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ANS-9010 の Adaptec RAID 5805 を用いた RAID 実験
RAMディスクマニアという久保勇さんが AKIBA PC Hotline! で ANS-9010 を使って「1GB/s突破を目指す!」 RAID 0動作テストをされた。ANS-9010のSATAⅡポートが8つあれば、1ポート当たり185MB/sとして 185MB/s×8＝1480MB/s となって、理論上は 1GB/s突破は可能である。RAID controller は i-RAMでの実験で2chで最も速いと定評のHighPoint RocketRAID 3520 を使っておられた。私も170MB/sのSSDを6個集めてRAID 0でSSDのRAID実験をしてみたが、170MB/s×6＝1020MB/s となるはずであるが、CrystalDiskMark のSequential Read で 最高491MB/sしか出なかった。私の使ったRAIDは ICH10RのオンボードRAIDで、2chでは「オンボRAID」と呼ばれていた。RAID controller の種類によって転送速度の上限がありそうである。Adaptec や Areca の RAID controller は i-RAM と相性が悪いものが多いことが2chのスレッドに記載されていて、ましてや 3GbpsのSATAⅡの接続の ANS-9010 ではより不安定になりそうなことが当初から予測されるが、Adaptec RAID 5805 のサイトには「1.2 GHz デュアルコア 512MBキャッシュ。PCIe x8 内部8ポート」と書いてあり「オンボRAID」よりかなり速そうな気がした。 Intel の SSD 「X25-M Mainstream SATA SSD」ではうまく作動して910MB/s出ているようである。ANS-9010 と相性があうのかどうかと、1GB/sを越えることができるのかどうか、また、なぜ ICH10RのオンボードRAIDでは500MB/sを越えるとそれ以上速度が出なくなるのかを知りたくなり、Adaptec RAID 5805を購入してこれでRAID実験を行ってみた。 使用した実験用パソコンのスペックは次の通りです。
尚、ACARD製の「ANS-9010」は、内部で2組の DDR2 SDRAM が利用可能で、1台で2ポートとして利用してRAID 0環境で使用することができ、3GbpsのSATAⅡの接続インターフェイスを持ち、秋葉原で店頭公表されたスペックは2ポートでRAID 0を組むと読出338MB/s・書込280MB/s である。
前々ページでは ANS-9010の基礎的性質について調べ、前ページでは ICH10R を用いた ANS-9010 3台（SATAⅡ6ポート）までのRAID実験を行った。
ここでは、ANS-9010 2台（SATAⅡ4ポート）から ANS-9010 4台（SATAⅡ8ポート）の Adaptec RAID 5805 を用いたRAID実験を行った結果をまとめてお示しします。
CPU: Core 2 Duo E8600 3.33GHz, 1333MHz FSB, 6MB L2 cache
RAM: Samsung M378T5663RZ3-CF7 DDR2 PC6400 2GB × 2枚
Northbridge: Intel P45
Southbridge: Intel ICH10R
Motherboard: GIGABYTE EP45-DS3R
Boot HDD: HDS721616PLAT80 (Hitachi 7200rpm 160GB UltraATA133)
ANS-9010 Format: FAT 32 （SDRAMは Samsung 2GB M378T5663RZ3-CF7 α\1,980 @ドスパラ・金沢店(2008・12・22価格) を ANS-9010 1台に付き2枚ずつ）
Graphics: GIGABYTE GeForce 7300GS (nVIDIA 7300GS)
Power supply for M/B & HDD: ㈱サイズ GOURIKI-P-550A
Power switch for M/B: AINEX KM-01
Power supply for ANS-9010: DIATEC FILCO PLS360
Power switch for PLS360: AINEX KM-02A （パソコン工房・金沢南店で見つけたファンの風量比較展示用の電源スイッチ *1）
OS: WinXP SP1
（*1 このスイッチさえ買えば、使わなくなった古いパソコンの電源のある人はアダプター購入不要。電源内部にも空冷ファンがあるので常時通電しても発熱は軽微で、安心してサーバー用の電源感覚で使えます。私の昔のパソコンの電源はたった100Wでした。5年程問題なく使えたので、このスイッチを常時ANS-9010に使うパソコンに現在使用しています。）
①は ANS-9010 2台（SATAⅡ4ポート）でのベンチマーク測定、②は ANS-9010 3台（SATAⅡ6ポート）でのベンチマーク測定、③は ANS-9010 4台（SATAⅡ8ポート）でのベンチマーク測定である。実験上、RAID 0 を組む際のストライプサイズは、すべて下記の秋葉原の展示品と同じ1024MBを選択してみた。
RAID controller の読出および書込キャッシュは Adaptec RAID 5805 ではそれぞれ別々に Enable Disable できるようになっているが、せっかく豪華なキャッシュ付き RAID controller を購入したので、性能を最大限に引き出すために、どちらのキャッシュ機能も Enable にした。しかし、このままの状態では CrystalDiskMark 100MB でのベンチマークが ANS-9010 のデータ転送機能よりも RAID controller のキャッシュ機能を反映してしまうので、CrystalDiskMark でのベンチマークテストは 1000MB にして測定した。読出・書込キャッシュ機能をそれぞれ Disable にしてみた結果は最後に示します。
CrystalDiskMark（左） と HDTunePro 64MB file（右） の結果を並べて見てみます。
① ANS-9010 2台 
① ANS-9010 2台（SATAⅡ4ポート接続）では、CrystalDiskMark で Read 708MB/s Write 627MB/sであった。HDTunePro では RAID controller のキャッシュ機能を反映して転送機能を反映していないと考えられた。
② ANS-9010 3台 
② ANS-9010 3台（SATAⅡ6ポート接続）では、CrystalDiskMark で Read 970MB/s Write 821MB/sであった。HDTunePro では RAID controller のキャッシュ機能を反映して転送機能を反映していないと考えられた。
③ ANS-9010 4台 
③ ANS-9010 4台（SATAⅡ8ポート接続）では、CrystalDiskMark で Read 1048MB/s Write 860MB/sであった。HDTunePro では RAID controller のキャッシュ機能を反映して転送機能を反映していないと考えられた。ANS-9010 4台 を RAID 0 でストライピングして CrystalDiskMark 1000MB の Sequential Read で、一応 1GB/s越えと表示されることが分かった。HighPoint RocketRAID 3520ではキャッシュ機能がオンの状態でも 1GB/sを越えることができなかったが、Adaptec RAID 5805 では CrystalDiskMark 1000MB （=cache size 以上） の benchmark のテストデータが northbridge の P45 から Adaptec RAID 5805 の RAID controller 内へ 1GB/s越えの速度で PCIe x8 slot を通り抜けることが確認できた。
同じAdaptec RAID 5805を使ったインテルのSSD 6台を用いたRAIDで秋葉原のデモ展示品の写真上部に、「シーケンシャルの速度を上げるためにストライプサイズを1MBにしています。128KBなどにするとシーケンシャルは600MBぐらいまでおちます。」と書いてある。
Stripe size 1024KB 
ANS-9010 ではストライプサイズを128KBするとどうなるのか試してみた。左が Stripe size 1024KB、右が Stripe size 128KB である。
Stripe size 1024KB 
Stripe size 128KB 
Sequential Read の値は、ストライプサイズ1024KBの時に 1048MB/s であったものが、ストライプサイズ128KBのときに 953MB/s になっただけだったので、Intel の X25-M Mainstream SATA SSDよりもACARDのANS-9010の方が細かいデータの処理能力が高いことが分かった。同じ6ポート同士で比較しても ANS-9010 の方が Intel SSD よりも早く、この両者は当然同じ台数のHDDよりも速いと考えられる。
Random 4KB を重視する場合には、stripe size を128KBにした方が、sequential read が 953MBとやや落ちるものの、random read 4KB が 32KB/s で random write 4KB が 52KB/s となり、ANS-9010の基礎的実験結果の結果と比べてみてわかるとおり、random 4KB の落ち込みはかなり解消するので、大きなデータと小さなデータの両方を扱いたい場合には、stripe size を128KBにした方が日常業務での作業効率がよいであろう。Gavotte Ramdisk などを併用している方にとっては、4KB程度のデータはTEMPフォルダーで一時ファイルの処理を行うよう設定しておけば問題はなく、sequential や random 512KB の処理速度がすべて553MB/s～953MBとこれだけ速いこと自体、実用的に有意義であると思う。Benchesを見る限り、stripe size 128KBに設定するのが、この 5805 raid controller card の gold standard of processing balance であると思えます。
Adaptec RAID 5805 では、読出・書込キャッシュ機能をそれぞれ別々に Enable Disable できるようになっているので、それぞれ別々に Disable にしてみた。ストライプサイズ1024KBである。左が Read のみ Disable 、右が Write のみ Disable である。
Disabled Read Cache 
Disabled Write Cache 
それぞれReadのみとWriteのみの速度が大きく低下する。Read・Writeの両方の機能を Disable にすると両者共に大きく低下し、RAID 1 で意味があっても RAID 0 では意味がないことが分かった。
（だから信頼の Adaptec なのか！ 納得です。 cf. Other benches with various parameters ）
一番最後は、Adaptec RAID 5805の512MBという大きなキャッシュ機能を最大限に生かした場合の実用的体感速度上の転送速度がどうなるかというデータです。Read・Write双方のキャッシュ機能も Enable にし CrystalDiskMark 100MB でのベンチマークテスト結果です。（最後のANS-9010がT-ZONEから届いた2008年12月28日測定。）
ANS-9010 4台、RAID cache enabled
CrystalDiskMark で Read 1.258GB/s Write 857MB/s となりました。CrystalDiskMark のデータがRAIDコントローラーカードのキャッシュ内へ超高速で通過しました。ドスパラのハイエンドPC並みの性能です。本質的にはSATAⅡに対応したRAIDカードとしては、久保さんの実験された Intel IOP341 I/O processor(800 MHz) を搭載した HighPoint RocketRAID 3520 （up to 750MB/s）か Areca ARC-1231ML （up to 800MB/s）などが速いことはi-RAM 8台のストライピング実験などで知られていたのですが、キャッシュ抜きの限界は 1GB/s以下でした。Intel IOP348 I/O processor (1.2GHz) を搭載したHighPoint RocketRAID 4320は Datasheet で RAID 6 で READ 749MB/s・WRITE 628MB/s と記載されていて、どこかの掲示板で RAID 0 でもその程度の速度で、期待していたよりも遅かったと書いてありました。RAIDコントローラーの性能向上分はすべて RAID 6 にするために使われているのでしょうか？ RAID 0 はもともとストライピングであって Redundant Arrays という意味での RAID ではないから RAID 0 と命名されているので、あまり力を入れてもらえないのはしかたがないかもしれません。
Adaptec RAID 5805 の外箱には Intel IOP348 I/O processor (1.2GHz) を搭載していると明記されていないし、Adaptec のサイトにもはっきりとコントローラーが Intel製であると社名を出していないので、具体的なプロセッサー名を知らずに実験しましたが、ASCIIのサイトには「コントローラにクロック1.2GHzのインテル製デュアルコア「Intel IOP348 I/O プロセッサ」を採用。」と記載されていました。HighPoint RocketRAID 4320 と同じコントローラーが採用されていて、SATAⅡへの対応も明記されているので、結果的に自分の欲しかった構成の商品だとあとで分かり良かったと思っています。それならば、キャッシュメモリーをSDRAMで２GB追加搭載できて、同じ Intel IOP348 I/O processor (1.2GHz) を搭載したAreca ARC-1680シリーズなら、もし相性さえ合えば、もっと高速かもしれないと今は思っています。
キャッシュを Enable にして CrystalDiskMarkベンチを行う場合は、キャッシュをできるだけ多く積めば有利で、2chによれば、Areca ARC-1231MLに 2GBという CrystalDiskMarkから送られるデータより大きいキャッシュを積む(photo)と ANS-9010 4台 CrystalDiskMark 1000MB ベンチで1.5GB/sほどになったと言っている人もいます。オンボードRAIDの CrystalDiskMark の結果は安いわりにとても優れているように見え、これはキャッシュの影響でよくなっている分もあるため、RAIDを組む個数を増やすと CrystalDiskMark でのベンチマーク測定結果は良くなりますが、大きなデータの転送時間自体を計測してあまり実際に短くならないので不思議に思っていました。これはキャッシュされる速度とキャッシュサイズ以上の大きなデータの実効転送速度とに差があるのも原因の一つだと思い始めてきました。
5年前の2003年11月24日に生まれて2008年5月に2chで評判となった Gavotte Ramdisk を、私は5年も経った2008年11月になってやっと知りました。久保勇さんは自称RAMディスクマニアということで、実験データも私が自分で行った結果と比較してみて、とても信頼できる良いお方だと思っています。私は Gavotte Ramdisk を見つけてからとても気に入り、webを見るすべてのパソコンにインストールし、さしずめ久保さんの「RAMディスクマニア」ならぬ「RAM disk中毒患者」だったのですが、今回、ANS-9010にもまた中毒になりそうです。
このベンチマーク測定実験後、実用的には4KBの速度が速い方が体感的によく ANS-9010 1台で十分なので、せっかくのANSなのでこれを2ポートとして利用することとし、起動がRAIDカードより速いオンボードRAIDを利用してOSの起動ドライブとして稼働していますが（写真）、ANS-9010を実際に使用してみた長所として ①ECCエミュレーション機能が付いている点、②もし電源が切れてもCFカードにバックアップを数分（SDRAM DIMM搭載容量により5～21分 cf. OSとdeviceは別であることに注意 ）かけてとった後はANS-9010本体の電源も切ってくれるので電源が切断されるたびにバッテリーが空にならない点、あともちろん、③1台当たり32（～64）GBまでメモリーを搭載できる点が i-RAMよりすばらしく、使用してみて私のシステムではANS-9010はとても安定していると思いました。皆さん御期待のSATAⅡになった点ももちろん評価でき、ストライピングRAIDのi-RAMでも十分速かったので体感的にはそれほどアドバンテージは感じられませんでしたが、もちろんベンチマーク計測ではANS-9010の方が高速でした。
尚、本体後面から見て右から2番目のジャンパーピンがECCの切り替えジャンパーだと知らなかったので、すべてデフォルト設定の open のままの「DDR2 ECC Emulation Open: Enable(default)」での測定です。日本の正規代理店「ユニティ」を通して輸入されたANS-9010の本体後面から見て右から2番目ジャンパーピンは、日本語と英語の取扱説明書に「Reserved」、中国語の説明書に「功能保留」と書かれ、おまけに本体底面にも「Reserved」と書いたシールが貼られて見えないようにされています。4重にこう書かれているとどうしても信用してしまいますが、中国語のサイトにはちゃんとこのように、本体後面から見て右から2番目のジャンパーピンが ECC Emulation のジャンパーであることが明記されています。（「ANS-9010的背面」の写真では左から2番目のジャンパー *2）
（*2 このサイトの中国語の「背面」は日本語の「底面」のことで、中国語サイトにあるこのラベルは、本体を逆さにした右（右上）の写真のように、本体の底に貼ってある。図が上下逆さ（天地が逆）なので、私が言う後面から見た場合の見え方と左右反対になります。中国語は繁体字・簡体字を常用漢字に直せば90％は日本語と同じ意味であるが、この場合は意味が違うのと上下が反対なのでわかりにくい。 cached label ）
2009年1月4日の時点でメーカーも自社掲示板で相性が「確認されたRAIDボード」は「Intel ICH8R/ICH9R/ICH10R, ATI SB600/SB750, nVidia 750a SLI」と公表し、別の2008年12月31日時点の Product Compatible List のPDFでも SATAII に対応した物としては、他に「Intel ICH6R/ICH7/ICH7R/ICH8/ICH9, ATI SB400」を上げているのみである。メーカーはRAIDカードとの相性については今後調べると本社から通販で購入した人にメールで連絡を入れたそうなので、メーカーも公式にはまだ未確認・未公表段階ですが、私が実験してみた限りでは、最新の Intel IOP348 I/O processor (1.2GHz) を搭載した RAIDコントローラー・カードとして Adaptec RAID 5805 と ANS-9010 は相性不良問題などなく全く正常に作動しました。
ベンチマークテストが可能であっただけでなく、Windowsのインストールと起動も正常に行うことができました。例によって1点だけ説明書と違う点がありました。Adaptec「クイックスタートガイド」の「Step4 ドライバディスクの作成」の手順です。説明書ではインストールするPCにてAdaptecのドライバーインストール用のCDでブートして、CDメニューで「Create Driver Disk」をクリックしてOSを選択するように書いてありますが、CDでブートしてもLINUXのCUIの画面になるだけでGUIにはなりませんでした。それ以外に説明書には何も書いてないので、試しにドライバーインストール用のCDを別のWindowsのPCに入れてみました。そこからは簡単で、立ち上がった画面の「Create diskette」という文字をクリックするだけで、2種類のドライバーが出てきました。1つは「Windows 2000/XP(32-bit)」で、2つめは「Vista(all)/Windows Server 2003(all)/Windows 2008(all)/XP(64-bit)」でした。1番目のドライバーを選択するとすぐにフロッピーディスクにドライバーを書き込んでくれて、そのあと通常通りWindowsのインストール時に「F6」を押してドライバーを追加してやるだけで、その後も通常通りインストールすることができて、起動も通常通り迅速に立ち上がり、ソフトのインストールやwebの閲覧もすべて正常に行うことができました。Arecaのカードではよくドライブが認識されなくなるそうですが、Adaptec RAID 5805はとても安定していてベンチマークテストでもインストールでも一度もそういったトラブルはありませんでした。
ICH10Rでは私のANS-9010を用いた実験では CrystalDiskMark の Sequential read で656MB/sの転送速度がこのRAIDコントローラーの性能の上限ということがわかり、ANS-9010 2台でSATAⅡを4ポートまではよいが、5ポート以上でストライピングしても実際は無意味なのだとわかりました。（高速ドライブをつなげばつなぐほど速いというものではないということがわかった。 orz ）
また、Intel IOP341 I/O processor(800 MHz) を搭載したHighPoint RocketRAID 3520では CrystalDiskMark の Sequential read の 1000MBテストで約800MB/s程度が、このRAIDコントローラーの性能の上限でした。
これに比べて、1.2GHzの Intel IOP348 I/O processor を搭載した Adaptec RAID 5805 では、RAIDコントローラーのキャッシュ機能を利用した状態で、PCIe x8 スロットを通過してRAIDコントローラー内へのデータを転送可能な最大速度は、CrystalDiskMark の Sequential read 1000MB の実験では、最大転送速度が1.048GB/sとなり、CrystalDiskMark の Sequential read 1000MB でのテストという一定条件下では、ICH10R や HighPoint RocketRAID 3520 よりも高速で、
この2つのコントローラーでは達成しえなかった数値に到達することがわかりました。
（cf. HighPoint RocketRAID 3520 でキャッシュをオン・オフにしたときの 私の1000MBでの再確認実験結果。）
これは、キャッシュ・オンの状態での作業環境において、「キャッシュサイズ512MB～計測したサイズ1000MB」程度（=700MBのCD程度）のサイズのデータ転送をメインとする業務では、Adaptec RAID 5805 での業務作業効率が最も高いことを意味していると思います。ちょうど、パソコン・モニターの画像を再生するという一定条件下において、キャッシュ・サイズが大きいグラフィック・カードを利用すると画像の動きが滑らかであるのと似ていると思います。
公称データや店頭公表データではキャッシュ機能を加味した性能が表示されていることがあるので、それはそのカードを用いてマザーボードとRAIDコントローラー・カード間でデータを転送できる最大throughputの表示であり、接続ドライブとRAIDコントローラー・カード間でのデータ転送速度と区別して考える必要があることがわかりました。
( 3社の製品が 1GB/s突破としてのarecaの公表例・「over 250,000 I/Os 1.2GBs」として1.2GB/s越えを記載するAdaptec本社の公表例)
（Areca ARC-1231MLでの実験結果にも関心のある方は、こちらのリンク先をご覧下さい。）
（HighPoint RocketRAID 3520での実験結果にも関心のある方は、こちらのリンク先をご覧下さい。）
