Intel SSD 520: скорость SandForce плюс надежность Intel

⇡#Введение

Мы уже протестировали немало накопителей на платформе SandForce SF-2281. На сегодняшний день это быстрейший контроллер для потребительских SSD. Конкурирующие предложения лишь недавно достигли сопоставимой производительности за счет использования новой flash-памяти Toggle-Mode DDR — см. обзор Plextor PX-256M3. Подробно архитектура и особенности работы SandForce SF-2281 описаны в статье про накопители Vertex 3 и Agility 3.

Однако до сих пор SSD на SandForce второго поколения считались продуктом для энтузиастов, а для задач, так сказать, класса mission-critical, их использовать не советовали. Почему? Дело в том, что SandForce — маленькая, но очень инновационная компания, которая не могла перед выпуском контроллера провести полномасштабное внутреннее тестирование, как это делают Marvell, Samsung и Intel. В результате уже после того, как накопители на SF-2281 вышли в продажу, появились сообщения о «синих экранах смерти» в определенных ситуациях, когда управление питанием SSD сходило с ума. В октябре прошлого года SandForce выпустила прошивку, которая исправляет баг, но, судя по последней информации, до конца проблема не решилась.

Теперь SandForce куплена компанией LSI, которая давно занимается логикой для жестких дисков и SSD. Значит, будущее поколение контролеров уже должно пройти более качественную внутреннюю проверку. А для существующей платформы SF-2200 это сделала Intel. Слухи о том, что новые SSD от Intel будут основаны именно на ней, возникли довольно-таки давно. Но, как выяснилось, сотрудничество Intel и SandForce началось полтора года назад, когда чипы SF-2200 еще не были представлены. На тестирование платформы ушел целый год, и вот мы получили линейку накопителей Intel SSD 520 под кодовым именем Cherryville с эксклюзивной прошивкой.

Детали соглашения с SandForce не раскрываются, но известно, что со временем достижениями Intel смогут воспользоваться и другие партнеры SandForce. Однако есть вероятность, что этого не случится вплоть до выхода контроллеров следующего поколения, так что Intel SSD 520 долго останется единственным в своем роде. Разумеется, мы не можем утверждать, что эксклюзивная прошивка гарантирует отсутствие сбоев на 100%, как не можем и проверить это. Но у Intel все-таки безупречная репутация производителя твердотельных накопителей для «энтерпрайза», поэтому, так и быть, поверим на слово и сделаем то, что позволяет наша тестовая лаборатория, — оценим производительность Intel SSD 520 в сравнении с ранее протестированными накопителями на базе SF-2281 и другими быстрыми SSD для интерфейса SATA 6 Гбит/с.

⇡#Технические характеристики, комплект поставки

Intel SSD 520 выпускается в модификациях объемом 60, 120, 180, 240 и 480 Гбайт. По заявленной производительности они мало отличаются от SSD на SF-2281 такого же объема других производителей. Цены, конечно же, значительно выше. Если версию OCZ Vertex 3 на 240 Гбайт можно купить за 9-10 тыс. рублей, то Intel SSD 520 стоит уже 16-17 тысяч. Именно ее нам прислали на тестирование.

В комплекте с накопителем поставляется диск с ПО, бумажная документация, шасси для установки в отсек 3,5 дюйма, винтики и переходник питания Molex — SATA.

⇡#Конструкция

SSD 520 поставляется в корпусе толщиной 7 мм, с пластиковой рамкой, которая добавляет еще 2 мм. Ее можно снять, но винты, которые скрепляют корпус, будут слишком длинные. Модели объемом 120—240 Гбайт существуют в версии без рамки.

Массив памяти набран из 16 MLC-микросхем стандарта ONFi 2. Техпроцесс — 25 нм. Производитель, разумеется, Intel. Чипы с точно такой же маркировкой используются в других SSD на платформе SF-2281, но Intel утверждает, что ее прошивка для контроллера лучше всех умеет обращаться с микросхемами ее же собственного производства.

Примечательно, что на плате нет «суперконденсатора», который устанавливают в enterprise-модели на SF-2200, например тот же Vertex 3 Pro, для лучшей сохранности данных при сбое питания.

⇡#Методика тестирования

Для тестирования накопителей мы используем бенчмарк Iometer 1.1.0 RC1. В дополнение к синтетическим тестам измеряется скорость копирования файлов на диске, разбитом на разделы, и время архивации/извлечения данных с помощью WinRAR 3.93 X64.

При тестировании твердотельных приводов блоки из нескольких бенчмарков перемежаются очисткой содержимого диска с помощью TRIM. Кроме того, данные, которые записываются на диск перед каждым обнулением, рассчитаны таким образом, чтобы не превысить его доступный пользователю объем. В сочетании с алгоритмами компрессии данных, которые используются в современных контроллерах SSD, эти меры предотвращают падение скорости записи по мере выполнения тестовых нагрузок.

Вот полный список тестов.

Iometer 1.1.0 RC1

1. Линейное чтение (запись) данных с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками каждого размера продолжается в течение одной минуты, поэтому полученные результаты справедливы лишь для доступа к данным в «начале» диска. Благо у SSD скорость чтения и записи одинакова во всем объеме накопителя. Результатом теста являются график зависимости скорости передачи данных от размера блока и среднее значение скорости.


2. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками определенного размера продолжается в течение 30 секунд. В результате выводится график зависимости производительности от размера блока и ее среднее значение. Границы блоков данных выравниваются относительно «линейки» с шагом 4 Кбайт. Т.к. SSD-накопители считывают и записывают информацию в виде т.н. страниц именно такого или кратного размера, выравнивание нагрузки позволяет избежать ситуаций, когда для чтения или записи одного логического блока требуется использовать дополнительные страницы.


3. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных по 512 байт и глубиной очереди запросов, равной единице. Тест идет в течение 10 минут, поэтому большую часть времени дисковый буфер оказывается заполненным, что дает возможность оценить устоявшееся время отклика накопителя. Блоки данных в этом тесте также выровнены относительно 4-килобайтной «сетки».


4. Многопоточная нагрузка. В ходе этого теста с диском одновременно работают от одной до четырех копий тестовой утилиты (workers, в терминологии Iometer), выполняющих последовательное чтение (запись) блоков данных размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов, равной единице. Каждая копия имеет доступ к данным в отдельном адресном пространстве объемом 16 Гбайт. Адресные пространства расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная производительность всех worker’ов.


5. Компрессия данных. Сравнивается скорость линейной записи блоков по 128 Кбайт с глубиной очереди в четыре запроса, с одной стороны — при использовании повторяющихся данных, с другой — с данными, выбранными случайным образом. Случайные данные мало подвержены сжатию, и этот тест показывает, какой бонус к производительности дает компрессия тем накопителям, в которых она применяется.

Копирование файлов

Для проведения тестов с реальными данными диск разбивается на два раздела объемом 16 Гбайт, расположенные вплотную друг к другу без отступа от «начала» диска. Разделы форматируются в файловой системе NTFS с размером кластера по умолчанию.

Тестовая нагрузка заключается в копировании набора файлов в пределах раздела, а затем — на соседний раздел. Измеряется время выполнения каждой операции и вычисляется средняя скорость передачи данных.

Тестовые пакеты состоят из файлов различного размера: в первом пакете есть лишь один огромный файл, второй пакет включает файлы размером около 10 Мбайт, а в третий входит содержимое каталога System32 операционной системы Windows Server 2008 R2 (в двойном объеме — для увеличения надежности теста), которое представляет собой тысячи мелких файлов. Чтобы создать одинаковые условия для накопителей с «онлайновой» компрессией и без нее, в тестовых пакетах используются данные с одинаковой структурой: файлы большого и среднего объема представляют собой RAR-архивы мелких файлов, созданные без компрессии. В таблице ниже приведены характеристики каждого пакета. Для повышения надежности измерения тест выполняется пять раз, и выбираются средние значения результатов.

WinRAR 3.93 X64

Для того чтобы оценить быстродействие диска при работе с архиватором, пакет файлов Windows из предыдущего теста, скопированный на первый (от «начала» диска) раздел подопытного накопителя, упаковывается при помощи WinRAR со степенью сжатия по умолчанию. Архив создается на том же разделе, где находятся исходные файлы, а затем распаковывается туда же в отдельный каталог. Измеряется время выполнения каждой операции.

Выносливость SSD

Производительность твердотельного привода падает по мере его заполнения данными. Сохранять форму накопителю помогают компрессия данных и алгоритмы удаления «мусорных» данных. Для оценки эффекта от этих мер мы с помощью Iometer в течение 30 минут бомбардируем накопитель произвольными запросами на запись блоков по 4 Кбайт с глубиной очереди 32. Данные для записи генерируются случайным образом, чтобы затруднить компрессию, которую может выполнять контроллер. Затем процедура продляется еще на полтора часа. У свежего привода и после обоих циклов заполнения измеряется скорость произвольной записи 4-килобайтных блоков при глубине очереди в 4 запроса, с использованием как повторяющихся, так и случайных данных.

Также представляет интерес результативность очистки SSD с помощью команды TRIM, которую в нашем тесте выполняет встроенная в Windows 7 и Windows 2008 R2 утилита форматирования.

В этом тесте за небольшое время имитируется «износ» накопителя, который происходит в процессе длительной (и весьма интенсивной) повседневной эксплуатации. Побеждают модели с эффективной компрессией данных, большой объем также дает преимущество в этом тесте.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой MSI 890GXM-G65 и процессором AMD Phenom II X2 560 Black Edition. Диск подключался к контроллеру, встроенному в чипсет платы, и работал в режиме AHCI. Операционная система — Windows 7 X64.

⇡#Участники тестирования

В тесте приняли участие быстрейшие накопители с интерфейсом SATA 6 Гбит/с такого же или близкого объема. Основной соперник Intel SSD 520 — привод Kingston HyperX на платформе SandForce SF-2281. Оба накопителя Plextor используют контроллер Marvell, но PX-256M3 комплектуется памятью Toggle Mode DDR нового поколения, и его производительность гораздо выше.

• Intel SSD 520, 240 Гбайт (SandForce SF-2281, ONFi 2 MLC NAND 25 nm)
• Kingston HyperX, 240 Гбайт (SandForce SF-2281, ONFi 2 MLC NAND 25nm)
• Plextor PX-256M2S, 256 Гбайт (Marvell 88SS9174, Toshiba Toggle Mode DDR MLC NAND, 32 nm)
• Plextor PX-256M3, 256 Гбайт (Marvell 88SS9174, Toshiba Toggle Mode DDR MLC NAND, 24 nm)

⇡#Производительность, синтетические тесты

Последовательное чтение, Iometer

• Графики Intel SSD 520 и Kingston HyperX идеально совпадают.
• Очень близкую производительность имеет накопитель Plextor PX-256M3.
• Intel SSD 520 и Kingston HyperX заметно быстрее, чем Plextor PX-256M2S.

Последовательная запись, Iometer

• Результаты Intel SSD 520 и Kingston HyperX опять-таки различаются мало.
• Оба SSD на SF-2281 гораздо быстрее, чем накопители Plextor на платформе Marvell.

Устоявшееся время отклика, Iometer

• У Intel SSD 520 время отклика чуть-чуть меньше, чем у Kingston HyperX, как при чтении, так и при записи.
• Plextor PX-256M2S более отзывчив при записи, но гораздо медленнее при чтении, чем накопители на SF-2281.
• Оба SSD на SF-2281 сильно уступают модели Plextor PX-256M3.

Произвольное чтение, Iometer

• Результаты Intel SSD 520 и Kingston HyperX очень близкие.
• Оба накопителя заметно отстают от Plextor PX-256M3 на блоках до 32 Кбайт.
• Plextor PX-256M2S продемонстрировал весьма скромный результат для современного SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с.

Произвольная запись, Iometer

• Intel SSD 520 заметно отстал от Kingston HyperX при передаче блоков по 4—16 Кбайт.
• SSD на SF-2281 опережают Plextor PX-256M3 на блоках от 8 Кбайт и больше, но на графике последнего нет такой ямы в диапазоне 0,5—2 Кбайт.
• Результаты всех вышеупомянутых накопителей гораздо выше, чем у Plextor PX-256M2S.

Многопоточное чтение, Iometer

• Intel SSD 520 демонстрирует такую же динамику, как и Kingston HyperX: производительность почти линейно возрастает при появлении дополнительных потоков.
• Plextor PX-256M3 превосходит модели на SF-2281 по начальному и конечному результату. Кроме того, скорость резко увеличивается уже при двух потоках.
• Plextor PX-256M2S, наоборот, немного теряет производительность при двух потоках.

Многопоточная запись, Iometer

• Графики Intel SSD 520 и Kingston HyperX практически совпадают.
• Оба накопителя на SF-2281 значительно опережают Plextor PX-256M3, изначально более медленный в линейной записи.
• Производительность Plextor PX-256M2S еще меньше и опять-таки падает при записи в два потока и больше.

⇡#Производительность, реальные задачи

Копирование файлов, в пределах раздела

• Intel SSD 520 оказался заметно быстрее, чем Kingston HyperX при копировании файлов среднего и в особенности мелкого размера.
• Результаты SSD от Plextor различаются не столь сильно, как можно было бы предполагать, и у обоих они заметно меньше, чем у Intel SSD 520.

Копирование файлов, с раздела на раздел

• Здесь между Intel SSD 520 и Kingston HyperX уже почти нет разницы на крупных и средних файлах, но Intel по-прежнему быстрее копирует файлы небольшого размера.
• Intel SSD 520 значительно опережает накопители Plextor по скорости копирования мелких и средних файлов.

WinRAR

• Между Intel SSD 520 и Kingston HyperX нет заметной разницы.
• Оба накопителя на SF-2281 позволяют немного быстрее распаковать архив.
• Скорость архивации на SSD с SF-2281 заметно больше, чем на Plextor PX-256M3.

Компрессия данных

• Intel SSD 520 столь же зависим от сжатия данных, что и Kingston HyperX.

В наименее благоприятных условиях (при записи рандомизированных данных) накопители на SF-2281 заметно отстают в скорости от Plextor PX-256M2S и в особенности от PX-256M3.

Выносливость SSD

• Intel SSD 520, как и Kingston HyperX, не испытывает такого катастрофического падения скорости записи хорошо сжимаемых данных, как накопители Plextor на платформе Marvell.
• Скорость записи рандомизированных данных проседает одинаково сильно у всех SSD, за исключением Plextor PX-256M2S, у которого она изначально весьма низкая по сравнению с другими участниками теста.
• Разочаровывает тот факт, что, как и прочие SSD с контроллерами SandForce, которые мы тестировали ранее, Intel SSD 520 также не реагирует на команду TRIM, и исходную производительность может восстановить только Secure Erase.

⇡#Выводы

С точки зрения производительности Intel SSD 520 — обычный накопитель на платформе SandForce SF-2281, ничем принципиально не отличающийся от множества подобных устройств. То есть обычный чемпион и один из быстрейших накопителей с интерфейсом SATA. Да, в некоторых из наших тестов он показал немного более высокий результат, чем аналогичный SSD — Kingston HyperX, но мы не можем уверенно утверждать, что такая же ситуация повторилась бы с другими моделями на SF-2281 от разных производителей и с другими версиями прошивки.

То, чем Intel SSD 520 отличается от аналогов, — это знаменитая надежность твердотельных накопителей Intel. Если выбирать SSD для домашнего компьютера, этот фактор не имеет принципиального значения. По крайней мере, для большинства пользователей разница в цене между Intel SSD 520 и другими накопителями на SF-2281 вряд ли оправдает его высокую стоимость. Но для предприятия это отличная комбинация быстродействия и надежности. Особенно если принять во внимание тот факт, что в большинстве задач SSD 520 будет записывать на flash-память меньше данных, чем отправляет хост-контроллер. В результате микросхемы медленнее изнашиваются.