本文转载自PC Perspective,原标题为Intel Skylake / Z170 Rapid Storage Technology Tested - PCIe and SATA RAID。为帮助理解,编者为各段增加了小标题。
DMI带宽提升带来存储应用新天地
Intel Skylake发布时公布的少量新闻令人惊讶和印象深刻,全新Z170芯片组将提升DMI通道速率,接近翻倍的带宽将释放更多存储系统潜能。过去很长一段时间内,DMI被认为是Intel SATA控制器总带宽被限制在1.8GB/s的罪魁祸首,有限的带宽影响了3块以上SSD组建RAID 0时的性能,而在DMI带宽提升之后,通过SSD六盘RAID0将可提供超过3GB/s的带宽,足以媲美PCIe SSD。
在Z170芯片组中,PCIE SSD也将得到更多支持。Intel Rapid Storage Technology(以下简称RST)将提供对PCIE SSD(包括NVMe协议)的有限支持,其中的限制包括PCIE SSD必须插入到DMI通道连接引出的PCIE插槽当中。RST的这点限制其实没有很大影响,Z170并不像X99芯片组那样拥有28或40个PCIE通道,CPU直连的PCIE通道分割方案只有1条X16、2条X8或X8+X4+X4,其他接口就必须通过DMI通道从PCH引出,包括M.2和SATA Express设备使用的都是PCH引出的PCIE通道。
过去PCIE SSD无法通过主板南桥功能组建RAID阵列,只能使用Windows系统的带区卷、镜像卷来实现类似于RAID 0 / RAID 1的功能,不过这样的软阵列性能表现对CPU依赖性更高。而在Z170上我们将有希望通过南桥功能组建RAID阵列。
如上图所示,华硕Z170主板的UEFI BIOS设置当中已经为Intel的全新RST功能增加了额外的选项。
实战PCIE SSD组建RAID 0,小菜一碟
我们在主板上安装了两块Intel 750 SSD,其中一块安装在第三条PCIE插槽(第三条插槽是从PCH引出的通道)上,另外一块通过主板自带的U.2/M.2 Hyper Kit(同样是从PCH引出的通道)安装。只有强制使用UEFI CSM(Compatibility Support Module)之后才能显示出相应的选项:
在调整最后一个选项后,我们最终找到了要找的选项:
过去要组建RAID阵列需要在option ROM出现时按下Ctrl + I,而现在在BIOS当中就能组建RAID阵列了。
在这里组建一个由PCIE SSD组成的阵列和以往组建SATA硬盘阵列并无太大区别。上面是由两块Intel 750 1.2TB组成的RAID 0 阵列,总容量2236GB。
然并卵,PCIE SSD RAID无法引导
组建PCIE SSD到此为止看似过程顺利,而在接下来pcper遇到了麻烦,他们无法完成系统引导,在修改了一些设置使得能够用其他SATA硬盘启动系统后,在系统中无法测试新组建的PCIE SSD RAID 0阵列。在把Intel 750更换为浦科特M6e之后情况也并没有变化,依然是此路不通,pcper决定先暂缓PCIE SSD RAID的测试,寻求华硕与Intel的技术支持,并转而先进行SATA硬盘的RAID测试。Pcper在接下来找到了使RAID 0阵列工作的方法,这里我们还是按照原文顺序为大家介绍,首先来看SATA硬盘的RAID 0。
暂停PCIE SSD的测试后,回到SATA上来。如果新的DMI总线能够在连接PCIE RAID的情况下达到标称的3.5GB/秒的带宽,我决定来探索一下SATA RAID的新上限速度。
雪上加霜,SATA控制器遭遇性能瓶颈
我们找来了六块Intel最新的SATA 6Gbs SSD并找遍整个办公室找到了相应数量的SATA电源线。在连接好六块SSD之后将其组建到一个6盘RAID 0阵列当中,打开最高级别的缓存,然后进行一个简单的带宽验证:
令人失望的是SATA组建RAID 0阵列后的极限带宽看起来依然被限制在2GB/秒以内,这令人非常失望。尽管这个速度相比在Z97和X99 RAID阵列的速度提高了大约100MB到200MB每秒,但看起来瓶颈似乎存在于SATA控制器和其他芯片之间。在以往的芯片组中,SATA控制器只需参照DMI 2.0的20Gb/秒带宽设计即可,虽然Z170芯片组拥有更快更大带宽的DMI通道,但SATA控制器看起来并没有进行重新设计,还是跑在PCIE 2.0 X4的链接速度上。
SATA控制器性能瓶颈,这对于准备等待升级Z170的人来说是个坏消息,不过好在我们已经能够看到Intel在PCIE SSD RAID支持上的关注。目前Intel SATA控制器的性能对于机械硬盘来说完全够用,而对于延迟敏感的任务应用可以使用PCIE SSD来解决。
峰回路转,PCIE SSD RAID 0最终成功
Pcper在与华硕进行沟通后被告知,要使PCIE RAID正常工作,必须将第三条PCIE插槽的工作速率指定在X4模式,而不能使用默认的Auto:
事实证明这个Auto选项不够智能,另外需要注意的是打开X4带宽设置会关闭Intel SATA第五和第六端口的使用。从内部层次来看在这块主板上,连接到第三条PCIE插槽中的PCIE通道同时被对应最后两个SATA端口的Intel SATA控制器部分复用,这样一来只有禁用后两个SATA端口才能将四个PCIE通道完整分配给第三条PCIE插槽。在其他主板上可能还会有其他的分配方案,下边的图标展示了Z170主板上存储设备的PCIE通道分配方案,其中存在不少通道复用。
在总共12条PCIE通道当中,如果要组建两个PCIE X4 SSD的RAID,那么仅有4条通道剩余可供转换为供Intel SATA控制器连接的接口使用,这样就无法在使用PCIE SSD RAID的情况下使用全部6个SATA接口。就我们测试的这块Z170 Deluxe来说,中间的四个通道用于SATA,M.2使用左边四个通道,主板上的第三条PCIE插槽使用右边四个通道,注意当使用最后四个通道时,最后两个Intel SATA端口将会被禁用。
当把第三条PCIE插槽指定到X4工作模式之后一切就变得正常起来,在使用其他SATA硬盘引导系统后,在Intel RST面板中可以看到过去只有SATA硬盘显示的地方,PCIE SSD也显示了出来:接口类型、工作速率等都能够正常显示
接下来的界面就是你平时见不到的了,组建PCIE SSD RAID:
当创建阵列的时候可以选择SATA或PCIE模式
条带大小选择和过去基本一样,pcper建议使用RST基于添加到阵列中的硬盘容量而自动选择的默认大小。提高条带大小的代价是小文件性能会下降,而降低条带大小将增大系统的压力从而影响RAID阵列的性能。
RAID 0阵列建立起来之后我们将缓存设置选择为Write back来最大化性能表现(只有在确实需要最高性能并已经配备UPS不间断供电的条件下使用)。接下来的测试使用的是出厂态SSD来测试最大性能表现。
以下测试结果来自于一对Intel 750 1.2TB组建的RAID 0阵列,默认条带大小为16KB。
IOMeter 128KB区块持续读取,队列深度32:
IOMeter 4KB区块随机读取,队列深度128(4 workers at QD 32 each):
ATTO(QD=4):
下面对比的是单块Intel 750的测试成绩,同样是ATTO测试,QD=4:
这里我们可以看到DMI3.0的饱和带宽大约在3.5GB/s,这样Intel 750组建RAID 0之后持续读取带宽受到影响无法达到翻倍效果,不过持续写入带宽则得到充分发挥。
对于硬件发烧友来说,Z170的DMI带宽提升并未带来SATA控制器性能提升,但Z170增加了对PCIE SSD组建RAID阵列的支持,存储系统发烧玩法更加多样化。
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