Подключение ssd к серверу
Сегодня мы рассмотрим очень интересный и удобный вариант сборки сервера управления умным домом на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi 4B и универсального решения все — в одном Argon ONE M.2 c SSD диском на 128 ГБ. Я специально сказал решение, а не корпус, так как Argon ONE включает в себя несколько плат расширения и систему охлаждения, по сути кроме него и самого одноплатника — больше ничего не нужно, кроме источника питания. Но для удобства, далее в обзоре я буду употреблять термин — корпус.
Содержание
Где купить ?
- Argon ONE M.2 на Aliexpress — цена на момент публикации $61.69 с SSD M.2 диском на 128 ГБ
- Raspberry Pi 4 Model B на aliexpress — цена на момент публикации $61.62 на 4 ГБ
Комплект
Комплект рассмотренный в этом видео состоит из трех составляющих — компьютера Raspberry Pi 4B, корпуса Argon ONE M.2, и SSD диска на 128 ГБ Netac. Корпус и диск я купил одним комплектом. Несмотря на то что посылки отправились с разных магазинов и разными почтовыми службами, приехали они с разницей всего в день.
В моем случае была выбрана модель Raspberry Pi 4B с объемом оперативной памяти на 4 ГБ, хотя скажу честно и откровенно — 2 ГБ версии, для развертывания Home Assistant, даже с тяжелыми аддонами — хватает с головой.
Что касается корпуса — то кроме версии Argon ONE M.2 — есть версия и без расширения для SSD диска, его кстати можно докупить отдельно, кроме этого существует музыкальная модель Argon Nano sound и компактный вариант Argon Neo
А это M.2 SSD диск, который можно взять в комплекте с корпусом, одним лотом, мне показалось так удобнее. Всего доступно три варианта комплектации Argon ONE M.2 — без диска, с диском на 128 ГБ который рассмотрен в обзоре и диском на 512 ГБ — для моих целей это слишком много.
Argon ONE M.2
Как я и сказал Argon ONE M.2 это не просто корпус, это целый комплекс, решающий целый ряд задач и превращающий одноплатник в полноценный и готовый к работе ПК. И что мне понравилось — много внимания уделено именно удобству будущей работы с мини компьютером.
Верхняя часть корпуса занимается охлаждением — для чего тут имеется вентилятор, управление которым осуществляется программно. Кроме этого тут имеется джемпер управляющий режимами питания, принимающий ИК диод и порт питания для одноплатника, заменяющий штатный. Соединение с Raspberry Pi 4B организовано через шину GPIO которая кстати остается доступной для использования.
Нижняя часть корпуса — это плата расширения для установки SSD дисков M.2. длиной 30, 42, 60 и 80 мм с ключами B или B + M. Диски NVMe — не поддерживаются.
В комплекте имеется плата расширения, которая выводит разъемы HDMI и 3,5 мм аудио с боковой на заднюю сторону, что гораздо удобнее. Кроме этого, штатные micro HDMI порты, преобразованы в полноразмерные, что дает возможность подключаться к сборке обычным кабелем, без переходников.
Комплект крепежа из 4 коротких и 4 длинных винтов, термопроводящие наклейки, USB-USB соединитель для подключения SSD диска к одноплатнику и антискользящие ножки.
Весь процесс сборки и подключения расписан в англоязычной инструкции. Знаний языка тут не требуется все подробно указано в картинках.
Сборка — верхняя часть
Сборка начинается с платы расширения для звукового и видео разъемов. Необходимо совместить разъемы на ней и одноплатнике, после чего аккуратно соединить вместе.
После этого, все разъемы кроме порта питания, буду располагаться с одной, назовем ее задней, стороны. HDMI теперь полноразмерные, к ним можно подключать стандартные видео кабеля.
Далее крепим термопроводящие наклейки на выступы верхней части, ориентированные на наиболее горячие элементы — процессор и память. Удаляем с наклеек защитные пленки.
С внутренней стороны верхней платы расширения находится разъем подключения вентилятора, тут видно и разъем продолжающий шину GPIO- через него на одноплатник будет подаваться питание — здесь же находится и USB Type C порт, заменяющий штатный и располагающийся на той же стороне что и все остальные разъемы.
Теперь внимательно совмещаем шину GPIO одноплатника с разъемом платы корпуса и аккуратно соединяем, при этом одноплатник с уже подключенным расширением устанавливается на свое штатное место.
Теперь все разъемы — штатные USB и LAN, а также выведенные платами расширения — HDMI, audio, разъем питания и кнопка включения — находятся на одной стороне корпуса.
Настала очередь коротких винтов комплектного крепежа — согласно инструкции закрепляем в одной, пока, точке плату Raspberry.
Остальные предназначены для платы расширения. Аккуратно, но плотно завинчиваем крепеж, теперь одноплатник, хоть и не полностью, но уже надежно закрепляется в корпусе.
Теперь установим режим питания — их есть два, переключаются они при помощи джемпера на плате крышки корпуса. По умолчанию установлен режим включения с кнопки.
Мне удобнее использовать режим всегда включено, поэтому я переключил джемпер на контакты 2-3. В этом случае одноплатник автоматически включится при подаче питания.
Bootloader
Теперь нужно обновить bootloader одноплатника, для активации режима загрузки с USB. И делать это надо на этом этапе, так как при полной сборке — необходимый для этой процедуры micro SD разъем будет закрыт корпусом. Нам понадобится штатная утилита Raspberry Pi Imager.
Качаем и устанавливаем ее, находим рабочую micro SD карту — можно и небольшого объема, и запускаем прошивальщик.
Нажимаем на кнопку выбора операционной системы и тут ищем раздел разное. В нем находится единственный на момент съемки этого видео раздел bootloader
Если сравнивать с моим уроком 2021 года по установке Home Assistant — то в этом разделе произошли некоторые изменения. Теперь тут несколько вариантов bootloader в зависимости от того, какая загрузка вам нужна. Я выбрал USB Boot. После этого нажимаем на кнопку выбора носителя — тут должна определится подключенная SD карта. Объем записи небольшой, так что размер значения не имеет.
Прошивальщик готов к записи — осталось нажать кнопку write. После этого, программа качает из сети и записывает bootloader на флешку. Процесс довольно быстрый но не мгновенный, известны случаи когда по какой-то причине запись не осуществлялась, соответственно загрузчик не обновлялся.
Записанную карточку устанавливаем в card reader одноплатника.
Подаем питание, на этом этапе ничего больше подключать не надо.
Процесс обновления весьма быстрый, о его успешном завершении свидетельствует быстро мигающий зеленый светодиод. Если он ведет себя как-то по другому, нужно перезаписать либо заменить и записать карту о попробовать снова.
Сборка — нижняя часть
Теперь перейдем к нижней части корпуса — тут находится плата для установки M.2 SSD диска, так что нам понадобится и он.
На плате имеются 4 винтовых крепления для дисков разной длины, сам же крепежный винт уже завинчен в последнем, которое кстати нам и пригодится.
Снимаем винт — он состоит из двух частей, золотистой — подставки и черной — винта крепежа. Сначала ставится золотистая.
Устанавливаем диск — он вставляется в разъем под углом, до упора.
Теперь прижимаем его и закрепляем к плате расширения при помощи того самого крепежного винта.
После этого можно записать на диск образ операционной системы. Удобнее всего использовать для этого USB кабель папа-папа, но в крайнем случае можно обойтись USB удлинителем и комплектным П образным переходником.
Запись образа
Подключаем диск к компьютеру и снова запускаем штатный прошивальщик. Идем в выбор операционных систем — раздел Raspberry Pi OS другие. Тут выбираем Lite версию, без десктопа, он нам не нужен. Напомню что процесс установки Home Assistant Supervised показан в моем уроке.
Вот так определился подключенный к плате расширения диск. В моем случае объем на 128 ГБ. Прошивальщик готов к работе — нажимаем write и ждем завершения процесса.
Он может занять некоторое время, так как образ качается из сети, сама запись — если через USB 3, то довольно быстрый. Образ записан — теперь надо отсоединить диск от компьютера и подключить его снова.
Комп увидит небольшой загрузочный раздел, в котором необходимо создать пустой файл с названием ssh без расширения, это нужно для включения доступа к консоли управления.
Завершение сборки
Завершаем сборку — совмещаем нижнюю часть корпуса с верхней половинкой, в этом случае внутри никаких соединений нет, все снаружи.
Низ корпуса не участвует в охлаждении, поэтому сделан из полупрозрачного темного пластика, не выбиваясь из общей цветовой палитры. Для свободного движения воздуха при работе вентилятора — тут имеется специальная перфорация.
Используем оставшиеся четыре винта — длинных и свинчиваем обе половинки корпуса вместе.
Тут же нам пригодится комплектная наклейка с резиновыми ножками. Устанавливаем их в отведенные для этого места.
И, наконец, соединяем плату с установленным SSD диском с нижним USB 3,0 портом одноплатника при помощи комплектной перемычки. Напомню, что в этом случае при использовании USB Zigbee стика — обязательно будет нужен USB удлинитель.
Аппаратная часть сервера для управления умным домом полностью собрана и готова к установке и использованию.
Если для каких-то целей вам понадобится доступ к GPIO шине устройства — она находится под съемной крышкой сверху. Крышка держится на магнитах, пользоваться ей легко.
Использование
При работе — на фронтальной части корпуса, видна активность светодиодов через полупрозрачный материал корпуса.
Конфигуратор работы вентилятора ставим командой
Для настройки используется сервис
Вентилятор может быть всегда включен, работать в режиме 25, 50 и 100 % мощности в зависимости и трех установленных значений температуры или настроен кастомно.
Я оставил второй режим, только поднял на 5С второй и третий предел (50 и 100 % мощности вентилятора)
Установка Supervised Home Assistant — описана в моем уроке номер 1.1 Самое начало где показано обновление bootloader и запись образа — можно пропустить, мы это уже сделали, далее — идем по шагам инструкции.
Что касается температурного режима — до включения вентилятора дело не доходит, крышка корпуса отлично с этим справляется, пассивного режима полностью хватает.
Видео версия обзора
Вывод
Лично мне корпус очень понравился — решение все в одном, отличного качества и при этом внешне выглядит очень круто. Если Argon One M.2 — встретился мне год назад, то точно все мои 4ки были бы с ним. Достаточно большая площадь верхней части отлично справляется с охлаждением даже без вентилятора.
Кроме внешнего вида он еще и удобен — все разъемы выведены назад, в использовании это гораздо практичнее штатного подключения сбоку и конечно надо отметить полноразмерные HDMI. Недостатков этого решения — не вижу, даже на первый взгляд высокая цена, если ее разложить по составляющим, окажется более чем умеренной.
Гоняя некоторое время назад терабайтный WD Blue SN550, я его подключал не только «каноническим образом» т.е. к чипсету четырьмя линиями PCIe 3.0, но также и интерфейс вдвое зарубал – и «процессорный» слот использовал. Тестирование показало, что по пропускной способности два последних варианта одинаковы (Core i9-11900K, конечно, поддерживает и PCIe 4.0 – вот только этому SSD оно без толку), а вот задержки – несколько ниже, так что комплексная производительность – повыше. Как и предполагалось. А вот ограничение PCIe 3.0 x2 практически не сказывается на задержках, да и для файлопомойки подходит (если уж ее надо держать на NVMe SSD) – поскольку ограничивает лишь скорость чтения, да и ту – непринципиально. Но и этот результат предполагался – изначально ясно, что большинству четырехканальных контроллеров двух линий PCIe в общем-то хватает. Не настолько уж высокая у них собственная способность в прокачке больших объемов данных, чтобы часто упираться в интерфейс.
Для полноты картины сегодня решил немного расширить базу знаний – взяв тоже уже знакомый Silicon Power XD80 1 ТБ. Это более быстрый SSD, поскольку Phison E12S – контроллер восьмиканальный. И вообще – сам по себе более производительный, да еще и DRAM снабжается. В общем, подобные накопители года так три назад относились к топовому сегменту – это потом планка требований к нему подросла. И, вроде как, ограничивать его интерфейсом жалко. Но если устанавливать его как дополнительный – верно все сказанное в прошлый раз: иногда пару линий PCIe стоит сэкономить – чтобы сохранить пару SATA-портов, либо установить какой-нибудь еще контроллер. Главное понимать – что потеряем. А если говорить не только о настольных компьютерах, то вопрос еще менее праздный. Во многих современных ноутбуках старая схема со слотом M.2 и отсеком под 2,5” поменялась на два слота M.2, причем ко второму для экономии подведены лишь две линии PCIe, а первый занят «штатным» SSD – которого может оказаться и маловато. Можно, конечно, просто поменять его на более емкий и быстрый – но лучше это делать после окончания гарантии (иначе там всякие наклейки и т.п.). А можно и просто установить дополнительный накопитель во второй слот. Либо просто под данные – либо наоборот: систему на него перенести и использовать как основной, оставив штатный дополнительным. Потом, может быть, и рокировку слотов сделать – но потом. Но если на нее закладываться, то есть смысл SSD сразу более шустрый покупать. А сколько будет потеряно до перестановки – да и есть ли в ней вообще смысл или можно не делать лишних телодвижений? Так сразу и не скажешь – нужно тестировать. Чем и займемся. И для сравнения возьмем и результаты «блюшки» — так оно нагляднее будет.
Как и следовало ожидать, для таких нагрузок PCIe 3.0 x4 – это всегда PCIe 3.0 x4. Без разницы – обеспечен он чипсетом или процессором, поскольку первоочередное значение имеет сама по себе пропускная способность. А вот у PCIe 3.0 x2 она, естественно, вдвое ниже. И все различие между SSD в том, что более быстрый «страдает» от этого сильнее и чаще. С другой стороны, к примеру, на операциях записи скорость тоже снижается – но XD80 в х2 оказывается все равно быстрее, чем SN550.
В общем, результаты теста можно оценивать двояко. Пессимистично – быстрый SSD на медленном интерфейсе становится не таким уж быстрым. Оптимистично – но и не таким уж медленным. Способен обгонять более дешевые модели даже в неудобных условиях. Хотя и понятно, что при наличии двух таких SSD в системе и необходимости распределить их по шести суммарным линиям, более быстрый стоит устанавливать в слот х4 – а более медленный в х2. Но как временное решение – подойдет и такое. Тем более, как не раз уже говорилось (и не только мной) производительность современных твердотельных накопителей обычно существенно превосходит реальные запросы со стороны программного обеспечения. Т.е. основной проблемой становится то, что и PCIe 3.0 x2 на деле будет очень часто недозагруженной. Да и вообще – до сих пор и пропускная способность SATA600 (а это медленнее даже одной линии PCIe 3.0) ограничивает скорость работы системы лишь в считанных случаях. Хотя быть богатым и здоровым лучше, чем бедным и больным – но не всегда получается.
Тем более, что пропускная способность интерфейса вообще существенно влияет далеко не на все сценарии – особенно если говорить о системном накопителе, а не дополнительном. И тут нам на помощь приходят комплексные тесты быстродействия, типа PCMark. Который как уже не раз говорил в последней совей инкарнации прекрасно подходит для определения быстродействия любых накопителей в приближенных к реальности условиях. Так что посмотрим – что нам покажет PCMark 10 Storage Full System Drive на этой паре SSD и этой тройке способов подключения.
Как уже говорил, старая «блюшка» пользовалась в народе любовью потому, что при бюджетной цене демонстрировала небюджетную производительность. Не топовую, конечно, но тот же XD80 построен на более дорогой платформе – а оказывается и не так, чтоб заметно быстрее. А иногда – и вовсе не быстрее. От урезания интерфейса он страдает, например, в большей степени – и тут уже может оказаться иногда и более медленным. А непосредственное подключение к процессору снижает задержки, причем обоим испытуемым в сопоставимой степени – что тоже уменьшает между ними разницу.
Впрочем, на практике чаще приходится решать не задачу выбора между двумя подобными устройствами. Если штатно в ноутбуке установлен какой-нибудь Kingston OM8PCP3512F (ОЕМ-чудо на Е12 и 512 ГБ QLC-памяти – которое в последнее время производители просто обожают пихать куда попало, причем не только в бюджетные устройства), то его имеет смысл менять хоть на SN550, хоть на XD80 – жизнь существенно улучшится. И даже если именно менять только после окончания гарантийного срока, а до этого момента использовать второй слот х2 – операция не становится менее оправданной. Переносим систему и наслаждаемся увеличившейся производительностью – несмотря на ограничения интерфейса. Позднее делаем рокировку – и еще немного ее увеличиваем. И в этом случае имеет смысл, конечно, ориентировать на уровень XD80 и более быстрых SSD – от перестановки они получат немного больше. С другой стороны, можно и что-нибудь добавить – а потом во втором слоте и оставить. А в первый воткнуть что-нибудь еще более быстрое.
В общем, конкретный выбор всегда остается за пользователем. Ну и его финансовыми возможностями, конечно – бюджетные SSD зачастую покупаются из-за их ограниченности, так что и более дешевые модели в ходу, и менее емкие модификации тем более. А в их случае разница между интерфейсами будет еще меньше. В любом случае, «бояться» таких ограничений не стоит. Разумеется, не в том случае, когда хочется (и можется) купить топовый SSD и удивлять друзей результатами в бенчмарках – для этого сегодня уже и PCIe 3.0 x4 не подходит, поскольку топовые устройства способны получить пользу и от 4.0. А вот при решении практических задач более важными могут оказаться совсем другие факторы. Хотя, повторюсь, быть богатым и здоровым всегда приятнее.
Популярность твердотельных накопителей на основе флеш-памяти неуклонно растет, и они не ограничиваются потребительским уровнем. В частности, за последние годы компания Kingston вывела на рынок много SATA и NVMe SSD серверного класса (A2000, DC500 и т.д.) с длительными гарантийными сроками (до пяти лет).
Этот факт заставил нас задуматься: а нужны ли в нынешних серверах SAS-накопители? Почему производители накопителей все чаще выводят на рынок твердотельные решения корпоративного класса с поддержкой SATA и NVMe, которые даже позиционируются надежнее SAS-решений (если смотреть на сроки гарантии, например)? Не стал ли протокол SAS лишним?
Давайте сразу ответим на вопрос «почему же в последние пару-тройку лет производители начали выпускать корпоративные решения на базе SATA и NVMe, как горячие пирожки?». Нетрудно догадаться, что на рынок твердотельных накопителей влияют многие факторы, наиболее очевидным из которых является ежегодное снижение цен на флеш-память NAND, которая используется в картах памяти и твердотельных накопителях.
Снижение стоимости чипов флеш-памяти подтолкнуло производителей на разработку соответствующих решений для центров обработки данных и корпоративных сценариев использования. С другой стороны, более низкая стоимость клиентских твердотельных накопителей побуждает производителей оригинального оборудования (OEM) встраивать их в потребительские ПК и растущее число корпоративных устройств хранения данных.
В этой статье мы разберем все типы накопителей и постараемся разобраться для каких задач они подходят лучше всего: в каких сценариях можно отдать предпочтение SATA и NVMe-решениям, а в каких по-прежнему стоит полагаться на SAS. В конечном счете, чтобы правильно выбрать твердотельный накопитель для различных серверных нагрузок, ИТ-менеджеры должны знать плюсы и минусы всех интерфейсов SSD.
SATA SSD, SAS SSD и NVMe SSD: в чем разница между накопителями и протоколами подключения?
SATA, SAS и NVMe – это три наиболее распространенных интерфейса. Первые два используют наборы команд ATA и SCSI соответственно. NVMe, по сравнению с ними, – это относительно новый набор команд, который работает по шине PCI-e.
Разница лишь в том, что если SATA и SAS SSD мешает ограничение по скорости, которое диктуют интерфейсы SATA III и SAS III, то NVMe-накопители не утыкаются в потолок своих «собратьев», предлагая более высокую производительность. А для грамотного применения накопителей NVMe в центрах обработки данных разработаны специальные стандарты передачи команд NVMe через RDMA (поверх InfiniBand или Ethernet — RoCE и iWARP) и Fibre Channel без трансляции в SCSI под названием NVMe over Fabrics.
По сути, на все эти интерфейсы возлагается одна и та же задача – передача данных и обеспечение взаимодействия серверов с контроллерами и накопителями. Но дьявол, как говорится, кроется в деталях. Так и в нашем случае – в основе каждого протокола лежат разные принципы работы, а на выходе получаются разные результаты в отношении скорости обработки данных, времени доступа к ним и т.п.
Рейд-контроллеры Adaptec
На контроллерах Adaptec есть технология MaxCache, которая также позволяет использовать SSD как кеш. Нас интересуют версии контроллеров, которые заканчиваются на букву Q.
Q-контроллеры способны использовать почти любой SSD, а не только SSD поставляемые Adaptec.
- Начиная с 5xxx у всех контроллеров есть поддержка Hybrid raid. Суть этой технологии, что производится чтение всегда с SSD, когда есть зеркало один из дисков в котором SSD.
- 5xxxQ, например 5805ZQ. Эти контроллеры поддерживают MaxCache 1.0. Только кеширование чтения.
- 6xxQ, например 6805Q. MaxCache 2.0. Кеширование чтения и записи.
- 7xxQ, например 7805Q. MaxCache 3.0. Кеширование чтения и записи.
- 8xxQ для целей апгрейда почти не имеет смысла использовать из-за высоких цен.
M.2 SSD и PCI-e переходник
Есть неплохие варианты апгрейда, когда мы покупаем за 10 долларов переходник и ставим M.2 SSD в сервер, но опять таки для хороших SSD будет зарезание скоростей (в особенности на PCI-e 1.0), да и M.2 SSD не всегда отличаются готовностью для серверных нагрузок: большой износостойкостью, защитой по питанию и стабильностью скоростных характеристик из-за заполнения SLC-кеша на дешевых моделях.
Итак этот способ может подойти только для сервера с шиной PCI-e 2.0 и занятом некритичной работой.
Итоги
Если принимать во внимание, что SATA-интерфейс пришел в промышленную сферу с потребительского рынка, накопители SAS применять предпочтительнее, а SATA SSD, как мы уже отметили выше, подойдут для менее серьезных задач, которые не предполагают серьезных затрат на развертывание корпоративной сети и высокую нагрузку. А когда NVMe-решения прочно придут на смену SAS и SATA, вытеснив их с рынка – у нас будет новый повод поговорить об этом. Делитесь в комментариях своими наблюдениями и рассказывайте, какие накопители выбираете для собственных нужд. А главное – почему?
Для получения дополнительной информации о продуктах Kingston Technology обращайтесь на официальный сайт компании.
Есть люди, которые любят использовать качественные комплектующие из корпоративного сегмента в быту. Они хотят быть уверенными в том, что их SSD не накроется внезапно из-за сбоя по питанию или write amplification при ежедневном скачивании огромных 4K-торрентов на фрагментированный NTFS-раздел с размером кластера 4K или при очередной компиляции Gentoo из исходников.
Конечно, такие опасения редко сбываются на практике, однако очень приятно пользоваться SSD с Power Loss Protection (1, 2, 3), который имеет практически безграничный ресурс записи. И даже когда ёмкость его станет малой для текущих задач, он всё равно может быть использован как флэшка или как дополнительный диск, подарен или продан.
В этой статье приведён список корпоративных SSD ёмкостью 1.92ТБ, которые сейчас подешевели до уровня потребительских SSD ( < $300), но обладают ресурсом записи от 2 Петабайт и выше.
Итак, благодаря недавнему обвалу цен на SSD, мы можем позволить себе ставить серверные многотерабайтные монстры в домашние ПК и ноуты.
Сам интерфейс SATA III уже давно не развивается, поэтому SSD, выпущенные для корпоративного использования несколько лет назад, всё так же хорошо подходят для апгрейда ноутбуков или десктопа с SATA-интерфейсом, но цена на них упала в разы.
Данный размер ~2ТБ я считаю оптимальным при апгрейде старой системы:
- Это максимальный размер, который поддерживает MBR. Поэтому если ваш биос не поддерживает UEFI, то это ваш вариант. Вы прокачиваете вашу дисковую подсистему до потолка (актуально для ноутбуков с единственным диском).
- У этих дисков размер сектора 512 байт, что даёт возможность их использовать с любым софтом. Даже с Windows XP.
- Защитой по питанию. При сбоях по питанию танталовые (реже керамические) конденсаторы обеспечивают SATA SSD энергией, достаточной для записи кеша, чтобы ФС не развалилась.
- Стабильностью скоростных характеристик. У потребительских часто используется SLC-кеш, после заполнения которого скорость может значительно упасть.
- Производители сортируют кристаллы flash-памяти по качеству. В корпоративные SSD ставятся самые лучшие.
- Иногда используется MLC-память вместо более дешёвой TLC, 3D-NAND TLC, QLC.
В этой таблице есть SSD не только с MLC, а иначе осталось бы всего 2 строчки.
Для того, чтобы понять, какие скорости мы получим после апгрейда, я приведу несколько скриншотов из CrystalDiskMark 6.0.2. У многих устаревших материнских плат отсутствует интерфейс SATA III, поэтому я добавлю несколько результатов, полученных на SATA II и SATA I.
Toshiba HK4R 1.92TB | |
---|---|
SATA II Intel ICH10R SATA AHCI | SATA III AMD SB7x0/SB8x0/SB9x0 SATA AHCI |
Удивительный факт — контроллер SATA II оказался настолько удачным, что превзошёл контроллер SATA III в однопоточном тесте случайного чтения/записи с глубиной очереди 1.
Представляет интерес разница между производительностью SATA I (который ещё встречается на старых матерях) и SATA III.
SanDisk CloudSpeed Eco II 1.92TB | |
---|---|
SATA I Intel 82801GBM/GHM (ICH7-M Family) SATA AHCI | SATA III AMD SB7x0/SB8x0/SB9x0 SATA AHCI |
На этот раз победа SATA III более убедительна. Однако при случайном доступе в 1 поток с глубиной очереди 1 разница не превышает 20%.
К сожалению, я не смог достать для тестов все SSD из вышеприведённой таблицы. Поэтому последняя картинка:
Samsung PM863 1.92TB |
---|
SATA III AMD SB7x0/SB8x0/SB9x0 SATA AHCI |
2. Если нужно минимизировать задержки доступа
В ситуациях, когда клиенту необходимо обеспечить максимальную скорость отклика для систем ввода/вывода данных – логичней использовать сервера с поддержкой NVMe SSD (латентность, по скромным меркам, снижается примерно в три раза). Такие накопители оптимально подходят для систем видеоаналитики, обучения нейросетей, высокочастотного трейдинга и распространения контента.
Необходимы они и VPS-провайдерам, которые разворачивают игровые площадки (в духе Steam и Epic Games Store) или игровые сервера под MMO-игры. А при условии, что стоимость U.2 NVMe-накопителей (таких как Kingston DC1000M) не сильно отличаются от ценников на SATA SSD – вопрос выбора особо и не стоит. Единственный минус – такие накопители не получится объединить в аппаратный RAID-массив. Если такая необходимость есть – переходим к третьему пункту.
2. SAS SSD (Serial Attached SCSI)
По сравнению с корпоративными твердотельными накопителями SATA SSD, SAS-накопители предлагают значительные улучшения по части полосы пропускания и пропускной способности. При передаче данных SATA использует только полудуплекс и одновременно задействует только одну полосу. Но SAS – полнодуплексный. Это означает, что твердотельные накопители SAS имеют гораздо более высокую скорость передачи данных.
Кроме того, твердотельные накопители SAS III обеспечивают скорость передачи данных от 6 Гбит/с до 12 Гбит/с, что в два раза быстрее, чем SSD-накопители на базе SATA III (до 6 Гбит/с). А значит интерфейс SAS всегда в два раза быстрее, чем SATA, и в 4 раза быстрее, если учесть, что SAS двухпортовый и дуплексный. Если исходить из теории, пропускная способность SATA III при манипуляции блоками 4K равна 150 000 IOPS (операций в секунду). И это максимальная скорость в двух направлениях (чтение/запись). Потенциальная скорость для SAS 6Gb в этом случае будет 300 000 IOPS (полный дуплекс), а для SAS 12Gb – 600 000 IOPS (300 000 IOPS при чтении и 300 000 IOPS при одновременной записи).
По сравнению с SSD на основе SATA, твердотельные накопители на основе SAS обеспечивают лучшую общую сквозную целостность данных и обладают более гибко настраиваемой структурой отчетности. Наконец, если массив или сервер поддерживает интерфейс SAS, к нему можно подключить твердотельные накопители на базе SAS или SATA, и оба будут работать. Однако в массивы или сервера с объединительной платой SATA накопители SAS установить не получится: в этом случае будут работать только твердотельные SATA-решения.
Отметим, что раньше SATA использовался как недорогой интерфейс для жестких дисков потребительского уровня. В то время как SAS был разработан для улучшения инфраструктуры и возможностей управления дисками в серверных массивах. То есть у SAS изначально больше возможностей, чем у SATA. Например, он умеет работать с несколькими устройствами одновременно, в то время как SATA работает по принципу «устройство-хост» и никакой мультизадачности не подразумевает. SAS-накопители предлагают несколько уровней безопасности и шифрования данных, поддерживают восстановление ошибок и создание отчетов об ошибках. Безусловно, все эти опции предлагают и современные SATA- и NVMe-SSD на уровне контроллера, но разница в работе все-таки перевешивает.
SAS-, SATA-, NVMe SSD: в каких серверах и для каких целей использовать
Наше сопоставление накопителей SAS, SATA и NVMe полностью базируется на сценариях использования и на финансовых затратах для организации, а не просто сравнении скоростей передачи данных, скорости интерфейсов, времени доступа и т.п. Поэтому мы просто составили несколько советов, которые помогут определиться: для каких целей использовать то или иное хранилище.
PCI-E 2.0 x8 SSD
Самый экономически логичный апгрейд — это использование PCI-E 2.0 x8 SSD для серверов с шиной PCI-e 1.0 (пропускная способность до 2 ГБ/сек) и PCI-e 2.0 (до 4 ГБ/сек).
Подобные SSD серверного сейчас можно совершенно недорого купить на как на различных маркетплейсах, так и на интернет-аукционах, в том числе и в России.
Я составил таблицу таких морально устаревших SSD, которые прекрасно разгонят ваш старый сервак. В конец таблицы я добавил несколько SSD с интерфейсом PCI-E 3.0 x8. Вдруг вам повезёт и попадутся по разумной цене.
Название | TB | PBW | PCI-E | 4k read iops, K | 4k write iops, K | read, MB/s | write, MB/s |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Fusion-io ioDrive II DUO MLC | 2.4 | 32.5 | 480 | 490 | 3000 | 2500 | |
SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1300 | 1.3 | 4 | 225 | 345 | 2800 | 1300 | |
SANDISK FUSION IOMEMORY PX600-1300 | 1.3 | 16 | 235 | 375 | 2700 | 1700 | |
SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1600 | 1.6 | 5.5 | 270 | 375 | 2800 | 1700 | |
SanDisk Fusion ioMemory SX300-3200 | 3.2 | 11 | 345 | 385 | 2700 | 2200 | |
SanDisk Fusion ioMemory SX350-3200 | 3.2 | 11 | 345 | 385 | 2800 | 2200 | |
SANDISK FUSION IOMEMORY PX600 | 2.6 | 32 | 350 | 385 | 2700 | 2200 | |
Huawei ES3000 V2 | 1,6 | 8,76 | 395 | 270 | 1550 | 1100 | |
Huawei ES3000 V2 | 3,2 | 17,52 | 770 | 230 | 3100 | 2200 | |
EMC XtremSF | 2,2 | 340 | 110 | 2700 | 1000 | ||
HGST Virident FlashMAX II | 2,2 | 33 | 350 | 103 | 2700 | 1000 | |
HGST Virident SSD FlashMAX II | 4,8 | 10.1 | 269 | 51 | 2600 | 900 | |
HGST Virident FlashMAX III | 2,2 | 7.1 | 531 | 59 | 2700 | 1400 | |
Dell Micron P420M | 1.4 | 9.2 | 750 | 95 | 3300 | 630 | |
Micron P420M | 1.4 | 9.2 | 750 | 95 | 3300 | 630 | |
HGST SN260 | 1.6 | 25.10 | 1200 | 200 | 6170 | 2200 | |
HGST SN260 | 3,2 | 17,52 | 1200 | 200 | 6170 | 2200 | |
Intel P3608 | 3,2 | 17,5 | 850 | 80 | 4500 | 2600 | |
Kingston DCP1000 | 3,2 | 2,78 | 1000 | 180 | 6800 | 6000 | |
Oracle F320 | 3.2 | 29 | 750 | 120 | 5500 | 1800 | |
Samsung PM1725 | 3.2 | 29 | 1000 | 120 | 6000 | 2000 | |
Samsung PM1725a | 3.2 | 29 | 1000 | 180 | 6200 | 2600 | |
Samsung PM1725b | 3.2 | 18 | 980 | 180 | 6200 | 2600 |
Из этих SSD особняком стоят Fusion ioMemory. Научным директором Fusion был Стив Возняк. Потом эту компанию за 1.2 миллиарда долларов купила SanDisk. В своё время они стоили от $50 000 за штуку. Сейчас же можно их купить за несколько сотен долларов в новом состоянии за диск ёмкостью от 1ТБ и выше.
Если приглядеться к таблице, то видно они имеют довольно высокое число IOPS на запись практически равное числу IOPS на чтение. Учитывая их текущую цену, на мой взгляд, на эти SSD стоит обратить внимание.
Правда у них есть несколько особенностей:
- Они не могут быть загрузочными
- Нужен драйвер для использования. Драйвера есть практически подо всё, но под последние версии Linux их придётся компилировать.
- Оптимальный размер сектора у них 4096 байт. (512 тоже поддерживается)
- Драйвер при наихудшем сценарии может потреблять довольно много RAM (при размере сектора 512 байт)
- Скорость работы зависит от скорости процессора, поэтому энергосберегающие технологии лучше отключать. Это и плюс и минус, так как с помощью мощного процессора устройство может работать даже быстрее, чем это указано в спецификациях
- Нуждается в хорошем охлаждении. Для серверов это не должно быть проблемой.
- Не рекомендуется для ESXi, так как ESXi предпочитает диски с сектором 512N, а это может повлечь большой расход памяти драйвером.
- Брендированные версии этих SSD, как правило, не поддерживаются вендорами до уровня последнего драйвера от SanDisk (март 2019)
Fusion PX600 1.3TB PCI-E 2.0 x8 | Intel P3700 1.6TB PCI-E 3.0 x4 |
---|---|
Да, линейная скорость чтения однозначно зарезается у Intel P3700. По паспорту должна быть 2800 МБ/сек, а у нас 1469 МБ/с. Хотя в целом можно сказать, что при шине PCI-e 2.0 можно использовать серверные SSD PCI-E 3.0 x4, если их удастся достать по разумной цене.
3. Если нужны минимальные задержки и аппаратный RAID
В случае с твердотельными SAS-накопителями мы получим быстрое чтение и быструю запись данных непрерывно. К тому же SAS работает со множеством устройств, как с единой сетью, позволяя объединить их в аппаратный RAID. Альтернативы в этом плане у них попросту нет.
Да, и в целом SAS — более быстрая технология, чем SATA, поскольку передает данные из хранилища так же быстро, как и в хранилище. Серверы и рабочие станции в значительной степени зависят от передачи данных, поэтому в серверах, подразумевающих сильную нагрузку, лучше иметь оборудование, которое может отправлять и получать информацию в быстром темпе.
Рейд-контроллеры LSI (IBM, DELL, CISCO, Fujtsu)
Начиная с серии 92xx у LSI есть технология CacheCade 2.0, которая позволяет использовать почти любые SATA SSD как кеш рейд-массива. Как на чтение, так и на запись. И даже создавать зеркало из кеширующих SSD.
С брендированными контроллерами всё сложнее. В особенности это касается IBM. Ключи и SSD для CacheCade придётся покупать у IBM за бешеные деньги, поэтому проще сменить контроллер на LSI и купить по-дешевке хардварный ключ. Софтверные ключи стоят существенно дороже хардварных.
Кеширование на SSD.
В целом этот способ неплохо подходит для баз данных, 1C, любого произвольного доступа. Скорость действительно убыстряется. Для огромных файлов, видеонаблюдения этот способ бесполезен.
Выводы
1.92TB SSD с ресурсом, измеряемым в петабайтах, по цене пользовательских SSD удовлетворят любого дата-параноика и прекрасно подходят для апгрейда ноутбуков и настольных компьютеров с SATA-интерфейсом.
P.S. За изображение спасибо TripletConcept.
P.P.S. Замеченные ошибки направляйте в личку. Повышаю за это карму.
В определённый момент перед любым владельцем собственного сервера становится вопрос — upgrade или новый сервер.
Поскольку цена нового сервера сейчас может измеряться миллионами рублей, то многие идут по пути апгрейда.
Для удачного апгрейда очень важно использовать компромиссы, чтобы за незначительную плату (по отношению к цене нового сервера) мы получили существенный выигрыш производительности.
В статье приведён список серверных SSD PCI-E 2.0 x8, которые сильно подешевели сейчас, указаны рейд-контроллеры с поддержкой SSD-кеширования и испытан SATA III SSD на интерфейсе SATA II.
Самый очевидный способ апгрейда дисковой подсистемы — это переход с HDD на SSD. Это справедливо как для ноутбуков, так и для серверов. На серверах, пожалуй, отличие только в том, что SSD можно легко скомпоновать в рейд.
Правда есть тонкие моменты связанные с тем, что портов SATA III на старом сервере может и не быть и тогда придётся заменить или поставить соответствующий контроллер.
Есть, конечно, и промежуточные способы.
1. SATA SSD (Serial ATA)
Многие представители отраслей корпоративного хранения данных полагают, что интерфейс SATA достиг предела производительности. Более того, в его дальнейшем развитии и улучшении уже давно не предвидится никаких разработок.
Что ж. с одной стороны производительность SATA SSD находится на стабильном уровне. Но в то же время она может быть узким местом для серверов, не позволяя процессору своевременно обрабатывать необходимые операции. Как итог: недостаточное использование вычислительных возможностей сервера повлияет на количество пользователей, которые могут обслуживаться одновременно, и вызовет лишь неудобства для последних.
В частности, команды ввода-вывода при развертывании твердотельных накопителей SATA на сервере должны проходить через программный стек, который не может полностью использовать производительность флеш-памяти, потому что набор команд изначально был разработан для недорогих жестких дисков низкого уровня. Из-за этого серверы с мощными многоядерными процессорами и большим количеством DRAM могут ждать завершения операций или транзакций, что не позволяет использовать весь потенциал вычислительных ресурсов на максимум.
PCIe SSD на шине PCI-e 2.0 или 1.0
Как известно, самые быстрые SSD — это PCI-e NVMe, которые не ограничены протоколами SAS или SATA.
Однако при установке современных PCI-e SSD нужно учитывать факт, что большинство из них используют всего 4 линии PCI-e, как правило PCI-e 3.0 или 3.1.
А теперь посмотрим таблицу скоростей шины PCI-e.
Пропускная способность PCI Express, Гбайт/с | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Год выпуска | Версия PCI Express | Кодирование | Скорость передачи | Пропускная способность на x линий | ||
×4 | ×8 | ×16 | ||||
2002 | 1.0 | 8b/10b | 0.50 Гбайт/с | 1.0 Гбайт/с | 2.0 Гбайт/с | 4.0 Гбайт/с |
2007 | 2.0 | 8b/10b | 1.0 Гбайт/с | 2.0 Гбайт/с | 4.0 Гбайт/с | 8.0 Гбайт/с |
2010 | 3.0 | 128b/130b | 1.97 Гбайт/с | 3.94 Гбайт/с | 7.88 Гбайт/с | 15.8 Гбайт/с |
При установке PCI 3.0 х4 SSD в шину PCI-e 2.0 он будет работать на таком же числе линий, но на существенно меньшей скорости. Есть проблема в том, что линейные скорости современных PCI-e SSD превышают пропускную способность шины PCI-e 2.0 и тем более PCI-e 1.0.
Программные технологии кеширования на SSD
Я не буду освещать эти технологии. Практически в любой ОС сейчас они поддерживаются. Мне запомнилось, что при использовании btrfs, она автоматически переправляет запросы на чтение к устройству с самой короткой очередью — SSD.
3. NVMe SSD (Non-Volatile Memory Express)
NVMe намного быстрее, чем интерфейс SATA: за счет прямого подключения к шине PCI-e максимальная скорость передачи данных достигает 985 Мбайт/с на полосу, при этом накопители NVMe могут использовать четыре полосы PCI-e 3.0 и достигать скорости в 3940 Мбайт/с (3,9 Гбайт/с). Это отличный потенциал, если учитывать, что стоимость NVMe-решений практически сравнялась с SATA-устройствами.
Вкупе с NVMe-решениями клиент получает независимость от ограничений стеков SATA и SAS, предлагая новый набор команд, принцип обработки очередей и поддержку многопоточных нагрузок. Это как раз тот накопитель, который может задействовать процессорные ресурсы на полную мощность, если мы говорим о связке NVMe с мощными многоядерными процессорами.
К сожалению, серверный рынок медленно поддается изменениям, поэтому NVMe-решения в системах хранения и обработки данных встречаются реже, чем SAS- и SATA-решения. Это связано с тем, что работа с устройствами на базе новых стандартов требует изменений в подходах к масштабированию и обслуживанию. Например, клиентские устройства должны обладать поддержкой форм-фактора M.2 или U.2/U.3 (для этого в серверах могут использоваться гибридные объединительные панели U.2/SAS/SATA).
Однако стандартных софтверных средств бывает недостаточно, чтобы раскрыть потенциал NVMe в рамках сервера на полную. Сейчас эту проблему помогают решить трехрежимные аппаратные RAID-контроллеры Broadcom, которые позволяют обслуживать все накопители (NVMe/SAS/SATA) через SAS-стек микросхемы RoC (RAID on Chip). Но в этом случае контроллер выступает посредником между NVMe и процессором. А еще подобное подключение не позволяют использовать больше двух или четырех NVMe SSD. Связано это с тем, что контроллеры, обычно, поддерживают 8 линий PCI-e (реже 16).
Выходит, что с одной стороны гибридные платформы удобны своей универсальностью, а с другой стороны – будущее серверных систем заключается в полном переходе на U.2/U.3-накопители. Тогда мы и сможем воочию оценить максимальную производительность без вкрапления так называемых «посредников».
1. Если нужно хранить много данных в общем доступе
В случае, когда основной задачей является общее хранение файлов на сервере – можно ограничиться SATA SSD, ведь SATA-интерфейс лучше всего работает при передаче данных на накопитель. RAID-массив в этом случае станет здравым вариантом для ускорения, при этом скорость интерфейса не будет выступать ограничением.
Рекомендация эта применима по большей части к малому бизнесу с небольшим штатом сотрудников, которые могут одновременно использовать серверное пространство. Для сервера, в котором установлено от двух до четырех накопителей использование SATA-решений также вполне приемлемо. А вот при использовании большого количества накопителей с перспективой расширения офисной экосистемы — логичнее полагаться на SAS.
SATA III SSD на интерфейсе SATA II
Поскольку не всегда есть возможность и деньги на новый контроллер, то возникает вопрос насколько хорошо SATA III SSD работают на устаревшем интерфейсе SATA II.
Проведём небольшой тест. В качестве подопытного у нас будет SATA III SSD Intel S3710 на 400ГБ.
Random Read, iops | Avg read latency, mS | Random Write, iops | Avg write latency, mS | Linear read, MB/s | Linear write, MB/s | |
---|---|---|---|---|---|---|
SATA II | 21241 | 2 | 13580 | 4 | 282 | 235 |
SATA III | 68073 | 0.468 | 61392 | 0.52 | 514 | 462 |
Как видно разница и по линейной скорости, IOPS, задержкам очень приличная, поэтому имеет смысл использовать только SATA III интерфейс, а если его нет, то ставить контроллер.
Справедливости ради скажу, что по другим экспериментам разница в скорости случайного чтения и записи получилась незначительная. Возможно, такая большая разница по IOPS между SATA II и SATA III могла получиться потому что у меня стоял какой-то крайне неудачный контроллер SATA II или драйвер с какими-то багами.
Однако факт такой, что нужно проверять скорость SATA II — вдруг у вас такой же тормозной контроллер. В этом случае обязателен переход на SATA III контроллер.
Выводы
Дисковую подсистему старого сервера с шиной PCI-E 1.0 или 2.0 можно раскочегарить за счёт использования SSD, которые умеют утилизировать 8 линий PCI-E, которые дают пропускную способность до 4ГБ/сек (PCI-E 2.0) или 2ГБ/сек (PCI-E 1.0). Наиболее экономически это выгодно сделать используя морально устаревшие PCI-E 2.0 SSD.
Также просты в реализации компромиссные варианты связанные с покупкой ключа CacheCade для контроллеров LSI или замены контроллера Adaptec на Q-версию.
Ну и совершенно банальный способ — это купить (рейд)контроллер SATA III для того, чтобы SSD работали на полной скорости и вынестина них всё требующее скорости.
Читайте также: