Тестируем SSD-диски Intel X25-M G2 160 GB
Итак, зачем же мы только в текущее время беремся за написание материала по SSD? Различного рода твердотельные диски выпускаются уже крайне давно, да и с момента начала их массовой доступности для пользователей уже прошло достаточно невпроворот времени.
Дело в том, что первые модели настольных SSD дисков обладали целым рядом недостатков (в первую очередность речь идет о надежности), которые мешали советовал их для использования в современных настольных компьютерах обычным пользователям. Разумеется, наша новостная работа добросовестно сообщала о всех новинках на этом рынке, но пора полноценных обзоров пришло только теперь.
Основное превосходство твердотельных дисков - чрезвычайно низкое миг доступа к данным на диске. Если для типичного 7200 об/мин диска час доступа для операций чтения выше 10 миллисекунд, то SSD позволяет уменьшить это значимость на практике на два порядка (для новых моделей оно колеблется между 0,1 и 0,2 мс). Это обусловлено тем, что твердотельныйдиск должен при каждом запросе позиционировать свои головки над нужным участком магнитной пластины перед чтением. При этом принципиально изменить что-то в этой ситуации не представляется возможным. Позволительно усилить прыть вращения шпинделя (для некоторых серверных моделей она составляет 15000 об/мин), заблаговременно «спланировать» путь движения головок для нескольких запросов (именно за это отвечает методика NCQ, установка очереди команд), но покуда таким образом удалось достичь лишь значений порядка 5 мс, при этом стоимость подобных устройств способна отпугнуть многих пользователей.
Один из первых доступных SSD с интерфейсом IDE – поначалу всё для военных
В случае операций записи преимущество SSD долгое момент оставалось довольно сомнительным. Занятие в уже упомянутой нами в прошлой статье необходимости очистки ячейки перед ее записью. В первое период эта задача решалась за счет использования одноуровневой памяти SLC, которая работала куда быстрее и обладала большей отказоустойчивостью. И все-таки цена получавшихся накопителей была в такой степени высока, что дозволить себе их могли лишь корпоративные пользователи. Остальные довольствовались дисками с MLC-памятью, которая обладала куда больше высокой плотностью записи.
Со временем обстановка изменилась. Были разработаны более продвинутые контроллеры, которые за счет многоканальности и буферной памяти смогли не только одержать победу эту «детскую болезнь», но и немаловажно вознести скорости последовательного чтения и записи, оставив HDD сзади и по этому параметру. С тех пор аккурат используемый контроллер и прошивка в первую очередь определяют производительность SSD.
Почему же так важен параметр времени доступа? Это обусловлено тем, что как при серверной, так и при мультимедийной нагрузке дискам приходится чаще всего вкалывать с блоками информации в немного килобайт, при этом численность операций последовательного чтения/записи невелико. То есть операции позиционирования проводятся весьма зачастую (оттуда тот самый-самый стрекот, тот, что доносится из системного блока при всякий серьезной нагрузке). Вследствие этого обычный крепкий диск на магнитных пластинах, несмотря на заявленную скорость работы более 100 МБ/с (что впрямь для подавляющего большинства современных 3,5" накопителей), в действительности показывает куда меньшую производительность. Для SSD это падение производительности ещё происходит, но оно куда менее ослепительно выражено.
Диски Intel X25-M и X18-M первого поколения. Различаются только форм-фактором
У SSD есть и другие преимущества. Это вероятность работы в широком диапазоне температур, устойчивость к вибрациям, меньшее энергопотребление (сравнимое, впрочем, с 2,5" HDD) и целиком бесшумная работа. Как раз явление твердотельных дисков стало настоящим спасением для любителей тишины, ибо другие компоненты компьютера так или по-другому не возбраняется охлаждать пассивно. Ну и конечно, они значительно лучше поддаются миниатюризации, меньше теряя в производительности.
На повестке дня осталась лишь одна проблема, которую производителям SSD вряд ли удастся постановить в ближайшее время. Цена гигабайта дискового пространства для твердотельных накопителей всё ещё гораздо выше, чем у традиционных решений на магнитных пластинах. Для последних она достигает 1,7 рублей, в то время как для SSD минимумом является 75 рублей, и речь идет о не самых производительных моделях. Отличалка в 44 раза (на самом деле больше) может отпугнуть многих пользователей.
Но всё зависит от того, как подступать к рассмотрению данного вопроса. Если понимать SSD не как замену традиционному жесткому диску (о какой замене может ходить речь, если у многих пользователей коллекция фильмов превышает по объему 1 ТБ?), а как своеобычный ускоритель для системы, то покупка твердотельного накопителя начинает обзаводиться смысл. Многие геймеры платят за современные видеокарты более $500, при этом при загрузке системы и любимых игр эта видеокарта никак им не помогает: нагрузка ложится на накопитель, производительность которого оставляет хотеть лучшего. Сегодня же за сумму возле $200 разрешено достать твердотельный накопитель, объема которого хватит для установки системы и основных приложений. Конечно, не всем хватит предлагаемого объема в, например, 80 гигабайт. Но большинство пользователей нетрудно может уложиться в эту цифру. Поверьте, возросшая производительность и отзывчивость системы этого стоит.
К нам в лабораторию попало безотложно 5 SSD от Intel, модель X25-M G2 на 160 GB. На их примере мы собираемся продемонстрировать преимущества современных твердотельных накопителей над традиционными жесткими дисками. Тестирование будет проходить как под нагрузкой, типичной для домашних ПК, так и в серверных задачах. Для последней цели мы организовали из наших накопителей массив RAID0, как наиболее производительный.
В качестве контроллера использовался как южный мост ICH10R нашей материнской платы Asus P6T6 WS Revolution, так и профессиональный SATA/SAS контроллер LSI 3ware SAS 9750-8i.
Понятно, что для нормальной работы производительного массива необходим дискретный контроллер, и мы это кроме того продемонстрируем в нашей статье. Но для начала расскажем о тестируемых устройствах подробнее.
Intel X25-M G2 160 GB
Retail упаковка Intel X25-M G2 160 GB
Комплектация Intel X25-M G2 160 GB
Крепление Intel X25-M G2 160 GB
Диск поставляется в маленький картонной коробке, оформленной в черно-синей цветовой гамме. Внутри, кроме самого диска, находится памятка по его использованию, CD с драйверами, крепление под 3,5" отсек, комплект винтов для фиксации диска и наклейка на корпус.
Основание литое, верхняя крышка сделана штамповкой
Нижние отверстия используются для фиксации диска на 3,5" креплении
Сам накопитель упакован в алюминиевый корпус. На внешность он шибко прочный, и диск прямо способен снести случайное падение без каких-либо последствий, оттого что вся электроника находится внутри. Один уязвимый ингредиент – разъемы SATA, но с этим ничего свершить нельзя.
На крышке указаны спецификации диска
Боковые отверстия используются для фиксации диска в 2,5" отсеках
Форм-фактор X25-M – 2,5", стандарт для современных SSD. Крепление под 3,5" отсек, как мы уже говорили, идет в комплекте. Впрочем, в текущий момент без проблем разрешается приобрести кейс-переходник для 3,5" или 5" отсеков, к тому же как-то фиксировать этакий диск в корпусе необязательно. Высота накопителя составляет 9,5 мм: стандарт для 2,5" жестких дисков, используемых в ноутбуках. Если удалить пластиковую рамку, то высота X25-M станет 7 мм; таковый стандарт также применяется в некоторых тонких моделях ноутбуков (Lenovo ThinkPad X300, например).
Все элементы на плате расположены сильно компактно
Стоит дожидаться появления 320 ГБ модели Intel X25-M G2
Диск без проблем разбирается, и перед нами открывается печатная плата, на которой и расположена вся системная логика. Память набрана десятью чипами 29F16B08JAMDI объемом 16 ГБ каждый. Производство, что логично, Intel. Они изготовлены по 34 нм техпроцессу. В конце этого года фирма планирует выпустить накопители на основе 3-битных TLC 25-нм чипов и, скорее всего, вернет себе пальму первенства в этой области.
Самый немалый чип, Intel PC29AS21BA0 – это сердце диска, его контроллер. Это десятиканальная модель, которая не претерпела особых изменений по сравнению с контроллером, используемым в 50-нм дисках. Контроллеры Intel сейчас – одни из самых лучших на рынке, но конкуренты не дремлют. Ну а микросхема ISSI IS42S16160C-7TLI – кэш-память X25-M, 32 МБ 166 MHz DDR модуль.
Средняя цена на retail Intel X25-M G2 160 GB в московской рознице составляет на глаз 14500 рублей.
Вызов вертелки: Intel X25-M G2 160 GB 0715 1 conf
Вызов вертелки: Intel X25-M G2 160 GB 0715 5 inline
LSI 3ware SAS 9750-8i
LSI – единственный из крупнейших производителей RAID-контроллеров. Некоторое время вспять она перекупила у Applied Micro Circuits Corporation линейку 3ware со всеми ее разработками. В результате этого и получилась новая линейка накопителей LSI 3ware.
Упаковка контроллера LSI 3ware SAS 9750-8i
Контроллер поставляется в здоровый картонной коробке, где он надежно закреплен на эпизод возможных падений при транспортировке. В комплекте идет документация, ПО, пара удлинительных кабелей с разъемами mini-SAS и заглушка для установки в низкопрофильные системы. Последнее – практически нужный аксессуар для подобного оборудования.
При взгляде на плату немедленно становится понятно, что перед нами профессиональный продукт. Используются только танталовые конденсаторы, которые обеспечивают куда более высокую надежность в работе, чем традиционные уже твердотельные. Компактное расположение элементов на текстолите позволило совершить плату низкопрофильной (68,9 мм).
Через особый разъем к плате можно подключить Battery Backup Unit – дополнительную батарею питания, которая обеспечит сохранность массива в случае перебоев с питанием. В принципе уже одной этой возможности должно быть достаточно для решения о переходе к использованию дискретного контроллера. Тут, впрочем, стоит оговориться о стоимости подобного решения – она в московской рознице составляет сумму порядка 16000 рублей.
Так выглядит 9750-8i без радиатора
LSI 3ware SAS 9750-8i взаимодействует с компьютером сквозь интерфейс PCIe x8 2.0. Пропускная способность последнего составляет 8 ГБ/с, чего хватит более того для очень производительного дискового массива. Посредством два порта mini-SAS к плате можно подключить до 96 устройств. За работу с ними отвечает чип LSISAS2108 - 800 МГц процессор, построенный на архитектуре PowerPC. У него в распоряжении находится 512 МБ оперативной памяти DDRII 800 МГц. При этом употребляется память ECC (с коррекцией ошибок), что практически необходимо при до того интенсивных нагрузках.
На основополагающий воззрение может быть неочевидно, для чего контроллеру нужна такая вычислительная мощность. При всем при том в современных моделях используются достаточно интеллектуальные алгоритмы, распределяющие нагрузку между дисками и оптимизирующие производительность. Также для массивов с блоками четности необходимо делать немало операций по расчету контрольной суммы. В случае с программным RAID-массивом или firmware RAID (например, Intel RST, используемом в чипсетах Intel) все расчеты ложатся на CPU, что приводит к соответствующему падению производительности системы. К тому же при использовании этого подхода всё одинаково не удается добиться уровня производительности дискретных решений.
При использовании дисков на магнитных пластинах в особенности дюжий выигрыш получается в производительности записи, так как контроллер может задействовать свою оперативную память для кэширования данных. Для современных SSD, как мы уже говорили, эта проблема не настолько актуальна, однако преимущество от использования дискретного контроллера все равно есть.
Мечта геймера?
Здесь стоит соорудить небольшое отступление. По сути своей контроллеры в твердотельных дисках и чипы RAID-контроллеров выполняют похожую функцию – они распределяют нагрузку по нескольким каналам и стараются максимально применять доступные ресурсы памяти. Потому в будущем серверные решения на базе флэш-памяти будут топать в направлении интегрирования памяти и системной логики в цельный продукт. LSI занимается разработками в этой области. В марте 2010 года группа представила родное первое подобное заключение – PCIe карту LSISSS6200. Это в отдалении не первая из подобных моделей, но одна из первых, на самом деле готовых к использованию в серверных системах. Заявлена производительность в 150000 операций в секунду при случайном доступе. А на недавней экспозиции IDF был представлен RAID-on-chip контроллер LSISAS2208, который будет продаваться производителям SAS и PCIe дисков. Одной из первых компаний, которая представила продукт на основе этой сборки, стала PhotoFast. PowerDrive-LSI позиционируется как геймерское решение, но очевидно, что подобные модели воистину востребованы именно в серверном сегменте.
Тестирование
Перейдем к наиболее интересной части – оценке производительности нашей системы. Мы использовали следующую тестовую платформу:
Мы использовали топовый шестиядерный процессор в разгоне и «почти серверную» материнскую плату от Asus, с контроллером SAS. Для тестов жестких дисков типично не нужна столь мощная платформа, но для некоторых наших сценариев производительный компьютер пригодится. К тому же, употребление RAID может преподнести сюрпризы.
Как мы уже говорили, тесты в данном случае имеют скорее иллюстративный характер, потому как ни о какой реальной конкуренции между используемыми компонентами сообщать не приходится. Hitachi Deskstar E7K1000 – недорогая терабайтная модель HDD, которая нередко используется в серверах и ЦОДах, но на лидеры по производительности она не претендует. Также и с Intel Rapid Storage Technology – это вывод чаще используется для домашних NAS, и с дискретным контроллером конкурировать не может и не должно. Однако тем более интересны результаты сравнения.
Линейное читка и запись
Начнем с самого простого – линейного чтения и записи по поверхности диска. На графике видно, что скорость для HDD начинается с 120 МБ/с и понемногу падает до 60. Это соответствует постепенному перемещению головок от более далеких участков магнитной пластины к шпинделю. Скорости чтения и записи практически совпадают.
Для SSD наблюдается совершенно иная картина, что ясно даже неопытному пользователю. Скорость записи составляет примерно 110 МБ/с, а чтения – 240 МБ/с. И так по всей «поверхности» диска. Если обладать представление об устройстве SSD, то ничего странного в полученных результатах нет. Полученные данные действительны только для предварительно подготовленного диска, на графики чтения и записи влияет немало факторов. Для SSD тесты по поверхности диска – лишь дань традиции, не отражающая их реальной производительности. Оттого перейдем к более информативным бенчмаркам.
Время доступа
А вот и время доступа. Оно замерялось с помощью тестового пакета IOMeter в сценарии со 100% случайным доступом и блоками по 512 байт. Вот то, о чем мы вели речь в начале статьи. Для операций чтения разница составляет более 300 раз, да и запись у диска от Intel происходит гораздо быстрее. SSD первых поколений изредка очень очень уступали по времени доступа при записи, но сейчас с этим покончено.
Конечно, не стоит ожидать 300-кратного прироста производительности в реальных задачах, но именно время доступа является залогом успеха SSD.
Последовательное чтение/запись
Преимущество SSD что надо видно даже для операций последовательного чтения и записи. Интересны в первую очередь не максимальные значения (они соответствуют заявленным производителем 250 МБ/с при чтении и 100 МБ/с при записи), а поведение дисков при работе с маленькими блоками. X25-M стартует гораздо резвее, изначально демонстрируя практически троекратное преимущество.
Случайное чтение/запись
Про случайную запись и калякать нечего. X25-M выходит на пиковую производительность уже на 512 КБ блоках, а HDD может ее добиться лишь при работе с 32 МБ блоками. Не сверх меры часто встречающаяся в реальности задача, стоит отметить.
Мы протестировали диски, эмулируя с помощью IOMeter серверную нагрузку. Использовались сценарии базы данных, файлового сервера и рабочей станции. Сценарии были разработаны Intel и сайтом storagereview.com уже очень давнехонько и используются практически повсеместно. Во всех них используются блоки размером не более 64 КБ и запросы на 80-100% случайные.
С учетом результатов прошлых бенчмарков можно безотлагательно допустить значительное преимущество твердотельного накопителя. И действительно, для его нормального отображения на графике нам пришлось использовать для оси ординат логарифмическую шкалу.
Файловый сервер
База данных
Рабочая станция
Даже при мелкий глубине очереди наблюдается 40-кратная разница в производительности. Больше того, при увеличении глубины очереди производительность X25-M масштабируется гораздо лучше, чем производительность обычного жесткого диска. В сценариях базы данных и файлового сервера, где служба идет в основном с 8 КБ блоками, разрыв достигает 120-кратного значения.
Пусть данный тест и был на все сто синтетическим, но он уже приближен к реальным условиям, и совершенно может быть получен при решении реальных задач. Именно поэтому сейчас так полно внимания уделяется серверному использованию твердотельных дисков.
А что же насчет домашних ПК и обычных пользователей? В этом месте мы также подготовили достаточно наглядный материал. PCMark Vantage, давно используемый нами для оценки производительности ПК, позволяет не только выдавать совместный балл для компонентов системы, но и детально подвергать рассмотрению результаты. Данные по жесткому диску формируются там в результате серии тестов, в которых эмулируется нагрузка, типичная для мультимедийного ПК.
PCMark Vantage
При выполнении мультимедийных задач глубина очереди очень нечасто бывает выше 5. Поэтому тут разница в производительности получается не столь впечатляющая, от 3,2 до 32 раз. С прочий стороны, это лишь в сравнении с ситуациями, которые складываются при серверных нагрузках. Напомним, при сравнении традиционных HDD приятель с другом отрыв хотя бы в 2 раза считается разгромом для «проигравшего» диска.
Обратите внимание, что что ни на есть здоровенный отрыв X25-M наблюдается при сложной многопоточной нагрузке. Производительность обычного диска в таком случае весьма проседает, а у SSD оптимальный и наименее лучший итог различается приблизительно в 1,4 раза. И именно эти случаи представляют наибольший заинтересованность – загрузка системы, запуск приложений…
Понятно, что производительность дисковой подсистемы – это не всё, что определяет скорость загрузки приложений. Важны также остальные компоненты, к тому же от некоторых задержек освободиться очень и очень сложно. Поэтому мы решили также явить реальные данные, полученные нами при замерах с секундомером. Для этого использовался специальный тестовый образ, который устанавливался на оба диска. Измерялось время загрузки ОС (с момента прохождения POST до полной загрузки всех приложений), пакетов Photoshop CS5, 3ds Max 2010 и игры Far Cry 2. Также мы сравнили производительность дисков при выполнении архивации. Тот самый тест заурядно используется нами для проверки возможностей CPU, но, очевидно, его результаты также должны негусто зависеть от дисковой подсистемы. Понятно, что аккуратность наших измерений ограничена возможностями человека (кроме архивации, время которой можно замерить с помощью ПК), но мы делали несколько тестовых замеров с усреднением, и разброс был в пределах 0,3 с.
Скорость выполнения
Ну что же, это не 300-кратное преимущество, и даже не 100-кратное ; тем не менее, оно достаточно значительно. Радикально меняется отзывчивость системы. Это касается практически каждый операции, которая включает в себя воззвание к диску, даже открытие какой-нибудь папки. Вместо привычных «фризов» оконный проем появляется моментально, со всем содержимым. Запуск Photoshop за 2,6 секунд потом запуска с обычного HDD кажется мгновенным. Именно моментальную реакцию можно наречь краеугольным камнем для разработчиков компьютерных комплектующих и софта. При работе пользователя не должно возникать никаких помех, будь то неудобство интерфейса или его медленная работа. Тут еще есть к чему стремиться, но переход к использованию SSD расширяет круг задач, которые выполняются скрыто для пользователя.
Мы сравнивали скорость работы не только для Far Cry 2, но и для других игр. Тут в то время как прогресс сравнительно невелик, но субъективно он больше 20% (указанные цифры нам удалось измерить при запуске бенчмарка и они ладно воспроизводились). Это бывает видно при загрузке/сохранении и подгрузке новых.
Архивация, как видите, тоже происходит быстрее. Тут, конечно, сменой процессора можно достигнуть куда лучших результатов, но мы хотели показать, что SSD ускоряют работу системы во многих задачах, даже достаточно неожиданных.
Ну а ныне самое интересное – 5 X25-M G2 в режиме RAID0. Мы проверили производительность этих массивов с помощью IOMeter, дабы дать оценку потенциал использования в серверных сценариях.
Последовательное чтение
При последовательном чтении ICH10R разом же начинает новости себя странно. Во-первых, сказывается лимит пропускной способности в 660 МБ/с. Обычным конфигурациям ни при каких обстоятельствах такого не достигнуть, но у нас-то конфигурация очень даже необычная. Вдобавок к этому, скорость периодически падает в зависимости от размера блока. У контроллера LSI при этом скорость скоро взлетает практически до 1000 МБ/с (к сожалению мало не добираясь до этой значимой цифры) и дальше падает, но незначительно. Впрочем, стоит отметить, что на малых блоках интегрированному контроллеру каким-то образом удается достичь большей производительности.
Последовательная запись
При последовательной записи контроллер LSI выжимает максимум из возможностей тестируемых дисков, выдавая скорость в 500 МБ/с. Видимо, здесь сказывается кэширование операций записи. ICH10R тоже показывает ладный результат.
Случайное чтение
Переход к случайному чтению лишь увеличивает отрыв дискретного контроллера. К сожалению, результаты ни одной из моделей здесь не приближаются к теоретической пропускной способности дисков.
Случайная запись
Здесь ICH10R опять оказывается несколько быстрее на малых блоках, но опосля модель от LSI одним духом возвращает себе лидерство, в то время как скорость интегрированного контроллера оказывается подозрительно низкой.
База данных
Файловый сервер
Рабочая станция
В серверных сценариях уже никаких вопросов не возникает. Наибольший отрыв наблюдается при эмулировании работы базы данных, что объясняется большим количеством запросов на запись.
Наиболее шокирующим для нас оказалось то, что нагрузка на процессор при использовании интегрированного контроллера порой оказывалась достаточно значительно. Максимум был достигнут при операциях последовательного чтения с массива блоков по 2 КБ. Казалось бы, 15% - это не очень много, но потому что в нашей системе работал разогнанный шестиядерный процессор, к тому же RAID0 – наименее ресурсоемкий из массивов.
Выводы
Мы наглядно продемонстрировали, в чем именно содержится преимущество твердотельных дисков перед традиционными моделями на основе магнитных пластин. Конкретно Intel X25-M G2 считается на данный миг одним из оптимальных вариантов для покупки, так как обладает стабильно высокой скоростью под любыми типами нагрузки и на сто процентов лишен проблем с неожиданной деградацией.
Разумеется, конкуренты не дремлют и уже сейчас есть небезынтересные модели, о которых мы вам всенепременно расскажем.
По материалам: http://ferra.ru/online/storage/103594/
Опубликовано: 01 октября 2010