Обзор и тестирование твердотельного накопителя SanDisk X400
Введение
Компания SanDisk давно завоевала широкую известность среди потребителей в первую очередь как производитель карт памяти и внешних накопителей с USB-интерфейсом. Но в последние несколько лет она стала уделять внимание и растущему рынку твердотельных накопителей, в особенности его корпоративному сегменту. Если посмотреть на результаты деятельности SanDisk в течение последних пяти лет, то окажется, что продажи производимых этой компанией твердотельных накопителей за этот период выросли на порядок. Например, в 2011 году она наторговала всего на 150 млн. долларов, а уже в 2014 году SSD-бизнес SanDisk позволил ей выручить почти 2 млрд. долларов. Однако позднее удача от этого производителя несколько отвернулась. В первой половине прошедшего года SanDisk сбавила темп вывода на рынок новых моделей, и это неминуемо сказалось на продажах SSD, которые упали сразу на 29 процентов.
Однако корни случившегося стоит искать в событиях, которые происходили раньше. В течение 2012–2013 годов SanDisk смогла добиться очень мощного роста поставок своих накопителей для клиентских устройств, осуществляемых по OEM-контрактам. Залогом такого успеха стал наблюдавшийся бум портативных мобильных устройств, которые нуждались в огромных количествах построенных на флеш-памяти накопителей. Также нельзя упускать из виду и тот факт, что в этот период SanDisk предлагала превосходную линейку продукции, которая по своим характеристикам смотрелась более чем конкурентоспособно. В итоге, по итогам 2013 года доля SanDisk на рынке твердотельных потребительских накопителей достигала величин порядка 15–20 процентов. Однако затем наступил серьёзный спад, обусловленный во многим внешними причинами, и в первую очередь, насыщением рынка планшетов и смартфонов. Клиентская база партнёров SanDisk стала существенно сокращаться, и в этом есть вина и самой компании, которая не смогла поддержать заданный темп внедрения инноваций. Самой же обидной потерей, случившийся в начале прошлого года, безусловно, стал отказ от сотрудничества с SanDisk компании Apple, которая приняла решение переключиться на твердотельные накопители Samsung. Всё это в сумме привело к тому, что к настоящему времени процентная доля SanDisk на рынке SSD сократилась до однозначных чисел.
Впрочем, несмотря на относительно слабые результаты, показанные в прошлом году, SanDisk всё ещё продолжает занимать лидирующие рыночные позиции. Поэтому нет ничего удивительного, что в конце прошлого года компания была куплена за 19 млрд. долларов крупнейшим производителем жёстких дисков традиционной конструкции, Western Digital. В ближайшее время в сегменте корпоративных систем хранения информации ожидается бурный рост, и WD надеется окупить свою инвестицию в кратчайшие сроки.
Тем не менее, всё это не означает, что направление потребительских SSD под маркой SanDisk будет свёрнуто. Напротив, совсем недавно фирма решила обновить линейку накопителей, ориентированных на бизнес-сегмент и OEM-сборщиков. В частности, на смену достаточно популярным моделям X300 и X300s пришёл новый накопитель X400, который способен предложить поистине удивительное сочетание характеристик: возможности премиального уровня вроде поддержки шифрования и пятилетней гарантии и низкую стоимость, обусловленную применением недорогой флеш-памяти с трёхбитовой ячейкой. В итоге, новое предложение можно охарактеризовать как флагманское решение на базе TLC NAND. Обещая в X400 неплохую производительность и достаточную надёжность, SanDisk рассчитывает серьёзно потеснить недорогие MLC-накопители, которые не могут конкурировать с новинкой из-за своей цены. И, надо сказать, в успех модели X400 можно поверить. SanDisk уже удавалось создавать очень привлекательные решения на базе TLC NAND, наиболее известным примером которых можно назвать потребительский накопитель Ultra II. Ведь несмотря на то, что он был разработан ещё в 2014 году, ему до сих пор удаётся оставаться одним из лучших TLC-накопителей.
Но не стоит думать, что X400 имеет с Ultra II какие-то родственные связи. На самом деле это — две абсолютно разные модели, поскольку в свежем накопителе применён новый контроллер Marvell, 88SS1074. Данный чип знаменателен своей целенаправленной ориентацией на работу с наиболее современными типами флеш-памяти, в том числе и с TLC NAND, выпущенной по техпроцессам 10-нм класса, для взаимодействия с которой он использует алгоритмы коррекции ошибок нового уровня — низкоплотностные коды (LDPC) с мягким декодированием. Такой математический аппарат позволяет в разы увеличить ресурс перезаписи чипов TLC NAND, что и делает построенный на «TLC-памяти шестого поколения» X400 вполне надёжным решением. Как же обстоит дело с производительностью, мы посмотрим в этом обзоре.
Подробнее о SanDisk X400
Итак, SanDisk X400 — это новаторское решение в основе которого лежит контроллер Marvell 88SS1074. Про этот контроллер пока известно немногое: применяться он начал только сейчас, причём помимо X400 существует лишь ещё один твердотельный накопитель на его основе, это — Plextor M7V. В основе данного контроллера лежит традиционная для Marvell двухъядерная ARM-архитектура, однако для взаимодействия с флеш-памятью он использует не восемь, а только четыре канала. Впрочем, в свете перехода индустрии на кристаллы TLC NAND с ёмкостью 128 Гбит и больше, проблемой это не является, тем более, что современная флеш-память перешла на интерфейсы ONFI 3/Toggle 2 с очень высокой пропускной способностью.
В SanDisk X400 контроллер Marvell 88SS1074 подключен к массиву флеш-памяти, составленному из устройств TLC NAND, выпущенных по 15-нм технологии. SanDisk производит флеш-память для своих нужд самостоятельно, но техпроцессы при этом разрабатываются совместно с компаньоном — компании Toshiba, поэтому чипы TLC-памяти SanDisk аналогичны продукции японского партнёра. То есть, они имеют ёмкость 128 Гбит и используют Toggle Mode 2-интерфейс с пропускной способностью до 400 Мбайт/с на устройство.
Надо сказать, что по формуле «Marvell 88SS1074 плюс 15-нм TLC-память» собран не только X400, но и упоминавшийся выше Plextor M7V. Однако разработка SanDisk уникальна своей прошивкой, в которой нашли место все фирменные технологии, которые традиционно добавляет этот производитель. Главной особенностью продукции SanDisk давно уже выступает технология SLC-кеширования nCache, есть она и в X400. В данном случае разработчики встроили в свой накопитель её версию nCache 2.0, которая обладает полезным дополнением в виде режима On Chip Copу — внутреннего копирования данных из SLC-буфера в TLC, реализованного на уровне чипов и не загружающего контроллер.
Однако как и в случае с SanDisk Ultra II, у X400 буфер, работающий в SLC-режиме, имеет сравнительно небольшую ёмкость. Рекордом для 240/256-гигабайтных накопителей на базе TLC NAND на данный момент выступает 4-гигабайтный кеш, а в том же Plextor M7V 256 Гбайт объём кеша достигает 3,5 Гбайт. У SanDisk X400 256 Гбайт же мы обнаружили лишь SLC-кеш с объёмом 2 Гбайт.
Говоря о внутреннем устройстве SanDisk X400, нельзя не упомянуть, что контроллер в нём работает с дополнительным DDR3–1600-буфером. Его размер стандартен: на каждые 256 Гбайт ёмкости SSD приходится 256 Мбайт оперативной памяти.
Обратите внимание, в отличие от большинства TLC-накопителей, представители линейки SanDisk X400 могут похвастать большей вместительностью. Ёмкости этих SSD кратны 128 Гбайт, а не 120 Гбайт, что автоматически сокращает зарезервированное пространство до 7 процентов от общего объёма. Применение алгоритмов LDPC увеличивает надёжность TLC-памяти настолько, что разработчики не побоялись заметно урезать подменный фонд.
Линейка X400 интересна ещё и тем, что она включает как 2,5-дюймовые накопители, так и компактные варианты в M.2-исполнении. Причём, в обоих случаях максимальная ёмкость составляет 1 Тбайт. А если к этому добавить тот факт, что M.2-версии X400 доступны в одностороннем исполнении, то получается, что SanDisk сумела упаковать терабайт флеш-памяти всего в четыре микросхемы. То есть, вслед за Samsung компания овладела технологией размещения 16 полупроводниковых кристаллов в одном корпусе.
Учитывая, что SanDisk X400 — это накопитель, ориентированный на бизнес-сегмент, в нём реализовано аппаратное AES-256-шифрование, которое совместимо со спецификациями Microsoft eDrive и TCG Opal. Однако активировать криптографический движок можно далеко не в любом представителе серии X400. Те SSD, которые способны шифровать информацию, имеют особый артикул — и этот нюанс нужно иметь в виду. Кстати, в России, по всей видимости, вариантов накопителя с аппаратным шифрованием мы не увидим вовсе из-за сложности получения на подобные продукты нотификации ФСБ.
Технические характеристики представителей линейки SanDisk X400 выглядят следующим образом:
Особенно интересно здесь, безусловно, смотрятся условия гарантийного обслуживания и объёмы заявленной выносливости. Пять лет гарантии даётся на очень немногие модели и обычно это — флагманские накопители. Но SanDisk вновь ломает устоявшиеся правила. Пятилетнюю гарантию получает и X400 — решение на базе флеш-памяти с трёхбитовой ячейкой. Это — первый такой пример, но он явно указывает на то, что платформа Marvell 88SS1074, лежащая в основе этого SSD, действительно взаимодействует с флеш-памятью по каким-то своим законам, которые позволяют увеличить срок жизни трёхбитовых ячеек. Не подводят и установленные производителем пределы по максимальному объёму записи. На сегодняшний день SanDisk X400 — это второй по выносливости потребительский TLC-накопитель после Plextor M7V, на 256-гигабайтную версию которого без потери гарантии разрешается записать 80 Тбайт данных.
Программное обеспечение
Некоторое время тому назад у SanDisk появилась весьма привлекательная сервисная утилита SSD Dashboard для обслуживания накопителей, которая по своим возможностям заняла одно из ведущих мест в ряду подобных программ. Примечательно, что SSD Dashboard работает со всеми накопителями этого производителя, включая как потребительские, так и бизнес-модели и X400 — в том числе.
Среди основных функций программы: получение информации об установленном в системе SSD, включая данные об оставшемся ресурсе и текущем температурном режиме; мониторинг производительности накопителя в реальном времени; настройка TRIM; обновление микропрограммы через интернет и из файла; выполнение операции Secure Erase и удаление каких-либо данных из флеш-памяти путём её принудительного зануления; выполнение SMART-тестов и просмотр SMART-атрибутов.
Кроме того, SanDisk SSD Dashboard позволяет установку пробных версий утилит сторонних разработчиков: средства клонирования данных Apricorn EZ GIG IV, антивируса Trend Micro Titanium Antivirus и приложения Absolute LoJack, позволяющего защитить данные в случае кражи компьютера.
Надо сказать, что по предлагаемым возможностям SanDisk SSD Dashboard всё же не дотягивает до лучших образцов подобных программ, так как не имеет возможности настраивать параметры операционной системы и не предлагает никаких алгоритмов дополнительного кэширования данных в оперативной памяти. Но, тем не менее, она достаточно функциональна и выгодно отличается от большинства подобных утилит, предлагаемых другими поставщиками твердотельных накопителей.
Методика тестирования
Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах используются рандомизированные несжимаемые данные.
Начиная с этого тестирования, мы приняли решение внести отдельные изменения в протокол проведения синтетических тестов с целью их приведения в большее соответствие с современными сценариями работы с SSD. Размер раздела, в пределах которого тестируется скорость операций, теперь будет увеличен до 16 Гбайт, а продолжительность тестов будет составлять одну минуту при последовательных операциях и полминуты при случайных чтениях и записях. Такие изменения, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SSD-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
Iometer 1.1.0
Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операция чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.
CrystalDiskMark 5.1.2
Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
Тестовый стенд
В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5–6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4–2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
Список участников тестирования
SanDisk X400 — это построенный на TLC-памяти накопитель, который намеревается замахнуться на соперничество с решениями более высокого класса, основанными на MLC-памяти. Поэтому в тестирование нам пришлось включить достаточно большую выборку SATA SSD, включающую как бюджетные предложения, так и добротные решения среднего уровня.
В итоге, получился следующий перечень соперников:
Crucial MX200 250 Гбайт (CT250MX200SSD1, прошивка MU03);
Kingston HyperX Savage 240 Гбайт (SHSS37A/240G, прошивка SAFM00.r);
OCZ Trion 150 240 Гбайт (TRN150–25SAT3–240G, прошивка SAFZ12.2);
Plextor M6V 256 Гбайт (PX-256M6V, прошивка 1.04);
Plextor M7V 256 Гбайт (PX-256M7VC, прошивка 1.01);
Samsung 850 PRO 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM01B6Q);
Samsung 850 EVO 250 Гбайт (MZ-75E250, прошивка EMT02B6Q);
Samsung 750 EVO 250 Гбайт (MZ-750250, прошивка MAT01B6Q);
SanDisk Ultra II 240 Гбайт (SDSSDHII-240G, прошивка X41100RL);
SanDisk X400 256 Гбайт (SD8SB8U-256G, прошивка X4120000).
Напомним, что из этого списка моделями, построенными на планарной TLC NAND, помимо главного героя сегодняшнего обзора, являются: OCZ Trion 150, Plextor M7V, Samsung 750 EVO и SanDisk Ultra II.
Производительность
Последовательные операции чтения и записи
Со скоростью записи у SanDisk X400 всё в порядке — этот накопитель способен полностью выбрать всю пропускную способность, предоставляемую SATA-интерфейсом. А вот скорость последовательной записи несколько разочаровывает. Рассматриваемый SSD попадает в одну группу с другими ординарными TLC-накопителями вроде OCZ Trion 150, и это явно указывает на то, что никакой особой магии в SanDisk X400 нет. Производительность при записи упирается в возможности TLC-памяти, а сравнительно небольшой SLC-кеш положение дел исправить не в состоянии. На то, что дело именно в объёме выделенного в рамках технологии nCache 2.0 буфера, указывает результат Plextor M7V. Этот накопитель основан на той же аппаратной платформе Marvell 88SS1074, но при последовательной записи он оказывается заметно быстрее, поскольку его SLC-кеш почти вдвое вместительнее.
Случайные операции чтения
Не является рекордсменом SanDisk X400 и при случайном чтении. Стоит заметить, что использование мощного контроллера с правильно оптимизированной микропрограммой может сделать весьма быстрым решением в этой дисциплине даже TLC-накопитель: в качестве примера можно привести Samsung 750 EVO. Однако мощности двухъядерного процессора Marvell 88SS1074 для получения таких результатов, по всей видимости, не хватает. В результате мы получаем достаточно посредственную производительность даже по меркам TLC SSD. Например, SanDisk X400 оказывается медленнее выпущенного этим же производителем два года назад Ultra II.
Однако нужно понимать, что увеличение латентности при случайных чтениях — обратная сторона применения коррекции ошибок на основе алгоритмов LDPC. Задействованный в них математический аппарат сильнее нагружает процессор по сравнении с традиционной схемой BCH ECC из-за чего мы и наблюдаем некоторое отставание SanDisk X400 от основной группы накопителей. Впрочем, отставание это не катастрофическое, а взамен мы получаем от TLC-памяти надёжность на уровне MLC. Например, Plextor, использующий аналогичные алгоритмы в своём новом накопителе M7V, прямо говорит о том, что благодаря им флеш-память с трёхбитовой ячейкой приобретает выносливость в две тысячи циклов перезаписи.
Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.
Не блещет показателями производительности SanDisk X400 и при увеличении глубины очереди запросов. И на данный момент о нём складывается мнение, как о накопителе уровня ниже среднего, который по скорости подобен TLC-моделям SSD, построенным на бюджетном контроллере Phison S10.
В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:
Здесь же, напротив, кривая, соответствующая SanDisk X400, находится в самой гуще. Очевидно, что с ростом размеров блоков, которыми происходят операции чтения, производительность рассматриваемого накопителя подтягивается к уровню флагманов.
Случайные операции записи
Неконвейеризируемая запись, которая встречается в реальной жизни чаще всего, происходит у SanDisk X400 с достаточно неплохим темпом. Очевидно, что в данном случае технология nCache 2.0 играет не последнюю роль, благодаря чему результаты рассматриваемой новинки оказываются даже лучше, чем у многих MLC-накопителей. Однако при формировании очереди запросов такой подход демонстрирует не столь высокую эффективность. Результат SanDisk X400 скатывается в нижнюю часть диаграммы, где этому SSD компанию составляет SanDisk Ultra II.
Указанная проблема проявляет себя при любой очереди запросов. Об этом говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:
Тройка аутсайдеров на этом графике сформирована из обоих TLC-накопителей SanDisk, старого Ultra II и нового X400, а также решения на базе контроллера Phison S10, OCZ Trion 150.
Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.
Примерно такую же картину, как и на предыдущем графике, можно увидеть и здесь. Впрочем, никто и не обещал, что SanDisk X400 будет хорошо проявлять себя при нагрузке в виде операций записи. Хоть это и не совсем обычный накопитель, основывается он на ординарной TLC-памяти, и такие решения заведомо слабее MLC SSD именно на операциях такого типа.
Смешанная нагрузка
По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.
Работа SanDisk X400 со смешанной нагрузкой оставляет желать лучшего. Средняя производительность этого накопителя при работе как с последовательными, так и с произвольными смешанными операциями ниже, чем у других моделей SSD, в том числе построенных и на TLC-памяти. К сожалению, эффективность работы nCache в данном случае невысока, да и сама платформа Marvell 88SS1074 к одновременным разнородным операциям приспособлена не слишком хорошо. Иными словами, при сложной нагрузке SanDisk X400 ведёт себя подобно бюджетному накопителю. Любопытно, что в этом случае новинка уступает даже Ultra II, хотя более старая TLC-модель стоит дешевле. И это автоматически означает, что преимущества SanDisk X400 стоит в первую очередь искать не в тестах производительности, а в показателях надёжности.
Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.
Здесь нужно отметить, что при смешанных случайных операциях SanDisk X400 не так безнадёжен, как нам показалось вначале. В том случае, если от накопителя требуется совмещать записи с заметной долей чтений, его производительность оказывается не хуже, чем у решений на базе контроллера Phison S10, в том числе и на флеш-памяти с двухбитовой ячейкой.
Впрочем, оптимизация микропрограммы SanDisk X400 под смешанную нагрузку минимальна. Построенный на аналогичной аппаратной базе Plextor M7V заметно быстрее, и это оставляет надежду, что с выходом будущих версий прошивок производительность SanDisk X400 в ряде сценариев может улучшиться.
Результаты в CrystalDiskMark
CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. Полученные в нём показатели производительности должны дополнить подробные графики, построенные нами на основании тестов в IOMeter. Принципиальное отличие CrystalDiskMark заключается в том, что при измерении производительности он оперирует сравнительно небольшим тестовым файлом, в результате чего выдаваемые им результаты характеризуют эффективность имеющихся в современных накопителях технологий SLC-кеширования.
Приведённые четыре диаграммы представляют лишь теоретическую ценность. Глубины AHCI-очереди в 32 команды в персональных компьютерах никогда не бывает, но в специальных тестах она позволяет получить максимальные показатели производительности.
А вот эти четыре диаграммы представляют уже практический интерес — на них отображена производительность при нагрузке, которая распространена в реальной жизни. И результаты, представленные на них, отличаются от того, что мы видели при тестировании в IOMeter. Никаких намёков на низкую скорость тут нет, напротив, напротив производительность SanDisk X400 при чтении и записи 4-килобайтных выглядит так, как будто это флагманский накопитель.
Однако у таких неожиданно позитивных результатов есть простое объяснение. Во-первых, сам тест CrystalDiskMark оперирует небольшими объёмами данных, и те показатели, которые получены в нём, характеризуют скорость SLC-кеша, а не всего накопителя в целом. Во-вторых, технология nCache 2.0 ускоряет не только операции записи, но и в некоторых случаях чтение. Проявляется это в том, что данные, которые остались в SLC-кеше после последних записей и не успели перенестись в основной массив TLC-памяти, читаются значительно быстрее, так как в этих операциях не принимает участие затратное LDPC-декодирование. В реальных сценариях работы такое свойство практически бесполезно, но зато оно проявляет себя в простых бенчмарках, которые измеряют скорость сразу же после создания тестового файла. Файл в этом случае целиком попадает в SLC-кеш, и на выходе мы получаем нереалистичные показатели быстродействия.
PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования
Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах, и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс. Обратите внимание: мы перешли на обновлённую версию дискового бенчмарка, появившуюся в начале 2016 года, результаты которой не сравнимы с прошлой версией.
Интегральный результат PCMark 8 2.0 относит SanDisk X400 к числу накопителей среднего уровня. Этой модели удаётся даже превзойти целый ряд MLC-накопителей, например, Kingston HyperX Savage и Plextor M6V. И это значит, что SanDisk X400 может стать хорошим вариантом для общеупотребительного домашнего или офисного компьютера. В то же время мы не можем не отметить, что прошлый TLC-накопитель SanDisk, Ultra II, выдаёт ещё более высокий показатель в этом тесте. И это вновь подтверждает наше предположение о том, что платформа Marvell 88SS1074 не столь производительна, как иные решения этого разработчика контроллеров. Однако объясняется это тем, что в новом контроллере на двухъядерный процессор дополнительно возложены алгоритмы коррекции ошибок LDPC, увеличивающие долговечность SSD, работающего на базе флеш-памяти с трёхбитовой ячейкой.
Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.
Работа TRIM и фоновой сборки мусора
Испытывая различные твердотельные накопители, мы всегда проверяем то, как они отрабатывают команду TRIM и способны ли они собирать мусор и восстанавливать свою производительность без поддержки со стороны операционной системы, то есть в такой ситуации, когда команда TRIM не передаётся. Такое тестирование было проведено и в этот раз. Схема этого испытания стандартна: после создания длительной непрерывной нагрузки на запись данных, которая приводит к деградации скорости записи, мы отключаем поддержку TRIM и выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт собственного алгоритма сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и после небольшой паузы скорость измеряется ещё раз.
Результаты такого тестирования приведены в следующей таблице, где для любой протестированной модели указано, реагирует ли она на TRIM очисткой неиспользуемой части флеш-памяти и может ли она заготавливать чистые страницы флеш-памяти под будущие операции, если команда TRIM на неё не подаётся. Для накопителей, которые оказались способны осуществлять сборку мусора и без команды TRIM, мы также указываем тот объём флеш-памяти, который был самостоятельно освобождён контроллером SSD под будущие операции. Для случая эксплуатации накопителя в среде без поддержки TRIM это — как раз тот объём данных, который можно будет сохранить на накопитель с высокой первоначальной скоростью после простоя.
Если бы у SanDisk X400 вдруг не нашлось поддержки TRIM, это было бы очень странно. Любые современные накопители просто обязаны работать с этой командой и SanDisk X400 — не исключение. После получения команды TRIM от операционной системы он оперативно затирает свободные блоки флеш-памяти и возвращает свою производительность при записи к первоначальным величинам. Иными словами, в типичных средах никакой деградации производительности у SanDisk X400 проявляться не будет.
Однако мы хотим большего — качественный накопитель должен уметь проводить сборку мусора и без подачи команды TRIM. Такая возможность полезна для тех пользователей, которые до сих пор работают в Windows XP или, например, если SSD планируется использовать в составе RAID-массива. Надо сказать, что ранее разработчики компании SanDisk не уделяли особенного внимания таким сценариям. В результате, автономная сборка мусора в них если и работала, то очень вяло. Новый SanDisk X400 исключением из этого правила не стал. Без подачи TRIM в моменты простоя он освобождает под будущие операции порядка 2 Гбайт флеш-памяти, в рамках которых возможно выполнение записей с высокой производительностью.
Впрочем, тут следует заметить, что эти 2 Гбайт — не результат функционирования сборки мусора, а проявление технологии SLC-кеширования nCache 2.0. Иными словами, как и у любых других накопителей на TLC-памяти, кеш у SanDisk X400 всегда освобождается сразу при первой же возможности и этот процесс никоим образом от команды TRIM не зависит. Но в массиве TLC-памяти сборка мусора в бестримовых средах не работает.
Иными словами, разработчики SanDisk продолжают выступать в своём репертуаре. И проблема кроется именно в микропрограмме, а не в контроллере. Например, основанный на той же платформе накопитель Plextor M7V предлагает высокоэффективную сборку мусор
Полный текст статьи читайте на F-Center
