Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Начало относительно массовой миграции твердотельных накопителей на интерфейс PCIe совпало с началом внедрения протокола NVMe примерно пять лет назад — однако до сих пор такие устройства на рынке далеко не в большинстве. Большинство продаж в прошлом году приходилось на SATA-накопители: до сих пор активно приобретаемые и для новых систем, поскольку они дешевле, не говоря уж о модернизации старых (но все еще активно используемых) компьютеров, для чего новомодные устройства подходят хуже, а то и не подходят вовсе. Были робкие надежды на паритет к концу года — но из-за начала роста цен на флэш-память и других событий, похоже, не оправдавшиеся. Равно как и «выход» на лидирующие позиции устройств емкостью на 512 ГБ и больше — таковые от повышения цен, естественно, подорожали сильнее всего. Поэтому 256 ГБ (а в бюджетных компьютерах — до сих пор, зачастую, и меньше) до сих пор остается самой массовой емкостью.

Однако есть области, где NVMe-накопитель высокой емкости не просто пригодится — а и необходим. Например, если нужен емкий и быстрый внешний накопитель — SATA уже недостаточно для того, чтобы полностью реализовать скоростные возможности USB3, не говоря уже о грядущем USB4. С емкостью тоже все понятно — при небольших объемах данных можно и за скоростью не гоняться. Равно как и в случае, когда предполагается обмен данными только с компьютерами, внутри которых установлены SATA-диски (особенно «механические») — тут скорость все равно будет ограничена именно их возможностями. С другой стороны, если уж все равно покупать внешний SSD высокой емкости, то на фоне его цены «доплата» за NVMe невелика — а потенциальные возможности рано или поздно все равно превратятся в реальные. Тем более, что в настоящее время не возникает никаких проблем и с использованием только USB-накопителя — в том числе, и для размещения операционной системы вместе с прикладными программами. А тут уже становится неважным, что там еще может быть установлено в компьютере — скорость и емкость пригодятся сами по себе.

Правда вот с покупать остаются некоторые сложности. Причина чего озвучивалась уже не раз: с точки зрения массового потребителя до сих пор все внешние SSD с интерфейсом USB3 воспринимаются как одинаковые. В лучшем случае могут обратить внимание на то, какой именно там USB3 (Gen1 или Gen2), но не на детали реализации; хотя именно они и определяют производительность. В таких условиях максимальным спросом пользуются самые дешевые устройства. И даже если речь идет о «полноценном» USB3 Gen2, т. е. с NVMe-накопителем внутри, таковым чаще всего оказывается что-нибудь на безбуферном Silicon Motion SM2263XT. А он для внешних накопителей подходит плохо — поскольку плохо справляется с записью больших объемов данных, «прогоняя» их через SLC-кэш в обязательном порядке. На пустое устройство можно быстро записать и треть его емкости — при дальнейшей эксплуатации не более трети свободного места. Так что когда «внешник» полностью забьется данными (что с ними происходит куда чаще, чем со внутренними накопителями) скорость записи данных снижается до 100-150 МБ/с. На скорости чтения, к счастью, это все никак не сказывается, да и во многих сценариях никак не мешает. Но все равно — обидно потратить «кучу денег» и получить такое.

Альтернативой является самостоятельная сборка готового накопителя из любого устройства форм-фактора M.2 и подходящей коробочки: в этом случае доступен полный контроль за конфигурацией. Тем более, сам процесс несложный. И в последнее время обеспечивает гибкость не только в плане выбора внутреннего накопителя, но и моста USB—NVMe. Год назад мы уже тестировали два корпуса на контроллерах ASMedia ASM2362 и JMicron JMS583 — чуть позднее к ним добавился и третий игрок: Realtek RTL9210. С которым мы решили поближе познакомиться сегодня.

Испытуемый

Проще всего такие вещи в настоящее время приобретать на AliExpress — свежий коронавирус, конечно, «подкосил» службы доставки, но в итоге свое устройство мы ожидали ровно месяц. Для «Пятерочки» это медленно, конечно (в декабре 2019 года обычным сроком было 7-10 дней), но «Почта России» и в нормальных условиях иногда «умела» везти посылку два месяца, так что в целом приемлемо. Зато дешево — обошлось в $17,63 или 1316 рублей по курсу на момент покупки. Модели на других контроллерах стоят сейчас примерно столько же — цена больше зависит от продавца или дизайна конкретной коробочки.

Мы же для первого опыта не мудрствовали лукаво, а приобрели такой же корпус, какой использовали в прошлом году для знакомства с ASM2362. Размеры 105×35×12 мм слишком компактными не назовешь, но подавляющее большинство корпусов для M.2 2280 на маленькие карманы не рассчитаны, а работает хорошо и ничего не перегревается. Поэтому для разных целей в прошлом году покупалось еще несколько таких же на ASM2362 — и вот теперь коллекцию пополнил и экземпляр на RTL9210.

Все отличия тут в плате — точнее расположенном на ее обратной стороне контроллере: встречаются все три варианта. Лицевая же не отличается ничем — там просто слот M.2, совместимый и с накопителями полной толщины (т. е. всеми двусторонними моделями). Если устанавливать «горячее» устройство, можно воспользоваться также комплектными теплопрокладками, но в большинстве случаев можно обойтись и без этого. Сам контроллер нагревается не больше и не меньше, чем ASM2362 — первое время его горячий нрав нас несколько пугал, но опыт регулярной эксплуатации показал, что на него можно не обращать внимания.

В общем, по всем параметрам априори тройка мостов эквивалентна — и коробочки на них получаются какие угодно: на это больше влияют сами SSD и внешние разъемы. Разумеется, возможны разные нюансы совместимости (причем именно разные) с SSD и хост-системами, но такую статистику можно набирать только в процессе использования. По умолчанию все идентично: внутри NVMe SSD (модели с PCIe-интерфейсом, но протоколом AHCI не подходят), который соединяется с мостом двумя линиями PCIe 3.0, а «наружу» выходит USB3 Gen2 — совместимый и с Gen1, и с USB 2.0. Собственно, совместимость — самая сильная сторона USB: Thunderbolt намного быстрее, но нужна и система с поддержкой Thunderbolt, а любой USB-накопитель можно подключать хоть к телевизору, хоть к старому компьютеру, хоть к смартфону. Но для начала мы его подключили к тестовому стенду.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым программным обеспечением, а вот в качестве тестового стенда мы использовали NUC 7i7BNH — на который давно уже «переехали» тесты внешних накопителей. Некогда в том же NUC протестировали и внутренний WD Black 2018 на 500 ГБ — который использовали в качестве «рабочего тела» для двух прошлогодних коробочек. Логично использовать именно его и для третьей, что дает нам четыре конфигурации, и позволяет сравнить именно мосты, а не условия окружения. Пятая конфигурация — тот же RTL9210, но совместно с «чипсетным» контроллером USB3 Gen1: чтобы оценить насколько старая версия стандарта ограничивает скорость и какую конкретно :) Другие устройства нам сегодня не понадобятся.

В сегодняшнем тестировании для всех испытуемых использовалась файловая система NTFS, благо все они отлично отрабатывают команду TRIM. Кэширование записи включено.

Последовательные операции

Угнаться за PCIe 3.0 x4 при помощи USB3 невозможно. В спецификациях USB4 есть скоростной режим Gen 3×2 со скоростью 40 Гбит/с — вот его теоретически хватит, а практически до контроллеров и устройств с поддержкой такового еще дожить надо. Максимальный же режим для USB3, а именно Gen 2×2 вдвое медленнее — и такие контроллеры только-только начинают появляться на системных платах (но не в чипсетах пока), да и устройств с его поддержкой тоже особо не видать. Поэтому максимальным массовым вариантом является Gen2 — благо и появился он еще в середине прошлого десятилетия. Вот его реализацию мы и наблюдаем — и для нее как раз уже не хватает SATA600. Для Gen1 (который в девичестве звался некогда USB 3.0) даже его с избытком — а скорость полноскоростных накопителей снижается до 45% от штатной. Но все работает! Главное отличие от Thunderbolt, который уже есть и очень быстрый — но с USB несовместим.

Для получения же высокой скорости записи требуется быстрый SSD. Как видим, полутерабайтный WD Black 2018 и то недостаточен для того, чтобы расстроиться скоростными возможностями USB3 Gen2. Вот Gen1 намного медленнее — но для такого внешнего SSD важность имеет исключительно совместимость с ним. А с ней все предсказуемо. За исключением (в обоих случаев) однопоточного режима, но с ним у CrystalDiskMark всякое бывает в разных конфигурациях. Поэтому лучше перейти на более предсказуемый файловый уровень.

Работа с большими файлами

ASM2362 и JMS583 демонстрируют идентичные скоростные показатели — RTL9210 же стабильно медленнее. Не критично — это все равно скорости, далеко выходящие за возможности USB3 Gen1 или SATA600 (даже теоретические пиковые), но, все-таки, для чтения данных использование чуть более старых контроллеров более предпочтительно.

Зато с записью RTL9210 справляется побыстрее обоих конкурентов, почти догоняя собственные возможности используемого нами SSD. Особенно заметна разница при записи одного большого файла — что для внешнего накопителя более типичный случай, чем много потоков.

Еще одно сильное место нового контроллера Realtek — смешанные нагрузки. В принципе, для внешнего устройства, используемого просто для переноса файлов, это синтетическая нагрузка. Однако для подобной цели многие и вовсе внешними жесткими дисками обходятся — медленно, зато дешево. А скоростные внешние SSD приобретаются для более сложных случаев — когда с данными нужно и непосредственно поработать, не переписывая их на внутренний диск. И при таком раскладе дополнительные 50-150 МБ/с — совсем не лишние.

Производительность в приложениях

«Прямое подключение», естественно, оказывается самым быстрым — но даже USB3 Gen1 медленнее его на каких-то 3%. Таким образом, и этот интерфейс десятилетней давности (разумеется, под управлением современных операционных систем — но всякое старье, типа Windows 7, использовать на USB-накопителе вообще затруднительно) сложно считать узким местом с точки зрения системной производительности. Но и ничего удивительного — тут важна не пропускная способность, а задержки. «Собственные» у SSD на фоне обычных для программного обеспечения просто теряются, да и USB не слишком мешает быстрому отклику — вот и оказывается, что разницу невооруженным глазом заметить невозможно. А приборы показывают единицы процентов между предельными случаями и практически полную идентичность трех разных мостов.

Если же проводить тест так, чтобы все зависело только от накопителя, то разница, безусловно, увеличивается. Но не между разными коробочками — вся тройка демонстрирует результаты на уровне хорошего SATA SSD. А переход на USB3 Gen1 снижает их до бюджетного SATA SSD. Учитывая, что и то, и другое все еще самые популярные среди покупателей варианты, вердикт прост: пользоваться можно без сожалений. Потенциально же скорость могла бы быть еще выше — но пока еще программное обеспечение этим воспользоваться все равно не может.

Итого

Мы видим уже третий мост USB—NVMe на рынке, так что производители компонентов расценивают это направление как перспективное. Производители готовых продуктов, к сожалению, пока отстают. К тому же, для удешевления конструкции они нередко используют плохо подходящую для подобного использования «начинку» — вплоть до SSD на базе контроллеров ХТ-линейки Silicon Motion. Даже Samsung не миновала чаша сия: компания выпустила очень интересный «монолитный» T7 на упрощенной элементной базе, и за пределами SLC-буфера (пусть и достаточно большого) скорость записи на него падает до 300 МБ/с в случае терабайтной модели. Понятно, что 300 — это много лучше, чем 100 или и того меньше. Но такие скорости доступны и решениям с интерфейсом USB—SATA. Поэтому остается только пренебречь компактностью и собирать накопитель самому — благо найти SSD, на всем объеме удерживающий скорость записи в районе 900-1000 МБ/с, можно сейчас относительно недорого, а больше и не нужно. Кропотливый подбор моста USB—NVMe при этом не требуется: как показывают тесты, вся тройка представленных сейчас на рынке устройств со своими обязанностями справляется. А то, что их три, должно положительно сказаться на ценах, которые уже «пробили» психологический барьер в $20 (хотя на старте цены временами были в два раза выше). Да и разнообразие дизайна конечных устройств тоже возможно, поскольку производителям коробочек приходится все более активно конкурировать как друг с другом, так и с появляющимися готовыми изделиями. В общем, обзавестись быстрым внешним накопителем, пригодным не только лишь для переноса данных между компьютерами, становится все проще, что не может не радовать.