koyatenn
koyatenn
画質マニアです。また音質マニアでもあります。 質感と立体の表現を好みCRT, 撮像管, 70mmフィルムなどの画を好みます。 普段はTwitterにいます。 LaserDiscを主とした…

マイルーム

koyatenn Room
koyatenn Room
その他 / その他 / オーディオ・シアター兼用ルーム / ~6畳 / 防音なし / スクリーンなし / ~2ch
主にLaserDiscを扱っております。 現在はLaserDiscをファイル化しPC Transportで再生するファイルベースのシステムの研究に注力しているため、その関係の機器が多いです。 …
所有製品
  • TOS(光・角形)デジタルケーブル
    1ST STORAGE AUDIO SMO6
  • USBケーブル
    SUPRA USB 2.0
  • D端子ケーブル
    FURUTECH FVD-77
  • D端子-RCA色差ケーブル
    FURUTECH FVD-73
  • その他ケーブル
    FURUTECH FVS-71

レビュー/コメント

レビュー/コメントはありません

カレンダー

      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

最新のレス

お気に入り製品

お気に入り製品はありません

日記

ストアスイッチアーキテクチャの活用案 -PC Transport System

このエントリーをはてなブックマークに追加
2020年07月18日

※記載内容に誤りがあったため修正しました。

先日InfiniBandの導入検討を再開しましたが、それが切っ掛けで過去に画質, 音質の検証やベンチマークを検討していたものの実現しなかったシステムを思い出しそれを切っ掛けに新たな案を思いつきました。

ストアスイッチアーキテクチャの活用です。
ストアスイッチアーキテクチャはUltraATAのバスあたりの最大デバイス数の少なさを逆手に取ったRAIDコントローラーのアーキテクチャであり、バス型インターフェースであるUltraATAをポイントツーポイントのインターフェースとして用いる事で広い帯域幅と高いパフォーマンスを実現しようというものです。

それまでRAIDコントローラーでは一般的にバスあたりの最大デバイス数が多くバス調停機能も強力なSCSIが用いられていました。SCSIはコマンドの処理をCPUではなくコントローラーに内蔵されたRISC Processorが行っていたりATAよりも早い段階からDMA転送をサポートしていたりとハイパフォーマンスで高機能なインターフェースとして知られていました。

所がDMA機能が強化されると同時に帯域幅の向上も図られたUltraATAの登場でATAドライブのパフォーマンスが向上した事もあり、ローエンドのRAIDシステムではATAドライブとUltraATAインターフェースが用いられる様になりました。
当初のATA RAIDはI/O Prossorに内蔵されたPCI to PCIブリッジの先のセカンダリPCIバスに複数のUltraATAコントローラーを配置するという当時のSCSI RAIDのインターフェースをそのままUltraATAに置き換えただけの実装が成されていました。

そんな中に登場したのがUltraATAの欠点を逆手に取ったストアスイッチアーキテクチャです。
インターフェースやドライブそのもののパフォーマンスの低さはそのままに、各ドライブに専用のUltraATAバスを割り当てポイントツーポイント接続としI/O Processorから共有バスを介さずUltraATAドライブに独立アクセスを可能とする事で高いパフォーマンスを得ようと言う物です。
つまり共有バスの順番待ちに伴う時間の無駄を排除するついでにRAID全体での総帯域幅を拡大する事で高いパフォーマンスを得ようとする物です。

3WareはTCQを用いる事でランダムアクセスのパフォーマンス改善を図っていますが、UltraATAインターフェースのTCQの性能がそもそも良くなかったりやUltraATAドライブの回転数が低かったりとパフォーマンスの低さはそのままになっていますので、当然の事ながらランダムアクセスのパフォーマンスではSCSIの様には行きません。


ストアスイッチアーキテクチャのRAIDコントローラーはICこそ1チップ化されずI/O Prossorを1つと4ch UltraATAコントローラーを最大3つとなっていましたが、やっている事は後に登場するRAID on Chipによく似ています。

RAID on Chipのアーキテクチャは高いスループットと低レイテンシそして高い電力効率が特徴です。
これは、I/O Processor ⇔ ストレージI/Fコントローラー間にセカンダリPCIバスを介する事無く、I/O Processorの内部バスに直接ストレージI/Fコントローラーを接続する事で無駄を抑えた結果です。

しかし殆どのRAID on ChipではSASやSATAなど画質, 音質に問題のあるストレージI/Fが用いられておりAudio/Video用PC Transportに好都合な製品が殆どありませんでした。

所がストアスイッチアーキテクチャはUltraATA用に開発されたものでありAudio/Video用PC Transportに非常に好都合な製品が幾つか存在しています。

3WareのAMCCによる買収以前のストアスイッチアーキテクチャのRAIDカードはUltraATAをネイティブインターフェースとした製品のみが存在しております。
最後の世代の3世代はMarvell製UltraATA to SATAブリッジを搭載したSATAモデルが存在しており、最終世代ではSATAモデルのみ存在しております。

AMCCのブランドとなった3Ware最初の製品でSATAをネイティブインターフェースとしたPCI-X接続のRAIDカードが登場します。


Audio/Video用PC Transport用途でストアスイッチアーキテクチャを用いるRAID on Chipに対するメリットは、UltraATAを使える製品が存在している事にあります。

UltraATAは画質, 音質の比較的良いシングルエンドのパラレルインターフェースです。
この点はSATA, SASを用いる多くのRAID on Chipに対するメリットです。

しかし、ATA系インターフェースであるため通常はコマンド処理をCPUが行う必要がある為CPU負荷が高くこの点がSCSIに対して画質, 音質的に不利な部分でした。
ハードウェアRAIDではATAコマンドの処理をCPUに行わせずRAIDコントローラー側で行います。
その為ATA系インターフェースの欠点であるCPU負荷の高さを解決可能であり画質, 音質的に有利となります。

UltraATA, SCSI, PCIなどバス型インターフェースではバスあたりのデバイス数, バス内のデバイスに同時アクセスする数が増えれば増える程に画質, 音質が悪化します。
ストアスイッチアーキテクチャではこの問題を容易かつ確実に回避出来る事が最大のメリットとなります。

また、ATA系RAIDの欠点であるランダムアクセスのパフォーマンスはシーケンシャルアクセスが主であるAudio/Video用PC Transport用途では大きな問題となりません。

このようにストアスイッチアーキテクチャのATA RAIDにはATA系インターフェースやバス型インターフェース更には多くのRAID on Chipの欠点を回避する様々な特徴がありAudio/Video用PC Transport用途に適している物と考えられます。


元々音質の良いSCSIインターフェースのRAIDコントローラーにもRAID on Chipを用いた物は少数ながら存在しており現在私はそれを使用しております。

ストアスイッチアーキテクチャを用いたATA RAIDのSCSI RAIDに対する優位性は何でしょうか?
それはポイントツーポイント接続とUltraATAドライブのドライブ辺りの記憶容量です。

SCSI RAIDはRAID on Chipを用いた物を含め共有バスを用いてSCSIドライブと接続します。
RAID on Chipを用いた物では最大2chの共有バスを持つ製品が存在しています。
その為、共有バスにそれぞれ1つのSCSIドライブと接続する事で事実上のポイントツーポイントで接続する事も可能ですがSCSIドライブは最も大きな物でも300GBの記憶容量しか持たない為必要十分な記憶容量を確保する事が難しくなります。

ストアスイッチアーキテクチャを用いたUltraATA RAIDでは最大12chの独立バスを持つ製品が存在しています。
その為ポイントツーポイント接続は必然となり、更にUltraATAドライブは最も大きな物では500GBの記憶容量を持つため必要十分な記憶容量を確保する事が容易に可能となります。

RAIDコントローラーを用いる事によりCPU負荷での差は埋められ、ストアスイッチアーキテクチャによるポイントツーポイント接続では寧ろ優位に立てる事さえ考えられます。

更にUltraATAドライブは安価で入手性も良いためより柔軟な運用を可能とする事にも期待を持てるのです。


ストアスイッチアーキテクチャを用いた3Ware製ATA RAIDカードですが私も一つ所有しております。
嘗てSATAドライブの画質, 音質の検証とRAIDカードのベンチマークを目的に入手したもので、3WareがAMCCに買収される前最後に発売したSATAモデルハイエンドの12ポートモデル、そのAMCC買収後に生産された個体です。

SATAドライブの検証用に入手したものですので当然SATAモデルであり、残念ながらVideo/Audio用途のPC Transportに適した製品ではありません。

その1世代前まではUltraATA/133とSATAモデルが共存しており何方もハイエンドでは12ポートの製品が存在しており、私はそれを探していたのですが当時は入手に至りませんでした。


このような感じで現在私はストアスイッチアーキテクチャを用いたUltraATA RAIDの有効活用を目的とした導入を検討しております。

次回の日記→

←前回の日記

レス一覧

  1. こんにちは

    以前書きました事と重複しますが私のパソコンは現在Z390チップセット(ASUS ROGシリーズ)です。最近の構成の良いところはintelのSSDであればCPUと直結できるというところです。
    サウンドやLANやUSBなどが集結しているチップセット(昔だとSounthBridge)を使うことがないので凄くスッキリです。
    https://www.intel.co.jp/content/dam/www/public/us/en/images/diagrams/16x9/z390-chipset-block-diagram-16x9.png

    これに、さらにRaidが乗っかります。まだ新しいこの技術
    「Virtual RAID on CPU」。
    https://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/support/articles/000024550/memory-and-storage.html

    私はメンテナンスのし易さから、WindowsOSによるソフトウェアRAIDを使用しています。今年の5月にも1台HDDが壊れて片肺運転になったのを修復(RAIDミラー再構成)しました。
    という訳で、使い易さから私はソフトウェアRAID(職場ではAdaptecのハードウェアRAID)を使っていますので「Virtual RAID on CPU」を試す機会はこの先も無さそうですが、koyatennさん興味あれば今後の検討にどうでしょう?まぁRAIDの計算にCPUを使うのでソフトウェアRAIDとハードウェアRAIDの中間、ハイブリッド型という中途半端さはありますが・・・・。

    bynightwish_daisu at2020-07-18 23:42

  2. nightwish_daisu様 ごきげんよう。

    レスをありがとうございます。


    LGA1156版NehalemからPCI-EコントローラーがCPUに内蔵され、SSDもNVMeになってネイティブでPCI-Eに対応しストレージのCPU直結が可能になりましたね。

    PCI-Eの音質が良くないので私はVideo/Audio関係を専用PCに隔離してPCI/PCI-Xで扱う様にシステムを構築しております。
    私が未だにSCSI Parallel Interfaceに拘り続ける理由やKONA 5を導入せずKONA LHを使い続ける理由はこの辺りにあったりします。

    ですので私がVideo/Audio用途でNVMe SSDの導入をする事は基本的に無いと思います。
    例外があるとすればXeon D-2100シリーズを用いたオンメモリDLNA Serverを構築する時にBootドライブやRAM Diskのバックアップ先としての導入になるかと思います。


    それと、本文に書き忘れていた事に気付き後ほど書き足す予定なのですけれどバス型I/Fはバスあたりのデバイス数が増えれば増える程画質, 音質が悪くなる傾向があるのでその点でもストアスイッチアーキテクチャに注目しております。


    Video/Audio以外の用途ではVirtual RAID on CPU, NVMe, 3DXpoint SSD(Optane)は大変魅力的なテクノロジーであると考えております。

    bykoyatenn at2020-07-19 00:47

  3. koyatennさん レスありがとうございます。

    PCI-Eがチップセット接続(DMI3.0経由でCPUと繋がる)なのがネックになっているのかな?と想像していて、PCI-EがCPUと直結ならどうか?と思ったのですが、そういう話ではなかったのですね。すみません。

    帯域不足から私もネイティブなPCIを残したかったのですが、環境の変化からSandyBridgeの辺りからアナログキャプチャーはやめてしまいました。ブリッジIC経由のPCIでは確かうまくキャプチャーボードがうまく動かなかったような・・・記憶でした。
    ブレない信念に敬服致します(^^

    bynightwish_daisu at2020-07-19 01:05

  4. nightwish_daisu様

    レスをありがとうございます。


    こちらこそ説明不足で申し訳ございません。

    PCI-Eの画質, 音質が良くないという感じです。
    この事を確認する為数年前に、E7520 + 6300ESBの乗ったマザーボードにIntel Pro/1000 ServerAdapterのPCI-X版, PCI-E版やAdaptec AIC-9410Wの乗ったPCI-X版HostRAID, Adatec SAS RAID 51645(PCI-E x8)などを取り付け傾向の分析を行っておりました。

    DMIもESIも系I/FですのでICH7Rや6321ESB2から出ているPCIも試しましたけれど駄目でしたね。
    PCI-E x8 to 2 PCI-Xの6700PXH, 6702PXH-Vも恐らくは。


    Intelチップセット以外のPCIは何かとトラブルが多いと聞きますね。
    私はVideoキャプチャ関係ではE7505チップセット搭載のSupermicro X5DA8のPCI-X133スロットにAdaptec SCSI RAID 2230SLP(15000rpm HDD x5 RAID0), PCI-X100スロットにAJA KONA LHを取り付けて行っております。
    BootはPCI(32bit/33MHz)にAHA-3940AUWD(15000rpm HDD x1)を取り付けそちらから行っています。

    InfiniBandやストアスイッチアーキテクチャを用いたATA RAIDの導入を考えるとAGPが無い分PCI-Xのch数が多いE7501やPCI-Xを3ch使用可能なAMD8132が気になる所です(^_^)

    bykoyatenn at2020-07-19 01:29

レスを書く

レスを書くにはログインする必要があります
ログインする