RAID 5 in de praktijk

Inhoudsopgave
  1. 1. RAID 5
  2. 2. Test
  3. 3. Reacties

RAID 5

In Hardware.Info Magazine #2/2005 vind je een uitgebreide beschrijving van de nieuwe Intel 955X en nVidia nForce 4 Intel Edition chipsets. Eén van de meest in het oog springende nieuwe features is de ondersteuning voor RAID 5, een RAID type dat de voordelen van zowel RAID 0 als RAID 1 biedt. Waar we in het magazine de standaard features van de nieuwe chipsets uitgebreid hebben belicht, zullen we in dit artikel dieper ingaan op de RAID 5 mogelijkheid.

RAID 5 biedt zoals gezegd de voordelen van zowel RAID 0 (Striping) als RAID 1 (Mirroring). Om het geheugen een beetje op te frissen: bij RAID 0 wordt alle data verdeeld over twee harddisks. Met twee 200 GB harddisk in RAID 0 creëer je één array van 400 GB met in theorie de dubbele prestaties, aangezien bij het wegschrijven van een bestand van 10 MB beide schijven tegelijkertijd 5 MB kunnen verwerken. Waar RAID 0 dus geschikt is om je harddiskactiviteit te versnellen, is RAID 1 er om gegevensverlies bij een harddisk crash te voorkomen. Bij RAID 1 wordt alle data identiek op twee schijven weggeschreven. De twee 200 GB harddisks uit het voorbeeld vormen nu één array van 200 GB. Onder de streep heb je dus maar de helft van de aanwezige opslagcapaciteit beschikbaar, maar als één van beide harddisks crasht is er niks aan de hand, aangezien al je data ook op de andere disk staat. Wil je én hogere prestaties en je data optimaal beveiligen, dan is een combinatie van RAID 0 en 1 mogelijk. Voor RAID 0+1 heb je echter vier schijven nodig en ook in deze configuratie verlies je de helft van de aanwezig opslagcapaciteit.

Bij RAID 5, dat je kunt gebruiken bij een minimum aantal van drie harddisks, wordt niet alleen de daadwerkelijke data verdeeld over de aanwezig harddisks, maar wordt een gedeelte van alle harddisks gereserveerd voor parity-informatie van de andere schijven. Dankzij die speciale parity-informatie kan de data die op één van de harddisks staat probleemloos worden berekend zodra één schijf crasht. Ook bij RAID 5 is al je data dus gered als één harddisk crasht. Een groot voordeel van RAID 5 is dat je veel minder opslagcapaciteit verliest dan bij RAID 1. Als je identieke harddisks gebruikt kun je met onderstaande formule berekenen hoe groot een RAID 5 array op de schijven kan worden:

( ( Aantal harddisks - 1 ) / ( Aantal harddisks ) ) * ( Totale opslagcapaciteit harddisks )

Als je RAID 5 met drie identieke schijven gebruikt kun je zodoende 2/3 van de aanwezige opslagcapaciteit daadwerkelijk benutten. Bij vier identieke schijven is dat 3/4 van de capaciteit. Bij een RAID 5 array van drie 200 GB harddisks heb je zodoende 400 GB beschikbaar, bij een RAID 5 array van vier 200 GB harddisks heb je 600 GB beschikbaar.

RAID 5 wordt tot nu toe voornamelijk gebruikt in server-toepassingen, aangezien alle RAID controllers gericht op consumenten tot nu toe geen RAID 5 ondersteunden. Dat is ook niet verwonderlijk, aangezien er aardig wat rekenkracht bij komt kijken om de genoemde parity-informatie te berekenen. Er waren wel softwarematige RAID 5 oplossingen, maar die vereisten dusdanig veel processorkracht dat ze in de praktijk verre van ideaal waren. De RAID 5 controllers binnen de nieuwe Intel en nVidia chipsets zijn gedeeltelijk hardwarematig en gedeeltelijk softwarematig. De parity-informatie wordt nog steeds met behulp van de CPU berekend, waardoor een RAID 5 bij het wegschrijven van data langzamer is dan een losse harddisk. Bij het lezen van data hoeven er echter geen parity-berekeningen plaats te vinden en dan is een RAID 5 array juist veel sneller dan een losse harddisk!


RAID 5 schematisch uitgebeeld.

Aangezien de RAID 5 functionaliteit in de chipset is verweven, is het bij beide nieuwe chipsets mogelijk om te booten van het array. Nieuwe RAID 5 arrays kunnen aangemaakt worden in de BIOS van beide RAID controllers. Vanzelfsprekend hebben zowel Intel als nVidia duidelijke Windows-programma's, waarbinnen de configuratie van de RAID 5 arrays bekeken kunnen worden. Waar Intel kiest voor een vrij zakelijke lay-out, is nVidia's RAID manager met de naam MediaShield uitgevoerd in het grijze design dat we kennen van de nForce-drivers. Zowel Intels Matrix Storage Console als nVidia's MediaShield bieden de mogelijkheden om nieuwe arrays aan te maken en arrays te wijzigen.


Intel Matrix Storage Console


nVidia MediaShield

Test

Om de RAID 5 mogelijkheden te testen, sloten we een drietal Samsung HD160JJ Serial ATA 300 harddisks aan op een moederbord met Intel 955X en een moederbord met Intel nForce 4 Intel Edition chipset. Bij beide chipsets is het aanmaken van een RAID 5 array in het BIOS redelijk eenvoudig, al moeten we concluderen dat de BIOS-interface van nVidia een fractie duidelijker is. Zodra je Windows XP wilt installeren op een RAID array is er bij de installatie uiteraard een F6-driverdisk benodigd. Vrijwel alle fabrikanten van moederborden met de genoemde chipsets zullen een dergelijke diskette gaan bundelen. Windows herkende in beide gevallen de drie 160 GB harddisks probleemloos als één 320 GB array.

In de test in Hardware.Info Magazine #2/2005 concludeerden we al dat de Serial ATA controller in de nVidia MCP04 South Bridge wat sneller is dan die van de Intel ICH7R en datzelfde zien we ook zodra er een RAID 5 array is aangemaakt. Met de drie Samsung schijven in RAID 5 maten we op de Intel 955X chipset een PCMark04 harddisk score van 3540 punten. Het nVidia nForce 4 Intel Edition moederbord behaalt met een zelfde RAID 5 configuratie een PCMark04 harddisk score van 3815 punten. Ter vergelijk: één losse Samsung HD160JJ harddisk op het Intel moederbord behaalt een PCMark04 harddisk score van 5044 punten. De PCMark04 benchmark bevat vrijwel even veel schrijf- als leesacties en uit de scores kunnen we zodoende wel afleiden dat de prestaties bij het schrijven naar een RAID 5 array lager zijn dan bij een losse harddisk. Het lezen van data gaat echter waanzinnig snel: met de Winbench 99 disk transfer test maten we bij de losse harddisk een maximale leessnelheid van 58.6 MByte/s. Een RAID 5 array op de Intel en nVidia chipsets weet maximale leessnelheden van circa 120 MByte/s te bieden. Bij het lezen van data is de snelheid van RAID 5 zodoende te vergelijken met een RAID 0 array.

  Intel 955X nVidia nForce 4 Intel Edition
PCMark04 HDD Score
3x Samsung HD160JJ in RAID 5
3540 3815

De RAID controllers maken gebruik van de CPU idle-time bij het berekenen van de parity-informatie. De snelheid van het beschrijven van een RAID 5 array is zodoende afhankelijk van de beschikbare processorkracht. Het is zodoende niet verbazingwekkend dat Intel de introductie van RAID 5 chipsets combineert met de introductie van dual-core processors.

Wat als een harddisk crasht?

Wat gebeurt er nu als één van de harddisks binnen een RAID 5 array crasht? Om dat te onderzoeken ontkoppelden we bij beide chipsets tijdens gebruik één de harddisks. Zowel de Intel als de nVidia drivers tonen met een pop-up dat het RAID 5 array een schijf mist, maar doorwerken binnen Windows is probleemloos mogelijk. De drivers zoeken automatisch naar een lege reserve-schijf om het array weer opnieuw op te bouwen. Het is dus duidelijk dat je data 100% veilig is als één van de harddisks wegvalt.

Uiteraard hebben we ook uitgeprobeerd wat er gebeurt als we de missende schijf weer opnieuw aansluiten. De Intel software herkende de schijf probleem en ging automatisch het RAID array opnieuw synchroniseren. In de nVidia drivers bleek toch nog wel een foutje te zitten, want na het opnieuw aansluiten van de oude schijf deed het systeem helemaal niks meer. Klaarblijkelijk gaat er dus wat mis bij het synchroniseren. We gaan ervan uit dat nVidia dit probleem oplost in de volgende driver versie. Het opnieuw opbouwen van het array als een lege harddisk wordt aangesloten was gelukkig ook bij nVidia geen enkel probleem.

Conclusie

Over de mogelijkheden van RAID 5 zijn we zeer te spreken: met de nieuwe RAID functionaliteit is al je data beveiligd tegen een harddisk crash. Aangezien het met de enorme capaciteiten van moderne harddisks bijna niet meer mogelijk is om al je data te backuppen, komt de bescherming die RAID 5 biedt als geroepen. Het grootste voordeel van RAID 5 is dat je relatief slechts weinig opslagcapaciteit kwijtraakt: 1/3 bij 3 harddisks en 1/4 bij vier harddisks. Daarnaast biedt RAID 5 bij het lezen van data ook de snelheidsvoordelen van RAID 0, hoewel RAID 5 bij het wegschrijven van data juist wat langzamer is. RAID 5 lijkt ons voornamelijk handig als je een enorme verzameling met muziek of films hebt. Hierbij is snel lezen sowieso belangrijker dan snel schrijven, maar is bescherming tegen crashes echt een must. Met de huidige lage prijzen van harddisks is het aanschaffen van drie identieke schijven ook geen belemmering meer.

In toekomstige tests van Intel 955X en nVidia nForce 4 Intel Edition moederborden zullen we uitgebreider terug komen op de RAID mogelijkheden van de nieuwe chipsets.

0