选取标准的学问——评3ware 9550SX系列SATA RAID卡

厂商标准要取舍，敢对Intel说No

工业标准当然要大力支持，至于厂商标准则不宜一味盲从。所谓厂商标准，这里指某行业领先厂商的强势产品在市场上所形成的事实标准。Intel的IOP就是典型的例子。

IOP即I/O Processor，是专门用于I/O的处理器。如果将RAID卡比作计算机系统的主板，则IOP不仅对应CPU的角色，还起到芯片组的作用。有了IOP，再配上适当的接口芯片（并行SCSI、SAS或SATA），RAID卡的硬件构架就基本成形了，厂商可以将主要精力集中在RAID软件的开发和后期测试上。

Intel的IOP从i960家族开始不断发展壮大，直到现在基于Intel XScale架构的IOP300系列。由于Intel是积极推动各种工业标准的行业领导厂商，其IOP吸纳各种标准的速度非常之快，基本上选择最新型号的Intel IOP即可获得对流行工业标准的支持。譬如：IOP331支持PCI-X（1.0），IOP332/333支持PCI Express（PCIe），三者都支持DDR 333/DDR2-400内存和RAID 5运算需要的XOR引擎，IOP331/333还支持RAID 6硬件加速。这样一来，RAID卡厂商的工作可以说是大为简化。事实上，随着Intel IOP的普及，近年来RAID卡市场上活跃的厂商数量不断增加，客观上也起到了降低进入门槛的作用。

Intel IOP333 I/O处理器逻辑组成

显然，Intel正把它在PC领域取得成功的商业模式推广到存储领域来。不过，IOP也继承了Intel CPU的通病——过于通用化，这一点在应用性质相对单一的I/O处理上暴露得尤其明显，甚至一些专门设计的ASIC反而会有更好的性能表现。从上图中可以看出，IOP333的DMA通道只有2个，对于I/O处理来说未免有不敷使用之虞。

3ware Escalade 8500-8 SATA RAID卡

3ware很早就意识到了Intel IOP的局限性，因此在其RAID卡中采用了独有的StorSwitch架构。笔者在2002年年底曾经测试过3ware的Escalade 8500-8 SATA RAID卡，如上图所示，圆圈A中标出的芯片为负责数据处理的“P-Chip”，相当于IOP；圆圈B中标出的芯片为负责硬盘接口的“A-Chip”，P-Chip和A-Chip组成了StorSwitch架构。作为第一代SATA RAID卡，Escalade 8500-8的A-Chip支持4个并行ATA（PATA）通道，通过Marvell 88i8030桥接芯片连接SATA硬盘驱动器。圆圈C中是存储及装载Firmware的功能区，一颗ST10172L MCU（微控制器单元）负责执行代码。

在2004年3月被AMCC收购前夕，3ware完成了9500S系列的设计。与8500系列相比，采用第6代StorSwitch架构的9500S系列支持的内存从2MB或4MB SRAM改为128MB或256MB ECC SDRAM，由一颗50MHz的NEC处理器执行Firmware，并支持电池备份单元（Battery Backup Unit，BBU）。9500S的P-Chip内部有14个DMA通道，每台硬盘驱动器分配一个的话还能保留2个自己使用。9500S系列仍然通过Marvell 88i8030实现对SATA的支持，自然也还不能支持已逐渐兴起的SATA Ⅱ。总的说来，9500S系列在P-Chip和A-Chip的搭配方式及支持的硬盘驱动器数量等架构方面的变化不算很大，进一步提高性能似乎是其主要诉求。

9550SX-8LP的接口控制芯片及连接器

从这个角度上看，9550SX系列虽然型号上的变化不大，架构上的改动可不小：外部总线从64位/66MHz PCI升级为64位/133MHz PCI-X，支持DDR2-400 SDRAM，最多16个SATA端口。当然，支持正当红的SATA Ⅱ也可算一条，这自然要归功于采用Marvell 88SX6081作为A-Chip。Marvell 88SX6081是8端口的“SATA Ⅱ”控制芯片，2颗即可提供16个端口，与之前用3颗3ware的PATA控制芯片支持12端口的作法相比要节省不少空间。

P-Chip实际上就是3ware的IOP

不过，最关键的改变还是P-Chip，PCI-X和DDR2-400都要拜它所赐。据巨擎天先生介绍，这颗顶着AMCC“帽子”的芯片内部有32个DMA通道，本来留给硬盘驱动器16个就可以了，多出一倍主要是为PM（端口多路器）准备的，但现在看来PM的应用状况并不理想。

总线从64位/66MHz PCI升级为64位/133MHz PCI-X、DMA通道从14个增加至32个、内存从PC100 SDRAM跃升至DDR2-400 SDRAM是第7代StorSwitch架构的主要特征。尽管如此，Firmware却只是改进而并没有换代。巨擎天先生介绍说，3ware SATA RAID卡的Firmware都是用C语言编写的，9550SX系列主要是把编译器从NEC换成PowerPC的重新编译了一下，因此它还可以使用9500S的驱动程序。

200MHz的PowerPC 405CR及其内存

编译器之所以要换成PowerPC的，原因在于负责执行Firmware的处理器是PowerPC 405CR，这颗200MHz的嵌入式处理器能够以更快的速度执行Firmware，有助于提高性能。2004年5月，AMCC从IBM手中获得了PowerPC 400系列的知识产权和产品线，自然没有放着不用的道理。

不管Firmware有多大的变化，硬件构成的全面升级都是毋庸置疑的。因此，9550SX系列RAID 5读取的性能超过800MB/s，写入也超过380MB/s。相比之下，9500S系列RAID 5读取的性能为410MB/s（使用8台硬盘驱动器，再增加也没有用，因为已差不多把64位/66MHz PCI用到极限），写入则不超过110MB/s，因此3ware宣称有超过200%的性能提升。

为了进一步证明第7代StorSwitch架构的优越性，3ware用9550SX-8LP与同样8端口、支持SATA Ⅱ（也基于Marvell 88SX6081控制芯片）但却采用Intel IOP331的LSI逻辑（LSI Logic）MegaRAID SATA 300-8X进行了对比，数据显示有2倍以上的性能优势（测试环境同上）。不过，对于这种厂家所做的对比测试，我们不建议作为采信的依据。

在IOP部分“自力更生”的情况下，9550SX系列在外部总线（PCI-X）、内存支持（DDR2-400）、SATA Ⅱ等主要规格方面都已经达到了基于Intel IOP的SATA RAID卡中的佼佼者的水准，AMCC又有PowerPC 440的储备，未来一段时间内也不用担心处理能力不足，看来3ware SATA RAID卡的“独木桥”是要坚定地走下去了。可是，转过头想想，“Intel阵营”的SATA RAID卡已经开始忙活PCI Express和RAID 6了，难道好不容易“跟上潮流”的3ware又要被甩下？

对于笔者“何时推出9550SE（个人推测的PCI Express版本，因为如‘X’代表PCI-X，则‘E’对应PCI Express）？”的提问，巨擎天先生表示，目前主板上的PCI Express插槽以×4居多，其带宽（单向1GB/s，对RAID应用来说双向意义不大）与PCI-X 1.0基本相当，必要性不是很大。PCIe ×8的带宽两倍于PCI-X 1.0，可以进一步发挥9550的性能——9550SX使用12台硬盘驱动器就已接近PCI-X 1.0实际带宽的极限（800MB/s），16台硬盘驱动器基本上不能再带来提高了。问题是现在虽然可以找到×8的插槽，但很少有主板具备1个以上的插槽，而允许最多4块卡共存于同一系统乃是3ware SATA RAID卡的一大特点。巨擎天先生认为，PCIe ×8插槽可能要到明年下半年才会比较普及，所以估计“9550SE”也不会过早推出。

至于近来受到厂商热捧的RAID 6，巨擎天先生认为迟早大家会比较看重，但现在并不急于推出，因为特别需要的客户还不多。他同时表示，RAID 6对性能影响较大，与RAID 5相比，读性能下降15%～25%，写性能有时会下降33%之多，而不是有些厂商所宣称的只有1%的性能下降。总的说来，RAID 6的性能要慢慢接近RAID 5才可以得到比较广泛的使用。