Intel SSD 510 vs. OCZ Vertex 3. Тестируем новое поколение твердотельных накопителей
Твердотельные диски - одна из наиболее бурно развивающихся областей в компьютерной индустрии. В то время как производительность обычных HDD топчется на месте, SSD движутся вперед огромными шагами. На что же способны современные твердотельные накопители?
Первый свойский материал, посвященный SSD, был выпущен относительно недавно. Причиной стало то, что твердотельные накопители наконец перестали восприниматься как дорогие игрушки, требующие крайне бережного обращения. Конечно, стоимость за гигабайт памяти для них всё еще существенно выше, чем у традиционных жестких дисков. Однако теперь вы можете, приобретя такой диск, просто установить его в систему и наслаждаться возросшей производительностью. Не нужно никакой предварительной подготовки, современные OC сами смогут всё распознают, настроят и будут стараться поддерживать в оптимальном состоянии в течение всего периода эксплуатации.
В обзоре Intel X25-M G2 мы сравнили производительность этого диска с обычным накопителем, использующим магнитные пластины. Для того, чтобы осознать превосходство новинки, не требовались какие-то специальные знания – она была настолько быстрее в большинстве тестов, что это просто невозможно не заметить.
На данный момент твердотельные накопители усовершенствовались настолько, что мы уже не можем представить даже чисто гипотетическую ситуацию, в которой HDD окажется производительнее. Вместе с этим встает в полный рост проблема выбора. Какой же из этих дисков является самым быстрым? Честно говоря, из современных моделей вы можете выбрать любую, и при этом не прогадаете. Но читающих данный материал вряд ли интересует такой ответ. Ну что же, тогда готовьтесь. Для более развернутого ответа нам придется подробно рассмотреть теоретический механизм работы SSD. Основные особенности работы этих дисков были изложены в соответствующей статье, но сейчас нам нужно обсудить всё подробнее, акцентируя внимание на сходстве и различиях между различными моделями. Без этого понимания невозможен нормальный выбор бенчмарков, их проведение, а также интерпретация результатов.
Как ОС работает с жестким диском?
Начнем с самых основ. Для общения с жесткими дисками используется логическая адресация блоков (LBA). Размер блока информации может варьироваться, но сейчас всё большую популярность набирает advanced format, в котором размер блока равен 4 КБ (ранее 512 байт). Каждому блоку присваивается порядковый номер. Любая команда, отправляемая жесткому диску, в конечном счете будет приходить к нему в виде номера LBA и операции, которую над ним необходимо провести. На этом уровне систему абсолютно не волнует, как устроен носитель информации – логическая адресация универсальна.
Размер блока, разумеется, был взят не совсем с потолка. Внутри твердый диск также использует подобную адресацию и для нормальной коммуникации с носителем удобно, когда размер его блока соответствует (или кратен) размеру сектора. Помимо самой информации, в секторе хранятся системные данные и хэш-функция, нужная для восстановления информации в случае ее повреждения. Со временем в погоне за увеличением объема производители начали переходить к размеру блока в 4 КБ (в таком случае полезная емкость диска увеличивается). Многие SSD при этом изначально создавались с 4КБ физическими секторами. Тут возникла проблема – 8 секторов по 512 байт ровненько укладываются в 4 КБ, но некоторые ОС форматировали диск со сдвигом. Поэтому их логические 512 байт сектора оказывались одновременно в двух физических, что сильно замедляло скорость работы системы при большом количестве операций с мелкими файлами. В таком случае нужно было проводить форматирование так, чтобы скомпенсировать этот сдвиг. К счастью, в Windows 7 эта проблема уже решена, всё автоматически проводится правильно.
На уровне файловой системы минимальной единицей является кластер. Для популярной сейчас NTFS минимальный размер кластера равен, опять же, 4 КБ. Для удобства адресации в одном кластере не может одновременно храниться более одного файла. В недрах файловой системы находится информация о том, какие кластеры занимает тот или иной файл. Понятно, что с течением времени новые данные не всегда пишутся в кластеры последовательно, один за другим – операционная система зачастую сначала заполняет освободившиеся кластеры с меньшим порядковым номером, а остаток файла уже дописывает в конец адресного пространства. Отсюда возникает явление фрагментации, которое так неблагоприятно сказывается на производительности традиционных жестких дисков. В случае удаления файла не происходит физического уничтожения соответствующих данных – система просто удаляет соответствующие данные из файловой таблицы.
Мы рассказали про наиболее важные для данного материала аспекты работы системы с жестким диском. Теперь пора перейти к работе самих накопителей. Не будем забывать о том, что данная статья посвящена именно SSD.
Строение SSD
Твердотельные диски появились давно. Область их применения изначально определялась не скоростными характеристиками, а устойчивостью к вибрациям и перепадам температуры. Со временем их скоростной потенциал заинтересовал корпоративных пользователей, и с тех пор именно этот сегмент рынка был двигателем прогресса – все новые технологии в первую очередь внедрялись там, и только потом постепенно добирались до простых смертных.
Как можно догадаться из названия, к твердотельным дискам относятся не только те, которые используют для хранения информации флэш-память NAND. Современная трактовка этого термина подразумевает любой накопитель, в котором отсутствуют движущиеся элементы. Однако получилось так, что все обычные SSD основаны на NAND. Такой выбор – это, как и всегда, компромисс между ценой и потребительскими качествами. Удивительное единодушие всех производителей в выборе данного типа памяти доказывает то, что NAND на данный момент является наиболее оптимальным решением для десктопных SSD. Так что дальше мы будем говорить только о твердотельных накопителях, использующих память NAND.
Чем же определяется производительность твердотельного накопителя? Она, как это часто бывает, зиждется на трёх китах – флэш-память, контроллер и прошивка. Ну что же, обо всем по порядку.
Новая 25-нм флэш-память производства Intel/Micron
Сначала расскажем о том, как устроен чип флэш-памяти NAND. Углубляться в материальный механизм работы не будем, здесь нам важны только следствия, а не причины. Основой чипа являются ячейки, каждая из которых может хранить информацию. Изначально каждая ячейка использовалась для хранения одного бита информации (SLC ячейки). Однако устройство ячейки таково, что ее значение на самом деле не бинарно. Более высокая дискретность может быть получена за счет повышения точности записи и считывания. В современных SSD (во всех десктопных и в большей части серверных) используется память с MLC-ячейками. Multi-level cell, под этим названием обычно подразумевают ячейку, в которой хранится 2 бита информации. Понятно, что при использовании аналогичного техпроцесса стоимость хранения гигабайта информации на многоуровневых ячейках дешевле. По сравнению с однобитными SLC, они обладают более высокой латентностью и меньшей надежностью. Эти недостатки, как мы увидим дальше, удалось скомпенсировать.
Переход к MLC-ячейкам – не единственный шаг, предпринятый для удешевления флэш-памяти. Шагов этих было много, и в результате них NAND-память обладает интересным набором характеристик. При считывании и записи данных чип может оперировать только блоками ячеек. Чаще всего эти блоки называют pages (страницы), но мы будем использовать словорассказ про то, что обозначает это слово. сектор. Размер сектора сегодня чаще всего составляет 4 килобайта, но со временем наверняка будет расти.
Дальше интереснее. Операция записи подразумевает под собой только изменение состояния ячейки в одном направлении. Обратное изменение – это другая операция, стирание. И стирать ячейки можно только еще более крупными блоками. Типичный размер такого блока – 128 секторов, или 512 КБ. При записи сектора в блоке заполняются последовательно. Как же быть, если в стираемом блоке находится также полезная информация? Об этом должен позаботиться контроллер. Как именно – расскажем чуть позже. Пока же подведем итог по флэш-памяти.
Возможности чипа флэш-памяти определяются несколькими параметрами. Наиболее для производительности – задержки памяти, ее тайминги. Эта информация не всегда находится в свободном доступе, чаще всего мы можем получить о ней некоторое представление только опосредованно, наблюдая за производительностью соответствующих накопителей. Быстрее всего, что логично, осуществляется операция чтения – длится она порядка 50 микросекунд. Операции записи на порядок медленнее, они могут длиться около миллисекунды. Ну а стирание происходит еще медленнее – 2-3 миллисекунды. Эти цифры надо запомнить, именно они определяют механизм работы контроллера SSD.
Какие еще есть параметры? Про MLC и SLC мы уже говорили, но объем модуля также определяется техпроцессом, используемым при его изготовлении. В виду однородности строения NAND, разрабатывать техпроцесс для нее куда проще, чем для GPU или CPU. Поэтому здесь флэш-память впереди планеты всей. Например, Toshiba недавно заявила о выпуске 19-нм чипов. Чипы, использующие меньший техпроцесс, обладают большим удельным объемом и, в результате освоения новых норм, цена за гигабайт постепенно падает. Также при прочих равных уменьшается энергопотребление.
Однако не всё так радужно. У флэш-памяти есть ограниченный ресурс перезаписи ячеек. Очень ограниченный, на самом деле. Для современных MLC модулей, выполненных по 34 нм техпроцессу, он составляет порядка 10000 циклов. Количество циклов определяется не только типом ячейки (SLC куда более живучие) и тонкостью техпроцесса, важна также конкретная реализация. Но тенденция абсолютно однозначная – чем меньше нанометров, тем меньше циклов перезаписи. Опять же, здесь нам на помощь приходит контроллер, который старается равномерно распределять нагрузку по всем ячейкам. Со временем ячейки изнашивается и их задержки начинают расти. Впрочем, рост этот обычно не сильно сказывается на результирующей производительности накопителя.
Контроллер SSD
Пришло время рассказать и про контроллер с прошивкой. Его по праву разрешается назвать сердцем SSD. Если используемая память определяет максимально возможную производительность диска в данной конфигурации, то контроллер старается как можно сильнее приблизиться к этому максимуму.
Контроллер, разумеется, не является уникальным для SSD явлением. Есть они и в традиционных жестких дисках, но влияние на производительность накопителя там гораздо слабее. Контроллер принимает и обрабатывает запросы системы, общаясь с накопителем на своем языке, который, в свою очередь, определяется прошивкой. Что мы знаем об этих контроллерах? Да очень немного. По сути, перед нами классический черный ящик. Мы можем наблюдать результат его работы и, исходя из этого, строить предположения о том, что происходит внутри. Впрочем, есть некоторое количество общепринятых терминов, описывающих основные используемые технологии. Про них мы и расскажем далее. Многие из этих терминов пока не имеют устоявшегося русского перевода, поэтому мы будем пользоваться английскими названиями.
Striping (чередование). При работе с одним чипом флэш-памяти добиться высокой скорости работы пока невозможно. Иллюстрацией этого является производительность большинства USB-флэшек, которые зачастую не могут даже полностью задействовать возможности интерфейса USB 2.0. Поэтому контроллеры современных SSD могут работать с несколькими чипами флэш-памяти одновременно. По сути, они выполняют образ RAID-контроллера, распараллеливая операции чтения и записи для достижения максимальной производительности. Соответственно, чем больше каналов есть у контроллера, тем быстрее он может работать. В теории. Отсюда же имеем следствие – SSD малого объема зачастую медленнее своих старших (из той же серии) братьев, так как там бывает распаяно меньшее количество чипов флэш-памяти.
Кэш-память. Как и в традиционных жестких дисках, контроллеры SSD используют быструю кэш-память с динамическим доступом. Иногда также используется дополнительный модуль оперативной памяти. Возможные сценарии использования этих ресурсов очень разнообразны. Помимо внутренних операций, совершаемых SSD, это в первую очередь кэширование записи. Как мы уже говорили, одной из особенностей работы флэш-памяти являются отосительно большие задержки при записи и, следовательно, низкая производительность на операциях случайной записи. Многоканальность позволяет это скомпенсировать, но лишь в некоторой степени. Наличие достаточного объема кэш-памяти позволяет сформировать запрос в этом буфере, и дальше писать информацию более крупными блоками.
NCQ – еще один термин из мира традиционных HDD. В приложении к SSD, впрочем, смысл данной технологии был сильно изменен. В HDD знание о дальнейших запросах, отправленных диску, позволяло оптимально выстраивать траекторию движения головок, дабы быстрее разобраться со всеми этими запросами. В SSD NCQ также увеличивает производительность, но происходит это за счет более правильной организации запросов. Здесь как раз задействуется кэш-память и распараллеливание. В правильно организованном SSD производительность будет очень неплохо масштабироваться с увеличением нагрузки.
Intel предпочитает использовать терминобъяснение термина Indirection System
Dynamic LBA mapping. Наверняка многих смутил тот момент, что в SSD нельзя просто переписать отдельный сектор – перед этим нужно удалить целый блок информации. На самом деле контроллер по мере своих возможностей старается избегать таких операций. Для этого и используется динамическая адресация – контроллер хранит информацию о соответствии физической ячейки логическому блоку, запросы на перезапись которых и приходят от системы. При поступлении запроса на запись в уже занятый сектор, контроллер пишет информацию в другой сектор и меняет внутреннюю адресацию, выдавая свежезаписанному блоку соответствующий номер. Освободившийся сектор при этом остается записанным, но контроллер знает, что в нем находится мусорная информация. Следствием динамической адресации и некоторых других процессов, протекающих внутри SSD, является то, что файлы на твердотельных дисках практически не поддаются восстановлению.
Read-modify-write. Что же происходит, если все свободные секторы кончились? Это не значит, что весь диск заполнен информацией. Многим известно, что при удалении файла никакого физического уничтожения его содержимого не происходит. Эти данные остаются на жестком диске, удаляется только запись в файловой таблице. Соответственно, контроллер не узнает о том, что информация в соответствующих секторах больше не нужна пользователю. Итак, перед нами полностью заполненный диск, на котором нужно переписать установленный сектор. Чтобы оставить всё в целости и сохранности, контроллер должен полностью считать соответствующий блок в кэш, внести в него необходимые исправления, физически очистить блок и записать туда обновленную информацию.
С какими проблемами мы при этом сталкиваемся? Самое главное – такой процесс будет проходить гораздо медленнее, чем обычная запись (вспомните про задержки работы с флэш-памятью). Особенно если у нас мало кэш-памяти. Особенно если контроллер может работать только с небольшим количеством каналов.
У современных SSD очень небольшой Write Amplification
Побочной проблемой, вызываемой этим процессом, является write amplification. Вместо одного мегабайта информации контроллер вынужден сочинять гораздо больше, тем самым расходуя ресурс перезаписи ячеек диска. Соотношение между тем, сколько информации нужно записать системе, и тем, сколько реально пишет контроллер, называется write amplification. В современных SSD проблема износа ячеек стоит не слишком остро, но высокое значение параметра write amplification в процессе записи данных означает, что запись идет медленно и неэффективно. Понятно, что значение write amplification зависит не только от самого диска, но и от условий замера.
Внимание, write amplification может быть ниже 1. Да, на диск может писаться меньше информации, чем отправляет туда система. Да, вся информация потом будет доступна. Это стало возможно благодаря механизму архивации на лету. В десктопных моделях этот механизм используется только в контроллерах SandForce. Соответствующая технология называется DuraWrite. Очевидно, что используемые алгоритмы архивации не могут одинаково эффективно работать со всеми данными. Например, уже сжатые файлы вряд ли будут подвергаться мощной компрессии. Поэтому производительность соответствующих дисков зависит не только от типа нагрузки, но и от конкретного набора используемых файлов.
Wear leveling. Кстати, как SSD смогли справиться с проблемой износа ячеек? Ведь 10000 циклов в MLC – это, в сущности, совсем немного. Хотя если представить, что контроллер равномерно распределяет нагрузку по ячейкам, а write amplification при этом равен 1, то получившиеся SSD будут практически неубиваемы. Например, 100 ГБ диск сможет выдержать практически петабайт host writes. Так вот, для современных SSD производителям удалось добиться близких параметров. Робеть больше нечего.
Схема работы Garbage collection, взято из публикации IBM
Garbage collection. Появляющиеся секторы с мусорной информацией могут находиться с важными данными в одном блоке, поэтому просто так от них избавиться не получается. Однако разбрасываться свободными секторами контроллер не вправе. Так и начинается процесс, называемый garbage collection. Контроллер копирует все нужные данные в свободный (или уже частично заполненный другими полезными данными) блок, после чего удаляет блок, содержащий в себе мусорную информацию. Garbage collection – общее название механизма, конкретная его реализация полностью ложится на плечи контроллера и его прошивки. Контроллер может обрабатывать все блоки с ненужными секторами по мере их появления, может поддерживать небольшой пул свободных блоков, а может осуществлять подготовку блоков прямо перед записью, параллельно с другими операциями. С garbage collection обязательно сталкивается любой SSD, это процесс совершенно неизбежный.
Проблема garbage collection в недостатке взаимодействия контроллера SSD и ОС. Как мы уже сказали, при удалении файла информация об освобождении соответствующих блоков контроллеру не поступает. Без этой информации garbage collection будет зачастую тасовать мусорные данные, которые на самом деле надо удалить. А это ведет к соверешнно ненужному повышению write amplification.
TRIM. Эта команда практически перевернула представление о современных SSD. По сути всё очень просто – организация теперь может извещать контроллеру о том, что ей больше не нужны определенные блоки, поручая их судьбу механизму работы garbage collection. Для работы команды нужен совместимый жесткий диск и операционная система. Из ОС Microsoft поддержкой TRIM обладают только Windows 7 и Windows Server 2008 R2. Соответственно, именно эти ОС стоит использовать вместе с современными твердотельными дисками.
Отправка команды TRIM срабатывает только при полном удалении какого-либо файла или при форматировании диска. TRIM бесполезна в отрыве от файловой системы. TRIM не работает с RAID-массивами. Во всяком случае, пока контроллеры не научились транслировать эту команду нужному диску.
До появления TRIM производительность SSD неизбежно падала со временем, и результаты бенчмарков новых и использованных дисков сильно отличались. Отличия есть до сих пор, но проявляются они не во всех ситуациях и выражены не так сильно. Уменьшить эти отличия помогла также технология over-provisioning.
Механизм формирования избыточного объема памяти
Over-provisioning. Производительность SSD в каждый момент времени определяется как его возможностями, так и предшествовавшей нагрузкой. Garbage collection срабатывает не моментально, поэтому падение производительности бывает заметным. Особенно остро встает проблема, если на диске заканчивается место. В таком случае SSD практически моментально расходует запас свободных блоков. Отсюда имеем проблему – производительность заполненного диска всегда будет ниже, чем у диска свежего. Впрочем, аналогичное явление мы наблюдаем и у HDD, хотя причина там иная.
Для снижения write amplification и оптимизации работы garbage collection производители используют over-provisioning - комплектацию диска некоторым объемом флэш-памяти, который недоступен пользователю. Gользователь легко может заполнить доступное адресное пространство своими данными, а вот до выделенных производителем гигабайт ему так просто не добраться. Этот объем воспринимается контроллером так же, как и остальная часть диска – к нему применяется динамическая адресация и garbage collection. Разница заключается только в том, что туда не нужно применять TRIM – полезных данных в этой области не может быть по определению. Помимо всего прочего, при неожиданном отказе определенного сектора его можно незаметно подменить на единственный из скрытых.
Мы еще не раз будем возвращаться к обсуждению механизмов работы SSD, но надеемся, что вам удалось разобраться с основными моментами. Теперь, используя новые знания, попробуем посмотреть на устройство попавших к нам на тестирование моделей.
Intel SSD 510
Диск от Intel приехал на тестирование в Retail комплектации. Симпатичная коробочка оформлена в духе процессоров Core второго поколения. Intel старается придерживаться в своих продуктах единого стиля оформления.
В комплекте идет всё, что может понадобиться для монтажа накопителя: интерфейсный SATA-кабель, переходник питания на разъем Molex, салазки для установки диска в 3,5" отсек и набор винтов для крепления. Помимо перечисленного, поставляется диск с драйверами и ПО, небольшая инструкция и наклейка Speed Demon, которую можно гордо налепить на корпус.
Intel поменяла дизайн своих SSD. Прошлый вариант с пластиковой рамкой продолжает использоваться в моделях 320-й серии, но для топовой 510-й компания придумала что-то новенькое. Корпус разделен на 2 неравных половинки, которые выполнены из толстостенного алюминия. Корпус теперь совсем неубиваемый, но сами разъемы всё так же уязвимы. Толщина 510-й модели составляет 9 мм, так что ее нельзя будет установить в некоторые ноутбуки.
Поверхность корпуса матовая и покрашена под золото. Кромки были сточены, там поблескивает необработанный алюминий. Набор крепежных отверстий стандартный.
Если разобрать диск, сразу становится видно, что используется контроллер Marvell. Для нас это не стало откровением, но факт сам по себе очень интересный. Раньше Intel использовала флэш-память и контроллер собственного производства, за счет чего в свое время и стала одним из ведущих игроков на рынке. Теперь же мы внезапно видим в топовом SSD сторонний контроллер, который свободно используется другими производителями (Crucial, например). Видимо, у Intel не оказалось в нужный момент конкурентоспособного чипа для топовых накопителей, поэтому пришлось воспользовать услугами сторонней компании.
Впрочем, это не значит, что производительность 510 будет аналогична другим моделям, основанным на контроллере Marvell – для нового диска Intel разработала собственную версию прошивки. Также важно отметить, что SSD 510 подвергался процедуре тестирования, аналогичной прошлым SSD Intel.
Рядом с контроллером располагается модуль оперативной памяти DDR3-1333 Hynix H5TQ1G63BFR объемом 128 МБ. Флэш-память набрана 16-ю 8 ГБ чипами. Для работы будет доступно только 111,75 ГБ, остальной объем памяти (12,7 %) используется контроллером. Есть также и 250 ГБ модель, которая обладает более высокими скоростными характеристиками, но при этом практически пропорционально дороже.
Заявленные характеристики Intel SSD 510 впечатляют не очень сильно, мы ожидали большего прогресса относительно дисков G2. Скорости последовательного чтения и записи сильно возросли (потребовался даже переход к интерфейсу SATA 600), чего воспрещено сказать о случайных операциях. Впрочем, для однозначных выводов нам надо будет посмотреть на Intel SSD 510 в действии. Пока же поговорим о продукте от OCZ.
OCZ и SandForce
OCZ – очень значимая компания на рынке SSD. Она начала выпускать твердотельные диски на заре появления моделей, доступных рядовому пользователю. Изначально не обладавшей никакими козырями OCZ удалось захватить немалую долю рынка. Сложно сказать, в чем именно заключается секрет успеха, но можно отметить широкий модельный ряд, эксперименты со всеми доступными контроллерами, выпуск недорогих дисков малого объема и активную обратную связь с потребителями. Компания даже свернула свой не слишком прибыльный бизнес по выпуску оперативной памяти, чтобы направить освободившиеся средства на SSD. Для дальнейшего роста OCZ решила приобрести Indilinx – известного производителя контроллеров, с которым она активно сотрудничала ранее.
Однако это не значит, что компания планирует прекратить взаимодействие с другими своими партнерами. OCZ стала одним из главных заказчиков компании SandForce, за счет чего получала от последней всякие бонусы. Например, на некоторых из ее дисков используются специальные прошивки с повышенной производительностью. Также они стали одними из первых, кто начал выпуск накопителей, основанных на новом поколении контроллеров SandForce.
Рынок SSD полон сюрпризов, так как никто здесь не стремится заранее делиться своими успехами. В свое время всех удивила Intel с дисками X25 – они обладали очень высокой производительностью и, на фоне остальных конкурентов, были крайне стабильны. Но это Intel, огромная корпорация. Когда она берется за что-либо, сразу ожидаешь серьезного подхода к задаче.
А что же SandForce? Компания была основана в 2006 году. В апреле 2009 был представлен ее первый контроллер. В нем были реализованы удивительные для мира десктопных SSD технологии – информация при записи сжималась на лету, а контроллер обеспечивал дополнительную надежность хранения данных за счет записи хэш-функции. Стало возможным использование менее надежной флэш-памяти, а оперативная память новому контроллеру вообще не была нужна. По чистой IOPS производительности диск также показывал рекордные значения. И знаете, что самое забавное? Всё это работало, и работало весьма стабильно.
Позже, когда завеса тайны над новой компанией немного приоткрылась, всё оказалось не таким уж и странным. SandForce финансировали A-DATA, LSI, Seagate и другие значимые на рынке накопителей компании.
Новое поколение контроллеров SandForce не стало таким же революционным, но прогресс очевиден. Поддержка интерфейса SATA 600, улучшенные алгоритмы архивации и шифрования, поддержка новых интерфейсов подключения чипов флэш-памяти, а также повышенные скорости как последовательных, так и случайных операций. На бумаге всё выглядит весьма заманчиво.
OCZ Vertex 3
OCZ прислали нам инженерный образец своего нового диска, так что ни о какой упаковке и комплектации здесь говорить не приходится. Начинка диска располагается в коробочке, выполненной из анодированного алюминия. Снизу она прикрыта тонкой пластиной, которая держится на винтах.
Открыв SSD, мы видим, что там используется контроллер SF-2281. SandForce представила сразу несколько моделей своего нового контроллера. 2281 – вторая по старшинству из десктопных версий. От моделей 2100-й серии ее отличает поддержка SATA 600, которая необходима для полноценной реализации потенциала данных чипов.
Память набрана 16 модулями 29F128G08CFAAB, каждый объемом в 16 ГБ. Это 25-нм чипы производства Micron. Из этого объема пользователю будут доступны 223,5 ГБ, а 32,5 ГБ (12,7 % от общего объема) будут использоваться для нужд контроллера. Оперативная память, как мы и говорили, контроллеру SandForce не нужна.
Тестирование
Пора перейти к тестам. Нам пришлось изменить конфигурацию тестового стенда, дабы получить доступ к производительному контроллеру SATA 600, используемому в чипсетах Intel последнего поколения.
|
Процессор: |
Intel Core i5-2500K |
|
Материнская плата: |
Biostar TH67XE |
|
Оперативная память: |
2*2 ГБ Transcend aXeRam DDR3-2000 |
|
Видеокарта: |
Zotac GeForce GTX 460 AMP! |
|
Блок питания: |
Thermaltake Toughpower XT 650W |
|
Операционная система: |
Windows 7 x64 |
Для сравнения с новинками мы использовали SSD прошлого поколения – Intel X25-M G2 на 160 ГБ. Производительность моделей, поддерживающих новую версию интерфейса SATA, проверялась как при подключении к порту SATA-600, так и при подключении к SATA-300. Intel SSD 510 на 120 ГБ заведомо находится в не самом выгодном положении, так как его скоростные характеристики меньше, чем у топовой модели в серии.
Из теоретической части должно быть понятно, что тестирование SSD – задача нетривиальная. Мы модифицировали нашу методику, чтобы по возможности учесть все особенности работы SSD. Разумеется, обновленная методика также пригодна для тестирования обычных жестких дисков.
Основой для синтетической части наших тестов осталась программа IOMeter, но конкретные сценарии работы пришлось переписать. IOMeter – мощнейший инструмент, способный эмулировать практически любой сценарий доступа к диску. Большая часть других синтетических бенчмарков всего лишь частично копирует его функционал, вследствие этого никакие иные приложения нам здесь не нужны.
В последней доступной версии этой программы появилась настройка типа отправляемых диску данных. Поэтому мы будем тестировать Vertex 3 в двух режимах – с хорошо сжимаемыми данными и с теми, которые сжатию не поддаются. Реальная производительность SandForce-based дисков будет также зависеть от того, с какими данными ему придется работать. Скорость взаимодействия с *.jpg, *.flac, *.mkv или *.rar будет ниже, чем с нетрудно сжимаемыми файлами.
Целью данного обзора не является оценка дисков в качестве серверных накопителей, поэтому большая часть тестов будет проходить в достаточно лёгких режимах. Десктопные нагрузки характеризуются малой глубиной очереди и достаточно долгим нахождением диска в режиме простоя. Поэтому нас не интересуют устоявшиеся значения IOPS, до которых SSD будет опускаться, будучи круглосуточно бомбардируемым случайными запросами на запись. Мы будем замерять только максимальные значения производительности, наблюдаемые при десктопной нагрузке.
Одними синтетическими бенчмарками тут не обойтись. Мы использовали также два наиболее известных трековых бенчмарка – PCMark Vantage и Sysmark 2007. Оба они заметно устарели, но для тестирования жестких дисков актуальность ПО не так и важна.
Пользуясь трековыми бенчмарками, мы уже по идее замеряем производительность в реальных сценариях, а не какие-то абстрактные параметры. Поэтому условия тестирования здесь мы постарались приблизить к реальным. На свежеустановленную Windows 7 Ultimate x64 были поставлены необходимые драйверы и упомянутые тестовые пакеты. Затем тестирование каждого диска проводилось в двух режимах – с чистым диском (производительность свежеустановленной системы) и с заполненным (производительность использованного ПК). Сама по себе система с установленными бенчмарками занимает порядка 30 ГБ. В случае заполнения мы оставляли пару свободных гигабайт логического диска и всё пространство, которое производитель определил своей модели в качестве spare area. Таким образом, мы учитываем возможное падение производительности, на которое часто жалуются пользователи некоторых SSD.
PCMark Vantage и Sysmark не учитывают нелинейного изменения производительности SSD при изменении глубины очереди. Эти бенчмарки всё же обеспечивают куда более сильную нагрузку на диск, чем та, с которой он сталкивается в повседневном использовании. При меньшей глубине очереди диски могут новости себя иначе.
Вместе данные используемые синтетических и трековых бенчмарков позволяют получить неплохое представление о производительности тестируемых дисков.
Последовательное чтение, QD=1
Последовательное чтение, QD=2
Последовательное чтение, QD=4
Последовательное чтение, QD=8
Начнем с последовательного чтения. Чаще всего в реальных рабочих сценариях последовательное чтение будет соседствовать с относительно крупными блоками. На малой глубине очереди разница между тестируемыми моделями слабее всего. При повышении QD графики быстро выравниваются, а разница между тестируемыми моделями растет. В целом результаты разделились на две группы. Лидируют новые диски, подключенные к интерфейсу SATA третьего поколения.
Intel SSD 510 демонстрирует скорость заметно выше заявленной, но всё равно порядочно не дотягивает до Vertex 3. Модель на 250 ГБ, согласно спецификациям, должна быть на 100 МБ/с быстрее и вполне могла бы потягаться с детищем OCZ.
Будучи подключенными к разъему SATA-300, новинки моментально теряют свое преимущество. Больше того, уже немолодой X25-M G2 оказывается быстрее всех своих конкурентов.
Последовательная запись, QD=1
Последовательная запись, QD=2
Последовательная запись, QD=4
Последовательная запись, QD=8
Теперь последовательная запись. Здесь обстановка куда более запутанная. Над всеми результатами парит график Vertex 3, работающего с легко сжимаемыми данными. Он оказывается быстрее моделей от Intel даже при использовании интерфейса SATA прошлого поколения.
Однако посмотрите на ломанные линии в основной группе - это результаты того же Vertex 3 при работе с блоками плохо сжимаемых данных. На малых блоках они всё равно получше, чем у 510, но на больших разница минимальна. Впрочем, это худший случай, с которым может столкнуться OCZ Vertex 3.
При большой глубине очереди Intel SSD 510 показывает практически одинаковые результаты вне зависимости от используемого интерфейса. Они всё еще в 2 раза лучше, чем у X25-M G2, но вообще по нынешним меркам это всё равно мало. Опять же, более объемная модель на 100 МБ/с быстрее согласно спецификации.
При тестировании скорости случайного чтения и записи нас в первую очередь интересуют небольшие блоки. Мы ограничились размером блока в 4 КБ. Наш выбор, помимо совпадения с размером физического и логического блоков HDD, обусловлен высокой частотой подобных запросов при работе с домашним ПК.
Случайное чтение - очень важный тест, при работе в домашнем ПК накопитель будет чаще всего сталкиваться именно с этими операциями. Здесь мы снова видим, как новинки при подключении к порту SATA-300 оказываются медленнее, чем X25-M G2. Собственно говоря, старичок обгоняет также Intel SSD 510, подключенный к SATA-600.
Таким образом, в интересующем нас диапазоне лучше всех показывает себя Vertex 3. Вторым по производительности оказывается X25-M G2, который показывает довольно близкие результаты (особенно при малых значениях QD). Остальные конфигурации значительно медленнее.
Для тестов случайного чтения и записи мы ограничились размером блока в 4 КБ.
Лидерство Vertex 3 в данной дисциплине очевидно. Этот диск значительно быстрее конкурентов при работе с любыми данными. Intel SSD 510 только чуть быстрее, чем X25-M G2 и его производительность, в отличие от 25-M, практически не масштабируется с увеличением глубины очереди. Производительность этого диска в данном сценарии одинакова при подключении к интерфейсам SATA-300 и SATA-600.
Какие выводы можно сделать из результатов синтетических тестов? Во-первых, новинки надо подключать к интерфейсу SATA-600. В противном случае они сильно теряют в производительности. Это касается не только операций последовательного чтения и записи - разница также заметна и при случайном доступе к диску. Во-вторых, Vertex 3 во всех сценариях значительно быстрее новинки от Intel (во всяком случае, ее 120 ГБ версии). Последняя при работе с интерфейсом SATA-300 может оказаться медленнее X25-M G2. Некоторое превосходство на операциях последовательной записи может быть скомпенсировано более низкой производительностью при случайном доступе к данным. Посмотрим, какие результаты мы получим на трековых бенчмарках.
Первым будет PCMark Vantage. Мы проводили полный цикл этого теста. На самом деле результаты всех его подпунктов сильно зависят от производительности дисковой подсистемы, поэтому нам было интересно оценить результаты тестируемых дисков в как можно большем количестве сценариев.
Странно после такого буйства результатов видеть столь близкие цифры в трековом бенчмарке. Серьезные различия наблюдаются только в HDD Score и Productivity Score, а итоговая разница между лучшим и худшим дисками не превышает 1500 очков (таблица с результатами доступна по ссылке на график). Самым быстрым оказался OCZ Vertex 3, подключенный к интерфейсу SATA-600. Вторым финишировал Intel SSD 510. Последним также оказался диск от Intel, но подключенный к интерфейсу SATA-300. Посмотрим подробнее на результаты HDD Test:
Разница между дисками снова становится достаточно заметной. Intel SSD 510 предсказуемо подбирается к результатам Vertex 3 в случае операций потокового чтения и записи, но при обилии операций со случайными данными никакой конкуренции не получается. При подключении к интерфейсу прошлого поколения новинка от Intel часто оказывается медленнее, чем X25-M G2, но на SATA-600 SSD 510 стабильно быстрее предшественника во всех дисциплинах.
Результаты теста Sysmark 2007 в особых комментариях не нуждаются. Реальная разница между тестируемыми накопителями будет в большинстве случаев похожа именно на соотношение сил в Sysmark 2007.
Выводы
Победителем в нашем тестировании оказался OCZ Vertex 3, который опередил Intel SSD 510 практически во всех тестах. Тестируемый образец накопителя от Intel обладал относительно малой емкостью, но в целом выводы должны оказаться похожими и для старшей модели. SSD 510 не хватает скорости работы при случайном доступе к данным. Однако это не помешало данному диску вплотную приблизиться к Vertex 3 в трековых бенчмарках. На стороне Intel при этом репутация производителя очень надежных дисков с одним из самых маленьких процентов брака по всему рынку.
Оба тестируемых диска практически бессмысленно покупать для использования с контроллерами SATA-300, будьте внимательны. Если вы лишены поддержки SATA-600, то можно спокойно ограничиться более дешевыми дисками. Исходя из данных тестов, становится интересно взглянуть на диски, работающие на базе контроллера SandForce 2100-й серии. Если производитель не приберег каких-то особенных сюрпризов, то производительность их может оказаться не слишком впечатляющей относительно дисков прошлого поколения.
По материалам: http://ferra.ru/ru/storage/110879/
Опубликовано: 01 августа 2011
