Software RAID 5: Ubuntu 10.10 vs Windows Server 2008

Door Robkazoe op maandag 7 maart 2011 01:11 - Reacties (19)
Categorie: -, Views: 5.975

Al een tijdje zit ik te testen wat de mogelijkheden zijn met software RAID5. En meerdere malen werd mij geadviseerd om voor een Linux-oplossing te gaan. Toch wilde ik ook de Windows-oplossing een kans geven en uiteindelijk besloot ik eens om een kleine testopstelling te maken om te kijken wat elk platform te bieden heeft. Aan de ene kant heb ik Ubuntu 10.10 (64 bits) gebruikt om de mogelijkheden van het Linux-platform te controleren. Aan de andere kant heb ik Windows Server 2008 R2 Standard (64 bits) gebruikt.

Voor de test heb ik het volgende systeem gebruikt:
#ProductPrijsSubtotaal
4Samsung EcoGreen F3 HD153WI , 1.5TB¤ 62,-¤ 248,-
1Kingston ValueRAM KVR800D2N5K2/2G¤ 23,80¤ 23,80
1AMD Athlon II X2 240E¤ 45,90¤ 45,90
1Intel Postville X25-V SSDSA2MP040G2R5 40GB¤ 79,-¤ 79,-
Totaal¤ 430,60


Doordat Windows en Ubuntu twee compleet verschillende systemen zijn, zal het erg lastig zijn om verschillen te kunnen verklaren tussen de twee bestuurssystemen. Als voorbeeld kun je kijken naar het verschil in het bestandssysteem. Bij Windows is voor NTFS gekozen, voor Ubuntu heb ik het bij ext4 gehouden.

Vanwege het grote verschil tussen Linux en Windows, is er nog een groot probleem. Er zijn voldoende tools om de lees- en schrijfsnelheid te bepalen maar deze tools zullen allemaal een iets andere benadering hebben om de statistieken te berekenen. Daarom heb ik ook een tweetal testsets gemaakt om de schrijfsnelheid in de praktijk te bepalen. Testset één is een map die bestaat uit ruwweg 2 Gigabyte aan data verspreid over 16 mappen en 695 bestanden. Het gaat hier om foto’s, muziek en documenten van school. Testset twee bestaat uit 14,1 Gigabyte aan bestanden verspreid over 19 bestanden. Dit zijn vooral grote ISO- en ZIP-bestanden en een enkele video DVD. Deze zullen van de Intel SSD gelezen worden en weggeschreven naar het RAID5-systeem (3 harde schijven) en naar de los overgebleven harde schijf.

Het opzetten van Ubuntu
Hoewel mijn Linux-vaardigheden lang niet zo goed zijn als mijn Windows-vaardigheden, is het installeren van Ubuntu een niet al te grote en lastige klus. Op het internet is erg veel informatie te vinden over het installeren van Ubuntu en het installeren van MDADM om je RAID5 te beheren. Ubuntu werd op de snelle SSD geplaatst zodat het systeem voldoende snelheid heeft. Vervolgens moest RAID5 aan de praat gekregen worden met behulp van MDADM. De tool is gratis te downloaden via het commando “sudo apt-get install mdadm”. Na een korte installatie heb ik de opdracht gegeven om een RAID5-systeem op te zetten met drie van mijn Samsung harde schijven. Na ruim vijf uur was het systeem opgezet inclusief een volledige format naar ext4.

Ubuntu zelf heeft dus externe software nodig om een RAID5 op te zetten. Maar via de Disk Utility is het wel direct mogelijk om de leessnelheid en de toegangstijd van de harde schijven te controleren.

Grafiek 1 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Leessnelheid: Hoe hoger, hoe beter. Toegangstijd: Hoe lager, hoe beter.
De toegangstijd blijft redelijk gelijk, maar de maximum en gemiddelde leessnelheid ligt bij RAID5 zo’n 60 tot 80 procent hoger dan bij een losse harde schijf. Omdat de Disk Utility geen schrijfsnelheid kon controleren, heb ik daarvoor mijn twee testsets gebruikt.

Grafiek 2 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Wegschrijven van de testsets in seconden: Hoe lager hoe beter.
Waar bij de leessnelheden een flink verschil in zat tussen een losse harde schijf en de gecombineerde RAID5-schijf, daar blijft het bij de schrijfsnelheden wat achter. Bij de testset met de vele kleine bestanden, is RAID5 een kleine 20% sneller. Bij de grote bestanden zit er slechts 3% verschil in het nadeel van de losse harde schijf.

Tijd om de stekker eruit te halen!
Naast de lees- en schrijfsnelheden van RAID5 in combinatie met Linux, was ik ook erg benieuwd naar het heropbouwen tijdens het uitvallen van de schijf. Eerst had ik de vierde en laatste Samsungschijf leeggemaakt om vervolgens als reserve toe te voegen met MDADM. Vervolgens trok ik de SATA-stekker uit één van de drie RAID5-harde schijven en wachtte ik op het systeem dat ging ingrijpen. MDADM had meteen door dat er iets niet helemaal goed ging en gebruikte de reserve schijf om RAID5 opnieuw op te bouwen. Na 5 uur en 13 minuten had hij het systeem weer bij het oude. Een vergelijkbare tijd had MDADM ook nodig om de set als eerste op te bouwen.

Windows Server 2008 R2 installeren
Na Ubuntu, was het de beurt aan Windows Server 2008 R2 Standard Edition. Ook hier verliep de installatie voorspoedig. Het grappige is dat Windows Server standaard weer wel een tool heeft om RAID5 op te zetten. Dat gebeurt via de Microsoft Management Console (kortweg MMC) via de Disk Management optie. Het opzetten en het formateren van RAID5 gaat in Windows Server 2008 alleen niet zo snel als in Ubuntu. Om RAID5 op te bouwen en volledig te formateren naar NTFS, had het systeem bijna twee dagen nodig. Dat belooft zometeen wat met het schrijven van de bestanden.

Grafiek 3 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Leessnelheid: Hoe hoger, hoe beter. Toegangstijd: Hoe lager, hoe beter.
Omdat Windows Server 2008, in tegenstelling tot Ubuntu, geen applicatie bevat die de leessnelheid van een schijf kan testen, moet een download uitkomst aan bieden. Mijn eerste download was HD Tune maar deze zag de RAID5-combinatie niet en maar kon de enkel losse schijven wel beoordelen. Ook de Pro-versie had hetzelfde probleem. Uiteindelijk biedt Performance Test 7.0 uitkomst maar de resultaten lijken niet al te betrouwbaar. Waar meeste testprogramma’s een curve naar beneden laten zien of een horizontale lijn, daar stijgt de snelheid van de schijf met de seconde. Daarnaast kan er maximaal voor twee seconden getest worden waardoor het een erg scheef en niet representatief beeld ontstaat. Ook kon de toegangstijd niet gecontroleerd worden met de applictie.

Grafiek 4 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Wegschrijven van de testsets in seconden: Hoe lager hoe beter.
Ook hier zijn de schrijfsnelheden van de schijven getest met de twee testsets. Het vermoeden tijdens het opbouwen van RAID5 onder Windows Server is uitgekomen. Het RAID5 systeem schrijft onder Windows een heel stuk langzamer dan op de reguliere harde schijf. Bij de kleine bestanden van 2 Gigabyte ligt het verschil op 25 procent. Bij de grote tweede testset loopt het verschil tot zestig procent op.

Windows Server begint (nog meer) te zweten...
Net als Ubuntu ga ik proberen het Windows moeilijk te maken door er een SATA-stekker eruit te trekken. Ook hier zitten een aantal verrassingen in het proces. Als eerste is het onder Windows niet mogelijk om een reserve schijf in te stellen. De RAID-opstelling moet eerst kapot gaan voordat je een reserve schijf kunt activeren en de boel opnieuw kunt opbouwen. Het tweede verschil is dat de Management Console slecht tegen mijn SATA-kabel-verwijder-actie kan. De applicatie loopt vast en het herstarten van de Console duurt enkele minuten. De server blijft nog wel werken maar Windows heeft het er duidelijk moeilijk mee. Nadat de Console weer werkt is het mogelijk om de boel te repareren met een nieuwe harde schijf. Opvallend is de tijd die het systeem nodig heeft om alles opnieuw op te bouwen. Met 5 uur en 30 minuten is dit een heel stuk vlotter dan het opzetten van RAID5 onder Windows.

Conclusie
Na beide tests te hebben uitgevoerd is het eens tijd om de cijfers naast elkaar neer te leggen. Hoe hebben Ubuntu 10.10 en Windows Server 2008 zich staande gehouden in het RAID5-geweld? Wat meteen opvalt is dat het opzetten van RAID5 in Ubuntu veel sneller gebeurt dan onder Windows. Daar scoort Ubuntu punten mee. Maar aangezien je zoiets maar één keer doet, is de meerwaarde van dit positief punt klein. De leessnelheid van de RAID-schijf is redelijk vergelijkbaar al moeten we wel een vraagteken zetten bij de testmethode van Performance Test 7.0. Op dit punt kunnen we dus geen winnaar aanwijzen. Hetzelfde geldt voor het herbouwen van de RAID5 na een uitval. Daar presteren Ubuntu en Windows nagenoeg gelijk.

Grafiek 5 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Leessnelheid: Hoe hoger, hoe beter. Toegangstijd: Hoe lager, hoe beter.
Waar de overige uitslagen nog redelijk bij elkaar liggen, zo verschillend is dat bij de schrijfsnelheid. Bij de enkele schijf worden er vergelijkbare scores gehaald onder Ubuntu en Windows. Maar bij de RAID5-schijf wordt het grootste en belangrijkste verschil gemaakt. De prestaties van Windows lopen hard achteruit waardoor er extra nadelen kleven aan een RAID5-opstelling onder Windows. En dat is natuurlijk niet de bedoeling.

Grafiek 6 - RAID5 Windows vs Ubuntu
Wegschrijven van de testsets in seconden: Hoe lager hoe beter.
Mijn eindadvies is dat Ubuntu 10.10 in combinatie met MDADM de beste keuze is voor een software RAID5. Het is gratis, op het internet is veel informatie te vinden over dit onderwerp en de prestaties zijn veel beter dan onder Windows Server 2008. Voor de schrijfprestaties zijn stukken beter onder Ubuntu waardoor Windows Server 2008 geen serieuze kandidaat meer is voor een opstelling met software RAID5.