Il passaggio graduale che sta avvenendo da sistemi SCSI a quelli SAS (Serial Attached SCSI) si concretizza in sempre più prodotti studiati per questo "nuovo" standard. Se da una parte infatti è impegnativo parlare di novità, riferendoci ad uno standard annunciato e presente da anni, è pur vero che il mercato è ormai invaso da prodotti di questa fascia di utilizzo, siano essi dischi rigidi oppure controller.

Vi sono stati diversi periodi in cui anche il settore di fascia alta dei dischi desktop veniva equipaggiato con dischi SCSI, considerati già allora e a ragione come più affidabili e performanti. Lo scenario negli anni è molto cambiato. Il progresso tecnologico ha portato a dischi rigidi EIDE sempre più performanti, tanto da indurre le case ad abbandonare l'utilizzo di periferiche SCSI in soluzioni casalinghe salvo casi davvero eccezionali.

Occorre in ogni caso fare una precisazione: il divario fra i mondi EIDE/SerialATA e SCSI esiste ancora ed è notevole, ma le prestazioni raggiunte dai dischi rigidi desktop da 3,5 pollici sono ormai a livelli più che sufficienti a coprire le maggiori esigenze dell'utente medio. Adottare un disco SCSI/SAS potrebbe risultare davvero eccessivo per un sistema casalingo, anche sotto il non trascurabile profilo economico.

Se a questo si aggiunge la presenza nei listini di dischi SerialATA da 10.000 giri, prodotti da Western Digital, appare chiaro come anche buona parte della clinetela casalinga esigente possa trovare in ogni caso motivi di soddisfazione senza ricorrere ai dischi SAS. Con questo articolo, come anticipato, ci proponiamo di analizzare le caratteristiche di un controller SAS di recente concezione (indispensabile per connettere al proprio PC uno o più dischi SCSI), ma anche i livelli prestazionali raggiungibili utilizzando 4 dischi SAS da 15.000 giri alminuto ad esso connessi.

L'articolo dunque ben si presta a valutare le potenzialità del controller Serial Attached SCSI Adaptec 4805SAS, giunto in redazione sia con connettore PCI Express che PCI-X (la sigla in questo caso cambia in 4800SAS). Ricordiamo che tale controller, essendo Serial Attached SCSI, permette la connessione di dischi sia SAS che SerialATA, mettendo nelle condizioni l'utente di scegliere se puntare a dischi ad elevate prestazioni o su altri più economici destinati ad utilizzi meno gravosi, oppure su entrambi. L'interfaccia garantita è in ogni caso di 3 Gbit al secondo, tale da garantire un buon margine di sicurezza.

Provvisto di due canali indipendenti, il controller permette di configurare i dischi collegati con diverse modalità RAID. Oltre ai classici RAID 0 e RAID 1, rispettivamente Striping e Mirroring, è possibile sfruttare le potenzialità della modalità RAID 10 (Stripe of Mirrors), RAID5, RAID1E, RAID 5EE e RAID 6.

Fra le caratterisitche proprie del controller segnaliamo inoltre la compatibilità con il RAID Level Migration (Morphing), che permette di migrare da una configurazione all'altra senza perdita di dati, oltre alla presenza di una suite chiamata Adaptec Advanced Data Protection, ovvero una raccolta di applicativi per la gestione avanzata dei dati e della loro protezione.

Un capitolo a parte meriterebbe la spiegazione del software fornito a corredo del controller. Messe a disposizione dell'utente svariate funzionalità, alcune accessibili esclusivamente con le permission di admin del sistema. Obbligatoria inoltre l'immissione di un nome utente e password in fase di isntallazione del software stesso.

Come indicato in precedenza, il test si propone di controllare anche quale livello prestazionale può essere raggiunto da quattro dischi SAS da 15.000 giri, ovvero da dischi con le migliori caratteristiche tecniche finora disponibili sotto l'aspetto delle prestazioni pure. Sono stati utilizzati 4 dishi identici Seagate Cheetah 15K.4 (ST336754SS), con capacità di 36 GB e dotati di motore da 15.000 giri al minuto e 8 MB di cache.

I dischi utizzati rappresentano di fatto il limite tecnologico finora raggiunto, almeno nelle caratteristiche di base. Il regime di rotazione di 15.000 giri è infatti il massimo disponibile in commercio, ottenuto grazie anche all'adozione di piatti di diametro ridotto. Si può notare infatti come la capienza di questi dischi sia sì aumentata in tempi più recenti, ma come rimanga in ogni caso molto più ridotta rispetto alle soluzioni desktop.

Una dimensione ridotta dei piatti permette inoltre di avere un seek time molto più basso, in quanto la superficie che la testina deve "spazzare" è di gran lunga inferiore a quella di dischi con piatti di dimensioni maggiori. Il mix fra tempi di accesso medio ai dati, unito al regime di rotazione di 15.000 giri, fanno dei dischi dotati di queste caratteristiche il non plus ultra presente sul mercato, rivolto ovviamente al settore server.

Nello specifico i dischi Seagate forniti in dotazione vantano anche una garanzia di 5 anni per un utilizzo 24/7, ovvero continuato, mentre il MTBF (Mean Time Between Failure) ammonta a ben 1.4 milioni di ore.

In dotazione con il kit di testing è giunto in redazione anche un bay da 4 unità SAS/SerialATA Adaptec Storage Enclosure SAS-335, che permette di ospitare fino a 4 dischi SAS o SerialATA garantendo funzionalità di Hot-Swap, ridondanza di alimentazione grafie a due connettori distinti e ventola di raffreddamento.

Le quattro unità disco vengono ospitate in appositi cassetini estraibili, ovviamente forniti in dotazione. Un pulsante sulla destra permette di sganciare il meccanismo che tiene in sede la maniglia di estrazione.

Uno sguardo alla parte posteriore permette di vedere la ventola di raffreddamento 90x90 e la doppia alimentazione Molex, oltre ovviamente ai connettori dedicati per il collegamento ai controller della Casa.

Nell'immagine è possibile notare un particolare del connettore sul lato controller, dotato di clip di fissaggio sganciabili facendo pressione sui lati del connettore presente sul cavo.

La scheda madre utilizzata nel corso dei test è il modello Asus P5W 64 WS Professional, soluzione basata su chipset Intel 975X per processori Intel Socket 775 LGA indirizzata al mercato professionale. La dotazione di memoria DDR2-800 è stata pari, nel corso dei test, a 1 Gbyte, mentre il processore utilizzato è quello Core 2 Duo E6700 di Intel, basato su architettura Core e caratterizzato da una frequenza di clock di 2,67 GHz e da una cache L2 da 4 Mbytes. Ininfluente, ai fini del test, il sottosistema video utilizzato, basato su scheda ATI Radeon X1950XTX.

Abbiamo scelto di utilizzare il test I/Ometer per poter monitorare, oltre al normale numero di I/O al secondo tipico della nostra metodologia, anche il transfer rate. Giusto per dare il proprio nome alle cose, più che scelta è stato un obbligo: nessuno, ma proprio nessuno dei tool per la misurazione del transfer rate ha permesso di ottenere dati coerenti con configurazioni con più di un disco. Dopo aver verificato la coerenza dei dati ottenuti con I/Ometer e Winbench99 sul singolo disco, abbiamo dunque utilizzato i dati ottenuti con I/Ometer anche per la misurazione sequenziale e random del transfer rate.

Oltre al classico pattern utilizzato da Hardware Upgrade ormai da anni, abbiamo sfruttato un pattern configurato ad hoc per ottenere letture e scritture sequenziali al 100%, oltre ad una scrittura al 100% random, per trovare gli ipotetici estremi di utilizzo di un disco rigido.

Dai risultati di questo pattern abbiamo quindi estrapolato i valori sia di transfer rate che di I/O, per avere un quadro più completo dell'ambito prestazionale. Parte dei dati sono stati volutamente inseriti in tabelle, commentate per questioni di spazio nella pagina seguente. Questo test costituisce di fatto un "fuori standard", quindi ci scusiamo per la mancata comparazione di alcuni parametri comunemente misurati.

Il valore I/Ometer ottenuto dal Seagate Cheetah 15K.4 da 36 GB si posiziona ovviamente ben al di sopra rispetto ai valori tipici dei normali dischi Desktop SerialATA. La ragione, come antipicato, risiede sia nel regime di rotazione di 15.000 giri che nei tempi di accesso drasticamente ridotti rispetto ai dischi tradizionali. A titolo informativo riportiamo una tabella riassuntiva dei valori ottenuti da due dischi SerialATA di recente concezione.

Il dato ottenuto risulta ben superiore a quelli ottenuti con i dischi Western Digital Raptor e Seagate Barracuda 7200.10; nel primo caso la differenza è di ben 100 punti, mentre risulta essere addirittura triplo se confrontato con un disco 7200 giri SerialATA. Le distanze si accorciano se si prendono in considerazione partizioni da 30 GB dei suddeti concorrenti, pur rimanendo sostanziali. Servono infine due dischi Western Digital Raptor in RAID 0 per ottenre risultati simili, ed una partizione da 30GB sul disco logico creato da questa catena per superarlo. Ricordiamo che non abbiamo effettuato partizionamenti dei dischi in prova in quanto i piatti utilizzati sono di piccole dimensioni, fatto che scongiura decadimenti prestazionali dovuti a seek time elevati.

Il secondo pattern per il test I/Ometer ci permette di valutare la quantità di MB in transfer rate al secondo in condizioni limite come la lettura sequenziale al 100% e la scrittura al 100% causale. Si tratta ovviamente di casi difficilmente verificabili nella realtà, ma che permettono di tracciare un profilo prestazionale dei dischi in prova anche dal punto di vista del transfer rate. Prossimo agli 88MB al secondo il valore in MB raggiunto dal disco Seagate Cheetah in fase di lettura sequenziale (valore molto simile anche per la scrittura), mentre si scende a poco più di 2 MB al secondo nella peggiore delle ipotesi, francamente mai verificata anche per per la presenza di sistemi di organizzazione dei dati nativa nel firmware.

Può risultare fuorviante il dato I/Ometer medio ottenuto dal test nella situazione limite di scrittura 100% random. Tale valore infatti è superiore a quello del pattern standard di test, apparentemente venendo meno al discorso di ricerca della peggiore condizione possibile. In veirtà in questo caso specifico una media matematica è fuorviante, in quanto si può notare come nel pattern standard i valori massimi di I/O in condizione di carico medio e forte siano a tutti gli effetti superiori a quelli del pattern 100% write random.

La modalità RAID0 permette di sommare capacità e prestazioni dei singoli dischi collegati alla catena, al fine di massimizzare appunto le prestazioni. E' una modalità utilizzata di rado, in quanto in caso di rottura anche di un solo disco dell'intera catena porta alla perdita dei dati. E' in ogni caso indicativo per poter osservare le prestazioni massime di un set di x dischi.

Nel nostro test abbiamo eseguito misurazioni su catene RAID da 2 e 4 dischi, che verranno poi messe a confronto con quelle ottenute con altre configurazioni testate.

- Misurazioni a RAID 0 configurazione a 2 dischi

I dati ottenuti, riassunti nella pagina seguente a mezzo di tabella, mettono in evidenza un valore di quasi 420 operazioni I/O al secondo per una configurazione RAID 0 da due dischi Seagate Cheetah 15.K4, mentre si sale a circa 173 MB al secondo per quanto riguarda il transfer rate massimo in circostanze di dati sequenziali.

- Misurazioni a RAID 0 configurazione a 4 dischi

Anche in questo caso rimandiamo alla pagina seguente il riassunto dei dati salienti e il consegente commento; riportiamo in ogni caso il dato di ben 705 I/O al secondo ottenuti dalla configurazione RAID 0 di 4 dischi, con un valore di transfer rate massimo prossimo ai 345 MB al secondo. Valgono le considerazioni fatte in precedenza per quanto riguarda i dati medi I/Ometer dei pattern standard e 100% write.

Mettendo a confronto i dati ottenuti nella misurazione del transfer rate massimo emerge una linearità nella crescita del valore direttamente proporzionale al numero di dischi utilizzati. La configurazione RAID 0 è in effetti molto semplice e prevede una semplice somma di capienze e prestazioni.

Come era logico attendersi il valore ottenuto nel test I/Ometer è proporzionalmente più alto nel caso del test a disco singolo, in quanto nei test multidisco interviene la logica di ditribuzione dei dati del controller a ritoccare verso il basso il valore atteso di 2x o 4x rispettivamente per configurazioni a 2 o 4 dischi. Quanto ottenuto è in ogni caso estremamente gratificante dal puinto di vista prestazionale, soprattutto in configurazione a 4 dischi. Il valore è praticamente 8 volte quello ottenibile con un disco SerialATA da 7200 giri comunemente utilizzato sui sistemi desktop.

Le tabelle con i dati integrali della pagina precedente mettono in mostra picchi di oltre 1300 I/O per secondo in situazioni di carico gravose, che sono poi quelle che sono chiamati a gestire sottosistemi disco di questo tipo.

Considerazioni tutto sommato simili anche nel caso della misurazione degli I/O al secondo, nel caso di scrittura random.

Discorso diverso per quanto riguarda la lettura o scrittura di dati posti in sequenza, a riprova di quanto la deframmentazione dei dati sul disco possa influire negativamente o positivamente sulle prestazioni generali. Pur disponendo di attuatori molto performanti, i dischi SAS di fascia alta possono essere comunque molto influenzati da questo aspetto. Si può notare infatti come si possano avere miglioramenti di un fattore moltiplicativo x20 in alcune situazioni, sempre parlando di I/O al secondo.

La modalità RAID 10 (stripe of mirrors) permette di sfruttare 4 dischi in modo tale da abbinare alle prestazioni di due dischi in striping (RAID 0) una certa sicurezza dei dati. Due dischi andranno a fornare una "sottounità" A, costituita appunto da due dischi in mirroring (RAID 1). Presente inoltre una seconda unità B di identica configurazione, sempre utilizzando due dischi fra loro in mirroring. Questi due gruppi sono a loro volta configurati fra loro in striping (RAID 0), sommando cioè capienza e prestazioni dei due sottogruppi.

Se ne ottiene dunque un sottosistema dischi in grado di garantire le prestazioni di due dischi in striping, ma con una tolleranza interessante in caso di guasto a uno o anche due dischi, nel caso si danneggino due dischi in sottogruppi diversi.

Esiste anche una configurazione a prima vista molto simile, denominata RAID 0+1. In questo caso ci troviamo di fronte ad un "mirror of stripes", ovvero a sue sottogruppi in stripe (RAID0), a loro volta posti in mirroring. Sulla carta le prestazioni sono simili, ma in questo caso la tolleranza al guasto è di un solo disco. Per questa ragione probabilmente non figura nelle possibilità di configurazione delle catene messa a disposizione del controller Adaptec in test. Seguono le tabelle dei dati ottenuti in RAID 10 dei 4 dischi Seagate Cheetah.

Il valore ottenuto nel test I/Ometer standard si aggira intorno ai 618 I/O al secondo, mentre per quanto riguarda il transfer rate in lettura sequenziale il livello raggiunto è di circa 185 MB al secondo.

Dovendo scegliere una configurazione RAID per un set da 4 dischi, difficilmente la scelta ricadrà sulla iper-performante RAID 0. Se su un piatto della bilancia infatti si possono mettere le elevate capienze e le prestazioni al massimo, non si può trascurare il discorso dell'affidabilità dei dati, posta sul piatto verso il quale la bilancia, inevitabilmente, tende. Ecco quindi che assumono maggiore importanza le prestazioni otteute con le configurazioni RAID 10 e 5 (nelle prossime pagine), scelte decisamente più responsabili.

Come spiegato in precedenza, la configurazione RAID 10 permette di dormire sonni abbastanza tranquilli, in quanto può essere tollerato il malfunzionamento di uno o anche due dischi, se i guasti si verificassero in due sottocatene distinte. Le prestazioni raggiunte da questa configurazione inoltre non sono per nulla deludenti. Il valori di I/O al secondo in configurazione standard si assestano su una media di 618, contro i 705 della configurazione RAID 0. Sulla carta il valore ottenuto dalla configurazione RAID 0 con 4 dischi dovrebbe essere circa il doppio di quanto ottenuto con un RAID 10, ma la pratica dimostra che così non è.

Se è vero che i valori di picco risultano in effetti più distanti (1320 contro 1030, rispettivamente per RAID 0 e RAID 10), è anche vero che in talune situazioni la catena stripe a monte delle due sottocatene in mirroring possa "attingere" ai due dischi in contemporanea (sulla stessa sottocatena) in casodi lettura. Ben diversa infatti al situazione in scrittura dati, nel quale emerge un drastico calo delle prestazioni in termini di I/O 100% random in scrittura rispetto a quelli misurati in lettura nelle stesse condizioni.

La tabella riportata nella pagina precedente mostra infatti un valore di 14843 I/O in lettura sequenziale al 100%, contro i 7317 I/O al secondo quando invece si parla di scrittura, sia pure al 100% sequenziale. Chiaro duque un comportamento differente in caso di lettura o scrittura, che giustifica i dati ottenuti. Tale comportamento emerge anche nella misurazione del transfer rate massimo: 185 MB al secondo in lettura e 121 MB in scrittura.

Pur riportando l'immagine una situazione in cui sono presenti 5 dischi, la logica di gestione della catena è identica in caso di 4 unità. La modalità RAID 5 costituisce un'alternativa al RAID 10 e viene spesso utilizzata per ottenere maggiori prestazioni, a prezzo di una tolleranza di guasto limitata ad un solo disco. Il controller in prova permette di configurare anche la modalità RAID 6, che tollera in una catena di 4 dischi la perdita di due unità, grazie all'utilizzo di doppia "parità".

Come si evince dalle immagini, si posono trovare blocchi di parità su ogni disco, in modo tale che in caso di guasto di un disco gli altri conterranno in ogni caso i dati sufficienti a ristabilire lo status quo ante, una volta inserito un nuovo disco. Se sulle soluzioni integrate a farsi carico del lavoro di ricostruzione è spesso la CPU del sistema, già gravata di ben altri compiti, sui controller professionali come quello in prova troviamo un processore RISC apposito, noti come XOR engine.

All'atto pratico dunque una catena RAID 5 con X dischi può essere considerata a livello prestazionale come una catena di X-1 dischi; il disco "mancante" è quello formato di fatto dalle parità sparse su tutti i dischi, che vegliano sull'affidabilità generale della catena. Di seguito i dati ottenuti con configurazione RAID 5 dei 4 dischi SAS da 15.000 giri.

Le misurazioni riguardanti lo I/Ometer test standard hanno fornito valori medi di circa 500 I/O al secondo, mentre il valore in lettura sequenziale ha fatto segnare un ottimo 259 MB al secondo. Considerazioni più dettagliate, come al solito, nella pagina seguente.

Dal punto di vista delle prestazioni in lettura appare chiaro come una configurazione RAID 5 sia a tutti gli effetti più performante di una RAID 10. Come anticipato infatti una configurazione RAID 5 con 4 dischi può essere considerata al pari di una catena RAID 0 con 3 dischi. Il valore di I/O in lettura sequenziale è infatti superiore di quello ottenuto con una catenza RAID 10, già a sua volta elevato. Anche in termini di transfer rate le misurazioni parlano di un 259 MB al secondo (RAID 5) contro 185 MB al secondo (RAID 10).

I dati I/Ometer in ogni caso risultano più bassi per quanto riguarda la catena RAID 5 nei pattern in cui è presente la scrittura non sequenziale; la causa è da ricercarsi in un tempo di accesso ai dati mediamente più elevato, verosimilmente riconducibile alla creazione della parità.

Appare dunque chiaro come questa configurazione risulti più performante rispetto alla RAID 10 nel caso di un utilizzo in lettura dei dati contenuti su disco, a prezzo però di prestazioni ridotte in caso di scrittura. Il valore di transfer rate in lettura in ogni caso parla chiaro e si avvicina di molto a quello teorico del singolo disco moltiplicato per 3 (88x3 = 265 MB al secondo, contro i 259 reali).

Ricordiamo inoltre che il controller mette a disposizione una configurazione ancora più prudente in fatto di tolleranza agli errori, in grado di sopportare senza perdita di dati fino a due unità disco danneggiate. Sotto il nome di RAID 6 infatti troviamo una configurazione a doppia parità, una sorta di RAID 5 evoluto, ma dalle prestazioni simili ad una catena RAID 0 di X-2 dischi, riconducendoci al discorso affrontato in precedenza.

Analizzare le prestazioni di un controller di fascia alta e di 4 dischi ad elevate prestazioni deve essere considerato un test indicativo, in quanto sono davvero molteplici gli scenari di utilizzo che potrebbe vederli protagonisti della gestione del sottosistema dischi. Spesso infatti sono sistemi operativi diversi da Microsoft Windows a dover affrontare la gestione di server e macchine molto performanti, così come possono essere difficilmente replicabili situazioni operative veramente simili alla realtà.

E' stato in ogni caso interessante, a nostro avviso, analizzare il comportamento di una soluzione professionale messa a confronto con i sistemi di uso comune, sfruttando la nostra suite di test aggiornata con nuovi pattern per il test I/Ometer. Ciò che ne è emerso è la semplicità di gestione del controller Adaptec 4805SAS e dell'estrema facilità di configurazione delle catene, sia a livello BIOS che con il tool forito in dotazione.

Ne è emerso in ogni caso un quadro interessante, in cui sono state mostrate le diverse configurazioni e le relative prestazioni, messe a confronto anche con i dischi comunemente utilizzati nell'ambito desktop. Parliamo di prezzi: circa 1000 Euro per il controller, 400 Euro per il box dei dischi e 200 Euro per ogni disco. Il totale fatto e finito dell'intero sottosistema testato si aggira intorno ai 2200 Euro IVA inclusa, ovvero un prezzo tutto sommato proporzionato a ciò che offre.

La cifra potrà sembrare sicuramente elevata per chi è abituato a paralre di dischi in termini di archiviazione casalinga, ma quando in gioco entrano l'affidabilità dei dati, l'utilizzo 24/7 e la necessità di prestazioni elevate è normale che gli ordini di grandezza cambino, e non solo in termini di I/O meter test. Quello che si compra è in ogni caso un sottositema aperto, in grado di ospitare un gran numero di dischi anche con interfaccia SerialATA, dando così la possibilità di creare catene miste ovviamente seguendo quelle che sono le esigenze personali. Il Serial Attached SCSI raccoglie dunque l'eredità dei sistemi SCSI tradizionali (anche nel prezzo purtroppo), dilatandone le potenzialità e offrendo una flessibilità sconosciuta ai "vecchi" sistemi.