Za výkonem pevných disků - RAID 0 vs. Raptor

Kombinace dvou pevných disků s prokládaným zápisem získává v poslední době na popularitě. Lidé ohromení velkými čísly v některých testovacích programech nabývají dojmu, že právě RAID 0 vyřeší ten největší problém výkonu počítače - omezení dané pevným diskem. Je skutečnost tak růžová? Nebude disk Raptor s deseti tisíci otáčkami za minutu rychlejší?
Za výkonem pevných disků - RAID 0 vs. Raptor

Testování RAIDu 0 – nevěřte nesmyslům

Někteří uživatelé dokazují, jak je RAID 0 úžasný tím, že poskytují výsledky různých testů. Na tomto místě je zapotřebí si uvědomit, že každý test je určen pro jiný typ úkolů. Jinými slovy různé typy testů mají různou vypovídací hodnotu. My si ukážeme jen z těch, který je nejvíce nepochopen a zároveň nejvíce zneužíván – HD Tach.

Klepněte pro větší obrázek

HD Tach je nízkoúrovňový test zkoumající dvě základní veličiny – rychlost vyhledávání dat a rychlost čtení. Pomocí těchto dvou vlastností je možné zhruba odhadnout, jaký výkon bude disk poskytovat. Bohužel ale není možné určit to se stoprocentní jistotou. Pevný disk, který se v HD Tachu jeví jako vysoce výkonný, může být ve skutečnosti velmi pomalý (a naopak). Jak to? Moderní pevný disk totiž zdaleka netvoří jen mechanická část, ale také elektronika. Právě ta zajišťuje funkci spekulativního a zpožděného přístupu k datům, k čemuž využívá buffer (modul DRAM o kapacitě 2, 8 nebo 16 MB). Elektronika dnešního disku se snaží optimalizovat čtení a zápis tak, aby zakrývala nedostatky mechanické části. Když například zapíšete na disk soubor o velikosti 40 kByte, disk ho ve skutečnosti na magnetizovatelný kotouč nezapíše ihned. Počítači sice nahlásí, že data již byla zapsána, skutečnost je ale jiná. Data se zapíší pouze do paměti DRAM, kde by ale při výpadku elektrické energie zmizela (navíc tato paměť je vzhledem ke kapacitě velmi malá). Zapsána budou až později, když třeba disk nebude mít zadán žádný úkol (jinými slovy pokud by zároveň se zápisem probíhalo i čtení, dostane přednost právě čtení, neboť na něj počítač čeká, zatímco zapisovaných dat „se již zbavil“). Tento opožděný zápis je možné kombinovat se spekulativním čtením dat. Oboje významnou měrou přispívá k výkonu moderního pevného disku. Elektronika a vyrovnávací paměť tak můžou zcela zvrátit nepříznivé skóre z HD Tachu, ale také pohřbít skóre, které je velice slibné.

Elektronika bývá u disků optimalizována na různé typy činností. Není proto tajemstvím, že pevné disky vhodné pro servery neposkytují při použití v běžném počítači úplně optimální výkon.

HD Tach je zajímavým testem, jeho význam je ale často přeceňován. Porovnejme například předchozí obrázek, na němž je jeden 500 GB disk Caviar od Western Digital, s výsledkem z RAIDu 0 sestaveného ze dvou těchto pevných disků:

Klepněte pro větší obrázek

Na první pohled se může zdát, že rychlost je téměř dvojnásobná – průměrná rychlost čtení stoupla z 62,3 MB/s u jediného disku na 117,1 MB/s u RAIDu 0 (nárůst o 88 %). Znamená to však, že výkon skutečně vzroste takto razantně? Ani náhodou!

Vtip je v tom, že vzrostla jen jedna z veličin – rychlost čtení. Pokud se ale podíváte na rychlost vyhledávání dat, tato se prakticky nezměnila! Výkon pevného disku je ale určen kombinací těchto dvou faktorů. Pokud vámi prováděná úloha bude z 99 % závislá na rychlosti vyhledávání dat (bude se například jednat o databázi, ze které jsou čteny velmi malé bloky dat), pak vám vyšší rychlost čtení prakticky nepřinese žádný výkon navíc.

RAID 0 proti jedinému disku – test

Z uvedeného plyne, že dvojnásobný výkon RAIDu 0 oproti jedinému disku můžete očekávat pouze v situaci, kdy čtete nebo zapisujete velká množství souvislých dat. Například pokud byste kopírovali 700MB film, pak (pokud bude diskový oddíl, na kterém je tento umístěn, defragmentován) bude možné docílit při čtení téměř dvojnásobného navýšení výkonu. Otázkou ovšem zůstává, kam byste chtěli kopírovat film rychlostí 120 MB/s.


Díky integrovaným RAID řadičům se stal stripping poměrně oblíbeným (na fotce čip ICH8R)

Podívejme se nyní, jak si vede pole RAID 0 proti jednomu pevnému disku v reálných aplikacích jako například kopírování různě velkých souborů, scanování dat antivirem atp. K testování jsem použil aplikační test H2benchw, který testuje reálné chování aplikací a to na úrovni hardware, bez ohledu na souborový systém a s vyloučením vlivů operačního systému (je tedy velmi spolehlivý a přesný).

V celkovém skóre vítězí RAID 0 se skóre vyšším jen o 12 %. Pokud se podíváme na subtesty, můžeme blíže analyzovat, kde se daří a kde ne:

V mnoha testech zjevně není přínos kdo ví jak převratný.

swapování – bonus 12,5 %
instalování – ztráta 3 %
kancelařina (Word) – bonus 19 %
Photoshop – bonus 41 %
kopírování – bonus 5 %
F-Prot – bonus 1 %

Až na Photoshop, který operuje s velkými obrázky, není nárůst výkonu nijak přehnaný. U instalování a scanování počítače antivirem zjevně spíše závisí na rychlosti vyhledávání, a proto RAID 0 nenabízí skoro žádný výkon navíc.

Pokud z nějakého důvodu nedůvěřujete testu H2benchw, nabízím ještě výsledky z aplikačního testu PCMark 2005 (při stripe size 64 kB):

  Jeden disk RAID 0
Celkové skóre

5 690 bodů

7 096 bodů

Start Window XP

10,211 MB/s

13,647 MB/s

Načítání aplikací

7,526 MB/s

8,003 MB/s

Běžné používání

6,919 MB/s

8,279 MB/s

Antivirus

79,394 MB/s

78,846 MB/s

Zápis souborů

58,134 MB/s

103,843 MB/s

Až na zápis souborů opět žádné převratné výsledky. Průměrný nárůst (včetně extrému se zápisem) je tentokrát 25 %. Je tedy evidentní, že přínos RAIDu 0 je odvislý od toho, jaké operace s diskem provádíte.

Je to podobné jako s dvoujádrovým procesorem, který nabídne něco navíc taktéž jen v některých situacích.

Celkově můžeme říct, že RAID 0 nepřináší nijak razantní navýšení výkonu. Běžně se bude toto pohybovat kolem deseti až dvaceti procent, pouze ve velmi specifických úlohách je možné získat zhruba 90 %. Lidé operující s údaji z HD Tachu propagují zkreslené představy o výkonu. Rychlost sekvenčního čtení ve většině případů není nejdůležitějším měřítkem výkonu.

Stripe size – na velikosti záleží

V porovnání RAIDu 0 proti jednomu disku jsem zanedbal rozdílnou velikost proužku (stripe size). Přesněji řečeno použil jsem vždy takovou, která vedla k nejvyššímu výkonu RAIDu 0. Jaká ale bude situace, pokud zvolíte tuto velikost jinak? Podívejme se na výsledky.

WD5000KS

4 kB

8 kB

16 kB

32 kB

64 kB

128 kB

swapping

10 257

11 213

11 632

11 813

12 261

12 302

installing

27 686

27 318

26 239

26 610

27 931

28 031

Word

40 326

41 755

41 189

41 535

37 844

38 729

Photoshop

38 940

39 207

38 641

39 476

38 473

39 635

copying

83 839

84 980

84 650

84 266

81 750

83 264

F-Prot

13 399

12 659

12 392

12 510

12 744

13 344

Jak je vidět, u běžného pevného disku se 7200 ot./min je spíše vhodné zvolit větší velikost stripe size. 128 kB poskytuje nejvyšší výkon a obecně příliš neztrácí v žádném z testů.

 

Raptor

4 kB

8 kB

16 kB

32 kB

64 kB

128 kB

swapping

21 906

21 085

21 260

20 643

20 566

20 839

installing

47 774

40 701

42 650

38 466

38 613

38 837

Word

81 480

84 827

84 179

79 192

71 660

68 815

Photoshop

51 813

48 905

51 106

51 568

48 055

46 214

copying

157 510

166 069

167 688

157 909

130 303

124 597

F-Prot

19 733

16 987

17 556

16 802

17 149

17 709

Situace je úplně odlišná u disku Raptor, který má mnohem rychlejší vyhledávání dat. Zde je klíčem k co nejvyššímu výkonu naopak malý proužek.

Protože výkon závisí na způsobu použití (a tudíž jiný test – např. PCMark 2005 – ukáže trošku odlišné výsledky), není asi úplně vhodné používat extrémy. Proto lze obecně doporučit u běžného 7200 ot./min disku zvolit stripe size na 64 kByte a u rychlého Raptoru od Western Digital pak velikost 16 kByte.

 

Témata článku: Hardware, Pevné disky, Fyzikální limit, Druhé řešení, Druhý fakt, Průhledný kryt, Raid, Strip, Jednotlivé bity, Cílová oblast, Výkon, Kapacita, Dnešní model, Špičková rychlost, Razantní navýšení, Ramen, Dostupná kapacita, Funkce, Serial, Pole, kB, Disk zapojený, Mechanická část, Moderní disk, Bonus


Určitě si přečtěte


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 24 PC zdrojů

Jak využít umělou inteligenci

10 špičkových sluchátek s ANC

Playstation 5 vs Xbox Series X