Bremse lösen, Turbo rein!

DMA einschalten

DMA existiert etwa seit 1989 und war Teil der ATA-Spezifikation [2]: Übertrugen Festplatten und Laufwerke im Modus DMA single 2 noch 8,3 MByte/s, brachte es das so genannte Ultra DMA (UDMA) als Bestandteil des ATA4-Standards von 1997 im UDMA0-Modus bereits auf circa 16,7 MByte/s. Heute setzt man als Versionsnummer für die UDMA-Standards gewöhnlich die Datenübertragungsrate ein: Der aktuelle UDMA133-Standard schafft also eine Übertragungsrate von 133 MByte/s – allerdings nur rein theoretisch. In der Praxis liegen die Werte meist ziemlich weit unter dem theoretisch erreichbaren Datendurchsatz.

Um DMA einzuschalten, prüfen Sie zunächst, welchen DMA-Modus Ihr Laufwerk unterstützt: Die Ausgabe des Befehls hdparm -i /dev/hdc informiert Sie darüber (Abbildung2). Die betreffende Zeile heißt UDMA modes, den bestmöglichen Modus finden Sie dort ganz rechts.

Abbildung 2: Die DMA-Fähigkeit testen: "hdparm -i" zeigt Ihnen in der Zeile "UDMA modes", welche DMA-Modi Ihr Laufwerk überhaupt unterstützt.

Bevor Sie eine der Optionen einschalten, nehmen Sie einen einfachen Performance-Test vor, der Ihnen im Vergleich zeigt, ob der Datendurchsatz steigt: Der Befehl hdparm -Tt /dev/hdc liefert – wie Abbildung 1 zeigt – zwei Ergebnisse: Der obere Wert misst den Datendurchsatz bei einem Lesezugriff auf den Linux Buffer Cache, der ausschlaggebende Wert darunter offenbart Ihnen die Übertragungsrate beim Lesen von Ihrer Festplatte oder Ihrem Laufwerk. Idealerweise nehmen Sie diesen Test vor, wenn der Computer nicht anderweitig arbeitet und wiederholen ihn auch zwei- bis dreimal, um einen verlässlichen Wert zu erzielen.

Ist keine der Funktionen aktiv, überträgt die Festplatte Daten mit 1,99 MByte/s – das sind gerade einmal 2 Prozent der theoretisch erreichbaren 100 MByte/s. Nun schreiten Sie zur Tat: Mit hdparm -d1 -X69 /dev/hdc aktivieren Sie DMA für Ihre Festplatte, wobei Sie hdc durch die Bezeichnung der Gerätedatei Ihrer Festplatte ersetzen. Die Option -d1 aktiviert DMA und wählt auch gewöhnlich den besten verfügbaren Wert. Um das aber sicher zu stellen, legen Sie den Modus manuell über die Option -X69 fest. Die Zahl ergibt sich aus einer einfachen Rechnung: Sie addieren den bestmöglichen UDMA-Modus mit der Zahl 64: UDMA5 + 64 macht 69, ähnliche Additionen brauchen Sie auch, um DMA und PIO einzustellen (siehe dazu man hdparm). Der anschließende Performance-Test (Abbildung 3) verblüfft: Dank DMA liegt die Datenübertragungsrate nun bei 53.90 MByte/s – eine enorme Steigerung.

Abbildung 3: Ziemlich fix: Vor der Aktivierung von DMA überträgt die Festplatte 1,99 MByte/s, nachher 53.90 MByte/s.

Um zu ermitteln, ob die ganze Angelegenheit stabil ist, spielen Sie zum Beispiel etwas Musik oder einen Film von DVD ab oder kopieren eine große Datei zwischen Festplatte und Laufwerk hin- und her. Stürzt der Rechner ab, wählen Sie besser einen weniger schnellen DMA-Modus oder schalten die Funktion – wie weiter unten erläutert – ab.

Multcount, Unmaskirq und Co.

Dank DMA steigern Sie den Datendurchsatz deutlich, die weiteren Features zeigen in dieser Hinsicht eher eine geringe Wirkung. Die im Handbuch gelobten Leistungssteigerungen gelten vorzugsweise für ältere Hardware. Die Option -m16 aktiviert den "Multiple sector mode": Das Betriebssystem liest beim Zugriff auf die Festplatte nicht nur einen, sondern gleich 16 Sektoren auf einmal aus. Wie viele Sektoren maximal lesbar sind, zeigt der Befehl hdparm -i /dev/hdc (Abbildung 2), der fragliche Wert steht neben dem Eintrag MaxMultSect. Nach dem Aktivieren der Option, stieg der Datendurchsatz auf dem Testrechner auf 54,74 MByte/s – kein sehr großer Gewinn. Ein Blick in die Hilfeseiten von Hdparm zeigt zudem, dass die Optionen bei einigen Festplatten Probleme verursachen – Western Digital empfiehlt zum Beispiel, den Wert auf 4-8 Sektoren zu beschränken.

Mit der Option -c3 aktivieren Sie die (E)IDE 32-Bit Eingabe/Ausgabe-Unterstützung, die den Datenfluss zwischen PCI-Bus und Controller regelt und Anfragen den Massenspeicher beschleunigt. Bleibt noch die Option -u1, mit der Sie das so genannte "unmask"-Flag für die Interrupts setzen. Während das System auf die Daten von der Festplatte wartet, kann es dann zwischenzeitlich andere Aufgaben erledigen.