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。

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

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。

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

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

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

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-1024x396-1
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。



>>> 你可能會有興趣: NVMe SSD 組 AMD RAID 會比較快?那你就錯一半了!

延伸閱讀

Patti's Blog

Patti 是一位從事美容 SPA 多年的店長,利用工作之餘,與團隊共同經營【Patti Blog】。透過部落格分享經驗、見解和專業知識,同時也想讓讀者了解我的美容事業。透過【Patti Blog】的平台,除了建立了個人品牌外,也想與讀者建立了良好的信任關係。總之,【Patti Blog】是展現團隊創意和熱情的平台。 Email: support@hipay0.com