2006

SATA2-Controller

Speicher satt!

Sind RAID-Arrays aus SATA-2-Festplatten vergleichbar schnell und genauso zuverlässig wie die in Serverschränken gängigen Ultra-SCSI-Konkurrenten? Das zeigt der PCpro-Vergleichstest von acht SATA-2-Controllern von 300 bis 600 Euro.

Fileserver mit Kapazitäten im Terabyte-Bereich laufen derzeit meist intern mit der Ultra-320-SCSI-Schnittstelle. SCSI ist erprobt, schnell, gilt als die zuverlässigste Lösung für den Dauerbetrieb – und ist teuer. Das liegt nicht zuletzt an den Laufwerken: Erst seit kurzem gibt es Platten mit 300 GByte Speicherplatz, die pro Stück noch 700 oder mehr Euro kosten. Die bei den Desktops gängigen ATA-Festplatten sind viel billiger (300 GByte gibt’s für unter 100 Euro), aber verpönt: Sie gelten als unzuverlässig und besonders unter Last als langsam.

Das ist vorbei: Stand der Technik bei Desktops sind SATA-2-Festplatten, die praktisch in jeder Hinsicht mit SCSI-Laufwerken gleichziehen. Die Schnittstelle bietet eine Übertragungsrate von rund 300 MByte/s, und die Laufwerke beherrschen (bisher SCSI vorbehaltene) Königsfunktionen wie Native Command Queuing (NCQ, optimierendes Sortieren eingehender Befehle). Besonders dadurch bringen sie auch unter Last noch hohe Leistung. Auch die (mangelnde) Zuverlässigkeit ist kein Thema mehr: Spezielle RAID-Festplatten kosten kaum mehr als normale SATA-2-Festplatten und die MTBF ist mit bis zu einer Million Stunden angegeben. Außerdem ist auch die SATA-2-Schnittstelle Hotplug-fähig. Vorteil: In RAID-Arrays lässt sich eine ausgefallene Festplatte während des Betriebs auswechseln.

Schnell durch Verbund, sicher durch Redundanz

An alle getesteten Controller lassen sich bis zu acht SATA-2-Festplatten anschließen. Etwa mit Seagates 750-GByte-Boliden sind so Brutto-Kapazitäten von bis zu 6 TByte zu erreichen. Wer so viele Daten hortet, will eines ganz bestimmt nicht: Alles durch einen Festplattendefekt verlieren. Schutz davor bieten RAID-Arrays (Redundant Array of Independent Disks): Sie fassen nicht nur mehrere Festplatten zu einem rasend schnellen logischen Laufwerk zusammen, sondern speichern je nach RAID-Variante viele oder einige zusätzliche (redundante) Daten. Fällt dann eine Festplatte aus, sind eben noch keine Daten, sondern nur die Redundanz verloren. Nach dem Austausch der defekten Platte regeneriert der Controller darauf die Redundanz-Daten und stellt so auch die Ausfallsicherheit wieder her.

Breite Unterstützung

Alle Controller im Test beherrschen die wichtigsten RAID-Verfahren 0, 1 und 5, die meisten die „Mischverfahren“ 10 und 50, einige sogar den „Exoten“ RAID 6 mit doppelter Redundanz. Alle unterstützen die Windows-Versionen 2000, XP und 2003 sowie gängige Linux-Varianten. Die meisten, außer dem Kandidaten von Promise, erlauben sogar die Installation des Betriebssystems auf dem RAID-Array. Allerdings kann man, besonders mit Linux, einigen Schwierigkeiten aus dem Weg gehen, wenn man das eben nicht tut und es auf einer weiteren, neunten Festplatte installiert.

SATA-2-Controller sind vor allem für drei Anwendergruppen ideal:

• Systemintegratoren und kleinere PC-Händler können ihren Kunden günstige und trotzdem zuverlässige File- und Datenbankserver zusammenstellen.

• Kleine und mittlere Unternehmen können Fileserver, die nicht mit einer SCSI-Backplane arbeiten (dazu unten mehr), in Eigenregie bis in den Multi-Terabyte-Bereich aufbohren.

• Videostudios und private Film-Enthusiasten können geeignete Arbeitstationen so aufrüsten, dass sich tausende Stunden Film Zwischen- oder auch dauerhaft speichern lassen.

Je nachdem, ob man sich den RAID-Controllern als Systemadministrator „von oben“ oder als Desktop-Anwender „von unten“ nähert, kann man aber schon bei Planung und Kauf schwer korrigierbare Fehler machen. Besser, man informiert sich vorher über Aufzucht und Pflege.

Der richtige Anschluß

Die derzeit gängigen Controller im Test arbeiten bis auf eine Ausnahme in einem bis zu 133 MHz schnellen PCI-X-Steckplatz mit 3,3 Volt. Diesen 64bittigen Steckplatz gibt es nur auf Server-Hauptplatinen. Er bietet eine maximale Übertragungsrate von etwa einem GByte/s und ist daher momentan der meistgenutzte Anschluss für breitbandige Erweiterungen.

Allerdings steht ein Technologiewechsel ins Haus: PCI und damit auch PCI-X werden vom moderneren PCI-Express (PCIe) abgelöst. Damit ist klar, dass die Controller-Hersteller, die derzeit noch größtenteils auf PCI-X setzen, ihre Produkte auf PCIe x8 (das übrigens auch nur in Server-Hauptplatinen zu finden ist), umstellen werden. Oder es schon getan haben: Die eben erwähnte Ausnahme, der ARC-1220 von Areca, arbeitet bereits in einem PCIe-x8-Slot (zeigte allerdings Schwächen). Bereits PCIe x1 schaufelt bis zu 250 MByte/s (Vollduplex, also jeweils in Schreib- und Leserichtung) durch, PCIe x8 gar achtmal so viel. Allerdings: Die Auswahl an PCIe-Controllern ist noch dünn, und bis die Hersteller den neuen Standard breit einführen, dauert es sicher noch einige Zeit. PCI-X-Controller sind daher noch immer die erste Wahl.

Platz und Strom

Platz: Acht Festplatten brauchen entsprechend viele Einschübe im Server-Gehäuse. SCSI-Fileserver haben zwar oft den nötigen Platz, der wird aber meist durch eine Backplane blockiert – da finden keine SATA-Festplatten Platz. Server mit Hotplug-Netzteilen haben oft keine Stromanschlüsse für SATA-Festplatten; dann müssen zumindest schwer zu beschaffende Adapter-Stecker her. Vor dem Kauf eines Controllers sollte man also sicherstellen, dass der Server genug Platz für 3,5-Zoll-Festplatten hat.

Strom: Eine Festplatte zieht im Betrieb allenfalls 10 Watt aus der 12-Volt-Schiene – auch bei acht Platten reicht also theoretisch jedes 300-Watt-Netzteil. Beim Einschalten des Systems müssen allerdings erst mal die Scheiben in Bewegung gesetzt werden, und die Masseträgheit fordert kurzzeitig den zwei- bis dreifachen Strom. Es empfiehlt sich deshalb, für ein voll ausgebautes RAID-System mindestens ein gutes 450-Watt-Netzteil einzusetzen.

Produkte im Detail

SATA-2, das klingt nach Geschwindigkeit. Der Test zeigte allerdings, dass nur die wenigsten Controller sie ausnutzen können.

3ware 9550SX

Die Installation des 9550SX ist ein Klacks. Nach dem Einsetzen in einen PCI-X-Steckplatz und dem Verkabeln der Laufwerke kann’s gleich losgehen. Noch bevor ein Betriebssystem startet, meldet sich die Firmware des Controllers und lädt ein, das RAID mit BIOS-Setup-ähnlichen Funktionen einzurichten. Das kann man getrost ignorieren: Nur noch Treiber und Webserver von CD installieren, und man kann den Serverraum verlassen. Über das wirklich übersichtliche Webinterface lässt sich ein RAID nicht nur komfortabler, sondern auch noch übers Netzwerk aufsetzen.

Die Konfiguration mit allem drum und dran – für das RAID oder die E-Mail-Benachrichtung im Fehlerfall – braucht kaum mehr als 5 Minuten. Dann allerdings will das RAID aufgebaut werden, und das dauerte sechseinhalb Stunden. Danach steht mit den Mitteln des Betriebssystems die Einrichtung der Partitionen und des Dateisystems ein – unter Windows 2003 oder Linux auch für Arrays mit mehr als 2 TByte. Für ältere Betriebssysteme kann der Controller den Plattenplatz jenseits der 2-TByte-Grenze auf weitere logische Laufwerke aufteilen. Am Lack kratzen allein zwei Mängel: Ein bestehendes Array lässt sich nicht mit einer später zugefügten Platte erweitern; und falls ein Laufwerk ausfällt, gibt es keinen akustischen Alarm.

In den Benchmarks schlägt sich der 9550SX wacker, liegt im Mittelfeld noch vorne. Dabei schlägt er sich besser im Datenbank-Test mit zahlreichen Zugriffen auf kleine Datenhäppchen. Als „normaler“ Fileserver, der meist größere Datenmengen schnell liefern soll, fällt er deutlich ab. Allerdings gut: Nach dem simulierten Festplattenausfall konnte der Controller die Redundanzdaten in nur rund zwei Stunden regenerieren.

Solider Funktionsumfang und gute Bedienung zeichnen den 3ware 9550SX eher aus als seine Geschwindigkeit. Damit ist er ohne Zweifel gut, mit einem mittleren Preis von etwa 515 Euro allerdings einen Tick zu teuer.

Adaptec Serial ATA II RAID 2820SA

Controller-Urgestein Adaptec schickt mit dem 2820SA ebenfalls einen PCI-X-Controller ins Rennen. Die Installation ist erwartungsgemäß einfach: Controller verkabeln, einsetzen und Server einschalten. Beim POST (Power-On Selbsttest) erscheint die Einladung, ein RAID mit einer Art BIOS-Setup einzurichten, die man nicht beachten muss: Nach dem Start des Betriebssystems sind Treiber und Verwaltungs-Software mit wenigen Mausklicks eingerichtet; und mit dem „Adaptec Storage Manager“ lassen sich die Platten dann deutlich leichter einrichten, auch übers Netzwerk.

Der Storage Manager ist ein ausgereiftes Programm, übersichtlich und leicht zu bedienen. Die grundsätzlichen Einstellungen sind bei geringer Erfahrung in nur wenige Minuten „eingeklickt“. Der Aufbau eines RAID 5 aus 7 Platten dauerte dann aber knapp 6 Stunden. Im simulierten Alltagseinsatz schnurrte der 2820SA anschließend fast wie geölt. Beim (simulierten) Festplatten-Ausfall sendete der Controller eine Alarm-Mail, zeigte auf dem Bildschirm eine Warnung an und piepste ununterbrochen so laut, dass es wohl selbst in reichlich bestückten Server-Räumen gut hörbar ist. Der Lärm hört auch erst auf, wenn man ihn abschaltet oder die defekte Platte auswechselt. Die Wiederherstellung der Redundanz dauerte anschließend „nur“ vier Stunden und 54 Minuten.

Der 2820SA beherrscht übrigens RAID-Level 6, bei dem bis zu zwei Festplatten ausfallen dürfen. Wer diese Sicherheit braucht, der sollte das Array mit leeren Platten einrichten. Denn das nachträgliche Umstellen eines RAIDS 5 zu einem RAID 6 während des laufenden Betriebs klappte im Test nicht. Laut der Fehlermeldung (siehe Screenshot) liegt das an „manchmal“ auftretenden Rundungsfehlern bei der Berechnung der RAID-Größe.

Der 2820SA ist nach den Controllern von Areca der schnellste im Test. Dabei schlug er sich im Datenbanktest besser als im Fileservertest. Damit, und vor allem mit der ausgereiften Verwaltungssoftware, ist er seinen Preis von durchschnittlich 500 Euro wert.

Das springt ins Auge: Der ARC-1120 kühlt sich mit einem kleinen Lüfter – nicht schlecht, jedes Grad weniger lässt den Controller ein paar Jahre länger leben. Weil’s aber auch lauter ist, liegt dem Paket für den Betrieb in Workstations ein Passivkühler bei. Der PCI-X-Controller ist schnell verkabelt und eingebaut. Nach der Installation von Treibern und Software die erste Enttäuschung: Der Webserver „ARCHTTP“ konnte den Controller nicht ansprechen. Also Neustart: Mit dem Text-Modus-Setup nach dem POST ließ sich das RAID 5 einrichten und problemlos ausbauen (in rund sechseinhalb Stunden). Danach erkannte auch der Webserver den Controller und erlaubte so auch die weitere Konfiguration der umfassenden Funktionen via Netzwerk.

Webserver: Das von ihm gelieferte Webinterface erlaubt enorm viele Einstellungen, ist aber lieblos zusammengeschustert. Dabei geht es nicht nur um Äußerlichkeiten oder die Unübersichtlichkeit durch schier zahllose Untermenüs: Fast jede Kleinigkeit, etwa das Aktivieren der SMART-Überwachung, erfordert das Setzen eines Häkchens vor einer Sicherheitsabfrage unter den Optionen. Der schnell angewöhnte zusätzliche Mausklick sollte aber besser nicht vorschnell gesetzt werden: Auch bei schwerwiegenden Eingriffen, etwa dem Löschen eines voll gespeicherten RAID, kommt keine weitere Sicherheitsabfrage.

Wenn aber alles eingerichtet ist, lässt der ARC-1120 allen Ärger vergessen: Der Controller ist sauschnell! Sowohl im Datenbank- als auch im Fileservertest schaufelte er mehr als doppelt so viele Daten um wie die Controller anderer Hersteller. Die Tester wollten es erst nicht glauben, aber Plausibilitätstests (mit dem Benchmark-Programm HDTach und beim manuellen Kopieren von großen Dateien) untermauerten die erstaunlichen Messwerte. Zum Vergleich: RAID-Arrays auf Basis gängiger Utra-320-Controller liegen meist eher im Geschwindigkeitsbereich der SATA-2-Controller von 3ware oder Adaptec.

Viele Funktionen und sehr gute Geschwindigkeit zeichnen den ARC-1120 aus. Wenn man die lieblose Software außer Acht lässt, ist der Controller seinen Preis von durchschnittlich 510 Euro locker wert. Richtig gut wird er aber erst, wenn Areca ein Software-Update zum Download nachschiebt.

Areca ARC-1220

Der zweite Controller von Areca arbeitet in einem PCIe-x8-Steckplatz, ansonsten sind alle Funktions- und Ausstattungsmerkmale gleich: etwa der Aktiv-Kühler, der mitgelieferter Passivkühler – und die schwache Software. Installation und Handhabung sind daher bei beiden Controllern gleich.

Unterschiede zeigten sich allerdings im Benchmark: Im Fileserver-Test, also beim Liefern größerer Datenpakete, legt der ARC-1220 noch einmal zu und ist bis zu fünf Mal so schnell wie die Konkurrenz. Offensichtlich profitiert er hier von der doppelt schnellen PCIe-Schnittstelle. Die Datenhäppchen im Datenbank-Test bringen ihn allerdings aus dem Tritt. Da er hier auch hinter seinen „älteren Bruder“ weit zurückfällt, liegt der Schluss nahe, dass die Entwickler die PCIe-Schnittstelle noch nicht recht im Griff haben. Das Ausprobieren neuer Firmware- oder BIOS-Updates kann lohnen.

Der ARC-1220 ist ein extrem schneller Controller, gegen den die Konkurrenz (außer dem ARC-1120) regelrecht fußlahm wirkt. Dazu kommt, dass er im Handel bereit für durchschnittlich 460 Euro zu bekommen ist. Mit besserer Software wäre er bereits ein Schnäppchen.

Highpoint RocketRAID 2220

Überraschung beim Auspacken: Dem RocketRAID liegen für Treiber und Management-Software keine CDs, sondern vier Disketten bei. Das mag anachronistisch wirken, ist aber gegebenenfalls praktisch: Will man Windows auf einem RAID einrichten, kann man ihm während der Installation gleich die passende Diskette unterschieben. Bei der Konkurrenz muss man dazu vorher ein Image von CD auf eine Diskette schreiben. Nachteil: Hier ist nur Platz für Windows-Treiber. Für andere Betriebssysteme steht erst mal ein Download aus dem Internet an.

Controller und Software waren zügig installiert, dann allerdings ging es los: Die Windows-Software ist recht sperrig, und man muss sich durch zahlreiche Menüpunkte klicken, bis alles wie gewünscht steht. Beim Anlegen der Partitionen wurde es dann kritisch: von den netto 2,2 TByte zeigte Windows nur genau 2 TByte freien Platz an; der Rest blieb einfach verschwunden. Anschließend brach das Formatieren der eingerichteten Partitionen immer wieder ab, bis ein Bluescreen alle Versuche jäh beendete. Vermutliche Ursache: der Controller kam nicht mit der IRQ-Verteilung im recht voll ausgestatten Testserver klar. Nach der Änderung des im BIOS eingestellten Interrupts ließen sich Windows und Highpoint-Treiber neu und vor allem stabil einrichten.

Die Berechnung der Redundanzdaten für das RAID übernimmt beim RocketRAID 2220 kein Chip, sondern Software, sprich der Prozessor des Servers. Und obwohl der Dell Poweredge mit seinen vier Prozessorkernen zum schnellsten gehört, was die Intel-Welt zu bieten hat, war der Controller kreuzlahm. Beim Rebuild eines Arrays war der RocketRAID mit 2 Stunden 41 Minuten dagegen vergleichsweise schnell. Allerdings erzeugte er selbst beim Poweredge eine Prozessorlast von bis zu 14 Prozent. Auf langsameren Servern geht das also vermutlich weniger flott.

Der RocketRAID 2220 hat aufgrund seiner Leistung (und vermutlicher Hardware-Probleme) nichts in einem Datenbank- oder Fileserver zu suchen. Allein aufgrund des günstigen Preises von im Mittel 285 Euro empfiehlt er sich für Workstations mit hohem Speicherbedarf (etwa für den Videoschnitt) oder ambitionierte Heimanwender, die viel Platz etwa für TV-Aufnahmen brauchen. Heike Kaltschmidt, Alfred Poschmann

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