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Grundlagen: Storage-Controller

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13:00 - 15/05/2008 von Patrick Schmid

Controller-Basismodelle findet man in jedem PC-Motherboard als Teil des Chipsatzes. Serial ATA (SATA) ist die vorherrschende Anschlussart für Festplatten und zunehmend auch bei optischen Laufwerken wie CD, DVD, HD-DVD oder Blu-ray. Laufwerke auf Flash-Basis werden auch via SATA angeschlossen. Professionelle Festplatten nutzen dagegen die SAS-Schnittstelle (Serial Attached SCSI), einer seriellen Version des parallelen SCSI-Bus (Small Computer System Interface). SAS-Controller sind jedoch mit zwei Ports ausgestettet (man spricht von „dual ported“), was bedeutet, dass man Laufwerke durch die beide Verbindungen redundant koppeln oder die Anschlussbandbreite verdoppeln kann. SAS unterstützt zudem vier 300-MB/s-Verbindungen pro SAS-Kabel (SFF-8087 für internen oder SFF-8088 für externen Gebrauch), die man für SAS- oder SATA-Festplatten nutzen kann. Durch bessere Flexibilität ist SAS auch weitaus komplexer und deswegen in Form des SAS-Controllers noch nicht in die Chipsätze von Motherboards integriert.

RAID-Konfigurationen werden von vielen On-Board-Controller unterstützt, wodurch man mehrere Festplatten in einem Laufwerksverbund nutzen kann. Das führt wiederum zu besserer Redundanz und besserer Performance. Im Enterprise-Bereich kommen Sie mit einem On-Board-Controller nicht besonders weit: Hier bestehen Arrays aus zahlreichen Festplatten und bieten anspruchsvolle Redundanz-Optionen (RAID 51, RAID 6), was wiederum eine Menge an Rechenleistung voraussetzt. In Unternehmen müssen Arrays effizient konfiguriert und verwaltet werden, wofür man vorzugsweise auf Web-basierte Lösungen setzt. Einige RAID-Controller wie die Raidcore RS5200-Familie von Ciprico betreiben RAID-Arrays auf Host-Basis; die Mehrzahl der Unified Serial Controller verwendet hingegen eigene Speicherprozessoren. Bei Adaptec, Areca, Atto, ICP und LSI kommen IOP 80333- oder 348-Beschleuniger von Intel zum Einsatz; lediglich AMCC nutzt seinen eigenen, PowerPC-basierten Prozessor. Die neue Series 5 von Adaptec verwendet einen Dual Core-Speicherprozessor, zu dem es leider keine genaueren Angaben gibt.

Alle RAID-Controller bieten Cache-Speicher und sind dafür meist mit einem Sockel für Speichermodule ausgestattet, durch den man die gewünschte Menge DDR2-RAM installieren kann. Um der Datensicherheit Willen muss allerdings EEC-Speicher (Error Correcting Code) verwendet werden. Hüten Sie sich vor Controllern, die keine optionale Battery Backup Unit (BBU) unterstützen. Nur dann erhalten Sie bei einem Stromausfall die im Speicher abgelegten Nutzdaten. Obwohl alle Server mit sicherheitskritischen Daten grundsätzlich durch eine USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) geschützt werden sollte, so bietet eine BBU immerhin zusätzliche Sicherheit.

Viele RAID-Controller nutzen den 64 Bit breiten PCI-X-Bus mit einer maximalen Bandbreite von bis zu 1.066 MB/s (64 Bit, 133 MHz). Allerdings wird der Bus von allen Client-Geräten gemeinsam genutzt. Da wirkt PCI Express bedeutend attraktiver, bietet es doch jedem Gerät bei der Nutzung von z.B. acht PCIe-Lanes (PCI Express x8) eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit 1 GB/s Upstream und Downstream. Mindestens einen x8 PCI Express-Steckplatz werden Sie in den meisten Mittelklasse-Servern finden. Wir können Ihnen PCIe daher nur wärmstens empfehlen, da es diese Anschlussart auch in den kommenden Jahren noch geben wird.

Wir haben schon mehrfach ausgiebig über diverse RAID-Optionen berichtet. Bei RAID 0-Konfigurationen werden alle verfügbaren Festplatten in einem so genannten Stripe-Set angeordnet. Blöcke werden hier gleichmäßig über alle verfügbaren Laufwerke verteilt, wodurch Ihr Speicher-Array allerdings defektanfällig wird, da ein kaputtes Laufwerk das gesamte Arrays zerstören würde. RAID 1 spiegelt Daten eines Laufwerks sicher und in Echtzeit auf ein zweites. Allerdings können Administratoren hiermit keine hochleistungsfähigen Arrays mit großer Kapazität erstellen. Die Kombination RAID 0+1 oder 1+0, ein Mirrored Stripe-Set oder ein Striped Mirror, verbindet Performance mit Datensicherheit, bietet allerdings lediglich 50% der gesamten Festplattenkapazitäten.

Hinsichtlich sicherer Daten-Arrays sind RAID 5 oder RAID 6 normalerweise die besten Lösungen. Hier werden Paritätsdaten anhand so genannter XOR-Berechnung erstellt. Die Parität wird dann zusammen mit den Daten über alle Festplatten wie beim RAID 0 verteilt. RAID 6 funktioniert wie RAID 5, allerdings werden hier zwei Paritätslagen erstellt, was wiederum zu verbesserter Zuverlässigkeit im Falle eines Festplattendefekts führt: Während RAID 5 den Ausfall eines einzelnen Laufwerks noch gut verkraftet, überlebt RAID 6 sogar zwei gleichzeitige Laufwerksausfälle.

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Kommentare zum Beitrag
impaled 15/05/2008 14:40
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Nicht ich 15/05/2008 14:59
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-0+

.... dannn kaufen musst! Es gibt Händler, die haben soviele davon, dass die sogar welche verkaufen....

slurm_mckenzie 15/05/2008 15:41
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-0+

Nettes Gerät. Die 512MB Cache tun ihr übriges. ;) Jedoch sollte im Privat-/ nicht Profigebrauch das Geld eher in eine SSD fließen, oder keins vom beiden. So ein Controller ist meistens nur bei gewerblicher Nutzung interessant. Wenn beim absoluten Enthusiasten die Geldbörse sehr locker sitzt, kann auch beides angeschafft werden. Die 2000€ Marke kann bei einem RAID5 aus Controller und SSDs schon mal fallen. ;)

pschmid 15/05/2008 16:03
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-0+

Dann würde ich lieber in eine wirklich schnelle Flash-Platte investieren...
siehe http://www.tomshardware.com/review [...] ,1926.html

Gruß
Patrick Schmid

Anonymer Nutzer 15/05/2008 16:21
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-0+

Das ist doch Quatsch. Profis kaufen nicht beides.

Um Dein Dreirad auf 300kmh zu beschleunigen, baust Du entweder einen Porschemotor+Breitreifen drauf oder Du baust einen Propellermotor+Flügel dran. Keiner käme auf die Idee, alles auf einmal dranzubauen, um noch schneller zu werden. Das bringt nämlich überhaupt nichts.

So ist es auch hier.

Ein RAID verbessert Dir in erster Linie die Zugriffszeiten und in zweiter Linie den Datendurchsatz, mit dem Du fast das Maximum dessen erreichst, was überhaupt zwischen Speicher und Platte hin und her transferiert werden kann.
Eine SSD bietet bereits das Maximum an Geschwindigkeit: Zugriffszeiten sind fast Null und Datendurchsatz ist am Limit.
Also entweder nimmst Du normale Platten und machst die mit RAID schneller oder Du nimmst SSD. Aber beides gleichzeitig ist Mumpitz.

slurm_mckenzie :
Nettes Gerät. Die 512MB Cache tun ihr übriges. Jedoch sollte im Privat-/ nicht Profigebrauch das Geld eher in eine SSD fließen, oder keins vom beiden. So ein Controller ist meistens nur bei gewerblicher Nutzung interessant. Wenn beim absoluten Enthusiasten die Geldbörse sehr locker sitzt, kann auch beides angeschafft werden. Die 2000? Marke kann bei einem RAID5 aus Controller und SSDs schon mal fallen.


acidrecords 15/05/2008 17:15
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-1+

warum schafft es th eigentlich nicht die verwendeten controller settings anzugeben!!!!?

wo ist die info zur stripe size, cache settings (von platte und controller) und auch die info zur verwendeten block size??!

diese tests sind nicht mehr als laien tests wenn mans genau nimmt!!

ich habe dies schon oft bei den raid tests direkt bei th angefragt doch es kam nie eine antwort so sehen die besten settings aus die verwende ich auch gleich. zurück!!!!

diese tests sind nicht nachvollziehbar, nicht aussagekräftig genug und bringen besitzern der karten nichtmal etwas in bezug auf: aha diese settings sind gut die stell ich bei mir auch ein.

ma_sta 15/05/2008 19:57
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-0+

hallo
testet doch endlich mal die neue VST 2008 von der ciprico.com, wie seit der cebit angekündigt... es gibt seit dem monat auch amd support, sb600/700er werden nun uach untersützt, bin im mailverkehr mit den herrn. wär mal interessant was man für 49? mit phenom erwarten kann im vergelich zu den hardwareraids...

BlackX 15/05/2008 20:06
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-0+

Quatsch andersherum bei RAID erhöht sich den Datendurchsatz und Zugriffszeit bleibt gleich RAID mit SSD verbessert zusätzlich die Zugriffszeit. Am besten eine SSD als Systemplatte und 2 x 1TB als RAID 0

Techniker Freak 16/05/2008 00:42
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-0+

Wenn das Geld so locker sitzt kann man sich auch nen Hyperdrive4 holen, schneller gehts echt nicht, die SSD kann man ja noch im IO Bereich in die Knie zwingen.
Problem bei den Hyperdrive das es nur DDR Speicher ist, DDR2 würde mehr Kapazität bieten und wäre günstiger. Mit SATA2 oder SAS wäre auch genügend Bandbreite da, dann könnte der Spaß richtig losgehen :-D

Anonymer Nutzer 16/05/2008 09:25
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-0+

Wer sagt, dass Raidcontroller für Privatanwender keine Rolle spielen.
Hab seit längerem schon nen RAID5 zwar nur mit nem Highpoint, aber der is für den Preis echt ned schlecht !

konkretor 16/05/2008 23:23
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-1+

@thg

wurde der controller heiß?

habt ihr mal die temp gemessen, das teil ist ja nur passiv gekühlt und sollte ordendlich heizen.

in einem anderen forum wurde der controller so heiß das jemand seine wakü erweitet hat und den controller mit kühlt

chris1284 17/05/2008 08:13
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-0+

für den heimgebrauch total übertrieben. da reicht ein guter onboard sata-controller und mittelklasse platten wie zb die Seagate Barracuda 7200.11 und man hat auch seine 390mb/s. diese konfig zb kostet insgesammt (board und 4 platten = 2TB speicher) auch 400€. somit wesentlich günstiger wenn man rechnet das der einzele kontroller schon um die 300€ kostet, dann noch das mb und die platten. dafür kann man sich schon nen guten mittelklasse pc fürs gamen bauen.

derGhostrider 18/05/2008 22:00
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-0+

@gelöschtes Profil:
RAID verbessert i.d.R. NICHT die Zugriffszeiten. Dies ist nur bei einigen wenigen RAID-10 Setups der Fall, jedoch ehr die Ausnahme.
Es gibt sogar viele RAID-Controller, mit denen die Zugriffszeiten dann den Bach runtergehen.

RAID-Systeme verbessern in erster Linie die Ausfallsicherheit und in zweiter Linie die Transferraten und die maximale Kapazität.

Eine Verringerung der Zugriffszeit kommt erst bei bestimmten Verwendungen vor, also "viele gleichzeitige Zugriffe" und auch dann klappt es nur, wenn der Controller hier wirklich etwas durch gutes Umsortieren erreichen kann. Hier ist dann also der Cache mit entscheidend und so kann es allerdings durchaus sein, daß in Verwendung mit SAS Festplatten (bzw SATA mit NCQ) auch die "Wartezeiten" mit langen Befehelswarteschlangen abnimmt.

Die reine Zugriffszeit bleibt konstant. Die Zugriffe werden (mit Glück) nur so umsortiert, daß sie optimal ablaufen. Das sollte aber Aufgabe der Festplatte (wie gesagt NCQ) sein und nicht des Controllers.


SSDs am RAID-Controller wären natürlich Wahnsinn. Nicht im Negativen Sinne, sondern deswegen, da man 0,1ms Zugriffszeiten mit 600MB/s Transferraten kombinieren könnte, falls denn die Controller schnell genug sind, damit sich die Zugriffszeiten nicht merkbar verschlechtern.
Der größte Vorteil von SSDs sind nunmal die geringen Zugriffszeiten. Vielleicht bei einem extrem stark belasteten Webserver interessant... Auch in unserem Unterenehmen wurden schon vor langer Zeit in bestimmten Systemen super teure SSDs eingesetzt. Grund: Niemand wußte so recht, warum die Server immer so langsam liefen bzw Kundenanfragen mit Fehlern quittiert wurden. Nach genauerer Untersuchung wurde festgestellt, daß die Bandbreite nicht das Problem war, aber dort zehntausende winzige Anfragen eintrudelten und in Warteschlangen aufliefen Warteschlange voll + weitere Anfrage = Fehler. Die 15k SCSI-Platten kamen da nicht mit. Mit SSDs geht's. :)

Anonymer Nutzer 21/05/2008 08:40
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-0+

Also ich hab einen Adaptec 5805 und einen Adaptec 4805 privat im einsatz.
Als Festplatte am 5805 hab ich 4x Fujitsu 147GB mit 15000rpm.....
Und für den 4805 hab ich 3 Sata Platten von WD mit je 500GB....

Die geschwindigkeit liegt mit HDtune bei dem SAS raid bei ca 300 MB/sec im Durchschnitt die zugriffszeit bei 5,9 msec.

Aber heiss werden tut der 5805 das ist nicht normal. Hab ihn im noch eine 40x40x10 Lüfter spendiert da er direkt über einer Geforce 8800GTX hängt die Temperatur dabei bewegt sich bei ca 80 Grad (trotz von mir angebrachtem Lüfter).....
Bei einem andren Gehäuse mit onboard Grafik und GehäuseLüfter dirkt über dem controller sinds ca 70 Grad...
Das langt zum Finger verbrennen

tux-job 27/05/2008 08:26
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-0+

@Gelöschtes Profil / derGhostrider

Hab in meinem (Heim-)Rechner ein Raid5 (ARC-1220(256MB) + 4xWD500AAKS)und hab 25ms Zugriffszeit (nach SIS-Benchmark)... :(

Was sagt Ihr dazu? Eine eine einzelne AAKS hat ~9ms (+SATAII&NCQ)...

Kann man da noch irgenwas rausschinden...

(Muss dazu sagen, dass ich die Kiste erst seit Februar hab und vorher noch keinerlei Feindkontakt mit Controller+RAID5 hatte)

MfG, tux-job

Nachtrag:

Was kann ich eigentlich machen um die Initalisierung meines RAIDs beim Booten zu beschleunigen? (der Krempel brauch bestimmt 15Sekunden bis das BIOS den Kontroller gefunden, und dieser wiederum das RAID gestartet hat)

Der ARC sitzt auf einem GA-X48-DQ6... (siehe Sys.-Konfig.)

Danke... :)

derGhostrider 27/05/2008 17:14
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@Tux-job:

Es kommt da leider auch immer auf den Benchmark an. :-/ Je nachdem, was der getestet hat, kann es realistisch sein (man muß nur die Anzahl der ausstehenden IOs zu hoch wählen).

Du könntest Dich z.B. mal mit IOmeter auseinandersetzen. Das ist nicht nur kostenlos, sondern auch bestens für RAID-Controller geeignet. Ursprünglich wurde IOmeter von Intel entwickelt, ist nun aber OpenSource.

Dort kannst Du dann eigene Testkriterien festlegen und somit auch halbwegs sinnvoll die Zugriffszeit bestimmen.

Ansonsten: Teste doch mal die Zugriffszeit mit einem der Benchmarks, die auch Tomshardware verwendet hat, damit Du einen Vergleich hast.
25ms finde ich ansonsten etwas zu viel. Aber wie ist das RAID eingerichtet? Wie hast Du die Blockgröße gewählt?

nightporter 17/12/2008 19:57
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also die halbwahrheiten und das mangelnde wissen gerade der ersten einträge ist schon arm.
ansonsten kann ich mich nur acidrecords anschließen. warum auch bei diesem test wieder keine nachvollziehbaren voraussetzungen geschaffen wurden ist inzwischen klar auf der hand.
thg willl nicht das man diese " test" nachvollziehen bzw. prüfen kann.passt in das übrige bild der politik die hier oft gemacht wird

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