O RAID0 Realmente Aumenta o Desempenho de Disco?
Por Gabriel Torres e Cássio Lima em 08 de novembro de 2006

Introdução

RAID0, também conhecido como divisão de dados, pode ser usado quando você quer aumentar o desempenho do seu disco. Ele funciona acessando dois discos rígidos idênticos em paralelo, em teoria dobrando a taxa de transferência de dados entre o computador e os discos rígidos. Nós estávamos curiosos para saber se o RAID0 realmente aumenta o desempenho de disco e qual seu impacto no desempenho geral do micro. Para responder esta questão montamos um micro com um sistema RAID0, rodamos programas de teste de desempenho e comparamos com este mesmo micro com apenas um único disco rígido instalado. Configuramos nosso sistema RAID0 com vários tamanhos de divisões, de 4 KB até 128 KB, para verificarmos qual configuração apresenta o melhor desempenho. Confira.

Nós já publicamos um tutorial completo ensinando como montar um sistema RAID. Neste tutorial explicamos como o RAID funciona e como configurar seu próprio arranjo RAID. Leia este tutorial caso queria saber mais detalhes técnicos a respeito do funcionamento do RAID.

O procedimento do nosso teste consistiu na formatação de um único disco rígido e na instalação de todos os programas descritos na próxima página. Feito isto, rodamos os programas de teste de desempenho e anotamos os resultados. Em seguida instalamos um segundo disco rígido idêntico e configuramos os dois discos para trabalharem em um arranjo RAID0 usando o tamanho da divisão padrão, que era de 128 KB. Repetimos todo o processo (formatação, instalação e execução dos programas de teste de desempenho) a cada rodada, diminuindo o tamanho da divisão até chegar ao tamanho mínimo possível, que era de 4 KB.

Nós medimos dois aspectos: a taxa de transferência do disco rígido e o desempenho geral do micro. Enquanto o primeiro aspecto diz se o desempenho de disco realmente aumenta com o RAID0, o segundo aspecto diz se este aumento no desempenho de disco (caso exista) influenciará no desempenho geral do micro, ou seja, se haverá aumento de desempenho quando você trabalha com programas do dia-a-dia, como o Microsoft Office.

Nós brincamos com o tamanho das divisões porque esta é uma das grandes questões que os usuários têm quando montam um sistema RAID0: qual tamanho de divisão devo usar? Qual oferece maior desempenho? Falaremos sobre isto também.

Veja como foi o teste.

Como Testamos

Em nossos testes de desempenho usamos a configuração listada abaixo. Entre as nossas sessões de teste o único dispositivo diferente era a configuração do disco rígido.

Configuração de Hardware

Configuração de Software

  • Windows XP Professional instalando em NTFS
  • Service Pack 2
  • DirectX 9.0c

Versão dos Drivers

  • Versão do driver de vídeo nVidia: 91.47.
  • Versão do driver do chipset Intel Inf: 8.0.1.1002.
  • Versão do driver de som: Sigmatel 5.10.5143.
  • Versão do driver de rede: Intel Pro/1000 9.5.12.0
  • Versão do driver RAID (Marvell): 1.1.0.38-beta
  • Versão do driver RAID (Intel): 5.5.0.1035

Programas Usados

Adotamos uma margem de erro de 3%. Com isso, diferenças de desempenho inferiores a 3% não podem ser consideradas significativas. Em outras palavras, produtos onde a diferença de desempenho seja inferior a 3% deverão ser considerados como tendo desempenhos similares.

HD Tach 3

Nós medimos a taxa de transferência do disco rígido com o HD Tach 3. Nos gráficos abaixo você pode ver a taxa de transferência de nosso disco rígido Samsung HD080HJ quando ele foi configurado sozinho (o micro com um único disco rígido) e então quando instalamos os dois discos em modo RAID0. O HD Tach 3 fornece dois resultados: taxa de transferência de leitura em rajada (burst read rate), que é a taxa de transferência máxima que o disco pode alcançar, e a taxa de transferência de leitura média. Você pode ver os resultados para vários tamanhos de divisões (stripes) que configuramos. Os resultados estão em MB/s e, portanto, quanto maior, melhor.

A taxa de transferência de leitura em rajada do disco rígido aumentou entre 49,17% e 57,39% quando usamos a configuração RAID0 em vez de ter apenas um único disco rígido. A diferença de desempenho entre o melhor resultado do RAID (divisão de 32 KB) e o menor resultado do RAID (divisão de 64 KB) foi de 5,52%.

A taxa de transferência de leitura média aumentou entre 93,76% e 101,36% quando usamos a configuração RAID0 em vez de apenas um único disco rígido – em outras palavras, o RAID0 dobrou a taxa de leitura média do disco! A diferença de desempenho entre o melhor resultado do RAID (divisão de 32 KB) e o menor resultado do RAID (divisão de 128 KB) foi de 3,93%.

PCMark05

Nós usamos o PCMark05 para conduzir dois testes: o de teste de desempenho do disco rígido e o teste de desempenho geral do micro, chamado Sistema (System). No primeiro teste queríamos ver o aumento de desempenho de disco com a utilização do arranjo RAID0 em vez de apenas um único disco rígido. No segundo teste queríamos ver se este aumento de desempenho de disco implicaria no aumento de desempenho geral do micro.

A bateria Sistema (System) realiza os seguintes testes: Tempo de carregamento do Windows XP (HDD XP Startup), Física e 3D (Physics and 3D), Janela 2D Transparente (2D Transparent Window), Pixel Shader (3D Pixel Shader), Renderização de página Web (Web Page Rendering), Decriptografia de arquivos (File Decryption), Acesso à Memória de Vídeo 2D em 64 linhas (2D Graphics Memory – 64 lines), Utilização Geral do Disco (HDD General Usage) e três testes de multithreading. Os resultados são dados em uma unidade específica do PCMark05.

A bateria Disco Rígido (HDD) realiza os seguintes testes: Tempo de carregamento do Windows XP (XP Startup), carregamento de programas, uso geral, verificação de vírus e escrita de arquivo. Os resultados são dados em uma unidade específica do PCMark05.

Na bateria de testes de desempenho de disco os resultados aumentaram entre 34,40% e 47,39% quando usamos a configuração RAID0 em vez de usarmos apenas um único disco rígido. A diferença de desempenho entre o melhor resultado do RAID (divisão de 128 KB) e o menor resultado do RAID (divisão de 4 KB) foi de 9,66%.

O desempenho geral do micro aumentou entre 4,44% e 8,82% quando usamos a configuração RAID0 em vez de usarmos apenas um único disco rígido – excluindo o resultado com divisão de 64 KB, que foi 3,73% menor do que o resultado obtido com apenas um único disco rígido instalado. Como você pode ver, um grande aumento de desempenho de disco aumenta um pouco o desempenho geral do micro – mas não tanto quanto o aumento de desempenho de disco em si.

SYSmark2004

O SYSmark 2004, que é um programa que simula a utilização de aplicativos reais. Dessa forma, consideramos este o melhor programa para medir, na prática, o desempenho de uma máquina.

Os testes se dividem em duas categorias:

  • Criação de conteúdo Internet (Internet Content Creation): Simula a criação de uma página web avançada contendo texto, imagens, vídeos e animações. Para isso são utilizados os seguintes programas: Adobe After Effects 5.5, Adobe Photoshop 7.01, Adobe Premiere 6.5, Discreet 3ds Max 5.1, Macromedia Dreamweaver MX, Macromedia Flash MX, Microsoft Windows Media Encoder 9, McAfee VirusScan 7.0 e Winzip 8.1.
  • Utilização de aplicativos populares (Office Productivity): Simula tarefas comuns em um escritório como uso de e-mails, criação de documentos e apresentações e uso de banco de dados. Para isso são utilizados os seguintes programas: Adobe Acrobat 5.05, Microsoft Office XP SP2, Internet Explorer 6.0 SP1, NaturallySpeaking 6, McAfee VirusScan 7.0 e Winzip 8.1.

Para uma melhor visualização nós separamos os resultados em três gráficos: Desempenho Geral, Criação de Conteúdo Internet e Aplicativos Populares.

No resultado de Desempenho Geral fornecido pelo SYSmark2004 pudemos ver diferença de desempenho entre o único disco rígido e o arranjo RAID0 em apenas metade de nossos testes, quando usamos divisões de 4 KB, 8 KB e 128 KB (5,29%, 3,90% e 4,46%, respectivamente).

Na etapa de Criação de Conteúdo Internet pudemos ver diferença de desempenho apenas quando usamos divisões de 128 KB (3,22%) e 4 KB (4,08%). Não vimos nenhuma diferença na bateria de Criação 3D e a maior diferença de desempenho foi na bateria de Criação 2D, onde o uso do RAID0 resultou em um aumento de desempenho entre 5,39% e 8,52%. Na bateria Publicação Web pudemos ver apenas um aumento de desempenho quando usamos divisões de 128 KB (3,73%) e 4 KB (3,61%).

Na etapa de Utilização de Aplicativos Populares pudemos ver diferença de desempenho apenas quando usamos divisões de 128 KB (5,80%), 8 KB (5,07%) e 4 KB (6,52%). Na bateria de Comunicação vimos um ganho expressivo de desempenho quando usamos divisões de 4 KB (15,25%), 8 KB (11,30%), 16 KB (5,08%) e 128 KB (13,56%). Não vimos diferença de desempenho nas etapas de Criação de Documentos e Análise de Dados.

Conclusões

E então, o RAID0 realmente aumenta o desempenho de disco? Definitivamente sim. Em nossos testes o RAID0 dobrou a taxa de transferência de leitura média de nosso disco rígido.

Como este aumento de desempenho de disco reflete no aumento geral do micro? Isto dependerá do tipo de aplicação que você trabalha: programas que fazem muitos acessos ao disco serão os mais beneficiados, obviamente. No PCMark05 este aumento foi entre 4,44% e 8,82%, enquanto que no SYSmark2004 o melhor resultado foi na bateria Comunicação, onde vimos um aumento de 15,25%. Neste mesmo programa, a bateria de Utilização de Aplicativos Populares sofreu um aumento de desempenho de até 6,52%, enquanto que vimos um aumento de desempenho de até 8,52% na etapa de Criação 2D.

Com o preço dos discos rígidos ficando cada vez mais baixos, faz muito sentindo montar um sistema RAID0 se você for montar um micro de alto desempenho. Se você está disposto a comprar um disco rígido de alta capacidade para o seu micro, considere a opção de comprar dois discos com a metade da capacidade cada – por exemplo, em vez de comprar um único disco de 160 GB, opte por comprar dois discos de 80 GB. A capacidade total será a mesma e o seu micro ficará mais rápido. Mas não esqueça de escolher uma placa-mãe com função RAID on-board. Além disso, você terá de configurar o micro para usar RAID0, é claro.

Sobre o tamanho da divisão que você dever usar, isto dependerá do tipo de aplicação que você trabalha. Como usamos diferentes programas para medir o desempenho de nosso arranjo RAID – cada um usando arquivos com diferentes tamanhos –, a diferença de desempenho entre os vários tamanhos de divisões variou muito.

De uma maneira geral, se você trabalha com arquivos grandes – ou seja, trabalha com edição de vídeo e imagens –, escolha um tamanho de divisão grande. Neste caso, 128 KB é a opção certa e ponto final.

Já se você trabalha com arquivos pequenos, menores do que 128 KB, você precisa escolher um tamanho de divisão pequeno. Sugerimos 4 KB, que aumentou o desempenho na utilização de aplicativos populares no SYSmark2004.

Qual é a teoria por trás das divisões? As divisões são os “setores” que serão usados pelo arranjo RAID em seus discos rígidos. Se você está usando divisões de 128 KB, o sistema RAID dividirá seus arquivos em segmentos de 128 KB – um filme de 10 MB será dividido em 80 divisões, por exemplo (10 MB / 128 KB = 80). Se você usar divisões de 4 KB, este mesmo arquivo será dividido em 2.560 divisões. No primeiro caso, o computador terá que realizar 80 transferências de dados (40 por disco rígido), enquanto que no segundo caso o computador terá que realizar 2.560 transferências de dados (1.280 por disco rígido). Claro que é mais fácil controlar 80 transferências de dados do que 2.560 transferências. Portanto a primeira opção é melhor.

Mas porque simplesmente não configuramos todos os sistemas RAID0 para usar divisões de 128 KB? O inimigo de usar tamanhos de divisões grandes é o espaço desperdiçado (slack space). Se você quer salvar um arquivo de 100 KB em um sistema RAID0 com divisões de 128 KB, serão usadas duas divisões de 128 KB, uma em cada disco rígido, já que este é o tamanho mínimo de espaço em disco que pode ser usado. Portanto nosso arquivo de 100 KB ocupará 256 KB de espaço em disco – mais da metade será desperdiçada, isto é, será espaço vazio que poderia ser utilizado.

Encontrar o equilíbrio correto entre desempenho e espaço desperdiçado não é uma tarefa fácil.

Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1299

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