RAID
är en hårddiskteknik som nu för tiden blivit allt vanligare i dagens PC-datorer.
För bara några år sedan var denna teknik, pga. höga priser på utrustning, bara
tillgänglig för företagssystem och professionell ljud- och videoredigering.
I
dagens IT-utveckling har hastigheten på processorn, RAM-minnen och grafikkort
flerdubblats på kort tid. Detta har medfört att vissa av delarna i en modern
PC nästan är kvar i samma utvecklingsfas som de befann sig i för fem år sen.
Hårddisken är en av dessa enheter som har hamnat i kölvattnet. Det enda som
utvecklats är lagringsutrymmet. Hastigheten är i stort sett den samma och har
gjort hårddisken till en flaskhals i dagens PC.
Detta
faktum, och att priserna på ett modernt RAID-system har hamnat på en rimlig
nivå, har gjort att RAID börjar synas hos hemmaanvändare och inte bara hos företag
och professionella användare.
RAID
har idag blivit ett intressant uppgraderingsaltenativ och vi var nyfikna på
vad ett sådant system skulle kunna göra för en vanlig PC. Projektet går ut på
att analysera tekniken som används och att ta reda på hur mycket prestanda man
får ut i en normal persondator.
Avgränsning
Vi
har valt att hålla den praktiska delen till en IDE-RAID-installation (IDE och
RAID förklaras senare i rapporten). Detta pga. de höga priserna på SCSI-enheter
och att IDE-RAID är en förhållandevis ny teknik.
Metod
Två
IDE-hårddiskar och ett RAID-kontrollerkort installeras på en modern PC. Test
bl.a. innehållande söktid, överföringshastighet och processoranvändning utförs
på ett “rent” system. Med ett rent system menas ett nyinstallerat operativsystem
(i detta fall Windows Millennium) med enbart nödvändig drivrutiner. Allt för
att inga andra program skall störa testerna.
Vad
är RAID?
RAID
– Redundant Array of Independent Discs betyder hastigt översatt “friställd/överflödig
ordning av oberoende diskar”. Ibland nämns också Inexpensive istället för Independent.
Denna hårddiskteknik skapades för att ge en oöverträffad datasäkerhet, snabbhet
och kapacitet som en ensam hårddisk inte skulle klara av.
Ett RAID-system är definierad som en eller flera hårddiskar som ser ut för datorn
som en enhet. T.ex. så kan enheten C: egentligen vara ett RAID-system hopsatt
av två eller flera hårddiskar.
Användningsområde
För
ett företag, är förmågan att både vara säkrare och snabbare än en ensam hårddisk
en viktig faktor. Dessa två egenskaper gör arbetet effektivare och risken för
dataförlust mindre. Med många användare och viktig information som lagras är
ett RAID-sytem nästan ett måste. Förmågan att få fram information snabbt, kunna
lagra stora mängder data och samtidigt göra backup:er återfinns inte hos något
annat lagringsmedium.
Det
finns två typer av hårdvarubaserade RAID-system:
SCSI
och IDE SCSI (Small Computer System Interface) -RAID är det absolut snabbaste
och säkraste RAID-alternativet. Det är detta system som de flesta företag använder
sig av för tillfället. Den enda stora nackdelen med ett SCSI-RAID-system är
priset. Både hårddiskarna och kontrollerkorten är mer än dubbelt så dyra som
ett system gjort av IDE-komponenter.
IDE
(Integrated Device Electronics) -RAID är ett budgetalternativ som mest riktar
sig till hemmaanvändare. IDE-RAID är en ganska ny teknik som dök upp på 90-talet.
IDE-hårddiskar har däremot använts bra mycket längre än så. I de flesta datorer,
som du köper i butiker eller företagsköp, sitter det IDE-hårddiskar, dock ytterst
sällan som RAID-konfigurationer.
IDE-RAID
är till för hemmaanvändaren som vill ha ut lite mer av sitt system. Eftersom
hårddisken är den långsammaste delen i datorn gör en förbättring av denna enhet
att hela systemet blir snabbare. Att öppna program, mp3-filer, bilder och liknande
“stora” datamängder går betydligt snabbare och smidigare. Och bara en sådan
sak som att starta Windows kan gå upp till en halvminut fortare.
Historia
och utveckling
RAID
är inget nytt fenomen. SCSI-RAID har funnits sen 1988 och använts, för det mesta,
av ett företags server. Från början var man tvungen att ha ett kontrollerkort
mellan moderkortet och hårddiskarna som skötte dataflödet. Men på senare tid,
i takt med att operativsystemen har utvecklats har “software-RAID” dykt upp.
Windows 2000 och Linux är två exempel på operativsystem som kan sköta uppdelningen
av data på detta sätt: genom mjukvara. Denna metod är däremot inte lika säker
och garanterat inte lika snabb och smidig som alternativet med ett internt kontrollerkort.
Det
finns ett antal olika RAID-lösningar att tillämpa. Vi tänkte titta närmare på
dom enklaste RAID 0, 1 och 10, men det finns också RAID 2, 3, 4, 5, 7 och 53.
De vanligaste är RAID 1, 3 och 5. RAID 3 används vid video- och bildproducering
och ger hög läs och skriv prestanda men utan att överföringshastigheten ökar.
RAID 5 används i webb- och e-postservrar och ger bäst läs-, men inte så bra
skrivprestanda. Det är också den mest komplexa designen.
RAID
2 och 4 erbjuder inga fördelar jämfört med dom andra lösningarna och används
knappt. RAID 7 är alldeles för dyrt att använda och kräver avbrottsfri ström
för att fungera säkert. RAID 53, borde kallas RAID 05 därför att det är en blandning
av RAID 0 och 5, dvs bästa I/O- och läsprestanda. Även RAID 53 är väldigt dyrt
och används knappt.
RAID 0
RAID
0, även kallad Striping, är den enklaste lösningen. Man kopplar ihop ett jämt
antal identiska diskar med ett RAID-kontrollerkort eller genom ett operativsystem
som stödjer mjukvarubaserad RAID. Hårdiskarna bildar tillsammans en stor disk
med utrymmet jämt fördelat. Eftersom data då kan läsas från två, eller flera,
diskar samtidigt fördubblas, eller flerdubblas, teoretisk I/O-prestanda. RAID
0 är, jämfört med andra RAID-lösningar, väldigt billigt alternativ. T.ex. blir
två diskar på 30Gb en stor disk på 60Gb.
Nackdelen
blir att om en disk går sönder så försvinner all data eftersom den är utspridd
över flera hårddiskar och försvinner en del blir resten oanvändbart. Eftersom
RAID 0 inte är feltolerant bör det inte användas i system som lagrar viktig
information, men om man behöver ett snabbt system för t.ex. temporär video-
eller bildbehandling, som kräver hög hårddiskprestanda, är det en bra lösning.
RAID
1
Behöver
man 100% feltolerans, men inte bättre skriv eller överföringshastighet, så är
RAID 1 en bra lösning. Här skapas en spegling av varje disk och om fel inträffar
på en disk så byter kontrollern aktiviteten till andra disken som innehåller
samma information. Därför kan data inte gå förlorad. Varje individuell disk
kan utföra läsning samtidigt och läsprestanda kommer därför att fördubblas,
medan skrivprestandan är oförändrad eftersom data måste sparas på två diskar.
Eftersom samma data lagras på två hårddiskar så blir två 30Gb diskar med RAID
1 en disk på 30Gb. Om man vill ha hög datasäkerhet och snabb åtkomst så är det
en mycket bra lösning. RAID 1 används i stor utsträckning av företag och i finansiella
situationer.
RAID
10
Om
man behöver hög säkerhet och bra I/O prestanda, men inte stor lagringskapacitet
så är RAID 10 ett bra alternativ. RAID 10 kombinerar RAID 0:s snabbhet med RAID
1:s säkerhet. Detta kräver minst fyra hårddiskar eftersom dom går parallellt
så ger fyra 30Gb diskar med RAID 10 bara 60Gb lagringsutrymme. Detta gör RAID
10 ett väldigt dyrt alternativ. Användningsområdet är t.ex. databaser som kräver
hög prestanda och säkerhet.
Resulta
Vi
har kört lite olika tester på en dator för att se skillnaden med eller utan
RAID 0. Programmen vi använder är spridprogram och finns att hämta hem från
webben, t.ex. hos www.download.com.
Ziff
Davis WinBench 99 är ett avancerat program för att testa datorns prestanda.
Vi har valt att testa hårdiskprestanda i två olika tester, High-End Disk Winmark
och Business Disk Winmark. Winbench används ofta i testsammanhang i media. Det
andra programmet vi använt är SiSoft Sandra 2000 Standard. Där har vi kört Drives
Benchmark.
Datorn
vi använt för testerna är en AMD Athlon Classic 600MHz med 128Mb ram och ett
Abit Hotrod 100 Pro RAID-kontrollerkort. Hårddiskarna vi använt är två stycken
IBM Deskstar 75GXP 20Gb, som stödjer den nya standarden UDMA 100. Operativsystemet
är Windows Millennium svensk version. Vi installerade först Windows på en av
hårddiskarna och testade prestanda utan RAID. Sedan installerade vi om igen
och denna gång med RAID 0 på båda hårddiskarna. Diagrammen här nedan visar skillnaden
mellan en enkel disk men UDMA 100 gränssnitt och RAID 0 också med UDMA 100.
Resultaten
i WinBench är inte så överraskande. Eftersom RAID-kontrollerkortet är ett ganska
enkelt kort så stöder det en stripestorlek på bara 64Kb. Stripestorlek är hur
stora paket av en mängd data, som tilldelas varje hårddisk i ett RAID 0-system.
En stripestorlek på 128Kb som stöds av bättre kort, ofta SCSI, ger en bättre
bild av vad RAID 0 ger för fördelar, eftersom Winbech tester görs med stora
filer och ju större filer som hanteras, desto större stripestorlek ska man ha
för att få bättre prestanda.
SiSoft
Sandra 1x 20Gb hårddisk UDMA100:
SiSoft
Sandra 2x 20Gb hårddiskar UDMA100 – RAID 0:
I
Sisoft Sandras test flyttas en stor mängd data och tar därför också nytta av
en större stripestorlek. Resultatet visar att RAID 0 ger nästan en fördubbling
av hårddiskprestandan. Detta underlättar arbetet med datorn pga. snabba åtkomsttider
och höga överföringshastigheter mellan arbetsminne och hårddisk.
Ett
sånt här system rekommenderas till personer som sysslar med ljud/video-redigering
men också folk som vill öka den genomsnittliga prestandan på sin PC.
Ordlista
och förklaringar
| I/O | Input/Output.
Data som transporteras mellan enhet och arbetsminne. |
| IDE | Integrated
Device Electronics. Gränssnitt. Mindre avancerat än SCSI och inte lika många valmöjligheter |
| Internt | Enhet
som sitter inuti datorn (chassit). |
| RAID | Redundant
Array of Independent disc. Hårddiskteknik med stora fördelar. |
| RAM | Random
Access Memory. Standard för arbetsminne. |
| SCSI | Small
Computer System Interface. Gränssnitt för tillbehör till datorn. T ex hårddisk, CD brännare, scanner, DVD-ROM. |
| Stripestorlek | Stripestorlek
är hur stora paket av en mängd data, som tilldelas varje hårddisk i ett RAID 0-system. |
| UDMA | Ultra
Direct Memory Access. Standard för IDE-hårddiskar. |
