メインボード / PCI / PCI Express 方式の性能の差は？

RAID別にどの位の性能の差があるのか見てみましたが、すべての RAID コントローラで同じ結果が出るのでしょうか？Adaptec ASR-3405は RAIDに係わる作業をコントローラカードのXOR プロセッサとキャッシュメモリの助けで処理するのでシステムの影響力が少ないです。しかしメインボードに搭載された RAID コントローラや普及型 RAID コントローラカードはこのような作業をシステムで行わなければならないので、同じRAID構成でも性能が変わることがあります。

133MHzで作動する 64bit PCI-X インターフェイスはPCI Express x4インターフェイスとほとんど同じ帯域幅を持っており、一般 PCI スロット(32bit)の場合、帯域幅が 32MB/sに過ぎないので、SATA II インターフェイスの 300MB/sを満足させることができません。その上、その他の PCI 拡張カードを使う場合、帯域幅がもっと減ることもあるので性能低下が懸念されます。

PCI Express x4 インターフェイスで作動させることができなかったASR-3405のIO Meter テスト結果の帯域幅制限を覚えているのであれば、Adaptec ASR-3405の 250MB/s以下の送信率は、実際は PCI Express x1で作動しなかったのが分かります。

まず、 HD Tune 2.54 テストでは各RAID別の差がはっきり見える平均転送率を比較してみました。

ところで、インテル ICH9Rの場合RAID0x4と0x3、そしてRAID5x4モードで転送率がとても高く記録され結果がおかしくなりました。ICH9Rは最低/最高 /平均送信率すべてが20000MB/sを超えています。また、アクセスタイムは測定することができなくなりました。しかし、RAID 0x2や RAID 5x3 モードの結果は正常に出て、一応グラフには結果値だけ記録してグラフの割合には反映しませんでした。

HD Tune 2.54の平均転送率を比べて見ると ICH9Rの RAID 0x4,0x3,5x4を除いて各RAIDコントローラ別に性能の差がありました。インテル ICH9Rと Adaptec ASR-3405は RAID 10x4,RAID 1x2を比べた時、ハードウェアXORプロセッサとキャッシュメモリーを持った Adaptec ASR-3405方の結果がより高くなりました。RAID0は、やはりりPCI Express x1で作動しているASR-3405では性能がそれほど良くなかったです。

問題になったのは 32bit PCI スロットを使ったCoyote　SATA II RAID 4ch コントローラカードで、この製品は PCI-X インターフェイスまでサポートしますが、一般デスクトップメインボードでサポートする 32bit PCI スロットに装着する場合、 PCI 帯域幅の制限で RAID 0x2 性能さえも発揮することができませんでした。PCI用 RAID コントローラカードはすべての RAIDで 87MB/s 以上の性能は見せてくれませんでした。

(Adaptec ASR-3405? RAID 5x3 モードの結果)

(Coyote SATA II RAIDの 32bit PCI インターフェイスRAID 5x3 モードの結果)

また、RAID 5x4を設定するとウィンドウズには入れず、RAID 5x3 モードまでが可能でした。Parity情報をストライピングハードディスクに保存することになる RAID 5 モードでは、すべての過程を、足りない32bit PCI インターフェイスで処理しなければならないCoyote SATA II RAIDコントローラの性能が大きく低下しました。上の HD Tune 2.54 結果を比べて見るとTransfer Rate,Burst Rateすべて低い状態で RAID5がまともに作動せず、CPUもまともに使えない状態でした。

IO Meterテストでは、インターフェイスの帯域幅の限界がそのまま現われています。ICH9Rの場合、シングルドライブの時と、2つ、3つ、4つのハードディスクをRAID0で構成したときに、1秒あたりの総I/Oの結果が規則的に増加しています。しかし、Adaptec ASR-3405は約5800、32bit PCIスロットに装着したCoyote SATA II RAIDは2500以下に固定される結果が出ました。 RAID 0x2モードの正常な1秒あたりの総I/O値が、CH9R/ASR-3405すべてが4800台であることを考えれば、PCIインターフェイスは、半分の性能しか発揮できなかったことになります。

IO Meterの1秒当たりの総MBテスト結果も同じく、帯域幅問題がなかったインテル ICH9RはRAID構成別に確かな結果を差を見せましたが、PCI Express x1で作動する Adaptec ASR-3405とPCIで作動するCoyote SATA II RAIDは、一定の限界に達してからは、それ以上結果が上がりません。

前の HD TuneとIO Meterの結果値は各RAIDコントローラ別に最大性能を比べたものなので、最大帯域幅まで使わない一般的な状況でのファイルコピー時間テストは RAID コントローラ別に性能を把握するのに役に立つでしょう。外部ハードディスクに影響を受ける外部転送は時間が大半似ていたのでそれは省略し、コントローラの性能差を把握できる内部転送テスト結果のみを比べました。

テスト方法は、4.32GB 容量のイメージファイル一つと 3.42GB容量のフォルダとファイルを別のフォルダにコピーするのにかかった時間を測定しました。今回は RAID構成別ではなく、全体のテストの中で一番速い結果を出した順にグラフを作りました。

内部転送テストにかかった時間を比べた結果 Adaptec ASR-3405の RAID 0x4 モードが一番速い時間でコピーが終わりました。インテル ICH9Rの RAID 0x4が1秒差でその後につきました。RAID 0x3 構成はインテルと順位が変わっていましたが、それに次いで XOR プロセッサとキャッシュメモリを搭載した Adaptec ASR-3405がRAID 5x4,10x4 モードで RAID 0x3 構成に近い性能を見せた一方、インテル ICH9Rは RAID 5の性能が低い結果となりました。

時間内にコピーを終わらせ,インテル ICH9Rの RAID 0x4街 1秒差でその後を引き継いだ.RAID 0x3 構成はインテルと順位が変わりましたが、それに続くXOR プロセッサとキャッシュメモリーで武装した Adaptec ASR-3405街 RAID 5x4,10x4 モードで RAID 0x3 構成に近接する性能を見せた一方インテル ICH9Rは RAID 5 性能がかなり低いという結果に。

以前、インテル Core 2 DuoシステムでRAID 5性能が低下するというニュースがありましたが、RAID 5の核心とも言えるXOR演算をAdaptec ASR-3405は専用プロセッサをつけて解決しているのに対し、インテル ICH9Rの場合CPUがそれを担当するので、この結果が出たと思われます。XOR プロセッサがない、もう一つの PCIスロットに装着したCoyote SATA II RAIDが一番低い成績でした。32bit PCI インターフェイスの帯域幅のため RAID0のすべての構成もコントローラのRAID 0x2を越えることはできませんでした。

ファイルコピー時間を1秒当たりのデータ転送率に変えて見た結果 XOR プロセッサが必要のないストライピングモード(RAID 0)は Adaptec ASR-3405とインテルICH9Rの性能がほとんど同じでしたが、XOR演算が入るRAID5 モードでははっきりした性能の差がありました。

ASR-3405が RAID 5x4で1秒当たり転送率が 86.4MB/s,61.1MB/sだったのと違い ICH9Rは 15.7MB/s,11.2MB/sで非常に低くなりました。特に3つのハードディスクより4つのハードディスクをRAID 5で構成した場合の性能がより低下しています。そのほかにも RAID 1,10と一緒にミラーリングが適用された結果も ICH9Rより ASR-3405が高かったが、コントローラ自体でミラーリングを処理し結果がより高くなったと思われます。

32bit PCI インターフェイスでテストした Coyote SATA II RAID コントローラーは RAID 0 構成で皆 44MB/sの送信率を記録してインターフェイス制約で、せっかくのストライピング構成が役に立っていないことが分かりました。

ではどうしてRAID 5でAdaptec ASR-3405は何の問題もないのに、インテル ICH9RとCoyote SATA II RAIDコントローラの性能だけが低くなったのでしょうか?　IO Meterの転送率を読み取りではなく書き込みテストを基準で構成すればどうしてインテルICH9RとCoyote SATA II RAIDコントローラのRAID5性能が落ちたのかその理由が分かります。

RAID 5のように XOR 演算でパリティー情報を別に保存する作業をデータ書き込みとともに処理しなければならないRAID規格は、単純に書き込みをするストライピングやミラーリングより書き込み速度が下がります。 Adaptec ASR-3405は XOR 演算を処するプロセッサを内蔵し、書き込み性能低下を最大限減らし RAID 10x4より性能が高い傾向があります。しかし、XOR 演算をシステムで処理するICH9RとPCI RAID コントローラは、すでに作業が終わったデータ読み取り性能は変わらず、書き込み性能が非常に低くなっていることが確認できます。