【CBSi企业解决方案中心】Adaptec是SCSI（发音是[ˈskʌzi]；Small Computer Systems Interface，小型计算机系统界面）标准的开创者之一，记得在十多年前，在并行SCSI的时代，Adaptec在存储控制卡界可谓是如雷贯耳，当时还在读大学的笔者手里玩的就有经典的Adaptec 2940U2W以及Adaptec 29160LP，Adaptec的阵列卡也不为少见，一直到串行SCSI时代，Adaptec渐渐从人眼前消失，取而代之的就是LSI，虽然Adaptec仍然有SAS（Serial Attached SCSI，串行附加SCSI）产品线，不过市面上已经被LSI的产品所占据，在媒体的报道中也到处都是LSI相关信息。

昔日名卡：笔者的Fujitsu OEM的Adaptec AHA-2940U2W SCSI HBA，PCI界面，提供68Pin、80MB/s的Ultra 2 SCSI内置/外置接口、68Pin、40MB/s的Wide Ultra SCSI以及50Pin、20MB/s的Ultra Narrow SCSI接口

　　直到2010年6月11日，PMC -Sierra宣布以3400万美元完成对Adaptec存储业务的收购，随后Adaptec开始调整了策略，除了再度开始在大众面前露面之外，最重要的就是发布一系列真正强大、有特色的产品，对竞争对手发起了正面挑战。

本文主角：Adaptec ASR-71605 SAS RAID Adapter，PCI Expess 3.0界面，16个SAS 6Gb/s接口，板载1GiB Cache，另搭载有多项新特性

　　在2012年，Adaptec推出了最新的7系控制卡方案，比起之前的5、6系来，有了突飞猛进的进步，首先就是它采用了PCI Express 3.0界面，其次就是Adaptec的一系列特性：HybridRAID混合阵列、HBA/RAID多模式、maxCache 3.0等等。接下来，我们将会对Adaptec 7系控制卡的其中一款进行介绍和测试——先让我们介绍一下7系的这些新特性。

　　随着固态硬盘的出现，以往硬盘外部接口速率远大于内部传输速率的情况有了新变化。传统硬盘内部速率通常在100~200MiB/s，远低于SATA 3Gb/s或者SAS 3Gb/s的300MB/s速率，SATA 6Gb/s和SAS 6Gb/s几无用武之地，而固态硬盘则可以轻易地达到300~500MB/s，逼近了6Gb/s接口的极限。除了将接口继续提升到12Gb/s之外，一种更为常见的做法是把固态硬盘做成PCIe插卡的形式——同时有了个新的名字：闪存卡，这种形式可以获得很快的传输速率，不过其失去了以往控制器、硬盘分离所带来的灵活性，用户不能选择不同的硬盘，也无法扩展容量，性能也被固定住了。

Intel SSD 910固态硬盘，是Intel的第一款PCI Express插卡式固态硬盘，也是将磁盘控制器和固态硬盘集中到一块PCIe插卡上的典型例子

MemBlaze Q520 800GB SSD，采用了MemBlaze定义为Deviced Base的第三代PCI Express固态硬盘架构，比市面产品均要领先一到两代

　　从灵活性上来看，独立的控制卡仍然是大众最主要的选择。那么，使用控制卡如何获得一个高性能的存储？传统的做法是通过大量的磁盘来组成阵列，从而提升带宽和IOps值，很多服务器和NAS/SAN都是这样的方法，这些不同的场景有一个共同点：SAS Expander，因为一般的SAS控制卡最多只能提供8个接口，要连接更多数量的硬盘，就需要SAS扩展器这样的东西：

SAS Expander与直联对比示意图

　　SAS Expander会带来很多问题：首先是性能，更多的端口无助于提升传输速率；其次，SAS Expander会在SAS链路层里面增加延迟，显而易见，芯片本身会带来延迟，冲突的传输也会；最后，SAS Expander芯片比较贵。Adaptec给出的解决方法是提供原生的多端口直联方案，Adaptec 7系控制卡最多可以提供24个SAS 6Gb/s端口，在当前大部分的应用环境下都不需要增加Expander，这就解决了前面所说的两个性能问题，从Adaptec提供的数据来看，其成本也没有明显增加，因此，最后一个问题也可以得到很好的解决。

考虑下，24个SAS 6Gb/s端口的控制卡如果用PCIe Gen2 x8会是个什么状况？

　　不过多端口带来的问题就是控制卡接口速率将会成为瓶颈，24个SAS 6Gb/s就是14.4GB/s的理论带宽，PCIe Gen2 x8远远不够，使用新一代的PCI Express 3.0成为了一种实际的需求。

PCIe 3.0可以达到8GT/s信号速率，通过采用新的128b/130b编码，实际数据速率可以达到~1GB/s，可以视为上一代PCIe 2.0的翻番

　　Adaptec的7系阵列卡就采用了PCI Express 3.0的配置。在采用PCI Express 3.0之后，Adatpec阵列卡可以极大地缓解接口的带宽压力，提供优异的带宽指标，这在我们的测试中将可以看到。

　　我们收到的Adaptec阵列卡型号是ASR-71605，第一个数字表明是Adaptec 7系控制卡，16表明有16个端口。Adaptec另外提供了一个ASR-71605Q的型号，Q表明其搭载了Adaptec的maxCache技术，可以通过SSD来缓存读/写操作，从而提升传统HDD阵列的性能。

半高、半长，多孔镂空挡板以及大面积散热片

　　主流的存储控制卡都采用了PCIe x8的接口，Adaptec ASR-71605也不例外，不过和一般控制卡不同的是它采用了PCIe Gen3。

可以看到板载的RAM芯片

　　Adaptec ASR-71605预留了外接的超级电容后备模块接口。在大面积散热器的右方我们可以看到Nanya的DRAM芯片，总容量为1GiB带ECC。

基于Adaptec的多原生直联端口的理念，7系阵列卡最多可以提供24个端口，因此不再采用常见的SFF-8087 mini-SAS，而是采用了SFF-8643 mini-SAS HD

　　4个一字排开的SFF-8643高密迷你SAS接口，可以提供更高的端口密度，操作起来笔者觉得也比之前的SFF-8087要好，SFF-8087经常会发现卡住拔不出来的情况。

mini-SAS HD在一个小方口里面提供了4个SAS链接

　　由于是比较新兴的接口，因此不搭配相应的线缆可是用不了，我们的特殊测试样品附带了多种连接类型，而在Adaptec销售包装里面相信没有那么多，具体得在购买前认真咨询。

　　显然，要测试Adaptec ASR-71605需要使用支持PCIe 3.0的平台，不过这个要求可以很轻易地达到：2012年上半年推出的Sandy Bridge-EN/EP平台就可以做到。困难在于需要大量的硬盘，最后我们采用了16个Seagate的Savvio 15K.2硬盘以及8个Intel的SSD 710固态硬盘来搭配ASR-71605测试，需要一提的是由于缺少独立的连接设备，我们使用了DELL PowerEdge R720服务器自带的2.5"热插拔槽，它自带了一个SAS Expander。我们使用的平台配置如下：

　　我们将ASR-71605插在了CPU2提供的PCIe 3.0插槽上，Windows Server 2012支持NUMA IO调度，后面我们可以看到大部分的CPU负荷都集中在了CPU2上。磁盘子系统则是使用16个Seagate Savvio 15K.2 2.5" 15000RPM硬盘，因为没有直接连接16个硬盘的配件，所以只能使用DELL PowerEdge R720的前置热插拔槽，它是8 In 16 Out的设计，内含一个SAS Expander。ASR-71605剩下的8个端口连接了8个Intel SSD 710固态硬盘。两组磁盘分别组建了一个RAID 5阵列。

　　除了引导OptionROM中自带的设置界面之外，Adaptec提供了一个基于浏览器和Java实现的管理界面：Adaptec maxView Storage Manager，使用Java可以实现跨平台的设置。Adaptec的安装包里面自带了Java运行时。

　　和竞争对手LSI一致的是，Adaptec maxView Storage Manager使用Windows账号登陆，不过和LSI不同的是，maxView Storage Manager不允许空密码登录，某种程度上，笔者更喜欢LSI的设计。

　　可以查看阵列的设置。

　　控制卡包括Firmware等在内的信息。

　　16个SAS硬盘。

　　使用的Seagate Savvio 15K.2硬盘的参数，接口为SAS 6Gb/s，界面中还可以查看其S.M.A.R.T.状态。

16个Seagate Savvio 15K.2组成的RAID 5

　　Adaptec maxView Storage Manager提供了一个实用的功能：查看DRAM Cache和maxCache的运作状态，包括读命中率、写命中率等等：

Adaptec MSM管理界面：DRAM Cache状态监视

　　DRAM Cache监视是个很有趣的功能，可以监视Cache的命中率，很多阵列卡不提供相应的界面。

Adaptec MSM管理界面：maxCache状态监视 

　　maxCache是Adaptec提供的SSD Caching技术，通过使用固态硬盘作为普通硬盘的Cache来提升整个系统的IO能力，我们将会在以后对其进行测试。

　　测试使用的是经典流行的Iometer软件，其版本则是1.1.0 rc1，我们首先给大家展示的是1MB读取带宽指标，一个较大的块大小可以比较容易地让系统达到最大带宽的传输状态：

　　我们首先对比了4K对齐和不对齐的测试表现，发现没有太大的区别，对于NAND芯片这样的产品对存储块有要求，而基于DRAM芯片的产品通常就不会太讲究（当然，到Cache Line这样的程度的话仍然会有影响，例如考虑CPU存取性能的时候）。在每个RAID 5阵列一个worker的情况下，总带宽仅达到了3.3GB/s，看来这压力显得有些不足。 

　　随后进行的是每个RAID 5阵列1、8、16 worker的测试，这样基本上就可以看出这块卡的工作特性了。

　　上图加入了2和4个worker的数据，显得有些凌乱，不过结论还是很清晰的：在RAID 5下，ASR-71605能提供6.7GB/s的带宽（在测试中还出现过7GB/s的短时间数值），峰值带宽需要多个worker才能达到，此外在多worker环境下，随着队列的加深，输出带宽有所下降。

　　在存储设备当中，另一个很重要的指标就是IOps每秒操作数，它衡量了一个存储设备每秒钟可以完成的操作数量，我们使用了4KB块的测试数据作为指标：

　　一共是两个RAID 5阵列，每个阵列均使用1、2、4、8、16个worker进行测试并得到数据，可以看出，只有在单个worker下成绩才能达到峰值。在多worker下，虽然成绩也是随着队列深度增加而提升，然而其峰值均受到了压制。

　　单独来看单个worker（两个RAID 5阵列一共两个worker），其峰值可以达到472K IOps，短时间内出现过480K的数值。下面我们来解释下多worker下为何性能受到极大的限制：

 　　每RAID 5阵列使用16个worker，可以看到在中等队列深度时，系统的多个核心负荷已经达到了100%。尽管具有多个核心，系统中断（Interrupt）所在的核满负荷的话，性能将会到达一个瓶颈。通常来说，在IO系统中，中断工作通常都是瓶颈——在网络领域，通常采用一些如Polling、适应性中断等手段来降低中断的数量，从而降低中断的CPU占用量。

　　每个RAID 5阵列4个worker的情况下，负荷低多了，不过仍然有核心满负荷。可以看出，性能比上图有所增长。

　　每RAID 5单worker配置可以达到最高的性能。总的来说，这个情况跟驱动程序有一些关系，ASR-71605配合Windows Server 2012在我们的测试当中，中断可以均衡到一些核心当中，不过仍然容易成为瓶颈，而在实际应用中，仍然需要注意这个情况。

【CBSi企业解决方案中心】Adaptec ASR-71605提供了很多让人感兴趣的特性：16个原生直联端口、PCIe Gen3，其中，更多的原生端口的作用是可以降低系统中SAS Expander芯片的应用，从而降低成本并提升性能，而PCIe Gen3则提供了翻倍的总线带宽，从而满足更多原生端口的带宽压力。在我们的测试当中，Adaptec ASR-71605表现很出色：6.7GB/s的RAID 5传输速率和472K的RAID 5 IOps。笔者测试的上一代HBA的IOps峰值性能大约是260K，由于RAID 5要做XOR运算，因此阵列卡的性能通常要低一些。可以看到，Adaptec ASR-71605的RAID 5的IOps性能指标要比上一代的典型HBA卡高出一倍左右。

Adaptec ASR-71605 SAS RAID Adapter，PCI Expess 3.0界面，16个SAS 6Gb/s接口，板载1GiB Cache，另搭载有多项新特性

　　或许有人会奇怪为什么我们没有给出写入的成绩，实情是，我们的测试方案中包含了SAS Expander，在写入负荷较高的时候，SAS Expander将会报警然后性能退化到极低，严重影响测试，并且数值不具有参考价值。或许，这也可以看作是对Adaptec推广多原生直联端口的一个支持。

　　从我们的测试来看，Adaptec的7系控制卡具有着强大的性能以及特性，和竞争对手相比也很有竞争力。由于时间的关系，Adaptec ASR-71605还有一些很不错的特性如HybridRAID、HBA/RAID多模式等我们还没有进行展示，其中ASR-71605可以设置为HBA模式是一个很有趣的特性，请继续关注我们CBSi企业解决方案中心的后续报道。