Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Твердотельные накопители выходили не на пустое место — к тому моменту долгие годы на рынке персональных компьютеров властвовали жесткие диски. В итоге все эти годы без сравнения накопителей разных типов дело не обходилось. Все отмечали высокую производительность SSD, их невосприимчивость к тряске, компактность — но, вместе с тем, и высокую стоимость хранения информации. Попутно последнее приводило и к ограничениям общей емкости: технически выпуск SSD на терабайт и больше был возможен и более 10 лет назад, а на деле такой накопитель стоил бы слишком дорого, чтобы его покупали. Первенцем для потребительского рынка можно считать OCZ Octane: собственный контроллер Indilinx Everest «тянул» такой объем памяти без дополнительных ухищрений (в отличие от большинства платформ того времени), что и позволило компании не только анонсировать устройство в октябре 2011 года, но и пустить его в массовую продажу. Конечно, массовой она была лишь относительно: цена терабайтной модификации составляла $1100. Жесткие диски такой же и даже большей емкости стоили в разы дешевле. Поэтому флэш-память «закрепилась» там, где без нее вообще было невозможно (или сложно) обойтись — например, в смартфонах, планшетах или топовых ультрабуках. А при возможности выбора большинство пользователей предпочитало «гибридную СХД» — один небольшой SSD чисто под систему и приложухи и один или несколько емких винчестеров для хранения не только архивных, но и рабочих данных.

В дальнейшем флэш-память дешевела. Жесткие диски тоже — но медленнее. К тому же весь прогресс винчестеростроения ушел туда, где нельзя было обойтись как раз без них: не слишком быстрые, но очень емкие 3,5” накопители. Слишком емкие с точки зрения многих индивидуальных пользователей, большой потребности в наращивании объема хранилищ выше определенного порога не испытывающих. И во многие современные компьютеры такие уже просто «не помещаются». А, например, ноутбучные винчестеры (которые помещаются) не развиваются уже почти пять лет, так и остановившись на отметке в 2 ТБ. Но сегодня такая емкость — это совсем не то, что терабайт десять лет назад! Да — не сказать, чтоб совсем копейки, однако уже доступно многим покупателям. Особенно бюджетные модификации — которые и в таком виде постепенно появляются. И некоторое количество накопителей разных классов мы уже тестировали. Но не пытаясь запрячь коня и трепетную лань в одну телегу. Сегодня как раз подобным и займемся — иногда надо сравнивать друг с другом и разные накопители, а не только похожие. Или, даже, очень разные.

Но объединенные одним интерфейсом — PCIe 3.0 x4. SATA, как нам кажется, можно уже не трогать. С точки зрения производительности эти накопители достигли своего пика еще лет шесть-семь назад — в дальнейшем шла только более или менее успешная борьба за снижение себестоимости без значительного ущерба для скорости. В основном такие устройства ныне приобретаются как раз с целью сэкономить (наценка за NVMe до сих пор существует) и/или для модернизации старых ноутбуков. Правда вот в новые они уже зачастую тоже не помещаются — все больше и больше моделей с одним или двумя слотами M.2 и все. Поэтому не будем предаваться воспоминаниям — а познакомимся с нашими героями.

Участники тестирования

Intel SSD 660p 2 ТБ

О некоторых — просто освежим память. Два SSD линейки 660р мы тестировали еще два года назад, а год назад — добавили к ним и старшую модификацию. Сегодня возьмем ее как пример минимального решения в классе — на базе QLC-памяти.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint1

Все представители этой линейки очень похожи друг на друга. В частности, все используют кристаллы 64-слойной QLC NAND емкостью по 1 Тбит, причем у старших моделей они и «упакованы» в чипы одинаково — только количество самих чипов отличается. Контроллер — четырехканальный Silicon Motion SM2263. В паре с ним работает 256 МБ DRAM — обычно емкость зависит от количества флэша (что логично), но Intel в данном случае решила сэкономить. Экономия, к счастью, не радикальная: в бюджетном сегменте давно уже правят бал контроллеры без DRAM, типа SM2263ХТ. SM2263 же оказался настолько к месту, что Intel продолжила его использование и в серии 665р на 96-слойной QLC NAND. В новейших же 670р (на 144-слойной памяти) используется контроллер Silicon Motion SM2265G, являющийся близким родственником SM2267 (с которым мы знакомились на примере Adata XPG Gammix S50 Lite), но без формальной поддержки PCIe 4.0 — которая все равно в данном случае ничего не давала. Контроллер тоже четырехканальный, но интерфейс с флэшем побыстрее, тем более что и скорость работы самой памяти тоже увеличивалась — так что можно рассчитывать и на более высокую производительность в целом. Также компания постоянно смягчала ограничения гарантии: при одинаковом пятилетнем сроке, 660р имел ограничение на полный объем записи в 400 ТБ, а 670р — уже 740 ТБ (при емкости в 2 ТБ). Но актуальность сохраняют все линейки — в том числе и самая старая: благо дешевле всех. В московской рознице такой SSD стоит около 20 тысяч рублей (пересекаясь уже со многими SATA-моделями), а в целом по миру случаются и распродажи по ценам ниже $150.

Но низкая стоимость QLC-памяти сопровождается низкой скоростью при записи данных. Для компенсации этого используется SLC-кэш, разбитый на две части. Статическая — в этой модели 24 ГБ, что, в принципе, для большинства практических сценариев и достаточно. При наличии же свободного места до половины его может использоваться под кэш динамически. Поскольку QLC — соотношение в однобитном режиме 1:4, т. е. в общей сложности под кэш на пустом накопителе может уйти и 256 ГБ. Плюс 24 — всего 280 ГБ, что до сих пор где-то так равно средней емкости продаваемых SSD. Но по мере заполнения данными, свободных ячеек будет все меньше — и кэш меньше: вплоть до тех самых 24 ГБ.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint2

Если писать данные непрерывно, то кэширование с этим быстро перестает справляться. Причем режим прямой записи не реализован — она всегда осуществляется только через кэш, так что приходится и новые данные принимать, и старые переносить. В общем, скорость падает ниже 200 МБ/с, оставаясь, тем не менее, в принципе более высокой, чем могут обеспечить ноутбучные винчестеры. Да и десктопные модели на внутренних дорожках не быстрее — так что в качестве полноценной замены последних такие накопители подходят. А вот в качестве универсальных устройств на все случаи жизни — по нашему мнению нет.

Intel SSD 760p 2 ТБ

В Intel, похоже считают иначе — так что после окончания трехлетнего жизненного цикла TLC-накопителей линеек 545s и 760p компания так и не выпустила им замену. Что так произойдет с первым — понятно было давно: к SATA-интерфейсу производитель охладел не менее давно. А вот осовременить NVMe-линейку не помешало бы. Тем более, подобный серверный накопитель на 144-слойной TLC NAND анонсирован был. Может быть, и что-нибудь подобное на базе Silicon Motion SM2267, а то и более мощном SM2264 вскоре появится — тем более, что Intel теперь тоже поддерживает PCIe 4.0. А может и нет — так что последними «собственными» массовыми SSD Intel (благо процесс продажи NAND-бизнеса SK hynix идет полным ходом, а рассчитан он на пять лет) станут основанные на QLC 670p и родственный ему гибридный H20 (QLC NAND + Optane Memory — как работает такая связка мы недавно оценивали). И уходящие последние из могикан на TLC, типа тех же 760p. Которые во времена активной жизни были не слишком популярны из-за высоких цен, а вот после окончания жизненного цикла нередко тоже распродавались недорого. Но нам сегодня эта модель интересна — как промежуточный этап между тем же 660p и современными моделями на TLC. Во времена, когда 760р начинал выпускаться, подобных SSD вообще было много — это сейчас он смотрится уже архаично.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint3
Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint4

От младших моделей в линейке модификация на 2 ТБ отличается даже визуально — все остальные односторонние, но здесь чипы памяти расположены с обеих сторон. Теоретически это уже может привести к проблемам совместимости с некоторыми ноутбуками и подобными устройствами, снабженными низкопрофильными слотами M.2 — практически данная «беда» присуща многим моделям SSD даже меньшей емкости. В данном же случае это следствие использования все той же памяти, что и во всей линейке — 64-слойной 3D TLC с кристаллами по 256 Гбит. Последнее — редкость для такой емкости: обычно используются вдвое большие (и в терабайтниках уже часто они же). И вот к этому бы контроллер побыстрее! Но нет — все тот же порядком устаревший Silicon Motion SM2262: хоть и восьмиканальный, но не слишком быстрый. Заодно «пострадала» и относительная емкость DRAM — установлены ровно те же два чипа DDR4-2400 Micron по гигабайту каждый, что и на терабайтной модели. В общем, чем-то самый большой накопитель в линейке хуже прочих — двухсторонний и всего 1 МБ DRAM на каждый гигабайт флэша, а не два.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint5

При этом на скорости использование дорогих «мелких» кристаллов памяти никак не сказывается: максимум возможностей SM2262 раскрывался с такими кристаллами уже и на емкости в 512 ГБ. Дальше — только сама по себе емкость увеличивалась. А графики полной прописи данными практически идентичны: порядка 1,5 ГБ/с в SLC-кэш и в три раза меньше за его пределами. Последнее, впрочем, может быть вызвано и какими-то проблемами совместимости AIDA64, поскольку другие утилиты рапортуют о примерно гигабайте в секунду — но и последнее значение с точки зрения современности воображение уже не поражает.

Поскольку контроллер старый, «динамического» кэширования в нем тоже не было — только статическая часть той же емкости, что и при использовании SM2263, т. е. для 2 ТБ получается 24 ГБ. Однако реализован механизм прямой записи в TLC, что увеличивает скорость, да и сама по себе TLC-память быстрее, чем QLC — следовательно, «тормозить» на больших объемах записи в отличие от 660р не будет. Зато последний может оказаться и быстрее — в тех случаях, когда пишем не больше, чем доступно SLC-кэша. Как и где это сказывается — проверим тестами.

Corsair Force MP600 2 ТБ

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint6
Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint7

Если говорить о современном состоянии дел на уровне выше среднего, то есть смысл присматриваться к накопителям с поддержкой PCIe 4.0. Работать в режиме 3.0 они все равно будут — благодаря обратной совместимости. Причем и возможности последнего «выбирают» обычно полностью — поскольку рассчитаны даже на боле высокие скорости. Включая и первенцев этого направления — на базе контроллера Phison E16. Долгое время они стоили слишком дорого, поскольку более года никаких других SSD с PCIe 4.0 на рынке не было. Сейчас же в топовом сегменте развернулась конкуренция, причем и сам Phison в ней принимает участие при помощи обновленного E18 — так что тот же Corsair и аналоги нередко можно приобрести за 25 тысяч рублей или немногим больше. А выбирать тут (что не раз было сказано) нужно как раз в первую очередь по цене — все SSD на базе Е16 с одного завода и каких-то многообразий конфигураций у них не встречается. «Канонический двухтерабайтник» — 32 кристалла 96-слойной флэш-памяти BiCS4 3D TLC NAND Kioxia по 512 Гбит и два чипа DDR4L-1600 по 1024 МБ, т. е. два гигабайта на шине 16 бит. При этом пятилетняя гарантия с «ограничением пробега» 3,6 ПБ. Соответственно, его можно считать несуществующим — чтобы достичь такого уровня придется без сна и отдыха перезаписывать накопитель целиком каждый день. А такие нагрузки встречаются разве что в серверном окружении, да и то — не ко всем накопителям применимы.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint8

SLC-кэш в этих накопителях тоже комбинированный. Для простоты можно считать, что под него задействуются все свободные ячейки, т. е. в быстром режиме пишется до трети свободного объема. Для 2 ТБ это дает внушительные 666 ГБ. За что потом наступает неминуемая расплата — место для записи кончается полностью, и нужно срочно «расчищать» кэш, продолжая принимать новые данные. «Переключившись» в режим прямой записи ранее, можно было бы получить и более высокие скорости больших объемов — но ограничив пиковую. А, поскольку в персональном окружении реально большие объемы редки, такой подход к кэшированию себя полностью оправдывает. Даже когда свободного места мало — его может оказаться достаточно много, чтобы принять все данные. Специально же кэш накопители на этой платформе освобождать не стремятся — то, что нередко называется оптимизацией под бенчмарки. На деле это оптимизация под временные файлы — которые создаются, читаются (иногда один раз) и удаляются. Хранить данные долго не приходится, да и скорость чтения из SLC-кэша немного, но выше, чем из основного массива. Однако такой подход очень хорошо ложится на логику низкоуровневых (да и не только) бенчмарков: которые также создают рабочий файл, что-то с ним делают, а потом удаляют. В итоге — тестируют только кэш. Что с одной стороны полезно — ведь и большинство реальной работы выполняется именно в пределах последнего. А с другой — сильно смазывает картину, «завышая» результаты сравнительно с SSD, где такое не принято. Но это просто нужно учитывать — алгоритмы работы встроенного ПО в настоящее время оказываются иногда важнее, чем само по себе «железо» и его непосредственные характеристики.

Samsung PM983 1,92 ТБ

До этого — шли вверх. Теперь попробуем вбок. Взяв модель корпоративного семейства, чем сразу убьем пару зайцев. Позиционирования можно не бояться применительно к цене — на самом деле сейчас Samsung уже постепенно переносит фокус на новые устройства типа PM1733 с PCIe 4.0, так что «устаревший» PM983 за последние пол-года подешевел до уровня тех же SSD на Phison E16 и даже ниже. Насчет «железной части» беспокоиться тоже не приходится — на деле здесь используются те же контроллеры и память, что и в бытовых линейках Samsung 970 Evo / Evo Plus. Емкость немного ниже за счет большего резерва — что позволяет, в частности, рассчитывать на уровень 1,3 DWPD, т. е. производитель «разрешает» перезаписывать накопитель даже не каждый день, а почти полтора раза в день (правда в течение не пяти, а трех лет). Кроме того, в этих моделях реализована аппаратная защита от сбоев питания (PLP).

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint9
Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint10

Заодно конструкция позволяет «не бояться» за температурный режим — слабое место формата M.2. Последний, в общем-то, изначально не рассчитан на настольные компьютеры — разрабатывался под более компактные системы, где просто необходимо вписываться в небольшие размеры. Результатом чего является скученность компонентов. Да еще и на большинстве плат слоты M.2 расположены рядом с «горячими» процессорами и видеокартами, подогреваясь со стороны последних. PM983 существует и в виде M.2 22110, но такие модели преимуществ перед бытовыми не имеют. А вот U.2 устанавливаются либо в штатную дисковую корзину, либо в «большие» слоты PCIe через переходник. В первом случае адаптер тоже нужен (поскольку разъемы U.2 на массовых современных платах уже не ставят), но они есть давно и в ассортименте. И сами по себе большие габариты позволяют размещать компоненты более просторно, и охлаждение обеспечить проще.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint11

Настройки встроенного ПО также отличаются от «бытовых» моделей — как и следовало ожидать, SLC-кэш здесь отключен полностью. В серверном окружении от него пользы никакой — один вред. В бытовом — те 2 ГБ/с, которые декларирует Samsung, при записи получаются всегда и без оговорок. Но не более — так что пиковые показатели быстродействия будут ниже, чем у моделей с кэшированием. А вот на сколько и как часто — как раз и стоит проверить. Чем мы и займемся.

Intel Optane SSD 905P 1,5 ТБ

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint12
Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint13

Раз уж у нас сегодня такое многообразие испытуемых, обойтись без былого топчика не получится. На деле не такого уж и «былого» — 905P до сих пор остается старшим «бытовым» решением Intel, а в рамках всего рынка Optane SSD — по-прежнему единственные накопители, использующие отличную от NAND-флэш память. Но стоит это устройство дороже чем все остальные участники обзора вместе взятые — хотя по емкости уступает любому из них по отдельности. Поэтому рассчитывать на какой-то массовый спрос невозможно. В начале года были даже разговоры, что Intel полностью откажется от «чистых» Optane в массовом сегменте, но пока под нож пошла лишь небольшая часть накопителей: все в формате M.2 (две модели семейства 800Р и единственный такой 905Р), да пара устройств первой линейки 900Р. Младший 900Р 280 ГБ в виде карты расширения PCIe и все 905Р от 480 ГБ, равно как Optane Memory M10 пока остаются. Надолго ли? Неизвестно — все эти модели используют память 3D XPoint первого поколения, которую выпускало совместное предприятие Intel и Micron, затем Micron выкупил его целиком — но обязался память поставлять некоторое время, в конце года срок контракта истекает, и есть уже сведения, что фабрика будет перепрофилирована на другую продукцию. С другой стороны, в новейшей корпоративной линейке Optane SSD P5800X (самые быстрые накопители с интерфейсом PCIe 4.0) используется память второго поколения — но производится она пока там же, так что проблему решать нужно в любом случае. О самостоятельном же производстве 3D XPoint на одном из собственных заводов Intel (благо дефицита производственных мощностей компания сейчас не испытывает) давно говорилось, но вот само производство пока не началось. Однако если и начнется в скором времени, все равно удешевленных бытовых двойников Р5800Х (как в свое время Р4800Х «породил» те же 900Р/905Р) очень может быть, что и не будет.

Нам же сегодня просто интересно посмотреть — как это работает. Тем более, что подобные накопители — шаг в направлении, противоположном тому, куда индустрия SSD движется в целом. Там — постоянное снижение стоимости памяти за счет увеличения плотности хранения; пусть даже в ущерб ее «качеству». И развитие контроллеров, которые должны все это компенсировать. «Кроспойнт» — память дорогая: дешевле DRAM, но дороже NAND-флэш. Прочие характеристики — также между ними. Поэтому и накопители получаются очень дорогими — но и очень быстрыми безо всяких ухищрений. В частности, здесь не нужна DRAM — хранение таблицы трансляции адресов непосредственно в основном массиве памяти обходится без штрафов по производительности. Нет и проблем с «двухэтапной» записью, от которой страдает любая флэш-память, включая и SLC — ее нужно предварительно стирать. При этом блоки стирания намного больше, чем блоки записи, а те в свою очередь состоят из большого количества страниц чтения — такая асимметрия и приводит к усложнению алгоритмов работы, включая сложную «сборку мусора» и иже с ней.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint14

Ничего подобного здесь не требуется — просто берем и пишем. SLC-кэширование не нужно — режим работы и так однобитный.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint15

Причем скорость записи не зависит от предыдущего состояния, поскольку предварительное стирание блоков тоже не требуется. Просто берем и пишем. Задержки на операциях записи, соответственно, всегда аналогичны операциям чтения — без необходимости «держать» резерв свободных блоков. Задержки при чтении — тоже ниже, чем у флэша. Свойства самой памяти таковы — за что, собственно, и приходится платить.

Но сразу понятно, что спасать это будет не всегда. А в некоторых сценариях — никогда: вот даже по скорости заполнения данными видно, что она практически не выше, чем у того же Samsung PM983 — большое количество кристаллов флэша спокойно разгоняется до тех же 2 ГБ/с. Во многом за счет того, что «большое» — но для получение высокой общей емкости оно и требуется в обязательном порядке. Если достаточно низкой, то там все по-другому — тот же «старичок» 900Р на 280 ГБ в своем классе самый быстрый: поскольку все модели семейств 900Р/905Р по скорости практически одинаковы, а вот флэшовые модели очень сильно масштабируются по емкости. Только вот и она за одинаковые деньги оказывается очень разной. А как и что будет получаться в разных сценариях при примерно равной — сейчас и посмотрим.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, однако с тех пор мы ее немного модифицировали. Подробное описание обновления будет готово в скором времени, однако необходимым оно не является — все будет понятно прямо по тексту. Основное программное обеспечение не слишком поменялось, а аппаратное в данном случае не меняется вовсе — обойдемся PCIe 3.0 (все равно PCIe 4.0 поддерживает только один накопитель из пяти), так что «старого» стенда на Core i7-7700 и ASRock Z270 Killer SLI на чипсете Intel Z270 достаточно.

Производительность в приложениях

Идея накупить много разных накопителей для разных целей популярна среди пользователей десктопов (куда «много» таковых помещается без проблем) — однако в этом случае «дополнительными» чаще всего оказываются жесткие диски, а каким-то «промежуточным уровнем» между «основным» и дополнительным работают SATA SSD. У нас же четверка NVMe-устройств высокой емкости — так что подбирать еще что-то отдельное «под систему» большой необходимости, вроде бы, и нет (сомнения вызывают только SSD на QLC, но как раз этот момент и нужно проверить). Если только Optane SSD — но таковой у нас среди испытуемых есть как раз «в чистом виде». Не говоря уже о том, что в современном программном окружении накопитель такой емкости может потребоваться и просто для прикладных программ, а уж для игр — тем более, так что «для данных» и к нему придется еще что-то добавлять при наличии таковой возможности. Но, при наличии SSD высокой емкости, без других «локальных» хранилищ чаще всего удается обойтись.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint16

Что же касается наших сегодняшних героев, то обратить внимание тут стоит на два момента. Во-первых, SLC-кэширование не только вредно, но и полезно. Отказ от него в корпоративных моделях (которым при использовании по прямому назначению кэширование ничего не дает) приводит к снижению производительности в персональном окружении. Относительно невысокой, конечно — результаты PM983 в принципе недостижимы SATA-накопителями, да и большинство бюджетных NVMe SSD тоже медленнее; сравнивать же скорость с жесткими дисками вообще бесполезно. Однако «с кэшем» было бы быстрее. Второй же момент — SLC-кэширование не является панацеей от всех бед. Для его нормальной работы требуется солидный запас свободного места — иначе емкость кэша может оказаться недостаточной для практических сценариев, так что на «медленном аппаратно» SSD скорость резко упадет — как раз до того уровня, который может обеспечить медленная память. QLC-накопители низкой емкости в заполненном состоянии «проваливаются» почти вдвое, высокой — раза в полтора. И именно этот результат следует считать практически значимым — а вовсе не показатели чистого устройства прямо из коробки. В то же время для «хорошего» SSD (хотя бы среднего уровня) разницы между этими двумя состояниями нет. Именно за это, а не за пиковые результаты, как раз и приходится платить в их случае. Ну и третий момент — получить существенно более высокий уровень производительности невозможно без смены самого носителя. Однако вот это уже стоит слишком дорого — вовсе не пропорционально увеличению скорости. Когда-то в таком положении находился флэш относительно жестких дисков — но там разницу в цене удалось заметно сократить, а вот производительность и «на старте» отличалась в большей степени. И не только количественно, а «качественно» — ситуаций, в которых любого жесткого диска «мало», а любого SSD (даже самого дешевого) уже «достаточно» вагон и маленькая тележка. У Optane такое не получилось — с закономерным итогом. Потребительские модели трех-четырехлетней давности рискуют уйти с рынка непобежденными — но, все-таки, уйти.

Последовательные операции

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint17

Что может быть проще и понятнее последовательных скоростей? Которые на практике редко оказываются востребованными — а вот «мериться» ими до сих пор принято. Тем более, что и производители такой спорт поощряют — благо им это ничего не стоит. Особенно если говорить о накопителях на NAND-флэш и чтении данных, которое давно уже начало «упираться» в контроллеры — а затем и во внешний интерфейс. Для SATA это давно пройденный этап, но и переход на PCIe 3.0 x4 оказался лишь временной передышкой — его возможности тоже уже выбраны досуха, так что возникла необходимость перехода на PCIe 4.0: иначе результаты и не улучшишь. Хорошо видно, правда, что и тут не все гладко — максимум для SSD выжимается на многопоточных операциях (вдвойне синтетичных), а скорость однопоточного чтения еще можно (и нужно!) увеличивать даже применительно к топовым SSD, но и это постепенно делается. А вот 905Р в таковом качестве выглядит как бледный родственник — производительность сдерживают контроллеры четырехлетней давности, еще и «оптимизированные» под серверные нагрузки, где на последовательные скорости внимание обращать не принято.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint18

Что же касается записи, то для многобитного флэша это процесс до сих пор не простой. С чем в потребительском сегменте принято бороться SLC-кэшированием — и успешно «побеждать» низкоуровневые утилиты, оперирующие небольшими количествами данных. Так что, если не выходить за их пределы, внезапно и QLC NAND оказывается отличным носителем. Не идеальным — но соотношения скоростей в паре 660p/760p наводят на мысли. А в серверных накопителях кэширование как правило не используется — нет в таком окружении необходимости в высоких пиковых скоростях, зато встречается долгая «тяжелая» запись, так что SLC-кэш не только бесполезен, но и немного вреден. Тем более, TLC большой емкости позволяет получать высокие скорости стабильно и безо всяких ухищрений. С ухищрениями — некоторое время можно обеспечивать и очень высокие, что нам демонстрирует Corsair (да и все прочие SSD на Phison E16 с емкостью 1 и 2 ТБ — в этом плане они все одинаковые). А Optane SSD в очередной раз выглядит бледно — очень быстрая память в паре с не очень быстрым контроллером (к тому же, вовсе рассчитанным на другие нагрузки) «раскрыться» не может.

Произвольный доступ

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint19

Но без памяти с низкими задержками невозможно обойтись при произвольном доступе «без очереди». Точнее, без нее в таком сценарии невозможно получить высокие результаты, поскольку «играет» только собственная латентность носителя. Разные варианты флэша в этом плане тоже могут отличаться, но плюс-минус в пару раз. У Optane SSD результаты попросту другого порядка. Поэтому, если обращать внимание только на 4К с единичными или более короткими очередями — на этом сравнение можно прекращать. Тем более, что более длинных очередей в персональных сценариях и не бывает. И именно с этим связаны очень высокие результаты «оптановых» в PCMark 10 — пусть там уже и не порядок, но очень весомые два раза. Правда при еще более весомой разнице в цене — 2 ТБ флэша тоже, мягко говоря, не копейки, но посильно многим, а «кроспойнта» на эти деньги хорошо, если 280 ГБ купить получится.

Тем более, что в высокие пиковые показатели «умеет» и NAND. Понятно, что в IT, как и в реальном мире, очереди — это всегда плохо (так что, если уж они возникают, нужно лечить болезнь, а не симптомы — и в обязательном порядке кого-нибудь наказать), однако именно в «насыщенном» режиме все SSD демонстрируют максимальные показатели. Что тоже житейской логике не противоречит — магазин, экономящий на кассирах, в циферках будет эффективнее, чем обходящийся без очередей (пока покупатели не разбегутся, конечно). А вот такую работу уже можно (и нужно!) оптимизировать. «Хороший» контроллер сделает это хорошо, собственные задержки носителя на этом фоне быстро растеряются — и в итоге изначальное преимущество Optane SSD столь же быстро рассасывается. Т. е. в высоконагруженных системах с преобладанием операций чтения такое накопители, в общем-то, и не нужны. А для дома для семьи — не помешали бы, но слишком дороги. Куда ни кинь — всюду клин.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint20

Что же касается записи, то с ней все проще — трансляция адресов позволяет писать данные «куда попало», просто перенумеровывая блоки. Поэтому тут у «оптановых» изначально преимуществ нет. Позднее — могут и появиться. Для сохранения уровня производительности накопителям на флэше приходится держать солидный резерв свободных блоков, довольно агрессивно его возобновляя — уплотняя данные и очищая мусор. Кроме того, при принятом подходе неизбежно увеличивается фрагментация транслятора, что производительность тоже со временем снижает. Однако, как уже было сказано выше, никакие подобные ухищрения при использовании 3D XPoint не нужны: данные можно просто записывать куда угодно сразу без предварительной очистки. Соответственно, производительность не деградирует даже если устройство постоянно бомбардировать записью по произвольным адресам. Казалось бы, серьезное преимущество. Но… на практике не так уж и часто востребованное — особенно с учетом цены.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint21
Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint22

Ситуация повторяется. С поправкой на то, что в этой утилите мы работаем с более короткими очередями. Так что на операциях чтения собственные задержки памяти еще успевают сказаться. А вот при записи они в любом случае не мешают — если, конечно, не заниматься ей сутками напролет.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint23

Как не раз было отмечено, из всех сценариев, реализуемых низкоуровневыми бенчмарками, к практической стороне дела в бытовом плане наибольшее отношение имеют эти. Но ничего нового тут нет. Во-первых, Optane SSD вне конкуренции — поскольку единичная очередь и чтение, другого результата и быть не может. Во-вторых, современные SSD на TLC-памяти практически равны, а использующие QLC — немного медленнее. Причем под «современностью» тут можно понимать временной промежуток года так в три-четыре — но не слишком «разбегаясь по классам»: у бюджетных моделей (особенно SATA) все несколько хуже и при той же памяти. Но в целом такая картина позволяет по крайней мере не искать «самый самый» SSD. Точнее, таковой-то определяется однозначно — но вряд ли такая покупка когда-нибудь окупится. А все остальные — как минимум, честно отработают на свои деньги и без особых моральных травм для покупателя (и материальных — для его кошелька).

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint24

Общая оценка в попугаях этой программы, казалось бы, однозначно голосует за Optane SSD. Однако хорошо заметно, что выходит такое за счет операций чтения — тут есть обобщенное преимущество в пару раз. Внезапно близкое к оценкам PCMark 10 — что не удивительно. Но на записи эти накопители могут даже проиграть SSD на флэш-памяти, а стоят радикально дороже. Поэтому разумным и универсальным вариантом по совокупности факторов являются «середнячки» на TLC-памяти. Или, даже, можно подвинуться по скорости — и купить более дешевый SSD на QLC NAND. Но в некоторых сценариях «двигаться» придется заметно, так что универсальность такого решения гораздо ниже.

Работа с большими файлами

Мы решили постепенно «переводить» тесты на заполненных данными накопителях (т. е. когда свободного места остается лишь порядка 100 ГБ) в разряд обязательных, что приводит к необходимости небольшого изменения формата представления результатов. Делая их, скажем так, более показательными.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint25

На чтении данных, впрочем, кэширование никак не сказывается. Или почти никак — Corsair (как и все накопители на Phison E16) немножко читерит, задерживая свежезаписанные данные в SLC-кэше, откуда они потом и читаются побыстрее. В процессе же заполнения данными эти файлы оттуда вытесняются — вот скорость их чтения процентов на 10 и снижается. Что немного, но «с приборами» заметно. А аутсайдером тут оказывается Intel 660p, но не по вине памяти — просто только у него четырехканальный контроллер, который больше сам по себе «не может».

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint26

Так что скорость не увеличивается и в многопоточном режиме. У остальных участников — может. Но у всех «упирается» в контроллер — дальше «расти» способен только Corsair MP600, если переставить его в систему с поддержкой PCIe 4.0. Хотя и поддержка новых интерфейсов — тоже как раз функция контроллера. Без которой либо на всегда останавливаемся на уровне PCIe 3.0 x4, либо… еще ниже.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint27

При записи важна память — но и способность контроллера «выжимать» из нее максимум тоже. Или не из нее, а «в обход» — как раз используя SLC-кэширование. Однако последний механизм при недостатке свободного места может… с хрустом сломаться, что хорошо демонстрирует Intel 660p. Порядка 350 МБ/с — как раз предел установленной в него QLC-памяти, что в однобитном режиме можно «разогнать» аж в пять раз. Пока хватает места под кэш — размер которого зависит от общего свободного места.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint28

В многопоточном режиме та же история. Остальные участники таких проблем не испытывают. С другой стороны, окажется это «проблемами» или нет — будет сильно зависеть от сценария использования. Не секрет, что для получения высоких скоростей «приема» информации нужен еще быстрый источник. Если, например, мы копируем файл по гигабитной сети — все участники в любом состоянии окажутся одинаково быстрыми, поскольку нужно обеспечить скорость в 100 МБ/с, а больше и не за чем. Если с USB-винчестера или там картовода (сняли видео, привезли домой — сбрасываем на компьютер для обработки) — да тоже никаких проблем. Да и с локального жесткого диска — тоже. Вот если вдруг удалось «собрать» большой объем данных в памяти, а потом его потребовалось сохранить одномоментно — тут уже разница в скорости может оказаться заметной и невооруженным глазом. Равно как и при переносе информации с «основного» на «дополнительный» SSD — если в качестве второго будет использоваться 660p или что-то аналогичное, заметить «тормоза» уже можно. Поэтому мы всегда и говорили, что универсальными эти устройства не являются. Но, с учетом цены и того, что проблемы могут возникать, а не будут гарантированными и регулярными — на это можно и закрыть глаза. Или не закрывать — а сразу ориентироваться на накопитель более высокого класса.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint29

При последовательной записи одновременно с чтением лидером оказывается Corsair MP600. С аутсайдером тоже все понятно. Кстати, кроме всего прочего, этот тест интересен и тем, что его результаты аналогичны удвоенной скорости копирования данных внутри накопителя. И получается, что даже забитый под завязку Intel 660p все равно не хуже, например, любого SATA-накопителя. Как и при многих других нагрузках. Т. е. формула «медленная дешевая память + быстрый контроллер» вообще говоря неплохо работает. По крайней мере, в устройствах высокой емкости.

Тестирование пяти NVMe-накопителей емкостью более 1,5 ТБ на QLC NAND, TLC NAND и 3D XPoint30

Еще один пример «хорошей» для SSD нагрузки. Пусть они с ней справляются и с разной скоростью, но минимум среди наших сегодняшних героев — около 600 МБ/с. В какой-то степени потому, что ему повезло: размер статической части SLC-кэша в этой модели равен 24 ГБ, а записываем мы 16 ГБ (еще столько же читается), так что в основном уложились. Однако во времена господства жестких дисков даже мечтать о таких скоростях не имело смысла — они в лучшем случае выдают в этом сценарии 50-60 МБ/с, да и то только на внешних дорожках. Переход на флэш-память увеличил скорость на порядок — не сразу и не во всех моделях, но лучшие до 500 МБ/с доросли. Оказывается, что столько доступно и бюджетным NVMe-накопителям — но не всегда, а пока «везет» с соотношением объема записи и размера кэша. А вот «классом выше» уже и быстрее, и без таких нюансов.

Специально результаты Optane SSD в отдельных тестах мы не комментировали — они говорят сами за себя. Фактически обработка больших в бытовом смысле объемов информации — не его стезя: справляется быстро, но в разы более дешевые SSD на флэш-памяти не медленнее. Разница будет, если непрерывно писать, и писать, и писать — и лучше не последовательно. В этом случае «завалить» уровень производительности накопителей на флэше можно и на порядок — а Optane этого не заметит. Только вот такие ситуации практически не встречаются не только в персональных компьютерах, но и в дата-центрах крайне редки.

Итого

Получилось, что для обработки больших объемов данных в персональном компьютере Optane SSD не нужны. В принципе, и некогда массовые модели на MLC — тоже. По скорости они могут занять промежуточное положение между TLC и XPoint — только вот и «промежутка» как такового нет. То есть большая емкость NAND-флэш вкупе с «хорошим» контроллером с большим запасом перекрывают практические запросы программного обеспечения. Разница может получиться при увеличении объемов работы, причем не только в плане производительности, но и на долговечности устройства скажется — однако, опять же, уже не в этой жизни. Некоторые банальные бытовые модели производители уже «разрешают» перезаписывать каждый день целиком, т. е. для устройств рассматриваемой емкости речь идет о терабайтах ежедневной записи. И даже если в течение пяти гарантийных лет что-то случится (а срок немалый — достаточно вспомнить цены и устройства середины прошлого десятилетия и сравнить с современными) — это все равно гарантийный случай. Меняем накопитель и «живем» дальше. С некоторой натяжкой можно и QLC обойтись — но принимая во внимание, что слишком активная запись им, все-таки, противопоказана. По всем параметрам — и скорость падает, и до негарантийного случая доиграться можно. Хотя последнее — не при бытовом использовании: нехитрый расчет показывает, что даже на Intel SSD 660p можно спокойно записывать 200 ГБ в день — только в этом случае оба ограничения (и срок, и TBW) сработают одновременно. А при таких объемах быстрее «надоест» скорость. У новых моделей компании и некоторых конкурентов ограничения еще более мягкие — со всеми вытекающими. Фактически и имеем, что у таких моделей универсальность ниже — при их приобретении уже нужно взвешивать все «за» и «против», а вот SSD на TLC можно покупать спокойно и не слишком раздумывая. Во всяком случае, когда речь идет о накопителях высокой емкости. Которые параллельно «хоронят» и маленькие Optane SSD. Хоть высокая скорость последних на системных нагрузках и выглядит привлекательно, но даже 900Р на 280 ГБ стоит на уровне какого-нибудь Corsair Force MP600 2 ТБ и ему подобных. При этом в большинстве сценариев даже с секундомером разницу найти не удастся, а вот два терабайта — это два терабайта. К тому же, помещающиеся в любой компьютер — и достаточные немалому количеству потребителей. На этой оптимистической (не для всех устройств и их производителей, конечно) ноте и закончим.

от admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.