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?

軟體 RAID 與 主機板 RAID 的差異

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。

RAID 磁碟陣列 – 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。

• 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

Intel VROC – 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

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。

SSD 的 RAID 1 效能

SSD使用預設Stripe=64KB的 RAID 5 效能

SSD使用預設Stripe=64KB的 RAID 10 效能

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。

2. 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。

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。

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