать, что замена флеш-памяти произошла без каких-либо анонсов, несмотря на то, что при этом несколько изменились и заявленные в спецификациях показатели производительности.

Но выглядят накопители Kingston HyperX 3K сегодня точно так же, как и полтора года назад:

Флеш-приводы этой серии сохранили свой привлекательный внешний вид и высокое качестве сборки. Внутренности же обновлённых моделей Kingston HyperX 3K отличаются от применявшихся ранее плат как набором микросхем флеш-памяти, так и цветом.

Паспортные характеристики участвующих в тестах моделей Kingston HyperX 3K ёмкостью 240 и 480 Гбайт с флеш-памятью Toshiba приведены в следующей таблице:

Заметьте, модель Kingston HyperX 3K ёмкостью 480 Гбайт заметно медленнее 240-гигабайтной модификации. Контроллер SF-2281 демонстрирует наивысшую производительность при четырёхкратном чередовании устройств NAND в каждом канале, необходимое же для получения 480 Гбайт ёмкости восьмикратное чередование вносит некоторые задержки. Применение флеш-памяти с интерфейсом Toggle Mode только усугубило этот эффект. Если модель Kingston HyperX 3K на 240 Гбайт, исходя из спецификаций, стала немного быстрее предшественницы с памятью Intel, то 480-гигабайтная модификация в своём быстродействии потеряла.