Мы знаем что у Вас есть выбор. Спасибо, что выбрали NAS!
реклама
У каждого из нас есть мечта, и у всех нас эта самая мечта разная и, разумеется, свои способы достижения этой мечты. У автора сабжа, например, это NAS. Казалось бы, вполне заурядное желание, ну хочется в домашней сети файлопомойку и расшарить с нее данные на все устройства семьи. И путь решения тоже прост – пошел, купил, включил, настроил благо, что на рынке огромное количество предложений по данной тематике. Ан нет, как всегда, нам не надо простых и очевидных решений, да и жаба душит и вообще, нужен творческий подход и полет технической мысли и что бы этот самый полет, по возможности, закончился удачной посадкой…
Итак, формулировка задачи для творческих терзаний:
1. NAS – именно Network, собственно Attached, и буквально — Storage.
2. Объем чем больше, тем лучше.
3. Надежность. Крайне не желательно потерять свои данные в результате падения дисков и, следовательно, отказоустойчивый RAID.
4. Естественно круглосуточная загрузка/раздача торрентов.
5. Очень желательно минимум шума. Хочется ночью все же спать, а не слушать стрекот головок дисков, обеспечивающих поток разлетающихся по всемирной сети данных.
6. Очень желательно минимум энергопотребления. Это наиболее критичный параметр. Давайте посчитаем стоимость владения любым девайсом, круглосуточно включенным в течение года и потребляющим, скажем, 200 Ватт.
Итак, 200 Ватт умножить на 24 часа в сутках и умножить на 365 суток в году итого 1752 КВатт/час. Умножаем на московский тариф электроэнергии, на момент написания статьи, получаем 7095 рубля 60 копеек в год. Если Ваша жаба позволяет вам нести такие расходы, то эта статья точно не для Вас. Итак, будем руководствоваться вторым простым естественным человеческим желанием – сэкономить (для справки, первое – это украсть ;-))
7. Стоимость полученного решения.
Исходя из таких начальных условий, начинаем творить. Собственно, из чего состоит любой NAS – это какие-то мозги и дисковый массив. Так как математики при работе NAS практически никакой, то и мозги нужны довольно посредственные, что и наблюдаем на рынке – очень много дамашних моделей NAS собирают на Atomах или даже вообще на ARM процессорах, как в планшетах и к сожалению, со всеми вытекающими отсюда тормозами.
Желание с экономить подсказывает вполне очевидное решение — собрать NAS из того что уже есть в наличии. У каждого маломальского АйТишника, есть в заначках куча железа, которое ему совсем и не нужно, и выкинуть жалко, а подарить некому. Вот и у автора нашелся такой мегадевайс Asus EE PC 1005P:
Хороший девайс, потребляет при средней нагрузке 9 Ватт, а в пике целых (!) 15 Ватт, одно слово, Атом. Из недостатков: сетевой интерфейс 100 Мбит и USB только 2.0, но по 7-му пункту исходных данных, и, особенно, по 6-му и 5-ому ему просто нет равных. И попрошу Вас отметить, что про скорость доступа в исходных данных нет ни слова… Так что девайсу быть основой будущего NASа. К слову, что бы еще понизить уровень энергопотребления, девайс был разобран, из него был извлечен Wi-Fi, Bluetooth и отключена встроенная вебкамера.
Итак, мозги есть. Дело за малым, осталось к нему прикрутить кучу дисков, естественно, по USB. Есть еще более изощренный способ, установить в miniPCIe слот SATA контроллер и к нему подключить внешний диск (можно даже пару), но это решение уже требует хорошего напильника в плане переделки корпуса. И так, берем внешний диск, подключаем к ноуту, расшариваем и наслаждаемся полученным решением до тех пор, пока этот самый диск, круглосуточно включенный и постоянно используемый в работе, в один прекрасный момент не рухнет со всеми Вашими данными. Резервное копирование, как вариант, спасет, но тогда Вам нужно иметь уже два диска, один в работе, второй, с актуальной копией данных в тумбочке… словом, кривое решение, с явным нарушением п. 3. И вот тут, в поле зрения автора попадает вот такая симпатичная коробочка: AgeStar 3C4B3A
Характеристики просто блеск:
1. USB 3.0 + eSATA
2. До четырех дисков, объемом до четырех Гбайт каждый, итого суммарно до 16 Гбайт дискового пространства.
3. Поддержка огромной кучи RAID режимов, включая JBOD и клонирования дисков.
Словом, не девайс, а предел мечтаний АЙТИшника. Итак, сказано, куплено и принесено домой. Красивая коробочка, инструкция на русском языке (правда перевод текста явно машинный, но картинок куча и разобраться не сложно), все кабели, болты для крепления дисков и даже небольшая отвертка идут в комплекте. Естественно диск с драйверами и ПО для управления устройством тоже присутствуют.
Перед тем как приступить к ответственной функции, возложенной на эту коробочку, исходными данными поставленной задачи, а именно, быть вместилищем и хранилищем дисков с данными автора, сей предмет был тщательным образом осмотрен и изучен.
Что понравилось с первого, что называется взгляда, так это качество изготовления корпуса. Не похоже на китайцев – толстый и тяжелый, хорошо обработанный металл. Навскидку, весит пустая коробочка килограмма два, не менее. Хорошие резиновые ножки, предназначенные, в первую очередь, для гашения вибрации корпуса и снижения шума.
Тут хотелось бы сделать небольшое отступление и рассказать про шасси для RAID массивов. Возьмем, и углубимся в суть происходящих процессов внутри дискового массива, к примеру, на четыре диска. Итак, стоят эти диски, включены и работают. В какой-то случайный момент времени приходит им команда прочитать (или записать) какой-либо блок данных. Естественно диски начинают одновременно позиционировать свои головки.
Если Вы когда-нибудь, держали диск в руках, в момент его интенсивного использования, то наверняка обратили внимание на довольно ощутимые толчки от перемещения головок по поверхности диска. А теперь представьте, что вы держите не один, а целых четыре, синхронно работающих диска? Это уже не много ни мало, а практически отбойный молоток, которым наши археологи ковыряют асфальт, как только сойдет снег, отыскивая спрятанные древними цивилизациями где-то под землей ржавые трубы.
Теперь давайте вспомним, как работает механизм передвижения головок по поверхности диска и представим, что в этот самый момент, другие диски, подталкивают своей вибрацией головки рассматриваемого нами диска. Думаю что каждому понятно, насколько вредоносен этот процесс данным, а главное, времени доступа. В свое время, автор беседовал с людьми, которые утверждали, что из-за плохого дискового шасси «плыли» скоростные характеристики дискового массива, и они наблюдали существенное возрастание скорости операций чтения/записи после замены одного «неправильного» шасси на «правильное».
Разумеется, чем тяжелее конструкция, тем сложнее ее «раскачать» и тем менее соседние диски будут мешать друг другу. Словом, первичный осмотр оставил очень приятные впечатления от коробочки. Естественно, если первичный осмотр не нашел ни чего плохого, то пришлось эту коробочку подвергнуть разбору и еще более детальному изучению.
На печатной плате расположены две микросхемы, которые определяют функционал девайса:
JMB394
JMS539
Пошарив просторы инета, было выяснено, что первая микросхема представляет собой мультипликатор портов SATA с аппаратной поддержкой RAID. Особенно впечатлили следующие технические характеристики:
— Поддержка шести портов SATA II.
— Поддержка Native Command Queuing (NCQ). Остается надеяться, что производитель обеспечили эту функцию в прошивке данного девайса и глубина очереди больше чем 1 :-)
— Полная аппаратная поддержка RAID.
— RAID 3 / 5 поддержка кеша обратной записи для улучшения быстродействия. Очень сильная технология, существенно повышающая быстродействие диска.
— Скорость перестроения RAID массива: 200 ГБ/час. Получается, что 2 ТБ массив будет перестраиваться 10 часов. У меня массив из четырех дисков 2 Тб RAID5 перестраивается за 4+ часа.
— Процесс перестроения массива RAID продолжается между циклами включения / выключения питания. Вот это обязательно нужно проверить на практике. Очень часто дешевые RAID-контролеры при отключении питания начинает перестроение массива с начала.
Теперь о второй микросхеме. Это мост между SATA II и USB 3.0, естественно, заявлена обратная совместимость с USB 2.0. Путем анализа спецификаций и изучения текстолита печатной платы автором была получена следующая функциональная схема устройства девайса:
Как говорится, все гениальное просто. И, как известно, чем проще, тем надежнее. Уважение к коробочке повысилось. Словом, очень добротный и продуманный девайс. Осталось провести несколько тестов и не разочароваться от полученных результатов. Итак, тестирование девайса.
И начался этот самый тест с установки дисков сначала в салазки, а затем салазки в устройство. Тут автор первый раз немного разочаровался в устройстве – салазки не предусматривают установку 2,5” дисков. То есть их можно установить чуть-чуть пошаманив над устройством напильником, но об этом позже.
Теперь небольшое отступление по поводу скоростей и выбора дисков для построения массива. NAS, как известно подключается к локальной сети Ethernet. В настоящее время существует три скорости работы сетевого интерфейса – 10 Мбит/сек, 100 Мбит/сек и 1 Гбит/сек. Первый стандарт уже давно не используется по причине слишком низкой скорости передачи данных. 100 Мбит/сек самый распространенный стандарт в домашних сетях и лишь немногие обладатели гигабитных роутеров работают в домашней сети на 1 Гбит/сек. 1 Гбит/сек это чуть больше 100 Мбайт/сек. Таким образом, NAS на выходе не может обеспечить скорость обмена данными более 100 Мбайт/сек. Я здесь не буду рассматривать возможность объединения нескольких сетевых интерфейсов в транк, так как это уже далеко не домашняя технология.
Современные диски легко обеспечивают скорость обмена данными более 100 Мбайт/сек. Объединяя их в RAID массив, мы еще более повышаем скорость обмена данных (4 диска со скоростью 100 Мбайт/сек в RAID5 массиве, обеспечат итоговую скорость обмена данных массива в районе 300 Мбайт/сек) что заведомо больше скорости Ethernet подключения. Отсюда вывод: более скоростные диски в массиве (а значит и более шумные и дорогие) не дадут нам ни какого выигрыша в скорости. А значит, будем использовать диски со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин. Они, как правило, более тихие, холодные (можно будет задушить вентилятор охлаждения девайса и тем самым существенно снизить шум), менее прожорливые и дешевые.
Итак, для тестирования были использованы следующие диски:
1. Seagate ST1000LM010. Самый тормозной диск из всех присутствующих в комплекте. Попал автору из коробочки для внешнего диска GoFlex. Скорость линейного чтения на внешних треках диска 90 Мбайт/сек, на внутренних 45 Мб/сек. Для краткости, в характеристиках дисков далее я буду писать так: 90/45 Мбайт/сек. Кэш-буфер 16 Мб, без поддержки NCQ. Словом, если кому-то не понравятся скоростные характеристики дискового массива с четырьмя дисками, Вы знаете, кто в этом виноват. Не участвовал в дисковых массивах с тремя и менее дисками. Стоит отметить толщину этого диска – 15 мм. В ноутбук такой не поставить, так что пусть теперь живет в составе дискового массива.
2. Western Digital WD10JPVX. Хороший диск. Достался автору из какого-то ноутбука. Скорость линейного чтения – 112/57 Мбайт/сек. Кэш-буфер 8 Мб, NCQ. Не участвовал в тестировании дисковых массивов с двумя дисками.
3. И наконец, два последних диска, прошедшие через все тесты: Hitachi HTS541010A7E630. Диск произвел очень приятные впечатления. Тихий, быстрый и тонкий – 7 мм. Скорость линейного чтения – 115/57 Мбайт/сек. Кэш-буфер 32 Мб, NCQ.
Вот такая получилась солянка. Не ругайте автора, а ругайте его жабу. Хотел собрать массив на HTS541010A7E630, потом вспомнил, что у меня есть WD, да и коробка с Seagate попала на глаза. Словом, получилось то, что получилось. Ни WD ни Seagate не были в эксплуатации. Перед началом теста автор протестировал поверхности всех дисков на предмет линейности скорости чтения, чтобы не было перемещенных секторов и это не влияло на характеристики массива в целом.
Установка в салазки не вызвала особых проблем. Просверлил четыре дополнительных отверстия и 2,5" диск на месте. Установка салазок в корпус не обошлась без сюрприза – самая нижняя не хотела устанавливаться на свое штатное место. Замена третьей салазки на четверную полностью решила проблему с установкой.
С устройством идет диск с программой и автор не поленился поставить дополнительный софт на ноутбук, по этому, вся настройка устройства производилась с помощью ПО из комплекта поставки. Стоит заметить, что двухстрочный экран устройства и четыре кнопки позволяют полностью сконфигурировать устройство. Таким образом, был создан дисковый массив RAID5 из четырех дисков, и выполнен просмотр информации о системе. Немного разочаровало то, что на встроенном экране отображается модель диска, его серийный номер, емкость и нет такого важного параметра как температура диска. Явный недочет прошивкописателей.
Следует отметить, что девайс при работе довольно сильно шумит. Шумит в основном вентилятор на задней стороне коробочки, хотя и диски тоже добавляют своих шорохов. Ночью под такой шум точно не заснешь, придется переделывать систему охлаждения – замедлять обороты вращения вентилятора и, быть может, заменить вентилятор на менее шумящий. Но об этом тоже позже.
Справедливости ради, стоит отметить, что процесс перестроения дискового массива при выключении устройства начинается с самого начала, а не продолжается в точке отключения питания, как это было указано в спецификации. Либо недочет прошивкописателей, либо автор что-то делал не так.
Но хватит уже букв в описаниях и выводах, переходим у цифрам. Тестирование проводилось всеми известной программулиной CrystalDiskMark 3.0.3 (количество тестов – 5, объем 4000 Мб). Лично мне эта программа не нравиться – слишком кривые выдает цифры и результаты временами, да и алгоритм работы кривой донельзя. Возможно, чуть позже напишу по этому поводу в другой статье. Данные свел в таблицу, привожу только скорость линейного чтения. Скорость записи эта программа измеряет тоже очень криво. Скажу честно – несколько раз видел, результаты скорости записи на дисках превышают скорость чтения. Как такое может быть? Не знаю и по этому, предполагаю, что числа не соответствуют действительности и результат игнорировал. Случайное чтение и запись тоже не выкладываю. Очень странный алгоритм работы программы. Поясню: создаю JBOD из четырех дисков, запускаю тест, и весь тест проходит только на одном диске, без обращения к другим трем (смотрел на светодиоды активности дисков). Хороший тест ни чего не скажешь. Весь рандом чтения-записи пришелся только на один диск? Словом данные тоже благополучно мигрировали в утиль.
Еще несколько слов о тестовой платформе. Естественно тест проводился не на том ноутбуке, который планируется использовать в качестве мозгов для NAS. Рассматриваемый дисковый массив был подключен к платформе на базе материнской платы ASRock Q1900DC-ITX, четырехядерный Celeron работающий на частоте 2,4 ГГц (хорошее охлаждение переводит кристалл на Turbo частоты под любой нагрузкой 100% времени), 2 * 4 Гб DDR3L, SSD диск 60 Гб Silicon Power SP060GBSS3V55S25. Все это железо крутилось под Windows 7 х64. Дисковый массив был подключен через USB 3.0 интерфейс.
В результате тестов получилась следующая таблица:
Скорость чтения / записи |
|||||||
Кол-во дисков | RAID 0 | RAID 1 | RAID 3 | RAID 5 | RAID 10 | JBOD | CLONE |
2 | 200,6/189,4 | 112,9/110,9 | - | - | - | 110,7/112,3 | 112,9/110,6 |
3 | 196,9/167,0 | - | 196,9/167,3 | 197,8/171,1 | - | 110,7/112,5 | 110,7/112,5 |
4 | 190,5/179,3 | - | 192,6/157,9 | 192,2/155,8 | 178,0/167,1 | 112,9/110,2 | 112,9/110,2 |
И теперь тоже в графическом виде. Чтение данных:
где 2, 3 и 4 это количество дисков, а по оси Х скорость в Мбайт/сек.
А так дела обстоят с записью. В лучших традициях жанра сейчас стоит поумствовать разглядывая полученные результаты, чем мы с вами и займемся.
Некоторое отставание по скорости в некоторых типах четырех дискового массива от трех дискового (зеленый и бордовый график) я объясняю только тем, что в четырех дисковой комбинации массива использовался очень медленный диск Seagate ST1000LM010, единственный диск у которого отсутствует поддержка NCQ. Возможно, это отставание вызвано возросшей нагрузкой на кристалл RAID контроллера, которому приходиться выполнять большее количество вычислительных операций при увеличении количества дисков (например, RAID 5 три диска вычисления идут по формуле C = A XOR B, а в четырех дисковом массиве D = A XOR B XOR C). На график записи можно не смотреть. Очень кривой алгоритм работы тестовой программы. Лично я не нахожу разумного объяснения почему при записи трех дисковый RAID 0 массив существенно отстает от четырех дискового. Оставляю этот факт Вам на обсуждение.
Изучая графики, бросается в глаза предел скорости в 200 Мбайт/сек. Взглянем на следующий график, полученный с помощью программы HDDScan 3.3:
Это график теста поверхности RAID 5 массива из четырех дисков. При этом тесте, данные читаются с поверхности диска, но не передаются через USB 3.0 интерфейс. Как видим, скорость чтения составляет в пике более 270 Мб/сек, почти SATA II производительность, на какую и рассчитан был JMB394 – основа нашего устройства. Некоторую «ухабистость» графика я объясняю сборною солянкой из трех типов дисков, а точнее их объемами кэш-буферов – 8, 16 и 2 по 32 Мбайт. Опять же видим, что алгоритм упреждающего чтения работает (откуда тогда берутся такие почти периодические пики?). Тот же массив в режиме чтения:
Как говориться – результат на лицо: 2/3 диска читаются со скоростью около 190 Мб/сек. Скорее всего, 190 Мбайт/сек это предел пропускной способности USB 3.0 (либо это все на что способна микросхема JMS539). Наблюдательный читатель заметит не соответствие скорости тестов первой и второй программы. Тут есть одна особенность в вычислении скорости программой CrystalDiskMark 3.0.3. У этой программы по воле ее автора 1 Мбайт = 1000 Кбайт, а 1 Кбайт = 1000 байт. Если учесть этот факт и пересчитать CrystalDiskMarkовские Мегабайты в реальные то получиться что их 200 Мбайт = 190,73 реальным Мбайтам. Таким образом, мы двумя разными способами пришли к одному и тому же результату. Из этого следует, что он является истинным.
Я более чем уверен, что подключив девайс через eSATA интерфейс, мы получили бы график идентичный первому. При этом, теоретическая пропускная способность должна составлять около 300 Мбайт/сек (SATA II как никак) и должен заработать такой приятный для нас механизм как NCQ, который тоже должен благотворно сказаться на скорости доступа к данным, особенно при случайном чтении/записи. Но протестировать устройство, подключив его через eSATA интерфейс, у автора не получилось по причине отсутствия компьютера с таким разъемом. Как только у меня появиться возможность я обязательно это сделаю и выложу тут результаты.
Стоит отметить некоторые особенности работы устройства в некоторых режимах RAID.
1. RAID 1. Запись производиться на оба диска, а вот чтение только с одного (наблюдал по светодиодам активности дисков). Очень странно, так как нас еще в школе еще учили, если у нас есть две идентичные копии, то читаем первый блок с первой копии, а второй – со второй, и так далее. В нашем же случае получаем, что первый диск и пишет и читает, второй только пишет. Явно не симметричная нагрузка и первый диск подвержен повышенному износу и имеет гораздо больший шанс выйти из строя.
2. Не получилось создать RAID 1 массив из трех и более дисков. Это явно академический случай, но факт на лицо – не поддерживаются RAID 1 массивы из трех дисков.
3. В режиме CLONE ситуация аналогичная RAID 1 – сколько бы дисков мы не клонировали, чтение происходит только с первого диска, а запись на все. Очень странный подход к балансировке нагрузки на диски, а точнее, в лес всякую балансировку. Ох уж эти прошивкописатели.
4. Ну и в заключении еще одна приятная особенность: устройство может работать одновременно с двумя RAID массивами. В документации я этого не нашел и спешу поделиться этим с Вами. У меня получилось создать RAID 0 массив из двух дисков и RAID 1 из других двух. Как говориться совместил надежность со скоростью: важные данные храним на RAID 1, а быстрые на RAID 0. Правда, доступ к обоим массивам только через один шнурок. Такая же ситуация как и на жестком диске, разбитом на два раздела C и D – диска два, а SATA кабель только один.
И в заключение, хочется сказать что автор очень доволен девайсом. После проведенных доработок по установке 2,5” дисков и замены встроенного вентилятора на NUCTUA NF-R8 с соответствующей доработкой корпуса, автор, наконец, получил то, что он хотел. Три месяца эксплуатации в режиме круглосуточной раздачи торрентов не выявили каких-либо недостатков используемого решения.
реклама
Лента материалов
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Сейчас обсуждают