Macierz dyskowa, a dokładnie nadmiarowa macierz niezależnych dysków (Redundant Array of Independent Disks RAID) jest niczym innym jak zebraniem do kupy kilku dysków twardych i połączenie ich w jeden wirtualny, nazywany tablicą.

W serwerach do tworzenia tablic wykorzystujemy najczęściej zewnętrzne kontrolery, w tańszych jednostkach klasy Enterprise znajdziemy takie rozwiązania jak Marvel. W przypadku komputerów osobistych już od przeszło dekady funkcjonują chipy producentów procesorów, które pozwalają na obsługiwanie macierzy RAID za pomocą mostka i CPU. Najnowsze systemy operacyjne oferują rozwiązania programowe, czyli tworzenie i zarządzanie tablicami z poziomu oprogramowania systemowego.

Łączac cztery klasyczne dyski talerzowe o pojemności 1TB w macierz RAID 10 (stripe + mirror) uzyskamy jeden wirtualny dysk o pojemności 2TB, czterokrotny skok prędkości odczytu oraz dwukrotny zapisu. I co najważniejsze, ten komplet jest odporny na awarię jednego z dysków.

Brzmi idealnie, gdzie jest haczyk?

Jak to z reguły bywa… Cena. Kupowanie czterech, czy ośmiu dysków raczej wykracza poza budżet przeciętnego Kowalskiego. Dla samego zwiększenia wydajności możemy kupić 2 dyski, jednak wtedy w grę wchodzi tylko RAID 0 (stripe), który nie gwarantuje bezpieczeństwa. Żeby było bezpiecznie warto pójść w kierunku RAID 1 (mirror), ale nie zyskujemy wydajności. Idealny wydaje się właśnie RAID 10, który wymaga co najmniej 4 fizycznych dysków twardych.

Do dyspozycji mamy jeszcze inne konfiguracje, jak RAID 5 (parity), wymagający co najmniej trzech dysków, czy też RAID 6 (double parity), wymagający co najmniej czterech dysków przy zaoferowaniu dwukrotnego wzrostu wydajności odczytu (tylko odczytu) i odporności na awarię do dwóch dysków. I chyba najdroższy RAID 60 (parity + stripe), wymagający co najmniej ośmiu dysków zbieranych w klastry tablic.

Jak mogę wykorzystać macierz RAID?

Tworzenie macierzy tylko po to, by ładować szybciej Windowsa o dwie sekundy lub skrócić czas ładowania Wiedźmina o 1s, mija się z celem. Jeśli jednak zajmujesz się profesjonalną pracą na dużych plikach, jak obróbka wideo, fotomanipulacja, projektowanie 3D czy tworzenie memów to RAID jest dla Ciebie.

Połączenie dwóch dysków SSD SATA w RAID 0 za cenę około 800 zł daje nam dysk o pojemności jednego terabajta i prędkości 1000MB/s przy odczycie i 800MB/s przy zapisie. Nieźle, ale dosyć drogo i słabiej w porównaniu do NVMe.

Skupmy się więc, na tworzeniu tablicy z dysków NVMe. Wiele obecnie produkowanych płyt głównych pozwala na zamontowanie dwóch dysków M.2 z wykorzystaniem interfejsu PCIe x4. Dwa dyski NVMe w macierzy RAID 0 za cenę około 1200zł pozwolą na stworzenie tablicy o pojemności 1TB i prędkości na poziomie 7000MB/s odczytu i 5000MB/s zapisu.
To już wygląda nieźle. Zróbmy to…

Konfiguracja macierzy RAID

W moim przypadku użyjemy dwóch dysków Samsung 970 Pro, o pojemności 512GB każdy. Wcześniej stworzyłem RAID 0 z użyciem dwóch nośników Curcial MX500, które w przeciwieństwie do samsungowych bazują na interfejsie SATA, a nie NVMe. Te drugie posłużą jako porównanie.

Samsungi będą sterowane z pomocą procesora AMD Ryzen 2700X i chipsetu X470, zaś Corsairy przy pomocy adaptera Orico PRS2.

Wspomne jeszcze o różnicy w sposobie transmisji.
SATA, czyli Serial Advanced Technology Attachment jest magistralą, służącą do komunikacji mostka komputerowego (HBA) z dyskami twardymi i pozwala na transfer z prędkością do 6 gigabitów na sekundę. PCIe, czyli Peripheral Component Interconnect Express jest połączeniem punkt-punkt i również łączy się z mostkiem, który potem komunikuje się bezpośrednio z procesorem. Pozwala na transmisję do 128 gigabitów na skundę dla przepustowości X16.

Jednak większość dysków NVMe łączy się poprzez X2 lub X4, które w tym drugim przypadku pozwalają na transmisję do 32 gigabitów na sekundę.

Wiemy już więc, że PCIe używay dla dysków NVMe jest cztery razy szybszy od magistrali SATA.

Wydajność samych dysków

Samsungi 970 Pro podłączone za pomocą interfejsu PCIe X4 generacji trzeciej pozwalają na uzyskanie prędkości 3500MB/s odczytu oraz 2700MB/s zapisu. Co daje nam 27 gigabitów na sekundę, więc niemal graniczną przepustowość połączenia PCIe x4.

Cruciale MX500, podobnie jak Samsungi, osiągają niemal graniczną prędkość swojego interfejsu, czyli ok. 560MB/s, co daje nam 4.5 gigabitów na sekundę.

Jednak prędkość dysków SSD spada wraz z zapełnieniem nośników, a wykorzystanie macierzy RAID, fakt, zwiększy prędkość, ale wydłuży czas dostępu.

Prędkość odczytu Samsung

[diagram-body type=”graduation” max=”10000 MB/s”]
[diagram-progress color=”#7fcaad” value=”35″ caption=”Samsung 970 Pro PCIe x4″]
[diagram-progress color=”#7fcaad” value=”70″ caption=”Samsung 970 Pro PCIe x4 RAID 0″]
[/diagram-body]

Prędkość odczytu Crucial

[diagram-body type=”graduation” max=”10000 MB/s”]
[diagram-progress color=”#7fcaad” value=”5″ caption=”Crucial MX 500 SATA 3″]
[diagram-progress color=”#7fcaad” value=”11″ caption=”Crucial MX 500 SATA 3 RAID 0″]
[/diagram-body]

Nietrudno dostrzec, że Samsung sam w sobie znacząco bije na głowe dyski SSD podłączone z pomocą interfejsu SATA. Jednak przy RAID 0 dla NVMe, a podstawowym podłączeniem Cruciala różnica jest kolosalna.

Poniżej, wyniki testu przeprowadzonego przez program Crystal Disk Mark (64bit) w połowie zapełnionej macierzy dyskowej utworzonej z dysków Samsung 970 Pro podłączonych poprzez PCIe X4 w wersji 3.

Czy macierz RAID ma sens?

PCIe w wersji 4.0 właśnie pojawił się na sklepowych półkach wraz z premierą nowej generacji procesów AMD. Pierwsze dyski, które same w sobie osiągają wyniki bliskie macierzy z obecnych nośników Samsung 970 powoli wyjeżdżają z fabryk. Czy warto? Do połowy 2019 roku na pewno było warto. Platformy są dopracowane, a dyski działają niezawodnie. Jeśli na razie stawiacie na bezpieczeństwo i wydajność – macierz z NVMe może okazać się doskonałym wyborem.

Jeśli jednak chcecie czerpać z najnowszej technologii, płyty X570, procesory AMD z serii 3000 oraz dyski jak Corsair MP600 będą nowocześniejszą alternatywą. Czy tańszą? Z tym może bywać różnie 🙂

Wyłączna dystrybucja od Leszek Pomian dla 4GEEK.CO | Copyright © lepo.co 2019