Rzecz o dyskach, cz.2

Poniższy artykuł został napisany i opublikowany 4 lata temu. Istnieje spore prawdopodobieństwo, że część informacji i linków jest już nieaktualna.

Poprzednia część tego tekstu poruszyła tematykę bardzo podstawowego sposobu zarządzania danymi, opartego na jednym dysku talerzowym wewnątrz komputera i jednym zewnętrznym (+ kolejnym na kopię zapasową). Sprawdza się ona w wielu, ale z pewnością nie we wszystkich zastosowaniach. Biorąc pod uwagę rozmiary plików (fotografii, filmów czy nawet dźwięku) w dzisiejszych czasach bardzo łatwo jest zapełnić posiadaną przestrzeń dyskową. Z czasem dokupuje się więc kolejne dyski zewnętrzne, ale rozwiązanie to średnio się sprawdza na dłuższą metę.

W przypadku używania dysków zewnętrznych, wyposażonych w port FireWire można je łączyć szeregowo, ale i to ma kilka wad – pod biurkiem pojawia się wówczas kilka zasilaczy, samo biurko jest zagracone (wiem, co mówię), ilość wibracji i hałasu rośnie wprost proporcjonalnie do ilości dysków, a dodatkowo – to głównie uwaga dla estetów – dyski, nawet jednego producenta, różnią się wizualnie, gdy kupuje się je na przestrzeni miesięcy czy lat. Istnieją jednak rozwiązania bardziej zaawansowane, pozwalające na instalację więcej niż jednego dysku w obudowie i to na jednym z nich chciałbym się skupić w tym tekście.

RAID

Oczywiście względy estetyczne czy zajęcie tylko jednego gniazdka w listwie to tylko efekty uboczne – największą korzyścią takiego rozwiązania jest bowiem możliwość użycia dobrodziejstwa zwanego RAID. Nie będę się zagłębiał w opis tego czym jest RAID, bo większość z Was z pewnością to wie, a ci, którzy widzą tę nazwę po raz pierwszy, znajdą wiele źródeł w internecie, które szczegółowo opiszą to zagadnienie. W skrócie, technologia RAID – występująca w formie sprzętowej i programowej – pozwala na łączenie wielu dysków fizycznych w jeden (lub więcej) dysk logiczny. To, jak dane zostaną rozdzielone pomiędzy dyskami fizycznymi zależy od tzw. poziomu RAID (np. RAID 0, RAID 1, RAID 10). Cały ten zabieg ma na celu zwiększenie wydajności lub poprawienie bezpieczeństwa danych (a czasem obie jednocześnie, ale o tym później).

Wydajność

W pierwszej kolejności, przyjrzyjmy się poprawie wydajności, czyli poziomowi RAID 0. Rozwiązanie to zwiększa prędkości zapisu i odczytu dzięki temu, że dane są naprzemiennie zapisywane na dwóch (lub więcej) dyskach fizycznych. Tym samym otwarcie pliku znajdującego się w takiej macierzy to tak naprawdę jednoczesny odczyt danych z dwóch dysków fizycznych, więc zakładając, że interfejs, jakim macierz podłączona jest do komputera jest w stanie zapewnić taki transfer, prędkość odczytu/zapisu może wzrosnąć dwukrotnie (lub więcej, jeśli użyje się macierzy wielodyskowej). Taki rozkład danych sprawia, że umieszczając w macierzy dwa np. 1 TB dyski, dysk logiczny (czyli ten widziany przez system) będzie miał pojemność 2 TB. W swoim systemie od dawna używam małej (2,5″), dwudyskowej macierzy LaCie Little Big Disk, podłączonej via FireWire 800, która właśnie dzięki RAID 0 przez długi czas była najszybszym dyskiem zewnętrznym, jaki miałem (mimo że wewnątrz znajdują się dwa zupełnie zwykłe dyski 5400 rpm). Oto małe porównanie:

Pojedynczy dysk 3,5-calowy via FW800:

Dwa dyski 2,5-calowe w RAID 0 via FW800:

Biorąc pod uwagę, że obudowa LaCie, objętościowo, jest kilkukrotnie mniejsza oraz, że nie wymaga zasilacza (prąd z FireWire jest w stanie napędzić dwa 2,5-calowe dyski) korzyści wydają się być oczywiste. Niestety, główna cecha poziomu RAID 0 jest także jego największą wadą – bo choć poprawia wydajność, to nie tylko w żaden sposób nie zwiększa bezpieczeństwa danych, co nawet je pogarsza. Ze względu na fakt, że dane są rozprowadzone pomiędzy dwoma (lub więcej) dyskami fizycznymi, w postaci niewielkich „pasków” (z reguły 16 do 256 kB), uszkodzenie jednego z dysków oznacza utratę danych z całej macierzy. Innymi słowy; choć wydajność może być dwukrotnie wyższa, ryzyko utraty tych danych także zwiększa się dwukrotnie.

Podobnie jak w przypadku innych poziomów RAID, tak i RAID 0 wymaga dysków o tej samej pojemności (a najlepiej tych samych modeli dla zwiększenia stabilności pracy). Można podłączyć dwa dyski o różnej pojemności, ale wówczas rozmiar powstałego dysku logicznego będzie równy wielokrotności najmniejszego z nich (obliczane ze wzoru: rozmiar dysku logicznego = ilość dysków × pojemność najmniejszego z nich). Dla przykładu, włożenie do macierzy dysku 1 TB i 320 GB utworzy dysk logiczny o pojemności 640 GB.

Bezpieczeństwo

Niemalże przeciwieństwem powyższego poziomu jest RAID 1, którego głównym celem jest właśnie poprawa bezpieczeństwa danych. W tym przypadku dane są bowiem zapisywane na dwóch dyskach fizycznych jednocześnie, dzięki czemu uszkodzenie jednego z nich nie powoduje utraty żadnych danych. W teorii, RAID 1 zapewnia też szybszy odczyt danych (skoro dane są zapisane na dwóch dyskach, to można odczytywać je z obu napędów jednocześnie), ale w praktyce niewiele kontrolerów poprawnie obsługuję tę właściwość. Przyjmuje się więc, że wydajność macierzy RAID 1 jest równa wydajności najwolniejszego ze „spiętych” dysków.

Kosztem takiego komfortu, związanego ze świadomością, że dane są bezpieczne, jest pojemność jednego z dysków, tj. łącząc dwa 1 TB dyski w RAID 1, dysk logiczny, widoczny w systemie, także będzie miał pojemność 1 TB.

Warto w tym miejscu nadmienić, że RAID 1 nie jest żadnym ekwiwalentem kopii zapasowej – chroni on bowiem przed fizycznym uszkodzeniem dysku, ale nie przed nadpisaniem danych czy przypadkowym ich usunięciem przez użytkownika. Dodatkowo, macierz RAID z reguły jest podłączona do komputera na stałe, podczas gdy napędy z kopią zapasową mogą być przechowywane z dala od niego (co jest w stanie uchronić dane przed np. kradzieżą).

Praktyka

Żeby sprawdzić powyższe zagadnienia teoretyczne w praktyce, posłużę się przykładem – dwudyskową macierzą Stardom Sohoraid SR2, wyposażoną w interfejs USB 3.0 oraz FireWire 800 (a także eSATA, który jednak w przypadku używania samych Maków jest bezużyteczny) oraz dwoma dyskami serwerowymi Seagate Constellation ES.2 o pojemności 2 TB każdy.

Sama macierz jest świetnie wykonanym produktem – obudowa z grubego aluminium waży 2,75 kg (bez dysków), więc samo to powinno dać pewien obraz jakości wykonania.

Na froncie obudowy znajduje się wyświetlacz (podświetlony na niebiesko – więcej o nim nieco później), który daje dostęp do prostego menu, z poziomu którego można zmienić używany poziom RAID, sprawdzić temperatury napędów, a także ich status. Z tyłu, poza wymienionymi portami, znajduje się 60mm wentylator oraz złącze Kensignton, pełniące zabezpieczenie przed kradzieżą.

To, co wyróżnia SR2 od innych dwudyskowych macierzy na rynku, to jej modularna budowa. Dyski znajdują się bowiem w wysuwanych szufladach/kieszeniach, dzięki czemu ich wymiana jest szybka i banalnie prosta. Nie mam tu na myśli wymiany w przypadku uszkodzenia któregoś z dysków, bo to zdarza się na tyle rzadko, że szybkość wymiany takiego napędu byłaby znikomą korzyścią. Bardziej chodzi mi o scenariusz, w którym użytkownik ma np. dwa dwudyskowe zestawy danych, które – dzięki dokupowalnym kieszeniom – swodobnie może wymieniać między sobą w zależności od tego, nad czym aktualnie pracuje.

Po umieszczeniu dysków w kieszeniach zabrałem się za sprawdzanie transferów i wydajności dysków zarówno w konfiguracji RAID 0, jak i RAID 1. Oto rezultaty:

Dla większości z Was takie różnice w transferach prawdopodobnie nie usprawiedliwią kosztów, jakie się z tym wiążą, ale ci z Was, którzy pracują np. z wideo, z pewnością docenią ten wzrost.

Tym bardziej, że taka konfiguracja zapewnia wydajność na takim samym poziomie niemal bez względu na zajętość napędów (z pewnością po części są za to odpowiedzialne same dyski, które okazały się być pod tym względem znacznie lepszymi niż inne – więcej o tym w kolejnej części tekstu):

Warto tu nadmienić, że powyższe wykresy dotyczą procedury zapełniającej dysk(i) w całości (właściwie w 99,6%) plikami o wielkości 0,1% (w tym przypadku odpowiednio 2 i 4 GB, w zależności od konfiguracji RAID), a następnie odczytujące te same dane, plik po pliku. Chwilowy czas odczytu, zwłaszcza w przypadku RAID 1, jest wyższy:

Również podczas odczytu z różnych sektorów dysku:

Powyższe wartości są zbliżone do tych, osiąganych przez dyski SSD 3G (lub 6G wkładane do starszych komputerów) z tą tylko różnicą, że w przypadku SSD mówimy o pojemnościach rzędu 128 czy 256 GB, a tutaj do dyspozycji mamy 4 TB.

Z ciekawości podłączyłem też macierz za pośrednictwem portu FW800, żeby sprawdzić czy ograniczenie prędkości przez interfejs wyeliminuje spadek prędkości zapisu/odczytu na przestrzeni całego dysku logicznego (w teorii nie powinien):

Spadek jednak występuje, choć nie przekracza 10%. Jak widać po wartościach, podłączanie macierzy skonfigurowanej jako RAID 0 za pośrednictwem FireWire 800 – co było do przewidzenia – mija się z celem, bo nie wiąże się z żadną poprawą wydajności. Ma to więc sens tylko w sytuacji, gdy konieczna jest jak największa przestrzeń dyskowa (choć i wtedy należy pamiętać o zwiększonym ryzyku utraty danych).

Podsumowanie

Rozpakowując macierz Stardom, obawiałem się trzech rzeczy; że wentylator będzie głośny, że dwa duże i szybkie dyski w jednej obudowie będą nieprzyjemnie wibrować oraz, że wyświetlacz na przedniej ściance będzie niepotrzebnie świecił.

Pierwsze dwie obawy okazały się być bezzasadne; wentylator, dzięki sporemu rozmiarowi, mógł obracać się powoli, zapewniając jednocześnie optymalne warunki do pracy obu dysków (był słyszalny, ale nie nieprzyjemny czy natarczywy – głośniejsze bywały same dyski podczas wzmożonej pracy). Masa obudowy oraz gumowe nóżki sprawiły, że wibracje również były znacznie mniejsze niż się tego spodziewałem. Trzecia obawa była jednak jak najbardziej uzasadniona. Wyświetlacz nie tylko świecił, nie tylko świecił bezustannie (nie ma żadnej opcji wyłączenia podświetlenia), co jeszcze świecił naprawdę jasno. Sfotografowałem macierz którejś nocy, żeby to unaocznić (oba zdjęcia wykonane są z ręki, więc nie ma mowy o jakimś długim naświetlaniu, potęgującym ten efekt):

Gdyby nie ten wyświetlacz, nie miałbym temu produktowi nic do zarzucenia – Stardom Sohoraid SR2 to porządnie wykonana macierz z kompletem interfejsów i modularną budową. Opłacalność jej użycia we własnym systemie każdy musi obliczyć sobie samemu – 1280 zł netto za samą macierz plus dwa porządne dyski dają kwotę, której – w większości przypadków – nie wydaje się ot, tak. Dane, które znajdą się jednak na tych dyskach, z pewnością będą warte wielokrotnie więcej, a komfort pracy związany ze zwiększoną wydajnością lub świadomością, że dane są bezpieczne, w wielu przypadkach powinien usprawiedliwić taki wydatek. Gdybym sam zdecydował się na jej zakup, w pierwszej kolejności rozkręciłbym obudowę i odłączył zasilanie od diod, podświetlających wyświetlacz.

Za udostępnienie sprzętu do testów dziękuję sklepowi SafeMac

Submit a comment