SATA, NCQ, SAS og PCI Express

[snorreh]

Storage Review har laget en meget interessant artikkel vedrørende TCQ (Tagged Command Queuing), RAID, SCSI og SATA:

 

A Hard Look at Some Seductive Acronyms

Command queuing is meant to assist multi-user situations, not single-user setups. With the recent release of Intel's 9xx chipsets, pundits and enthusiasts everywhere have been proclaiming that command queuing is the next big thing for the desktop. Wrong. As evidenced by the disparities between the FastTrak S150 TX4 and TX4200 (otherwise identical except for the latter's added TCQ functionality), command queuing introduces significant overhead that fails to pay for itself performance-wise in the highly-localized, lower-depth instances that even the heaviest single-user multitasking generates. It is becoming clear, in fact, that the maturity and across-the-board implementation of TCQ in the SCSI world is one of the principal reasons why otherwise mechanically superior SCSI drives stumble when compared to ATA units. Consider that out of the 24 combinations yielded from the four single-user access patterns, one-to-four drive RAID0 arrays, and RAID1/10 mirrored arrays presented above, the non-TCQ S150 TX4 comes out on top in every case by a large margin. TCQ is only meant for servers, much like the technology mentioned just below.

[el-asso]

Storage Review har laget en meget interessant artikkel vedrørende TCQ (Tagged Command Queuing), RAID, SCSI og SATA:

 

A Hard Look at Some Seductive Acronyms

 

Svært så raske Storage Review er til å konkludere negativt da. Husk at konklusjonen er basert på test av en disk, Raptor:

Innledningsvis sier de:

the Raptor's bridge prevents it from using the SATA II NCQ standard. Thus, to implement tagged command queuing into its budding enterprise-oriented line in a timely fashion, Western Digital opted to include ATA-4-style TCQ in the Raptor.

 

Andre tester viser klare forbedringer med NCQ. Seagate hevder bla at deres 7200 rpm SATA disker med NCQ i test er like raske som Raptor.

 

Techreport konkluderer slik:

Without NCQ, the 925X chipset is very closely comparable to the 875P and K8T800 Pro chipsets. But with both access patterns, Native Command Queuing shows higher transaction rates, lower response times, and only negligible spikes in CPU utilization (below about 3%) versus the non-NCQ configs.

F.eks denne:

Endret 29. juni 2004 av el-asso

[snorreh]

Svært så raske Storage Review er til å konkludere negativt da.  Husk at konklusjonen er basert på test av en disk, Raptor:

Innledningsvis sier de:

Tja, de baserer det nok også på Maxtor MaXLine III som de testet 5 dager tidligere her:

http://www.storagereview.com/articles/2004...07B300S0_1.html

 

Sjekk også denne tråden:

http://forums.storagereview.net/index.php?act=ST&f=4&t=15904

 

Andre tester viser klare forbedringer med NCQ. Seagate hevder bla at deres 7200 rpm SATA disker med NCQ i test er like raske som Raptor.

 

Techreport konkluderer slik:

Denne testen beviser også at Storage Review hadde rett i at NCQ vil gi en merkbar 'overhead':

Endret 29. juni 2004 av snorreh

[el-asso]

Greit nok at de gir en merkbar økning i cpu bruk (som i utgangspunktet er lav), men å ensidig konkludere med at

Command queuing is meant to assist multi-user situations, not single-user setups.

blir feil på et så mangelfullt grunnlag.

 

Seagate er antakelig den diskprodusenten som er kommet lengst med NCQ og for min del tror jeg ikke vi ser potensialet til NCQ før vi får uavhengige tester med disse diskene og f.eks. ICH6 (Seagate og Intel sammarbeider tett om NCQ).

[snorreh]

Greit nok at de gir en merkbar økning i cpu bruk (som i utgangspunktet er lav), men å ensidig konkludere med at  blir feil på et så mangelfullt grunnlag.

Kanskje, men jeg har vanskelig for å være uenig i følgende utsagn:

command queuing introduces significant overhead that fails to pay for itself performance-wise in the highly-localized, lower-depth instances that even the heaviest single-user multitasking generates. It is becoming clear, in fact, that the maturity and across-the-board implementation of TCQ in the SCSI world is one of the principal reasons why otherwise mechanically superior SCSI drives stumble when compared to ATA units.

 

Se her for detaljer:

http://www.storagereview.com/articles/2004...40625TCQ_5.html

Seagate er antakelig den diskprodusenten som er kommet lengst med NCQ og for min del tror jeg ikke vi ser potensialet til NCQ før vi får uavhengige tester med disse diskene og f.eks. ICH6 (Seagate og Intel sammarbeider tett om NCQ).

Vi får se på det, men jeg er fortsatt noe skeptisk

Endret 29. juni 2004 av snorreh

[Martin Lie]

http://www.anandtech.com/storage/showdoc.html?i=2094

 

Riktignok "bare" Matrox (ikke Seagate!?) og ICH6, men konklusjonen er:

The MaXLine III performs just as well as any of the fastest desktop hard drives available today, but when used with an NCQ-enabling controller, the performance potential is improved tremendously. Although we could only show it in one of our three multitasking tests, NCQ can have some pretty serious performance implications for those users who are running a lot of applications simultaneously.

 

...og:

Intel chose wisely when partnering with Maxtor

!?

[snorreh]

Pureblade: Ja, jeg har sett den testen også og synes den var litt rar. Legg forøvrig merke til at Anandtech ikke tester aksesstiden på disken som hadde vært meget interessant med tanke på NCQ. Disse testene gir kanskje et lite hint:

http://www.anandtech.com/storage/showdoc.html?i=2094&p=11

 

Her gjør ikke NCQ det så bra akkurat...

[el-asso]

http://www.anandtech.com/storage/showdoc.html?i=2094&p=11

 

Her gjør ikke NCQ det så bra akkurat...

 

Vet ikke helt hva jeg har gått glipp av i Anandtech sin test eller om det bare er min engelsk som ikke er helt god.

 

The MaXLine III performs just as well as any of the fastest desktop hard drives available today, but when used with an NCQ-enabling controller, the performance potential is improved tremendously

Endret 30. juni 2004 av el-asso

[Martin Lie]

el-asso: Stikkordet i setningen du quoter er "potential". Et potensiale blir dessverre ikke alltid innfridd.

 

Anandtechs tester viser at NCQ jevnt over gir liten gevinst (i benchmarkene som AT bruker) eller til og med tap, men at det også finnes steder med betydelig ytelsesøkning. F.eks. den første testen på denne siden:

http://www.anandtech.com/storage/showdoc.html?i=2094&p=12

 

Det virker imidlertid som om det er vanskelig å benchmarke fordelene/ulempene med NCQ. Minner meg litt om benchmarking av HyperThreading, der fordeler i flertåds-scenarier er vanskelig eller umulig å få frem i single-threaded benchmarks.

 

NCQ kommer nok ikke til sin rett med mindre benchmarken inkluderer flertråds samtidig harddisk-access. Så da er spørsmålet hvor slike scenarier faktisk opptrer i "the real world"...

 

Antakeligvis har snorreh rett (indirekte) i at det typisk er i servere/flerbruker-miljø dette bruksmønsteret forekommer, men jeg kan ikke se at slike ting ikke også kan oppstå i enbruker-miljø, spesielt dersom prosessoren støtter HT eller har mer enn én kjerne.

Endret 30. juni 2004 av Pureblade

[Martin Lie]

Legg forøvrig merke til at Anandtech ikke tester aksesstiden på disken som hadde vært meget interessant med tanke på NCQ.  Disse testene gir kanskje et lite hint:

http://www.anandtech.com/storage/showdoc.html?i=2094&p=11

 

Her gjør ikke NCQ det så bra akkurat...

De testene du peker på representerer sekvensiell lesing fra harddisken (forutsatt at filene som leses ikke er merkbart fragmentert).

 

I slike tilfeller har ikke NCQ-disker noen fordel overfor andre, ettersom lese-instruksjonene ankommer i samme rekkefølge som det mest fornuftige access-mønsteret på harddisken. Testene tyder altså etter mitt skjønn ikke på at NCQ gir dårligere latency (access-tid) på harddisk-nivå.

 

Det jeg tror er at NCQ har dårligere latency på kontroller-nivå. Altså, ICH6 i NCQ-modus opererer bittelitt saktere enn ICH6 i vanlig modus. Fordelen med NCQ er at man henter inn igjen det tapte, og forhåpentligvis mer til, ved at harddisken sørger for beste mulige lese-rekkefølge. Dette forutsetter som sagt at den opprinnelige lese-rekkefølgen ikke allerede er den beste, som ved sekvensiell lesing.

 

NCQ-modus har antakelig middels kontroller-latency og middels harddisk-latency, mens vanlig modus har bedre kontroller-latency og dårligere harddisk-latency.

 

Med andre ord tror jeg at NCQ er bedre på såkalt random access latency, mens vanlig modus er best for såkalt sekvensiell access latency.

 

Når flere prosesser/tråder leser fra harddisken "samtidig", så vil harddisken få lese-instruksjoner for informasjon som ligger spredt på disken - altså relativt tilfeldig (random access), og det er først da NCQ relativt sett fører til ytelsesforbedring.

 

Edit:

Alternativ: Det kan hende det er feil at det er ICH6 som er tregere i NCQ-modus. Kanskje det er harddisk-kontrolleren som er tregere? Uansett blir poenget med latency i kontrolleren vs. latency ved random access-lesing fra disken det samme - med NCQ taper man det ene stedet og vinner det andre.

Endret 30. juni 2004 av Pureblade