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突破高性能系统的瓶颈四块硬盘实战RAID0

来源：泡泡网作者：陈晨 2008-09-11/09:16

正文

电脑自诞生以来，就一直按照摩尔定律飞速发展，但近年来各大配件均不同程度的受到了制造工艺和技术瓶颈等因素的影响，原来单一提高频率的方法已不能同步提升电脑性能，电脑发展屡次遭遇瓶颈。这时，厂商祭出了被尘封许久的并行应用，如双通道内存、双核处理器、双显卡互联等。而进入07年，并行应用被发展到登峰造极的水平，四核处理器、四路显卡SLI/CF进入人们的视野。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
四核CPU、四路GPU目前已经发展到了第二代

不同于其它电子产品，只要软件环境容许，电脑系统就可以通过并行运算得到很大的性能提升。其技术原理是将一个计算需要平均分配给系统中对应的两个平等硬件，同时进行计算，以提高性能节省运算时间。像我们常见的显卡SLI、CF技术，原理都是如此。

同样的，在电脑系统中处于性能短板地位的硬盘，也可以通过并行应用来进行提速。在千禧年时代，受限于技术原因，当时只有高端主板才带Raid功能了，一般工作站或服务器才会组成Raid使用。而现在，随着主板芯片组南桥功能的提高，即便是中低端主板也具备Raid功能，这就给广大用户做Raid系统提供了条件。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

根据笔者调查，绝大多数用户仅是使用两块硬盘组Raid0，压根就没想过使用更多硬盘组建多路Raid系统。其实以现在南桥的强大功能，尤其是Intel芯片组的ICH10R，稳定性完全值得信任，即使和中端阵列卡相比也丝毫不弱。那么，本着为用户DIY生活更精彩的宗旨，笔者测试了从单块硬盘到4块硬盘Raid的性能表现，看看系统性能究竟会有多大提升，笔者下面的测试将给读者答案！

本文就是针对一些进阶玩家关于硬盘Raid系统的疑问进行针对性的测试，通过本文您将会了解到：

Raid并不是局限于两块硬盘，民用系统也能支持多硬盘阵列；

CPU/GPU已经从双核/路步入四核/路时代，那四路Raid0是否实用？

并行数量越多效率越低，那3/4路Raid0的效率如何呢？

主板南桥自带Raid控制器够用吗？

第01页：性能增长遭遇技术瓶颈催生并行应用技术
 第02页：并行运算最大瓶颈——效率问题
 第03页：单碟320G的最快民用硬盘：西数640G
第04页：权威加强至尊版测试平台说明
 第05页：HD TACH：平均传输率突破340MB/S
第06页：HD TUNE：最高可达413MB/s
第07页：Sisoftware Sandra：RAID效能令人惊喜
 第08页：PCMARK05：非线性增长Raid有局限
 第09页：实际环境高清拷贝：Raid带来极速体验
 第10页：Raid硬盘功耗测试：一颗硬盘20W
第11页：多路Raid 0性能分析及测试总结

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理论上并行应用后的性能提升明显，性能提升量和数量成等量关系。但在实际应用中，效能表现和理论有很大的差距。像笔者接触最多的显卡测试，无论是SLI还是交火，并联GPU数量越多，相对于单GPU的性能提升幅度就越小。主要原因就是多路GPU严重依赖于驱动优化和游戏支持，像4路交火技术刚刚推出的时候，不少游戏都是没有提升效果的，而后期随着驱动开发的完善，性能提升很明显，但提升幅度也不及双路显卡那么大。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
不管SLI还是CF，GPU越多效能越低

系统中最重要的CPU，高端产品现在已经进入到4核时代，大多用户看着这个“4”，都会潜意识的认为性能表现是单核的4倍，而实际情况是绝大多数软件都无法从多核心当中受益，即便那些支持多核的压缩编码类软件，性能也很难接近于四倍，这就使得价格昂贵的四核CPU、四路SLI/CF的实用性大打折扣！

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
super pi仅支持一个核心

相比之下，存储系统（硬盘）对于驱动和软件的依赖程度就很低，由两块硬盘组成的Raid0系统，其性能就基本达到了单硬盘的两倍。那么如果我们使用3块甚至4块硬盘组成Raid0系统的话，存储效能能否达到达到单硬盘的3倍或4倍呢？使用两块以上的硬盘组Raid是否划算呢？今天笔者就专门针对多路Raid系统进行详细测试。

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在目前民用级硬盘中，速度最快的产品显然是单碟容量达到320GB的型号，如果再考虑到每GB容量的价格的话，性价比最高的产品非西数6400AAKS莫属，此次我们就专门从市面上买来四块零售版本进行测试，每块售价630元，算下来比万转企业级硬盘、固态硬盘都要便宜。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
整装待发的四块WD6400AAKS

西部数据的WD6400AAKS单碟容量为320GB，配备16MB缓存。仅仅采用2碟片封装就达到640GB的容量，试想去年这个时候，要达到这个容量至少需要三碟封装，而现在仅用两碟轻松实现。但遗憾的是机身厚度最大值仍旧达到25.4毫米，和其TB级产品的厚度相当！

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

从外观上看，金属本色占据了硬盘的大部分，现代感十足。而顶盖造型相比其TB产品有微小变化。

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从背面的散热筋看，依旧延续了鱼子酱系列产品的风格，5根散热筋可以有效承受硬盘受到的外力。

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从铭牌上看，该产品的命名依旧沿用过去的AAxS命名规则，WD6400AAKS代表的含义是“WD“品牌名，“640”代表总容量为640GB，“AAKS”代表为鱼子酱系列。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

接口方面，该款硬盘已经抛弃了老旧的4PIN口，仅有SATA供电接口。而西数对自己硬盘的兼容性有信心，本次送测的西部数据WD6400AAKS出厂时即设置在SATAⅡ模式，无需用户再进行设置！

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

PCB采用反转设计，将ATA控制器，缓存颗粒，电机控制器隐藏在内部，能够起到一定的保护性。为了一窥究竟，笔者将PCB拆解下来，看看硬盘的用料如何。从图中我们可以清晰地看见，WD6400AAKS的电机控制器来自于SMOOTH，硬盘缓存和ATA控制器为一体化的Marvell 88i8845C-BHG2。

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本次测试的目的是Raid的实际效能，以及多块硬盘Raid 0带来的存储系统效能提升，考虑到用户的实际使用情况，大多数用户还是采用南桥控制的SATA口连接硬盘，并未使用阵列卡进行测试，笔者选用性能及稳定性都俱佳的ICH10R南桥作为测试平台。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
至尊系统使用静音配件

硬件方面，为了不让系统中其它配件成为影响硬盘发挥性能的瓶颈，所有配件均使用最强的产品，以检测硬盘的真实性能。

顶级硬件系统配置
处理器	Intel QX9650 四核心, OC 4GHz(400×10), L2=12MB
主板	Gigabyte P45-DQ6 , Chipset: Intel P45
显卡	技嘉静音 GV-NX96T512HP 9600GT
内存	CORSAIR Dominator TWIN2X4096-8500C5DF 4x2G DDR2-1066(5-4-4-8)
声卡	Auzen X-Fi Prelude 7.1 娱乐模式
硬盘	西部数据 VelociRaptor 300G 16M SATA300（系统盘）西部数据 WD6400AAKS 640G x4 Raid0 16M SATA300
电源	海盗船 Corsair HX 1000W 七盟 FANLESS ST-600EAZ 600W
显示器	DELL 3007 WFP-HC
软件系统配置
操作系统	Windows vista Unimate 64Bit SP1
DirectX	10.1
驱动程序	Intel Matrix Storage Manager 8.5.0.1032 Intel Chipset Device Software 9.0.0.1009 NVIDIA Forceware 177.89

测试中，使用Intel至尊版QX9650并超频至4G，8GB海盗船统治者内存同步到1066MHz，主板采用稳定之王技嘉最新的P45-DQ6，以求得硬盘RAID后的真实性能！

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HD TACH是一款专门针对硬盘底层性能的测试软件。它主要通过分段拷贝不同容量的数据到硬盘进行测试，可以测试硬盘的连续数据传输率、随机存取时间、突发数据传输率及CPU占用率。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
4硬盘RAID0

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
3硬盘RAID0

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
双硬盘Raid0及单硬盘性能测试结果

笔者首先测试经典的HD TACH，在没有优化的情况下，RAID0的优势在平均传输率这一项上面体现的非常明显，一举突破340MB/S，而单块硬盘仅有91MB/S，看来对驱动依赖性低的存储系统的执行度非常高。

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通过上表可以直观的看到：4块硬盘Raid0系统的平均传输率是单硬盘的3.73倍、是双硬盘Raid0的2.1倍，显然4路Raid0要比4核CPU、4路GPU的效率高很多！

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

HD Tach的写入测试结果不是很准，从测试曲线看，作为发烧友的笔者，并不是十分满意。组成RAID0后，曲线波动较大，分析其中原因，估计是ICH10R刚推出，在驱动开发上还有提高空间。

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HD TUNE是一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测、健康状态检测、温度检测及磁盘表面扫描等。另外，还能检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等。虽然这些功能其它软件也有，但难能可贵的是此软件把所有这些功能积于一身，而且非常小巧，速度又快，更重要的是它是免费软件，可自由使用。

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4硬盘RAID0

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
3硬盘RAID0

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
双硬盘Raid0及单硬盘测试数据图

根据笔者的经验来看，HD Tune的测试结果比HD Tach更精确一些，而且曲线更加平稳，最大最小值直观的反映出了硬盘从外圈到内圈的速度变化。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

可以看出，无论最大值、最小值还是平均值，3路4路Raid0的效率都非常高，性能提升完全按硬盘数目成倍提升。就拿平均值来算，4路的性能达到了单硬盘的3.7倍，正好是双路的2倍，性能表现堪称完美！

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
HD Tune的CPU占用率测试并不精确，这里仅供参考

另外有两个方面值得注意，首先在存取时间上，4块硬盘绝对不可能比单块硬盘存取时间来的好，因为4块硬盘是在Raid控制器的协调下同步读写的，因此存取时间能够不增加就万幸了。

其次就是CPU占用率的问题，南桥内置的Raid控制器需要依靠CPU进行数据拆分和协调处理，所以组Raid之后CPU占用率提升很明显，不过对于目前性能强劲的双核/四核处理器来说，5%左右的占用率基本是无足轻重的。

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Sisoftware Sandra是一套功能强大的系统分析评比工具，拥有电脑你能想到的各种设备的测试方案，作为一款系统测试软件，除了可以提供详细的硬件信息外，还可以做产品的性能对比。

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3硬盘Raid0

根据Sisoftware Sandra的测试要求，笔者将待测硬盘进行初始化不分区处理，进而能够得出读取和写入成绩。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

由于组建4硬盘Raid0之后的硬盘总容量超过了2TB，导致Sisoftware Sandra无法正常识别，所以这里并没有4路的成绩。基本上，Sisoftware Sandra和HD Tune、HD Tach的结果差不了太多，数据差异只是因为测试手段不同。

第01页：性能增长遭遇技术瓶颈催生并行应用技术
第02页：并行运算最大瓶颈——效率问题
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第05页：HD TACH：平均传输率突破340MB/S
第06页：HD TUNE：最高可达413MB/s
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第10页：Raid硬盘功耗测试：一颗硬盘20W
第11页：多路Raid 0性能分析及测试总结

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由于PCMark Vantage的HDD Test并不完全依赖于物理磁盘的性能，并不能真实地反映出Raid0系统的实力，所以我们采用了较早的PCMARK05进行测试。PCMark 05是一款测试计算机综合性能的工具。这是由鼎鼎大名的Futuremark推出的一款硬件测试工具，这款系统性能综合测试软件，已经成为了评测系统综合性能不可缺少的测试项目。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
4路Raid0性能

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3路Raid0性能

PCMark的磁盘测试更偏重于实际应用，而不是单纯测试硬盘的理论性能，尤其是操作系统及应用程序的磁盘操作，基本上可以看作是乱序随机的，所以虽然硬盘的理论性能可达几百兆每秒，但实际测试结果只有十几兆。即便如此，Raid0对于系统启动速度、软件响应的贡献还是很明显的。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

PCMark的性能提升并非线形，因为PCMark的那些项目很大程度上要依赖于磁盘的寻道时间，而非平均传输速度，这恰好是Raid技术的软肋。可以看出得分的提升还是很显著的。

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以上的测试基于理论的测试，毕竟对硬盘来说，多数操作都离不开复制粘贴，笔者用能够发挥硬盘最大拷贝能力的Fastcopy软件进行测试。测试在硬盘内部也进行拷贝，以考验硬盘拷贝性能。

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高清影片蜘蛛侠3

目前处于高清时代我们，存储高清视频可以说是很平常的操作，为了体现各硬盘的复制粘贴能力，笔者特意选取了由X264压缩的总容量为4.3GB的高清蜘蛛侠作为测试文件。测试方法为硬盘内复制，也就是说硬盘在读取数据的同时还要写入，可以反映Raid后硬盘的综合性能。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

复制粘贴是用户最常用的磁盘操作了，通过这项测试我们可以发现，测试数据虽然很低（因为磁盘在同时进行读写操作），但各路Raid系统之间的性能差距和HDTune、HDTach的结果基本一致。

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也许传输速度这个抽象的数字并不能直观的让您感受到Raid0系统的性能提横幅度，那么实际复制时间就完全能够代表实际体验了。在4RAID0的状态下，复制粘贴4.3G的高清影片，仅需要25.26s，基本一点即到，无需等待，让人感觉十分的爽。3RAID下，31.2s的时间也可以接受。而2RAID0的情况下，43s的时间让人等待就有些长了，单硬盘要等待1分半钟时间。组建RAID后，性能提升非常明显，基本我们常见的操作反应速度都有很大提升！

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一直以来，硬盘的功耗与CPU和显卡都不在一个重量级，但是目前用户的电脑中一般都有一块以上的硬盘，尤其是那些追求性能(RAID0)及安全性(RAID1)的用户做RAID后，硬盘的功耗成倍增加，不知不觉中从您钱包中会多掏一些电费，所以硬盘的功耗应该是我们所关注的内容。如果硬盘的功耗低一些的话，就不会对电源提出额外需求，也能够更容易的控制温度和噪音。下面我们就针对所有硬盘进行功耗专项测试。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

相对于笔者以前的测试，测试硬盘的功耗采用计算的方式，势必会有些许误差，此次测试采用双电源的测试方法，通过高端联力机箱专用的SLI电源并连线将两个电源组合使用，即系统供电由海盗船HX 1000W供应，而测试的硬盘的供电则由七盟专业级的FANLESS ST-600EAZ提供，这样，硬盘的准确功耗即可直观由仪表盘上得到。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战

从测试数据看，硬盘的功耗和硬盘数量呈倍数上升曲线，但其中也并不是简单的数量叠加，造成这样的原因，除了顶级电源FANLESS ST-600EAZ的测试误差外，笔者认为是硬盘的无条件等待同步时间造成的。只要是RAID0，硬盘就需要同步运行（同时读写），而4块的同时运行，不可避免地出现等待的情况。不过，和提升的强劲性能相比，功耗的提高不算什么！

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系统的瓶颈——存储系统，一直没有合适的性能解决方案，SSD非常贵普及之路还很漫长，而广泛使用的硬盘，受限于物理结构，主轴转速并不能无限提高。但是随着主板芯片组南桥芯片性能的提升，稳定性的提高，电脑中风靡的并行应用也普及到了存储系统。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
Raid不要局限于两块硬盘

从测试结果看，相比CPU和显卡随着数量的增多而上升幅度递减的规律不同，硬盘RAID0的提升效果十分明显，接近于100%，这和对驱动的依赖性低有很大关系。客观的讲，如果采用6块硬盘做RAID0，提升的效果还会同步递增。

之前不少用户满足于两块硬盘做RAID0，认为这样是性能和安全性的完美切合点，但笔者认为，这样的想法已经落伍了。首先，目前的硬盘厂商可以说是凤毛麟角，存活下来的都是极具实力的厂商，而现在西数希捷更是推出了企业版（RAID）硬盘，试想普通版本的硬盘都有如此表现，那么专门设计的RAID系列呢！在性能和安全性上都能给用户最大的信心。

突破SATA接口瓶颈！4块硬盘Raid0实战
组建Raid系统非常直观方便

其次，现在的主板芯片组市场竞争激烈，各家的南桥芯片基本趋于完美，每次的升级基本都是工艺改进以及丰富更多的功能，稳定性上都能够让人信服。在这样的大趋势下，组建RAID的门槛降低，即便是低端用户，也可以花很小的成本组建RAID，那么作为中高端用户而言，两块硬盘RAID能满足需要吗？看过测试成绩，你是否也动心了呢，3块，甚至是4块进行RAID，如果自诩为发烧友，那么不要犹豫，JUST DO IT！！！