Optane Memory и быстрый винчестер: подведение итогов цикла тестов и сравнение несравнимых вещей
Методика тестирования накопителей образца 2018 года
Технологии Optane Memory мы посвятили достаточно большое количество материалов. По мнению некоторых читателей — даже избыточное:) Но это нормальное явление: по сути, технологии кэширования разрабатываются вовсе не для энтузиастов (которые все равно давно уже обзавелись твердотельными накопителями высокой емкости, оставив винчестерам только задачу долговременного хранения информации, поскольку так пока дешевле), а для того, чтобы хоть немного «подстегнуть» недорогие компьютеры. В недорогих же компьютерах до последнего времени использовался ровно один накопитель — и тот механический. Полный переход на SSD пока невозможен. Точнее, возможен только в некоторых сегментах — например, в офисном компьютере 120–240 ГБ хватает «на все» (и даже с запасом), а такой твердотельный накопитель уже не дороже даже самых дешевых массовых винчестеров (емкость которых заметно выше, но она как раз в офисе не требуется). А вот в домашнем ПК или ноутбуке приходится «закладываться» под более высокие емкости. Соответственно, винчестер нужен. Но поскольку сами по себе механические накопители работают очень медленно, то имеет смысл как-то их ускорить за небольшие деньги, причем смысл это имеет и для покупателей, и для производителей — в итоге сейчас в продаже все больше и больше компьютеров с Optane Memory.
Мы же, повторимся, о разных аспектах технологии Optane Memory опубликовали несколько статей, и поскольку сегодняшняя дополняет цикл, стоит ознакомиться и с предыдущими его частями:
Обзор и сравнение твердотельных накопителей Intel Optane Memory M10 64 ГБ и Optane SSD 800P 58 ГБ
Почему потребовалось выпустить это дополнение? Во-первых, мы не тестировали Optane Memory на низком уровне совместно с высокопроизводительными винчестерами — только с ноутбучными моделями. Тогда мы пришли к выводу, что в этом случае технология никакие дисковые операции не замедляет. А что будет, если взять быструю «настольную» модель на 7200 об/мин? Во-вторых, в качестве кэширующих модулей высокой емкости мы брали Optane SSD 800P на 58 и 118 ГБ, поскольку емкость модулей Optane Memory первое время была ограничена 32 ГБ. Но некоторое время назад к нам в руки попал Optane Memory M10 на 64 ГБ — аппаратно идентичный 800Р, но из-за другой прошивки работающий немного иначе. Однако проверку мы проводили, только тестируя накопители «as is», в отдельном виде. А что будет при работе в качестве кэша? Вопрос интересный: для М10 это как раз основная целевая нагрузка, но стоит он несколько дороже, чем 800Р.
И третий вопрос связан с просьбами части читателей провести прямое сравнение винчестеров и твердотельных накопителей в рамках одной статьи (а не как обычно — когда в одном материале присутствуют лишь устройства одного класса). С нашей точки зрения, это не слишком полезно, но раз такие просьбы есть — можно и реализовать. Тем более, «оптанизированную» систему есть смысл сравнивать как с «голым» винчестером, так и с SSD приличной емкости.
Участники тестирования
Ранее нами уже были получены результаты гибридного винчестера Seagate FireCuda ST2000LX001, с которым мы сравнивали «обычный» ноутбучный терабайтник WD Blue WD10JPVX 1 ТБ — как в «чистом» виде, так и с Optane Memory / Optane SSD разной емкости. Для этого материала мы возьмем три из них: «голый» винчестер, Optane Memory 32 ГБ, Optane SSD 800P 58 ГБ. И добавим конфигурацию из того же винчестера с Optane Memory M10 на 64 ГБ.
Винчестер Seagate IronWolf Pro 14 ТБ: обзор нового накопителя максимальной емкости
Также недавно мы протестировали Seagate IronWolf Pro 14 ТБ — один из лучших на сегодняшний день nearline-винчестеров. Понятно, что оказаться в обычном ПК хоть «в гордом одиночестве», хоть в паре с Optane Memory без прочих накопителей ему «не светит», но для получения оценки сверху он вполне подойдет, поскольку остальные модели на пластинах 3,5″ как минимум не быстрее. Опять же:, а вдруг и при использовании такого винчестера просто для хранения данных есть смысл «пришпорить» его кэшем? Вот этот вопрос уже вполне практический, поскольку на фоне стоимости винчестеров на 10–14 ТБ цены модулей Optane Memory (особенно младших модификаций) заметными не кажутся. Поэтому проверим, как это работает с модулями на 32 и 64 ГБ.
И, раз уж мы решили непосредственно сравнить накопители разных типов, нам потребуются еще три SSD. Но чтобы сравнивать с винчестерами, нужны «большие» SSD —, а то иначе как-то даже и не интересно. Поэтому мы решили остановиться на Toshiba TR200 960 ГБ, Samsung 860 Evo 1 ТБ и Toshiba XG5-P 2 ТБ. Первый построен на базе самой бюджетной SATA-платформы, второй — устройство среднего класса (а если говорить только о SATA-накопителях, то один из лучших их представителей), третий — перспективное NVMe-устройство, причем максимальной (среди всех изученных) емкости. Заметим, что винчестеры на 1–2 ТБ и сейчас составляют немалую долю поставок именно для ПК и ноутбуков. И твердотельные накопители уже тоже могут предоставить такой объем пользователю. Естественно, дороже —, но и быстрее. А насколько (или во сколько раз) конкретно — сегодня и посмотрим.
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением. Единственное, что нам пришлось в очередной раз сделать — переключить режим работы дискового контроллера и установить Intel RST, хотя на самом деле это потребовалось еще для тестирования массива RAID0 из Optane SSD 800P.
Поскольку сегодняшнее тестирование достаточно специфическое, мы не стали заносить результаты тестов в общую таблицу, и они доступны в отдельном файле в формате Microsoft Excel. Так что желающие покопаться в цифрах (тем более, что не все они попадают на диаграммы) могут скачать его и удовлетворить любопытство.
Новые возможности программного обеспечения
Надо отметить, что в Intel за прошедший год не только расширяли ассортимент кэширующих модулей, но и дорабатывали программное обеспечение — как минимум, исправлены все ранее отмеченные недочеты. В частности, теперь не нужно самостоятельно освобождать место в конце винчестера перед включением поддержки Optane Memory, да и кэширование несистемного накопителя в RST реализуется за меньшее количество действий. Появились и новые «фичи» — причем как в RST, так и в упрощенной (тем не менее, достаточной для «простых» бюджетных конфигураций) утилите SetupOptaneMemory.
Из косметических изменений: теперь утилита в качестве емкости кэша учитывает и оперативную память. В принципе, смысл это имеет, хотя на деле можно было бы обойтись и без таких уточнений :) Заметим, что в новых версиях Optane Memory M10 64 ГБ начал определяться как имеющий емкость 60 ГБ, а не 55 ГБ, как ранее.
Но новой и самой интересной является вкладка «Закрепление». Даже если ничего настраивать не планируется, здесь можно посмотреть информацию об использовании накопителя. Как видим, на невытесняемые системные файлы отведено 3,4 ГБ — это тот необходимый минимум, который позволяет системе быстро загружаться и работать. А теперь вспоминаем, что более 10 лет (начиная с Vista) Windows на диске занимает 15–20 ГБ, причем со временем может «распухать», храня уже установленные обновления (для возможности их отката) и т. п. Одно это уже заставляет задуматься о кэшировании системного накопителя: тогда на «быстром» устройстве не нужно держать все эти десятки гигабайт, пусть поваляются на винчестере. А сколько места нужно в кэше — видно на картинке.
Так же хорошо заметно, что спустя некоторое время использования системы (и тестовых утилит) у нас закэшировалось 11,5 ГБ — несмотря на достаточно агрессивные (как мы уже установили) алгоритмы кэширования. Таким образом, общий расход емкости составил 15 ГБ — это сопоставимо с самым младшим в линейке кэширующим модулем Optane Memory, а на прочих остается немалый запас свободного места, позволяющий повысить стабильность ускорения.
В последних версиях ПО распорядиться резервом можно и по-другому: например, закрепить какие-то приложения или даже файлы данных. Если есть какой-то часто используемый образ виртуальной машины или база данных — на Optane их! Да, уменьшится объем, доступный искусственному интеллекту, зато тот заведомо не вытеснит нужное, как не вытесняет основные системные файлы. Работает это и в RST, но только при кэшировании системного накопителя. Впрочем, понятно почему: если их в компьютере много, значит, пользователь изначально активно оперирует распределением места вручную. Есть быстрый «системный» SSD? Там же, значит, лежат и программы, и данные, к которым нужен постоянный доступ. А вот когда у нас только «оптанизированный» винчестер — иногда полезно вмешаться в работу автоматики. Такую-то возможность Intel теперь и предоставляет, что может пригодиться. Непонятно как? Значит, можно эти настройки и не трогать :)
Производительность в приложениях
Тем более, что основная функциональность от них и не зависит — не умеючи можно, даже, ее и «испортить». А основным для всех систем кэширования является ускорение работы системы и приложений, хорошо заметное в тестах высокого уровня. Точнее, заметное до определенного момента — например, винчестеры друг от друга отличаются очень сильно, но встроенное кэширование FireCuda позволяет ему приблизиться к быстрым настольным моделям, хотя механическая и магнитная его составляющие в общем-то не лучше, чем у WD Blue. А Optane Memory «подстегивает» производительность еще сильнее — выводя ее на уровень, обеспечиваемый твердотельными накопителями.
Механизм понятен — кэширующий модуль старается взять на себя как можно больше дисковых операций. Ну, а поскольку сам он представляет собой тот же SSD, причем очень быстрый, в случае успеха все работает очень быстро. Но не гарантировано — именно поэтому низкоуровневый результат PCMark 8 находится на уровне SSD среднего (или, даже, низкого) класса, да и зависит от ускоряемого винчестера. Причем как правило даже сильнее, чем от модуля — если не считать выдающихся показателей Optane SSD 800P 58 ГБ при подобном нецелевом использовании.
Предыдущая версия пакета оперирует более «легкими» нагрузками, да еще и операций записи в ней меньше, но принципиально результаты не меняются. Сами по себе винчестеры являются очень медленными накопителями, ноутбучные модели — вообще очень-очень медленны. Причем «внутреннее» кэширование не полностью исправляет ситуацию, а вот внешнее — полностью. Если повезет, можно получить даже более высокую производительность, чем обеспечивает бюджетный SSD. Правда последнему «везет» всегда, а кэширование может и промахнуться — основное различие.
Последовательные операции
Специфика работы низкоуровневых утилит такова, что «рабочий» файл они создают непосредственно перед использованием — так что с большой вероятностью он окажется именно в кэше. В итоге до самого винчестера есть шансы не добраться, причем операции чтения ускоряются уже и на модулях по 32 ГБ, а вот для того, чтобы «инкапсулировать» всю запись требуется порядка 60 ГБ. Во всяком случае, при выбранном нами «рабочем объеме» в 16 ГБ — «умолчальный» для этих утилит 1 ГБ позволит наслаждаться высоким количеством попугаев и владельцев модулей на 16 ГБ :)
Высоким, но не рекордным — все-таки в плане последовательных операций сама по себе линейка Optane Memory / Optane SSD 800P к рекордсменам не относится. «Разгромить» SATA SSD может, хорошие современные PCIe-устройства — уже нет.
Случайный доступ
Про специфику ПО все сказано выше — в очередной раз наблюдаем аналогичную картину: чтением Optane занимается всегда, а от 60 ГБ берет на себя и запись. Все перечисленное и делает низкоуровневые бенчмарки не слишком (мягко говоря) пригодными для оценки производительности кэширующих СХД. Точнее, пользоваться можно —, но осторожно: учитывая все эти нюансы.
При попытке же сравнить твердотельные и «механические» накопители наблюдается другая проблема — результаты-то корректны, но отличаются не только они сами, а и вообще порядок величин. В лучшем случае имеем соседние порядки — во многих сценариях нет и этого. Так что сравнивать-то можно —, но не имеет практического смысла :)
Работа с большими файлами
Как и следовало ожидать, кэширование нам тут ничем ни помочь, ни помешать не может. Результаты зависят только от самих «основных» (иногда и единственных) накопителей, а добиться их существенного увеличения можно только повсеместным переходом на SSD с быстрым интерфейсом. Впрочем, то, что «механике» интерфейс до сих пор не важен — тоже результат :)
В очередной раз наблюдаем, что этим операциям Optane Memory тоже не мешает — при использовании очень медленного винчестера и емкого кэширующего модуля многопоточный режим можно даже немного ускорить. Радикально же повысить производительность можно только полным отказом от механики. Самые быстрые винчестеры и самые медленные SSD, впрочем, в таких сценариях сопоставимы —, но это почти единственное пересечение.
Второе — линейная запись одновременно с таким же чтением. Заметим, что в данном случае кэширование очень быстрый винчестер может даже чуть-чуть замедлить, хотя на практике это будет сложно заметить. В любом случае, SSD среднего уровня и с этой операцией справится быстрее. А если говорить о (псевдо)случайном доступе к данным — то тут и бюджетные модели твердотельных накопителей не оставляют шансов любым винчестерам (сколько последние не ускоряй). Так что единственное, что мешает SSD — пока еще более высокая стоимость хранения информации, иногда вынуждающая использовать винчестеры не только для долговременного хранения, но и для обработки больших объемов данных. Других проблем уже нет.
Рейтинги
Как уже было сказано выше, на низкоуровневый рейтинг смотреть нужно с осторожностью. Впрочем, главное он показывает: оптанизированный винчестер никогда не хуже «обычного», а чем выше емкость кэширующего модуля, тем выше результаты. Но фактор «повезет / не повезет» остается, и избежать его в кэширующих системах невозможно. Производительность же одиночного накопителя всегда остается стабильной. А различаются они тем, что у механических накопителей производительность стабильно низкая, а у твердотельных — стабильно высокая или очень высокая.
Общего балла это тоже касается, так что он дает скорее качественную оценку: кэширование позволяет получить производительность, соответствующую уровню твердотельных накопителей. Просто такая производительность будет наблюдаться не всегда — ради «всегда» придется раскошеливаться. Результат может не оказаться более высоким, зато никогда не будет низким. А при использовании Optane Memory по целевому назначению все хорошо: производительность не всегда будет низкой, и даже в худшем случае она не снизится относительно одиночного винчестера.
Итого
В принципе, ответы на поставленные в начале статьи вопросы, как нам кажется, мы получили. На быстрые винчестеры технология Optane Memory масштабируется, причем там, где производительность может зависеть от ускоряемого винчестера, она от него и зависит. Иногда же кэширующий модуль «берет все на себя», так что максимальный выигрыш от его использования получается как раз там, где «быстрый винчестер» (насколько это словосочетание вообще может иметь смысл) просто неприменим.
А дальнейшая судьба Optane Memory будет сильно зависеть исключительно от цены. В самом деле: за последний год ареал применимости этой технологии значительно увеличился за счет выхода новых чипсетов и процессоров с ее поддержкой. Да и шильдик на корпус конечного устройства можно прилепить более красивый при наличии хотя бы кэширования — согласитесь, что «Core i7+» смотрится красивее, чем «Core i7» («плюсик» как раз и означает, что в компьютере есть Optane — и неважно, Memory или SSD). Однако экспансия формата M.2 позволяет даже в компактные компьютеры устанавливать несколько накопителей, а снижение цен на флэш-память — все чаще обходиться без винчестеров. Соответственно, если этот процесс будет идти быстро, то в обозримой перспективе может оказаться так, что Optane Memory просто нечего или почти нечего будет ускорять, поскольку наиболее эффективна и заметна эта технология в применении к «системному» накопителю. А если возникнут какие-то проблемы на данном пути (в сочетании со снижением цен кэширующих модулей, особенно емкостью более 50 ГБ), то получится совсем иной расклад, позволяющий, напротив, не спешить отказываться от механических накопителей в бюджетных компьютерах и не ограничиваться ими «в одиночку».
Полный текст статьи читайте на iXBT
