Intel VROC 好嗎?一次看完四種主機板RAID的比較

相信大家買電腦的時候,都會注意到 Intel 平台的主機板,大多會提供 RAID 0 / 1 / 5 / 10 的功能。但是,會使用主機板提供的 RAID 功能,應該都是有特殊需求的玩家、專家在使用。而在這篇文章中,就把這陣子整理的資料分享給大家,讓各位自行評估到底是 【 軟體 RAID: Microsoft Windows 10 Storage Space 】的效能比較好呢?還是【 主機板 RAID: Intel VROC 】的效能比較好呢?在看 主機板 RAID 的測試結果之前,讓我們先看看【 軟體 RAID 】與【 主機板 RAID 】最大的差異有那些:

  • 主機板 RAID 可做開機碟
  • 主機板 RAID 支援意外熱插拔功能
  • 主機板 RAID 支援 Linux 作業系統
  • 主機板 RAID 支援在作業系統載入前的 RAID 管理
  • 主機板 RAID 支援 RAID 陣列中固態硬碟上的 LED 狀態指示燈

以上列出的差異,都是【 軟體 RAID: Microsoft Windows 10 Storage Space 】無法做到的。

目錄

  1. 名詞解釋
  2. Intel RSTe 、 Intel RST 、 Intel VROC 的差異
  3. 測試平台與測試條件
  4. Intel VROC的測試結果
  5. 結論

名詞解釋

一開始在進行 主機板 RAID 測試的時候,常常被一些名詞搞得很混亂。例如: Strip vs Stripe ,這兩個單字即使翻成中文,也很難懂是什麼意思。更何況是不同的公司,使用 Strip Size 與 Stripe Size 的定義,也完全不相同。

  • PMC / Microsemi / Microchip 的 Adaptec RAID 卡定義 Stripe Size:
    • 指的是: RAID 陣列中佔據最小塊的容量(也就是條帶深度 或 Block Size 或 Segment Size 或 Chunk Size)
    • total Stripe Size = Stripe Size x Stripe Width
  • Intel / LSI /Dell 定義 Strip Size:
    • 指的是: RAID 陣列中佔據最小塊的容量(也就是條帶深度 或 Block Size 或 Segment Size 或 Chunk Size)
    • Stripe Size = Strip Size x Strip Width

在這一系列的文章中,會採用 PMC / Microsemi / Microchip 定義的【 Stripe Size 】來指【 寫入 或 讀取 會用到的 RAID 陣列中最小塊容量】。

當然可以根據自己的使用情境,將 Stripe Size 的大小,調整成最適合的值。然後 RAID software 會負責將檔案資料大小( Data Size ),切割成指定的 Stripe Size ,寫入多顆實體硬碟或從多顆實體硬碟讀取出來。

02 RAID 0 RW vs strip size 的關係 960
Stripe Size: 硬碟上會佔據最小塊的容量(e.g. 128KB)
  • VROC: Virtual RAID on CPU
  • Data Size: 欲 寫入 或 讀取 的資料大小
  • Stripe Size: 硬碟上佔據最小塊的容量
  • Stripe Width: 不包含 Parity 硬碟的其餘實體資料硬碟
  • Disk: 實體硬碟
  • VMD: Volume Management Device
  • RST: Rapid Storage Technology
  • RSTe: Rapid Storage Technology Enterprise
  • RAID: Redundant Array of Independent Disks
  • QD: Queue Depth

Intel RSTe 、 Intel RST 、 Intel VROC 的差異

在 2019 年第 1 季推出 Intel VROC 6.0 後,也順勢將 Intel RSTe / RST 的名稱移除,只保留 Intel VROC 品牌做為未來主機板 RAID 的支援。所以,衍伸出來的三種名稱分別是:

  • Intel VROC ( VMD NVMe RAID )
    • 支援 NVMe RAID
  • Intel VROC ( SATA RAID )
    • 支援 SATA HDD / SSD RAID
  • Intel VROC ( NonVMD NVMe RAID )
    • 舊平台沒有內建 VMD 功能,可支援 NVMe RAID
01 Intel VROC RST RSTe 的差異 960
Intel VROC vs RST vs RSTe 的差異

測試平台與測試條件

使用 Intel VROC 來建立四種 RAID 的時候,會發現軟體中會提供下拉選單,讓使用者決定 Stripe Size 。但是,很好奇 Stripe Size 對於不同 RAID Type ,在存取不同檔案大小的時候,效能方面會不會有很大的影響呢?所以,就根據以下的測試條件,將數據整理成圖表來做比較。

測試平台

  • 處理器:Intel Xeon CPU E5-2600 v3 @ 1.90GHz, 6 Cores
  • 主機板:Supermicro Intel C612 chipset
  • 記憶體:Micron DDR4-2133 8GB*2
  • 系統碟:Intel SSD DC S4500 960GB,TLC
  • 作業系統:Microsoft Windows 10 Pro
  • 測試碟:
    • 2.5″ SATA HDD * 4
      • Seagate 500GB 7200轉 32MB ST500LM021
    • 2.5″ SATA SSD * 4
      • Kingston SA400S37/120G

測試條件

  • IOmeter
    • Data Size:
      • Random R/W 使用 4KB 做測試
      • Sequential R/W 使用 256KB 做測試
    • QD: 1, 2, 4, 8, 16, 32
    • Stripe Size: 4KB, 8KB, 16KB, 32KB, 64KB, 128KB
  • 使用 Intel VROC 建立以下 RAID Types
    • RAID 0
      • case 1: 包含 2 顆 HDD
      • case 2: 包含 2 顆 SSD
    • RAID 1
      • case 1: 包含 2 顆 HDD
      • case 2: 包含 2 顆 SSD
    • RAID 5
      • case 1: 包含 4 顆 HDD
      • case 2: 包含 4 顆 HDD
    • RAID 10
      • case 1: 包含 4 顆 HDD
      • case 2: 包含 4 顆 SSD
  • 存取模式
    • Sequential Read
    • Sequential Write
    • Random Read
    • Random Write

Intel VROC 的測試結果

在這篇文章中,先看一下預設 Stripe Size 跑出來的效能數據。

  • Intel VROC 預設的 Stripe Size
    • RAID 0: 128KB
    • RAID 1: 無
    • RAID 5: 64KB
    • RAID 10: 64KB

聲明

測試數據不代表 Intel VROC 主機板 RAID 的最佳結果,僅是探討在相同條件下,四種 RAID Types 與 Stripe Size 的關係!

對於測試數據與理論有不一致的地方,應該由專業人士、單位來說明。消費者僅在正常使用電腦的狀況下,操作 Intel VROC 軟體,體驗 主機板 RAID 提供的好處。

1、SSD使用預設Stripe=128KB的 RAID 0 效能

以下所有圖中的【 黑色虛線 】是單一顆 SSD ,在相同 Sequential R/W 或 Random R/W 條件下,得到的測試結果,直接拿來跟不同 RAID Type 做比較。

12 Intel VROC SSD, Sequential Read, RAID 0, Data Size=256K
上圖 (1) : Sequential Read, RAID 0, Data Size=256KB, Stripe Size=128KB
16 SSD, Sequential Write, RAID 0, Data Size=256K
上圖 (2) : Sequential Write, RAID 0, Data Size=256KB, Stripe Size=128KB
04 Intel VROC SSD, Random Read, RAID 0, Data Size=4K
上圖 (3) : Random Read, RAID 0, Data Size=4KB, Stripe Size=128KB
08 Intel VROC SSD, Random Write, RAID 0, Data Size=4K
上圖 (4) : Random Write, RAID 0, Data Size=4KB, Stripe Size=128KB

2、SSD 的 RAID 1 效能

13 SSD, Sequential Read, RAID 1, Data Size=256K
上圖 (5) : Sequential Read, RAID 1, Data Size=256KB
17 SSD, Sequential Write, RAID 1, Data Size=256K
上圖 (6) : Sequential Write, RAID 1, Data Size=256KB
05 Intel VROC SSD, Random Read, RAID 1, Data Size=4K
上圖 (7) : Random Read, RAID 1, Data Size=256KB
09 Intel VROC SSD, Random Write, RAID 1, Data Size=4K
上圖 (8) : Random Write, RAID 1, Data Size=256KB

3、SSD使用預設Stripe=64KB的 RAID 5 效能

14 SSD, Sequential Read, RAID 5, Data Size=256K
上圖 (9) : Sequential Read, RAID 5, Data Size=256KB, Stripe Size=64KB
18 SSD, Sequential Write, RAID 5, Data Size=256K
上圖 (10) : Sequential Write, RAID 5, Data Size=256KB, Stripe Size=64KB
06 Intel VROC SSD, Random Read, RAID 5, Data Size=4K
上圖 (11) : Random Read, RAID 5, Data Size=4KB, Stripe Size=64KB
10 Intel VROC SSD, Random Write, RAID 5, Data Size=4K
上圖 (12) : Random Write, RAID 5, Data Size=4KB, Stripe Size=64KB

4、SSD使用預設Stripe=64KB的 RAID 10 效能

15 SSD, Sequential Read, RAID 10, Data Size=256K
上圖 (13) : Sequential Read, RAID 10, Data Size=256KB, Stripe Size=64KB
19 SSD, Sequential Write, RAID 10, Data Size=256K
上圖 (14) : Sequential Write, RAID 10, Data Size=256KB, Stripe Size=64KB(黑色虛線是單一顆 SSD 的數據)
07 Intel VROC SSD, Random Read, RAID 10, Data Size=4K
上圖 (15) : Random Read, RAID 10, Data Size=4KB, Stripe Size=64KB
11 Intel VROC SSD, Random Write, RAID 10, Data Size=4K
上圖 (16) : Random Write, RAID 10, Data Size=4KB, Stripe Size=64KB

Intel VROC 結論

看完【 主機板 RAID 】的數據後,會不會想知道【 軟體 RAID 】的效能如何呢?關於【 軟體 RAID 】可以分成以下兩種:

  1. 作業系統的 軟體 RAID 就是Microsoft Windows 10 【 Storage Space 】,這一種類型是無法做開機碟的。所以,假使用途是針對資料碟的話,可以考慮看看,文章內有 Simple / Two Way Mirror / Three way mirror / Parity 的讀寫數據。
20_ Storage Space Simple Two Way Mirror three way mirror Parity test condition
上圖 Storage Space: Simple / Two Way Mirror / Three way mirror / Parity
  1. 假使你追求的是讀寫速度,覺得 RAID 0 還是太慢的話,那麼 AMD StoreMI 這一套買主機板贈送的軟體,可以考慮看看。嚴格說起來,它並不是一種 RAID ;但是,廣義來說,卻是跟 RAID 0 一樣,可以大幅提升硬碟的讀寫速度。它結合了 DDR4, NVMe or SATA SSD, HDD 等零件,建立成一個可開機的邏輯磁碟。不過,跟 RAID 0 一樣,沒有資料保護的能力。
07 提升【 硬碟速度 】的方法seq rd 1MiB throughput AMD StoreMI 1024x396
上圖 使用 AMD StoreMI 來提升硬碟速度

假使對於 HDD 或 SSD 的完整讀寫效能數據( Stripe Size = 4KB ~ 128KB )有興趣的話,可以點選以下連結,文章裡面提供的內容,可以幫助你在特定的使用情境下,決定 Stripe Size 與 RAID Type。完整測試數據的文章連結:

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