Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Менее года назад в массовом тестировании быстрых и/или емких (в общем, недешевых) твердотельных накопителей мы с сожалением отметили: если ориентироваться на терабайт, то Optane пока не вариант — память слишком дорогая, так что устройства такой (или хотя бы близкой емкости) пока просто не производятся. Однако осенью прошлого года мы познакомились с линейкой Optane SSD 905P, в которой искомый терабайт (точнее, 960 ГБ) уже появился. И тогда мы устройство такой емкости получить на тестирование не смогли, ограничившись лишь «младшей» модификацией — на 480 ГБ. Впрочем, она тоже была очень дорогой по меркам розничного рынка — все-таки расширение ассортимента накопителей на базе 3D XPoint происходит пока без существенного снижения цен. Если первые Optane обычно «тянули» на 3 доллара за гигабайт, то нынешние топовые модели уже вполне укладываются в полтора, но и это ровно на порядок дороже, чем, например, 3D QLC NAND, да и более привычная (и приличная) TLC-память торгуется примерно в том же диапазоне.

В общем, выпуск Optane SSD 905P на 1,5 ТБ принципиально положение дел тоже не изменил — конечно, это прекрасный накопитель, достаточной для многих сфер применения емкости и рекордной производительности, но... Но стоит он более двух тысяч долларов! С другой стороны, как-то к процессорам по такой цене мы уже привыкли, телефоны дороже тысячи начинают переставать вызывать удивление, игровые видеокарты недавно перестали скромничать и (наконец-то!) перевалили за тысячу долларов — словом, в современных условиях должны дорожать и накопители, а иначе перед пацанами неудобно :) Впрочем, если без шуток, то когда-то первые винчестеры для настольных ПК могли предложить покупателю мегабайт (каждый) за 1000 еще тех полноценных долларов — и их покупали. Да, основная масса тогдашних пользователей ПК в быту обходилась даже без дисководов — но были и потребители винчестеров. На современном рынке роль бытового магнитофона выполняют уже как раз винчестеры, а SSD на NAND-флэш — тот самый «дисковод» (когда пользоваться компьютером уже комфортно, но еще посильно с финансовой точки зрения)., Ну а эксклюзив — это все, что лучше NAND, и поскольку из таких продуктов в магазинах только 3D XPoint и продается, а остальные все никак не выберутся из пределов лабораторий — вот, собственно, и все :)

Теперь нам удалось протестировать старшие модели линейки Optane SSD 905P, а младшие мы тестировали ранее, да еще и познакомились с представителями более скромного семейства Optane SSD 800P, не говоря уже об Optane SSD 900P, с которого и начался полномасштабный вывод нового типа памяти на потребительский рынок. Значит, настало время собрать все модели в одну статью. Во многом предмет ее изучения, конечно, чисто академический, поскольку при нынешним уровне цен о таких накопителях большинство покупателей может лишь читать. Но знать о них полезно — да и интересно, в конце концов. Пусть это и не мэйнстрим, а эксклюзивные продукты — но не все же бюджетные накопители тестировать. Если звезды зажигают, значит, кто-то их покупает...

Участники тестирования

Intel Optane SSD 900P 280 ГБ

С линейки 900Р и начался Optane для... Нет — не для массового пользователя, а для энтузиастов, благо цены устройств явно на массовость не претендовали. Впрочем, даже модификация на 480 ГБ по рекомендованной розничной цене почти не отличалась от X25-M на 80 ГБ 10 лет назад, а 280 ГБ стоили в полтора раза дешевле. Но 10 лет назад у X25-M особых альтернатив не было, да и массовое распространение SSD на флэш-памяти началось после снижения удельной стоимости гигабайта с этих самых 7,5 долларов до примерно полутора, а Optane, как уже неоднократно отмечено, в обычных бытовых сценариях от «обычных» SSD отличить крайне сложно, а без тестовых инструментов — почти невозможно.

Но как таковая альтернатива, все-таки, появилась. В виде одного семейства и трех, а не двух модификаций: 280 ГБ можно было приобрести не только в виде низкопрофильной карты расширения PCIe x4 (HHHL), но и в «винчестерном» форм-факторе 2,5” 15 мм (U.2). Обе — «перелицовка» серверного семейства DC P4800X на том же собственном семиканальном контроллере, но немного другой емкости (280 и 480 ГБ против 375 и 750 ГБ) и с более серьезными ограничениями пятилетней гарантии: в линейке P4800X «разрешенный» полный объем записи начинается с 20,5 ПБ, а для 900Р это 5,11 или 8,76 ПБ. Понятно, что и это на самом деле избыточно, но если говорить о персональном применении — на серверном рынке свои погремушки, так что компания просто постаралась «не пускать» туда более дешевый 900Р, дабы не мешать продажам специализированных накопителей.

Дальнейшее развитие линейки 900Р не предполагается — по сути, им как раз и стало семейство 905Р. Но этими двумя линейками ассортимент «оптановых» не исчерпывается.

Intel Optane SSD 800P 58 ГБ

Intel Optane SSD 800P 118 ГБ

А вот это как раз попытка вывести Optane SSD на массовый рынок. Не слишком удачная, поскольку для этого пришлось конкретно «изувечить» устройства. Например, в глаза сразу бросается низкая емкость — на это пришлось пойти, в частности, для того, чтобы влезть в целевой сегмент «до $200». Понятно, что 120 ГБ востребованы и сейчас, не говоря уже о моменте выхода 800Р на рынок, но востребованы они, в основном, из-за цены — а тут-то таковая была сопоставима с SSD на нескольких сотнях гигабайт флэша. И уже неважно, что Optane быстрее их, а собратьев по емкости просто выносит вперед ногами. Дорого. Но и это еще не все: накопители получили лишь две линии PCIe вместо «стандартных» четырех. Связано это с тем, что «взрослый» контроллер на карту M.2 просто не помещался, так что компании пришлось воспользоваться упрощенным — разработанным для кэширующих модулей Optane Memory.

В общем, очень своеобразные продукты, которые, скорее всего, дальнейшего развития не получат, потому что у Intel есть уже другие устройства в компактном форм-факторе. Например, 905Р на 380 ГБ в виде платы M.2 22110 — это несколько больше, чем «типовые» 2280, но большинство системных плат поддерживает и такие карты. К тому же, при уменьшении емкости вполне возможно уменьшение размеров. А в начале этого года был анонсирован и первый гибридный SSD — Optane Memory H10, где 16 или 32 ГБ памяти 3D XPoint на плате M.2 2280 соседствуют с 256, 512 или 1024 ГБ «обычной» 3D QLC NAND. В первую очередь H10 предназначен для ОЕМ-сборщиков, но поможет продвижению Optane (пусть и в небольших количествах) и в бюджетные продукты, что 800Р никак не удавалось. Компактные же вариации 905Р могут прийтись по вкусу энтузиастам, благо тут с емкостью и скоростью все нормально. А если их удастся сделать более дешевыми — то и не только энтузиастам. Семейство 800Р же в итоге стало немного странным компромиссом — когда обоим неудобно. Его представители по-прежнему есть в продаже, только их как было два в начале прошлого года, так столько и остается. И, возможно, так и останется.

Intel Optane SSD 905P 480 ГБ

Intel Optane SSD 905P 960 ГБ

Весной прошлого года свет увидели накопители линейки 905P, первое время дополнявшие 900Р. В частности, в первом семействе 480 ГБ было доступно только в виде карты расширения PCIe, а в новом — только U.2. К чему добавились и карты на 960 ГБ, которые мы в прошлом году не тестировали, а сейчас такая возможность предоставилась. В целом же понятно, что принципиально эти две линейки не отличаются — и специально разнесены по моделям. Внутри небольшие отличия есть — в частности, обновленный контроллер. Более компактный, но в 22 мм он еще не укладывался. В каких-то сценариях производительность новинки оказалась более высокой, в каких-то — чуть ниже, благо поменялись и чипы памяти, что позволило на тех же платах удвоить емкость. Правда цена их не изменилась, так что, хоть самих гигабайтов и стало больше, каждый стоил столько же, сколько и ранее — в результате чего цена старшей модели бодро выбралась за психологическую отметку в 1000 долларов. С другой стороны, спрос на них все равно был. Массовому потребителю и младшие модели дороги, а энтузиасты ранее иногда покупали и по две-три старших — теперь у них появилась возможность устанавливать меньшее количество карт. Пусть и за те же деньги, но это проще — линии PCIe постепенно начали становиться дефицитным ресурсом. Да и профессиональный рынок такие накопители начал потихоньку потреблять: потому, что быстрые и с огромным официальным ресурсом: полный объем записи для старшей модификации может достигать 17,5 ПБ с сохранением гарантийных обязательств производителя в течение пятилетнего срока. Сделать нечто близкое (пусть все равно не такое же, но близкое) на базе NAND-флэш можно — но это тоже очень дорого. Например, Samsung 983 ZET на базе SLC-памяти — при тех же 960 ГБ имеем те же 17,5 ПБ на пять лет, но... Дороже 2000 долларов. При этом слабые места флэш-памяти все равно сохраняются (точнее, преимущества 3D XPoint над ней все равно где были, там и остаются), так что возникает закономерный вопрос — а так ли уж дорог Optane для трудящихся? :)

Intel Optane SSD 905P 1,5 ТБ

С другой стороны, вопросы вопросами, но от обновления линейки в Intel не отказались. Даже наоборот — увидев явный интерес как части покупателей, так и других производителей к данному сегменту, сделали процесс более активным. Итогом оказалось второе обновление семейства 905Р в конце прошлого сентября. «Наступление» велось по трем фронтам. Во-первых, увеличена емкость. И пусть полуторатерабайтный Optane уже вылез за 2000 долларов, но это как раз Samsung 983 ZET 960 ГБ — а в таких условиях корейскому гиганту, понятно, «ловить» особо уже нечего. Во-вторых, все версии получили модификации в исполнении U.2, что тоже тепло было встречено в узких кругах. В-третьих (а это уже реверанс в сторону других кругов), появилась и упомянутая выше модель на 380 ГБ в виде карты M.2 22110.

Так что единственная претензия к Optane SSD — пожалуй та, что память не дешевеет. Пока не дешевеет. Очень может быть, что в ближайшие месяцы (несложно заметить, что обновление этих продуктов происходит в мае и сентябре — первый месяц наступит уже скоро) обновление ассортимента компании принесет нам не только новые модели, но и что-то интересное в плане стоимости. Но пока так. И мы, повторимся, на данный момент протестировали уже почти все основные варианты исполнения — за исключением 905Р на 380 ГБ. Так что его пока отложим — и соберем всех остальных в одном тестировании. Причем топовую модификацию заодно протестируем и в «стесненных обстоятельствах»: при использовании для подключения PCIe 3.0 x2 (как раз интерфейс для Optane SSD 800P) и даже PCIe 2.0 x2. Последний — наибольший общий делитель, который практически гарантировано найдется у любого (хотя бы потенциального) покупателя Optane, так что ниже опускаться уже не нужно. А вот эти варианты пригодятся — дабы оценить, насколько для Optane SSD критичен интерфейс.

Массовый флэш для сравнения

Intel SSD 760p 1024 ГБ

Samsung V-NAND SSD 970 Evo Plus 1 ТБ

Сравнивать разные Optane SSD только друг с другом не интересно. Подбирать эксклюзивные накопители на NAND-флэш — тоже: по сути, они еще более экзотичны, да и стоят нередко дороже (если их вообще можно просто приобрести в обычном магазине). А вот с массовыми накопителями сравнение необходимо — чтобы понимать, что (и где) можно выиграть в плане производительности за дополнительные деньги. Особенно если говорить о таких моделях, как 970 Evo Plus — потихоньку превращающихся в эталон массовых SSD. 760p на рекорды не претендует, но в данном случае его результаты тоже необходимы: эта серия — лучшее решение Intel на NAND-флэш для потребительского рынка. По замыслу компании, такая память в 700-м семействе и «кончается» — выше уже только Optane (пусть и в упрощенных модификациях). Вот и посмотрим, насколько они выше.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Производительность в приложениях

«— Может ли медведь съесть бочку меда?
— Съесть-то он съест... да кто ж ему даст?»

Именно этот старый анекдот мы и наблюдаем в тестах высокого уровня: потенциально линейка 905Р вне конкуренции, а для паритета с основной массой твердотельных накопителей ее представителям даже не нужен быстрый интерфейс: одной линии PCIe 3.0 или двух 2.0 вполне достаточно. А реально — столько пока и не требуется. Прочие компоненты компьютерной системы сдерживают производительность так, что и бюджетный SATA SSD между выполнением запросов поспать (в прямом смысле слова) успевает. Optane — тем более. Т. е. его позиционирование в качестве решения для бескомпромиссных энтузиастов вполне оправдано — некоторым людям для спокойствия как раз и нужно знать, что быстрее, чем у них, в природе не бывает (или, как минимум, не продается). А для основной массы персональных компьютеров это избыточное решение.

Последовательные операции

На рынке потребительских накопителей давно уже развязалась гонка по максимально-полной утилизации возможностей интерфейса PCIe 3.0 x4 — в конце концов эти цифры (пусть и практически никогда не достижимые в реальной работе) путешествуют по всем обзорам, что для розничных продаж немаловажно. Для серверных устройств это не требуется. В данном случае контроллер как раз серверный — со всеми вытекающими. Первое время на это можно было не обращать внимания, поскольку сама память «вытягивала» без каких-либо ухищрений. Теперь же и в таких сценариях Optane не самый быстрый. Впрочем, ну и, собственно, что? ;)

Случайный доступ

Положение дел не меняется с самого появления Optane на рынке: память сильна там, где производительность зависит... именно от нее. Например, чтение на коротких очередях — тут ничего не оптимизируешь: надо именно «честно» читать данные. А при длинной очереди запросы можно упорядочивать. При записи — «играть» с банками памяти для обеспечения равномерной их загрузке и т. п. В общем, в таких условиях и накопитель на NAND-флэш может работать быстро — при наличии умного контроллера. В принципе, из 3D XPoint наверняка можно вытянуть и больше — только вот никто этим не занимается. Просто потому, что и без того быстро, да еще и стабильно, и предсказуемо — на серверном рынке это важнее, чем изредка получать высокие пиковые результаты. А именно он и продолжает оставаться основным потребителем памяти данного типа.

Заметим, что на блоках по 128К (что, в общем-то, является актуальной на практике нагрузкой) серия 905Р работает существенно быстрее, нежели другие Optane SSD, не говоря уже о продуктах на базе флэш-памяти. Да и вообще чтение с единичной очередью команд это самое сильное место новой памяти, которое невозможно «испортить» ничем. Особенно впечатляет то, что даже в прокрустовом ложе PCIe 2.0 x2 старшая модель семейства радикально сбрасывает скорость, но все равно способна непосредственно конкурировать и с лучшими NAND-накопителями.

Работа с большими файлами

В ассортименте потребительских накопителей Intel семейство Optane SSD 905P остается самым быстрым, но во многом потому, что компания и не пытается делать слишком производительными накопители на базе NAND-флэш. Другие производители — пытаются, благо у них пока и выбора нет. В итоге при таких нагрузках Optane давно не самый быстрый. Причем любой, поскольку уровень производительности в семействах 900Р/905Р одинаковый и не меняется давно. А 800Р — совсем другая история. Причем хорошо видно, что не только из-за «узости» интерфейса подключения: урезанный еще в два раза сильнее (до PCIe 2.0 x2) старший 905Р все равно записывает данные быстрее.

Рейтинги

В принципе, можно было бы ограничиться и этой парой диаграмм, поскольку несложно заметить, что представители линейки Optane SSD 905P независимо от емкости продолжают оставаться самыми быстрыми твердотельными накопителями на рынке. Но также независимо от емкости они демонстрируют примерно одинаковый уровень производительности — тот же, что был присущ самым первым Optane SSD 900P. И действительно: контроллер у них фактически одинаковый (и изначально одинаково не предназначенный для потребительского рынка), но сама память такова, что «вытягивает» быстродействие на рекордный уровень. Особенно это явно в тех сценариях, где никакими ухищрениями со стороны контроллера ничего не добьешься. В первую очередь, естественно, речь идет об операциях чтения, причем на «коротких» очередях — «длинные» можно переупорядочивать, распределяя нагрузку по разным банкам памяти, а вот без этого все упирается именно в латентность памяти. Точнее, самого накопителя: винчестеры с рынка до сих пор не исчезли, но они на чтении блоков 4К на коротких очередях обеспечивают производительность на уровне 1-3 МБ/с, а «без очереди» — и вовсе в доли мегабайта в секунду. NAND-флэш более отзывчивый, так что стартует с десятков мегабайт в секунду и может разгоняться до сотен. Ну а Optane SSD и в самых «неудобных» случаях начинает с полутора-двух сотен. Т. е. если флэш-накопитель в системе не оказывается «узким местом» почти никогда, то Optane — вообще никогда. Всегда есть запас. И этот запас не всегда можно конвертировать в устойчивое преимущество лишь потому, что программное обеспечение утилизовать эти потенциальные возможности не может.

Заметим, что для реализации возможностей Optane, вообще говоря, нужен быстрый интерфейс: производительность Optane SSD даже в «полной конфигурации» существенно снижается уже при переходе к паре линий PCIe 3.0, а дальнейшее уменьшение пропускной способности шины превращает 905P в совершенно банальный SSD — на уровне того же 760p в «нормальном режиме». Это и ответ на то, почему использование 3D XPoint в накопителях с медленными интерфейсами (типа SATA или SAS) не планируется и вообще никогда не предполагалось. Что, впрочем, отлично согласуется и с политикой Intel по постепенному отказу от таких накопителей: напомним, что в ее ассортименте осталось вообще не так уж много SATA-устройств, причем все они уже относительно старые.

Итого

Упомянутая выше избыточность, пожалуй, и является основной проблемой, мешающей продвижению Optane SSD на массовый рынок. Даже не цена — очевидно, что речи о прямой конкуренции с привычными и уже распространенными накопителями на NAND-флэш не шло бы и при сниженной цене Optane. Разве что цена была бы снижена до уровня собственно NAND-флэш, но это просто невозможно. Не зря ведь эта память разрабатывалась как нечто промежуточное между DRAM и NAND как по техническим, так и по ценовым показателям — существенно снизить вторые, не «испортив» первые, не получится. А ухудшать характеристики нельзя, поскольку на некоторых рынках именно они являются самыми важными. Например, ничего аналогичного Optane DC Persistent Memory на базе других технологий сейчас разработать нельзя, а собственно память там та же, что и в Optane SSD. Делать специальный «компромиссный» вариант именно под нужды SSD? А зачем? Все-таки Intel является одним из основателей рынка флэш-памяти, причем и сейчас чувствует себя на нем неплохо, активно торгуя не только продуктами для конечных потребителей, но и самими чипами NAND-флэш. Поэтому лучше не устраивать конкуренцию между разными продуктами (зарабатывая в итоге меньше в сумме), а разнести их по разным нишам. Применительно к потребительским твердотельным накопителям эта стратегия дает нам QLC NAND в бюджетном сегменте (или для дополнительных накопителей, в первую очередь рассчитанных на хранение «холодных» данных), TLC NAND как основу универсальных SSD и... Optane SSD 905P как эксклюзивное топовое решение для бескомпромиссных пользователей. С этим как раз и связано появление моделей высокой емкости: все-таки максимум 480 ГБ линейки Optane SSD 900P слабо вязались с «бескомпромиссностью». Полтора терабайта в этом качестве несравнимо лучше. А цена... Цена тоже подчеркивает эксклюзивность предложения — только и всего :)