Обзор RAID-системы Accusys ExaSAN A08S-PS с интерфейсом PCI Express

Обзор подготовлен Стивом Дугласом (Steve Douglas)

В индустрии медиапроизводства наблюдается рост требований к системам хранения данных, которые теперь должны обладать достаточной гибкостью, чтобы удовлетворить потребности продакшн-сред с постоянно меняющейся пропускной способностью. Эта задача применима не только для больших студий, но и для индивидуальных профессионалов, чьи нужды выходят за рамки возможностей обычных внешних дисков. Одним из решений может стать организация RAID-массива, который обеспечит необходимую скорость и защиту данных. Конечно, вопрос, какой уровень RAID настроить, является предметом личных предпочтений и потребностей. Для тех профессионалов и компаний, которые ранее не сталкивались с необходимостью организации RAID-массива, перед обзором системы Accusys A08S-PS RAID, необходимо провести небольшой ликбез по различию уровней RAID.

RAID (Redundant Array of Independent Disks), массив независимых дисков с избыточностью, позволяет объединить несколько физических дисков таким образом, чтобы они все или некоторая часть их общего дискового пространства выступала в качестве логического диска. Соответственно, операционная система будет видеть его как отдельный диск. Вы можете сконфигурировать RAID несколькими способами. Однако, решая, какой уровень выбрать, вы должны понимать достоинства и недостатки каждого из них.

RAID 0 – страйп

Уровень RAID 0, также называемый полосовым массивом, равномерно распределяет данные по всем дискам в RAID-массиве. Несмотря на возможность использования дисков разного размера, объем массива ограничивается объемом самого маленького диска. В такой конфигурации скорость и производительность дисковой системы возрастает благодаря распределению нагрузки на все диски сразу. Однако, в случае выхода из строя одного из дисков, все данные, записанные на массив, могут быть потеряны. В некотором смысле, RAID 0 не является RAID-массивом, так как не обеспечивает отказоустойчивости. RAID 0 хорош тогда, когда требуется только высокая скорость чтения, а также в некоторых игровых инсталляциях, где надежность хранения данных не является критичной. Поэтому RAID 0 не рекомендуется применять для хранения информации, которую вы не сможете восстановить.

RAID 1

Уровень RAID 1 создает зеркальную копию данных на двух или большем количестве дисков. Он особенно полезен, когда производительность чтения и записи более важна, чем объем хранилища. RAID 1 обеспечивает хорошую защиту данных, так как в случае выхода из строя одного из дисков позволяет скопировать данные с резервного диска на новый. Поскольку для построения массива RAID 1 необходима, как минимум, пара дисков, то его объем будет составлять только 50% от общего физического объема дисков.

RAID 5

RAID 5 использует блочное полосование в сочетании с четным распределением данных между всеми дисками, благодаря чему может стать самой популярной конфигурацией RAID из-за низкой стоимости избыточности. Вы получаете не только резервирование данных, но и больше места под их хранение. Для уровня RAID 5 требуется минимум 3 диска. Производительность такой системы может быть ниже по сравнению с RAID 0 в виду того, что, если объем записываемых данных меньше размера полосы, то блоки четности приходится обновлять каждый раз. Однако, большой объем данных может быть записан без цикла "чтение-модификация-запись"  для каждого блока данных. Блоки четности в этом случае просто перезаписываются. Так же, как и в случае с RAID 0, объем массива ограничивается объемом самого маленького диска. Система RAID 5, возможно, самое экономически эффективное решение, предоставляющее одновременно и повышенную производительность (особенно в режиме чтения), и защиту данных. Производительность записи, обычно, ниже, чем у других конфигураций. Кластеры и блоки четности равномерно распределены по всем дискам массива, что обеспечивает более высокую производительность чтения, чем при использовании одного диска. Информация, хранимая в блоках четности, является избыточными данными, которые вычисляются по особому алгоритму во время записи информации на массив. В случае потери части данных информация, оставшаяся в блоках четности, может быть использована для вычисления утраченных данных. Блоки четности могут храниться как на отдельном выделенном диске, так и распределены по всем дискам массива. Объем массива с количеством дисков N равен N-1. К примеру, массив состоит из 8-ми дисков одинакового размера; объем доступного дискового пространства будет равен объему 7-ми дисков.

RAID 6

Уровень RAID 6 подобен уровню RAID 5. Второй набор информации о четности пишется для всех дисков. По сути, это двойное зеркалирование. Данная конфигурация может быть более отказоустойчива, чем необходимо. И, если в режиме чтения понижения производительности не наблюдается, то скорость записи будет снижена. RAID 6 обеспечивает хорошую защиту данных во время перестроения массива, при выходе из строя второго диска, возникновении нечитаемых блоков или ошибке оператора, когда тот случайно пытается заменить не тот диск.

RAID 10

Конфигурация RAID 10, также часто называемая как RAID 0+1, требует как минимум 4 диска. Верхний уровень зеркалирует два полосовых набора нижнего уровня. Однако, если выйдет из строя один из дисков в каждом наборе, то данные могут быть потеряны. Поэтому следует учитывать возможность выхода из строя одновременно двух дисков. Это кажется маловероятным, но, когда вы поймёте, что купленные и установленные в одно и то же время диски вполне могут выйти из строя одновременно, будет поздно. RAID 10 обеспечивает превосходную защиту данных в сочетании с хорошей производительностью, поскольку блоки данных зеркалируются. Помните, что при полосовом распределении данных вы теряете 50% от фактического размера установленных дисков. Для особо требовательных к скорости передачи данных приложений RAID 10 может стать лучшим решением, так как обеспечивает высокую производительность чтения и записи без сложностей с четностью.

RAID-система Accusys A08S-PS имеет восемь дисковых лотков. Таким образом, восемь дисков по 3 ТБ в общей сложности могут дать 24 ТБ дискового пространства. В комплект входят несколько вилок питания для разных стран мира, кабель PCIe x4, два ключа от задней панели, краткое руководство пользователя, крепежный набор, низкопрофильный кронштейн, надежный кабель питания и диск с программным обеспечением. Система построена на базе процессора Intel 10P341 800 МГц, памяти DDR3 и поддерживает уровни RAID 0, 1, 5, 6 и 0+1 (10). Модульная архитектура системы позволяет легко обслуживать основные компоненты, такие как контроллер, блоки питания и вентиляторы. В конфигурациях RAID 5 и 6 каждый диск может быть заменен без отключения системы ("горячая" замена).

Устройство, которое я получил на тестирование, было надежно запаковано и хорошо защищено. Помимо тяжелой картонной коробки сверху и снизу имелись толстые пенопластовые изоляторы. Для подобного рода техники хорошая защита при транспортировке крайне важна. Шасси без дисков весит 11 с небольшим килограмм. С дисками вес увеличивается до 18 кг. Поэтому вы вряд ли будете часто таскать эту систему из одного офиса в другой. Размеры её довольно удобны: высота 51 см, длина 46 см и ширина 29 см.

По внешнему виду эта система прекрасно подходит к любому Mac Pro с узнаваемым перфорированным алюминиевым корпусом; стоя рядом, они похожи на родственные системы. Модель, которую я получил, содержала восемь дисков по одному терабайту со скоростью вращения шпинделя 7200 rpm. Их я сконфигурировал в RAID 5, что дало мне в итоге 7 ТБ доступного дискового пространства и защиту данных в случае выхода из строя одного из дисков.

Установка дисков удивительно проста. Для этого необходимо открыть заднюю панель и выдвинуть 8 дисковых слотов. По нажатию серебряной кнопки на каждом из слотов выдвигается ручка, которая в свою очередь позволяет выдвинуть лоток. Затем в каждый лоток вставляем диск и задвигаем его обратно до упора. Рекомендуется использовать диски одинакового размера и скорости, а также, желательно, одинаковой модели и версии прошивки. Как уже отмечалось выше, наименьший по объему диск будет задавать общий объем массива.

При использовании RAID-системы ACCUSYS я заметил некоторые её особенности при запуске и выключении, к которым быстро привык. Обычно, в конце дня я отключаю все внешние устройства, выключаю монитор, отключаю питание компьютера и иду домой. В случае ACCUSYS RAID вы не должны отключать RAID от компьютера. Вам необходимо сначала выключить компьютер и обязательно дождаться его полного выключения. Затем нажать кнопку питания на RAID-системе, чтобы выключить её. Включение системы происходит в обратном порядке: сначала вы запускаете ACCUSYS, а затем только включаете компьютер. Я обнаружил эту особенность после того, как несколько раз отключал RAID до полного отключения своего Mac Pro и мой видеоинтерфейс Matrox MXO2 оставался включенным весь вечер. Для тех, чьи компьютеры работают в режиме 24/7, это не будет проблемой, но у меня есть привычка всё отключать и выдергивать на ночь.

ACCUSYS RAID запускается с мощной раскруткой вентиляторов, которые уже через секунду переходят в нормальный режим работы. Если все диски заработали так, как они и должны, то на передней панели высветится ряд индивидуальных зеленых LED-индикаторов. Если у одного из дисков загорелся красный индикатор, это означает его выход из строя или серьезную проблему с диском. Желтый свет сигнализирует о переходном процессе, таком как перестроение или миграция. Мерцание  голубого индикатора говорит о том, что в настоящий момент к этому диску идет обращение. Если не горит ни один LED-индикатор, значит диск в слот не установлен.

Вскоре после запуска скорость вентиляторов падает. Но, несмотря на сниженный шум, он будет присутствовать даже в хорошо проветриваемых помещениях. Тем не менее, когда я тестировал новый микрофон, шум вентиляторов в запись не попадал. Поэтому я нахожу его не слишком навязчивым. Спустя несколько часов работы системы я не почувствовал значительного нагрева корпуса. Пока я пишу эту статью, система работает уже более суток, а её корпус все еще остается холодным.

Я провел тесты на скорость с использованием старой и новой версии утилиты BlackMagic Disk Speed Test, а также AJA Speed Test. Каждый тест выполнялся несколько раз в разные дни. Их результаты просто восхитительны. Они "кладут на лопатки" все дисковые системы, которые у меня есть, как в режиме чтения, так и в режиме записи. Когда я мог, то выбирал 5-гигабайтный стресс-тест, так как он наиболее точен с технической точки зрения и позволяет усреднить колебания производительности дисков. Стресс-тест с большим размером стресс-файла в утилите Black Magic Disk Speed гарантирует отсутствие искусственно завышенных результатов, вызванных особенностями работы кэша на обычных дисках.

  
         
Новейшая версия Black Magic Design Speed позволяет выбрать размер файла для тестирования скорости чтения и записи. Лично я выбрал размер 5 ГБ.
Стресс-тест AJA Speed test я запустил с 4-гигабайтной нагрузкой. Вы можете видеть, что все три теста выполнялись на системе ACCUSYS A08S-PS. Несмотря на то, что утилита AJA использовала на 1 ГБ меньший объем файла, все полученные результаты подобны друг другу. Тестирование показало, что эта система быстрее, чем я мог предполагать.

 
Во время проведения тестов важно помнить, что производительность любого диска снижается по мере его заполнения. Проверка RAID-системы ACCUSYS A08S-PS выполнялась при её заполнении всего на 572 ГБ, тогда как общий доступный объем массива составлял 7 ТБ.

Сравнительные тесты выполнялись на загрузочном диске моего Mac Pro с двумя 6-ядерными процессорами Intel Xeon 2.66 ГГц, оперативной памятью 20 ГБ, системой хранения Data Robotics DroboPro, внутренним диском на 500 ГБ и внешним FW800-диском G-tech.

Объем моего загрузочного диска – 1 ТБ; объем свободного пространства на нём – 677.02 ГБ.

  
         
Я также провел тест AJA Speed Test с 2-гигабайтным стресс-файлом (результаты здесь не показаны) и увидел, что прирост скорости записи/чтения получился совсем небольшим.

 
Система хранения Data Robotics DroboPro объемом 16 ТБ имеет четыре диска по 4.3 ТБ со скоростью вращения шпинделя 5400 rpm. Она подключена к Mac Pro через Ethernet-интерфейс. Из-за высоких требований к безопасности данных объем доступного дискового пространства составил 2.97 ТБ. Полезными данными на массиве занято 1.39 ТБ, свободно – 1.49 ТБ. Еще раз прогоняем все три теста и видим похожую картину в каждом из них.

Внутренний диск на 500 ГБ со 175 ГБ использованного пространства и скоростью вращения, которой я не помню, показал следующие результаты.

И завершает наше тестирование внешний диск G-Tech на 750 ГБ с 243 ГБ свободного пространства.

Из тестов видно, что RAID-система ACCUSYS A08S-PS невероятно быстра. Интереса ради, я запустил AJA speed test с 16-гигабайтным стресс-файлом, и результаты показали минимальное снижение производительности в режиме записи и небольшой рост скорости при чтении.

 
Как однажды сказал Мохаммед Али: «Я тебя шокирую и удивлю».

Одним из первых дел мне было необходимо запершить копирование старых документов Final Cut Pro вместе с материалами, а также события и проекты Final Cut Pro X. Первый пакет материалов, перемещаемых с Data Robotics Drobo Pro на ACCUSYS RAID, имел размер 110.31 ГБ. Для копирования мне понадобилось 23 минуты. Второй пакет занимал 317 ГБ, и его копирование заняло 1 час 7 минут.

До этого момента я использовал различные внешние дисковые системы для видеомонтажа, но теперь я намерен работать со всеми своими медиапроектами только на ACCUSYS A08S-PS. То, что я узнал, состояло частично из того, что я ожидал, а также из нескольких сюрпризов, о которых никогда не догадался бы.

В Final Cut Pro X я мог воспроизвести три потока Pro Res 422 HQ с включенной опцией Dropped Frames Warning (предупреждение о выпадении кадров). В то время как полоса рендеринга еще ползла к ста процентам, я мог воспроизвести три эти потока в композиции "картинка в картинке" без появления предупреждения о выпадении кадров. При этом рендеринг еще не был завершен.

Когда я попытался запустить одновременно 4 потока, выскочило предупреждение о выпадении кадров, показанное ниже. Этот тест повторялся несколько раз с разными потоками, и каждый раз он завершался с тем же результатом.

Однако, поменяв настройки Final Cut Pro X на "Better Performance" (лучшая производительность), у меня получилось воспроизвести по меньшей мере 8 потоков без появления предупреждения, после чего я легко добавил еще несколько потоков.

Восемь потоков Pro Res 422 воспроизводятся в режиме 'better performance' ровно и без запинок.

 
К сожалению, я пока не могу увидеть вывод Final Cut Pro X через мой видеоинтерфейс Matrox MXO2. Но в просмотровом окне Final Cut Pro X мне не удалось заметить разницы в качестве изображения между настройками "high quality" (высокое качество) и "better performance" (лучшая производительность).

Далее я перешел к Final Cut Pro 7, чтобы посмотреть на возможности Accusys RAID в связке с ним. Вот где я был больше всего удивлен. В Final Cut Pro 7 я ожидал получить меньшее количество потоков Pro Res 422 без выпадения кадров ввиду того, что Final Cut Pro 32-битное приложение, тогда как Final Cut X – 64-битное. Однако, в режиме "High Quality" (высокое качество), не "Dynamic" (динамическое управление производительностью), у меня получилось воспроизвести композицию "картинка в картинке", состоящую из 10 фрагментов. Пустив видеопоток через MXO2 на внешний монитор, я смог оценить прекрасное качество изображения без каких-либо запинок и пауз. Я уверен, что мог бы добавить большее количество потоков, и они б шли как по маслу.

Большим вопросом для меня оставалась причина меньшего количества потоков воспроизведения на FCP X по сравнению с FCP 7. Это меня удивило. Что мне удалось узнать, так это то, что FCP 7 во время воспроизведения полностью полагается на ваш процессор и RAM. А на моей рабочей станции установлено 20 ГБ памяти. FCP10 – абсолютно другое приложение. Это приложение было написано с целью предоставить превосходную производительность даже для маломощных компьютеров. Поэтому оно задействует дополнительные ресурсы графической подсистемы и использует для этого технологию Open CL, которая считается некоторыми специалистами лучше, чем CUDA. Платы NVIDIA, такие как NVIDIA FX4800 (установлена в моей системе), хороши для CUDA, но не обладают достаточной поддержкой Open CL. Посему они меньше подходят для работы с FCP10.

Тем не менее, вся суть заключается в том, что ACCUSYS A08S-PS обладает большей производительностью, чем мой Mac Pro способен поддержать. Поэтому я ограничен только моим аппаратным обеспечением, а не возможностями RAID-системы. Оснащенная опциональным двухпортовым хост-адаптером A08S-PS способна достичь скорости 1400 МБ/сек и емкости 48 ТБ при объединении двух систем в страйп. Всё же небольшим и средним постпродакшн-студиям с несколькими рабочими станциями, которые должны взаимодействовать друг с другом в работе над одним проектом, необходима система хранения данных с общим доступом. Компания Accusys предоставляет решение SW04/08-G2, которое позволяет легко превратить вашу локальную RAID-систему A08S в хранилище с общим доступом. А это в свою очередь значительно повысит вашу продуктивность и сэкономит ценное время. Серия систем ExaSAN Compact Solution совместима с сетями Apple Xsan, StorNext, MetaSAN и FibreJet. Accusys A08S-PS – это одна из систем, построенных на базе технологии PCIe, которая может использоваться как в DAS-, так и в SAN-средах. Системы хранения, работающие в SAN-средах, должны обладать высокой производительностью и надежностью. В SAN-сетях множество клиентов могут производить чтение/запись на один и тот же том. Поэтому любое снижение производительности или выход из строя компонентов системы хранения могут одновременно влиять на нескольких пользователей в отличие от DAS-систем. Режим Equalization, включаемый в RAIDGuard X для SAN-окружений, позволяет систематизировать и обрабатывать обращения к системе более эффективно в отличие от ситуаций, когда запросы нескольких пользователей обрабатываются одновременно. Когда система подключена к хост-компьютеру напрямую, то беспокоиться об этом не нужно.

Установка программного обеспечения для RAID-контроллера очень проста. Оно называется RAIDGuard X и по большей части предназначено для тех случаев, когда ACCUSYS A08S-PS интегрируется в SAN-сеть.

           
Установка программного обеспечения RAIDGuard X совершенно обычна.

Хотя я и не подключен к SAN-системе, ACCUSYS RAID в SAN-сети может использоваться несколькими пользователями, подключенными к одному серверу. По сути, контроллер является мини-компьютером, отвечающим за доступ к дискам. Несомненным достоинством ACCUSYS является то, что они смогли спроектировать и создать очень быстрый и очень стабильный контроллер для своей PCIe-системы. Будучи подключенной к SAN-среде система A08S-PS способна обеспечить SAN-клиентов пропускной способностью 700 МБ/сек. Объединив в страйп три системы её можно поднять до 2100 МБ/сек. Для большей надежности пользователь может установить резервный блок питания.

Кабели, которыми A08S-PS подключается к MacPro, имеют фиксаторы; так что случайно они не отсоединятся. RAID-алгоритмы настроены таким образом, что скорость обмена данными всегда остается постоянной.

Компании, производящие SAN-системы хранения рекомендуют устанавливать в них enterprise-версии дисков вместо desktop-версий. Таким образом, при покупке A08S-PS и её установке в качестве DAS-системы пользователь также получает стабильное, высокопроизводительное и надежное решение, которое может быть интегрировано в SAN-среду.

С программным обеспечением RAIDGUARD X устанавливаются как драйвер, так и управляющее приложение. После установки оно будет находиться в папке приложений. Именно RAIDGuard X позволяет отформатировать RAID-массив так, как вам нужно.

При открытии приложение выглядит пустым, без каких-либо признаков определения RAID-массива, подключенного к компьютеру. Так как я впервые использую столь мощную систему, то был озадачен этим. Но, изучив вопрос, понял, что так и должно быть. Это сделано для предотвращения случайного изменения настроек RAID, которое может привести к сердечному приступу от потери проектов и важных данных.

Чтобы убедиться в наличии подключения, нужно кликнуть по иконке “Add Controller” (добавить контроллер) в левом верхнем углу окна и нажать кнопку “Add” (добавить).

Теперь вы можете видеть, что ваш RAID-массив успешно распознан системой.

В приложении RAIDGUARD X много различных настроек, и я не хочу в них сильно углубляться, но расскажу о некоторых примечательных особенностях. В настройках вы можете выбрать режим “Smart Mode”, который позволит вам получать электронные письма с информацией о состоянии RAID-системы. RaidGuard может посылать сообщения только о выходе из строя какого-либо компонента, например, одного из дисков.

В окне “Options” (опции), показанном ниже, вы также можете выбрать одно из заданий и готовых настроек системы. В руководстве пользователя ACCUSYS они хорошо описаны, хотя и попадаются отрывки с довольно тяжелым техническим языком. Должен признать, что в некоторых местах руководство меня заставило сильно почесать голову.

В нижней части интерфейса RAID GUARD X также имеются несколько вкладок с настройками. Вкладка ARRAY (массив), показанная ниже, предоставляет информацию о текущей конфигурации RAID, состоянии дисков и полосах массива.

Вкладка “Drives” (диски) показывает количество установленных дисков, их тип и объем. Во вкладке “Events” (события) отображается информация об успешном запуске дисков, а также о возникших проблемах.

В настоящее время, из-за относительно небольшого количества пользователей системы ACCUSYS A08S-PS, нет необходимости в её регистрации у производителя для регулярного получения писем с обновлениями прошивки или программного обеспечения. Просто периодически проверяйте вэб-сайт ACCUSYS.

К этому моменту вы должны быть уже полностью уверены в том, что это одна из самых быстрых RAID-систем, подходящих как индивидуальным профессионалам, так и компаниям, использующим технологию SAN. Во время тестирования и работы с этой системой она не переставала меня впечатлять. Мое общение с отделом маркетинга и технической поддержкой было очень плодотворным и познавательным. Поддержка RAID-систем ACCUSYS осуществляется через дилеров ACCUSYS. Если те не могут решить проблему или помочь пользователю, они перенаправляют запрос в собственную службу поддержки ACCUSYS, которую я нахожу весьма профессиональной, отзывчивой и быстрой. Гарантия на ACCUSYS A08S-PS составляет 3 года, что гораздо больше, чем у любого другого производителя, которого я знаю.

3000 долларов за RAID-систему ACCUSYS A08S-PS и PCI-адаптер (плюс стоимость дисков) – это не очень дорого. Однако, если учесть производительность, качество, надежность, емкость и гибкость системы, а также понимание того, что эта система еще долго не устареет и будет работать дольше, чем я проживу, то первоначальные затраты и расходы на будущее расширение кажутся довольно разумным долгосрочным капиталовложением.

За много лет я написал обзоры на большое количество "железок". Большинство из них я никогда больше не использовал, но ACCUSYS A08S-PS останется в моей монтажной студии теперь на многие годы.

Большая благодарность и признательность Ронни Котэнсу из Studio I'Equiep, постпродакшн-студии с мировым именем, расположенной в Бельгии (http://www.studio-equipe.be/). Ронни прервал свои дела, чтобы передать свой опыт, глубокое понимание вопроса и знания, которые были очень ценны для написания этого обзора. Спасибо, Ронни.

Стив Дуглас (Steve Douglas) является сертифицированным специалистом Apple Pro по программе Final Cut Pro 7 и подводной видеосъемке. Победитель соревнований 1999 Pacific Coast Underwater Film Competition, 2003 IVIE, 2004 Los Angeles Underwater Photographic и престижного конкурса 2005 International Beneath the Sea Film Competition, где он также получил награду Stan Waterman Award за непревзойденное мастерство в подводной видеосъемке и награду “Diver of the Year” (дайвер года). Стив обеспечивал безопасность дайверов в работе над фильмом "Глубокое синее море", помогал в съемках для Seaworld Park Atlantis и создании фильмов для телеканалов National Geographic и History. Также Стив писал статьи для журнала Asian Diver Magazine и являлся одним из основателей выставки San Diego UnderSea Film Exhibition. Он проводит как индивидуальные, так и групповые семинары по Final Cut Pro, ведет съемку подводных экспедиций и африканских сафари, а также собирается проводить экскурсии в Бали, Раджа Ампат, Индонезии и Мальдивских островах. Желаете присоединиться к Стиву в этих потрясающих поездках? Нет ничего проще. Всю необходимую информацию вы найдете на сайте www.worldfilmsandtravel.com

Copyright © Steve Douglas 2012