Методика тестирования накопителей образца 2018 года

В последнее время нередко можно услышать жалобы на то, что производители накопителей «забили» на развитие SATA-устройств. Нельзя сказать, что совсем несправедливые — SSD «среднего уровня» представлены в основном моделями двух-трехлетней давности. Благо и более-менее «приличный» контроллер с тех пор появился... целый один. Есть и интересные устройства, его использующие — но вообще и они, и более старые аналоги тонут в массе бюджетных продуктов. Как правило, одинаковых с лица, да и постоянно меняющих «начинку», что затрудняет идентификацию того самого «лица» в принципе.

Печальное, в общем, зрелище — но сами и виноваты. По сути, SATA-направление достигло своего пика еще лет пять назад — практически упершись именно в интерфейс. Были параметры, которые можно было улучшить — но только путем внедрения более дорогой памяти (в т. ч. и «нефлэш»), что с учетом ограничений интерфейса стало не интересным производителям. Тем более, что у них появилась альтернатива в виде NVMe-устройств, использующих интерфейс PCIe — куда менее ограниченный по своим характеристикам и лучше подходящий для твердотельных накопителей, нежели архаичная связка из SATA и протокола AHCI, созданная, в общем-то, для изначально медлительных устройств, типа жестких дисков. Первое время их экспансию сдерживала узость целевой аудитории — поскольку без проблем совместимости обходились лишь покупатели новейших компьютерных платформ. Со временем эта проблема устранилась естественным образом: то, что было «новейшим» четыре-пять лет назад, сегодня уже «пожилой компьютер» — но и в нем можно использовать накопители нового типа, и в более современных — тем более. Можно и SATA — но лишь в целях экономии. Вот и вышло так, что SSD с таким интерфейсом нужны — но либо самые дешевые, либо для специфических ниш, типа NAS, систем видеонаблюдения или серверов (да и в последних речь идет лишь о бюджетных конфигурациях). Во всех остальных случаях целесообразнее сразу ориентироваться на новые технологии. Использование которых, конечно, не гарантирует в обязательном порядке высокую производительность — но при прочих равных такие SSD в любом случае не хуже SATA-аналогов. Местами — и лучше. Да и разнообразнее они, что тоже делает выбор более интересным. Причем расширение сегмента в первую очередь тоже происходило за счет бюджетных устройств. Иногда приводя и к появлению странноватых мутантов (как, например, ОЕМ-версия Intel SSD 660p на 256 ГБ), но тут уж просто смотреть нужно, что покупаешь :) Во всяком случае, между такими накопителями и топовыми устройствами помещается еще много всяких разных — на любой вкус и кошелек.

В частности, не так уж и сложно сделать недорогой накопитель, стабильно превосходящий любые SATA-устройства по производительности во всех сценариях. Не радикально (иначе «недорого» не получится) — но стабильно и всегда. Например, такими оказались прошлогодние WD Blue SN500, обгоняющие и SATA, и многие NVMe-накопители «первой волны» (более дорогие конструктивно) — но продаваемые компанией по ценам, идентичным банальным WD Blue 3D. Правда вот полностью заменить последние они не могли — выбранный компанией подход не позволял без существенной переделки выпускать устройства, емкостью более 500 ГБ, в то время, как и Blue 3D, и топовые NVMe-накопители семейства Black бодро освоили к тому моменту и 1-2 ТБ. Понятно, что 250 и 500 ГБ и сейчас остаются самыми ходовыми емкостями — но и 1 ТБ многим уже нужен (особенно если предполагается наличие в системе только одиночного SSD без других накопителей). А что касается младших модификаций, то их цены нужно было уменьшать и далее — конкуренция в этом сегменте высока. Причем еще одним формальным недостатком линейки было использование интерфейса PCIe 3.0 x2 — в то время, как большинство конкурентов предлагали PCIe 3.0 x4. Но, как мы уже писали, это лишь формальный недостаток — фактически же четырехканальным контроллерам с любыми современными типами флэш-памяти двух линий PCIe вполне достаточно. Единственный случай, когда расширение интерфейса имеет смысл — работа в слотах PCIe 2.0. И это не обязательно старые компьютеры — до сих пор большинство чипсетов для AMD AM4 обеспечивает лишь поддержку данной версии PCIe. Понятно, что там всегда есть «первичный» слот для SSD, обслуживаемый самим процессором — но что делать, если хочется установить два NVMe-накопителя? Впрочем, для такой роли Blue SN500 все равно подходил плоховато из-за низкой емкости — но и ее как раз нужно было нарастить. И снизить цены — поскольку это до сих пор является основным фактором, сдерживающим распространение твердотельных накопителей.

Результатом работы над перечисленными недостатками стало новое семейство накопителей компании — Blue SN550.

WD Blue SN550 1 ТБ

Стоит отметить, что быть сразу богатым и здоровым сложно — особенно когда речь идет о бюджетных продуктах. Поэтому основное, что было сделано при переходе от SN500 к SN550 — замена памяти: вместо 64-слойной BiCS3 TLC NAND с кристаллами по 256 Гбит в новом семействе используется 96-слойная память BiCS4 с кристаллами по 512 Гбит. Разумеется, новая память с увеличенными кристаллами более «эффективна по цене» — но при равной емкости новые SSD могут оказаться медленнее старых. Зато без существенного изменения упаковки удалось увеличить емкость до 1 ТБ — а модификации на 250 и 500 ГБ стали помедленнее, но и дешевле.

Небольшим бонусом модификации является новый контроллер SanDisk 20-82-01008 — который поддерживает четыре линии PCIe 3.0, а не две (как старый SanDisk 20-82-007010). Однако, как уже было сказано выше, рассчитывать на принципиальные улучшения из-за этого не стоит. Компания, впрочем, пишет о максимальной скорости чтения 2400 МБ/с, а не 1700 МБ/с как у старой модели — но это «up to», причем неизвестно чем измеренное и в неизвестных условиях. Вообще же все «собственные» PCIe-контроллеры компании являются ближайшими родственниками — изначально разрабатывалось масштабируемое решение. Для бюджетных моделей (оба Blue) чип попроще, в старших (Black или серверные Gold) более мощные восьмиканальные решения, получившие заодно и DRAM-буфер. В Blue DRAM нет (в отличие от SATA-модели той же условной серии), так что на плате расположены исключительно два «собственных» чипа — контроллер и флэш. Один — куда стопкой упаковано разное количество памяти в разных моделях. В SN500 они располагались рядом друг с другом, так, что теоретически, плату можно было и обпилить для установки в слот M.2 2260, 2242 или даже 2230 (хотя лучше, конечно, для такого применения поискать ОЕМ-модель семейства SN520, где такие форм-факторы были реализованы официально). В SN550 обе микросхемы разнесли по разным концам платы 2280 — пилить тут уже нечего.

Интересной (а временами — очень полезной) особенностью всех SSD WD является то, что они не слишком злоупотребляют SLC-кэшированием, предпочитая полагаться на прямую запись в память. Вот и в SN550 мы тоже наблюдаем (совсем) маленький кэш, где скорость записи максимальна, а далее — колебания в диапазоне 820-850 МБ/с. С одной стороны, это избавляет компанию от внутренней конкуренции (Black SN750 при сопоставимой емкости заметно быстрее и в таких неудобных условиях), с другой — этого достаточно для того, чтобы всегда опережать любые SATA-накопители. И многие бюджетные NVMe-накопители в ряде случаев тоже — например, построенные на Silicon Motion SM2263XT очень быстро скорость записи снижают, поскольку она всегда идет через SLC-кэш. Размер же последнего зависит от свободного места — и на «забитом» данными устройстве быстро снижается почти до нуля. А скорость записи в таких условиях быстро падает ниже 100 МБ/с. У покупателя SN550 такой проблемы не будет — все модели линейки продемонстрируют стабильные скорости. У младших модификаций, конечно, пониже, чем у старшей — но это общая проблема.

Что касается условий гарантии, то их компания тоже подбирала творчески. Все вариации Blue и Black «предлагают» пятилетний срок — но с разными ограничениями на полный объем записи (TBW). Если говорить о терабайте, то у Blue 3D лишь 400 ТБ — против 600 ТБ Black SN750 и Blue SN550. В младших моделях соотношения сохраняются, т. е. компания «разрешает» записывать на SN550 данные и быстрее, и в больших количествах, чем на массовую SATA-линейку. Есть, конечно, еще и Red SA500 для NAS — но у терабайтной модели те же 600 ТБ, скорости лимитированы SATA, а стоит она подороже, чем оба Blue. В общем, и в этом плане SN550 выглядит привлекательно. Что немудрено — компании он скорее всего и обходится дешевле, чем SATA-модели того же уровня, поскольку для последних приходится «на стороне» покупать контроллеры и DRAM, а в этой линейке все собственное. Поэтому именно к ней стоит «подталкивать» экономных покупателей. А что они получат — сейчас и посмотрим.

Тестирование

Методика тестирования

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

Образцы для сравнения

Набор сегодня будет разнообразным. Во-первых, нам никуда не деться от сравнения с Blue SN500 — но в старой линейке накопителя на терабайт не было, зато при одинаковой «старички» могут оказаться и быстрее. Поэтому «старший против старшего». И на фоне Black 2018 (практически идентичного Black SN750 внутри) на те же 500 ГБ — решение более высокого класса, так что и розничные цены можно сравнивать лишь при такой форе в емкости. С другой стороны, Black SN750 на 1 ТБ нам тоже нужен — для понимания что можно получить доплатив. Но доплачивать придется больше, чем можно сэкономить, выбрав Black на 500 ГБ.

Также нам понадобится пара бюджетных моделей той же емкости — и близкой цены. Достигнуть этого можно, например, заплатив поменьше за бренд и сэкономив на контроллере — получается Silicon Motion P34A60: контроллер Silicon Motion SM2263ХТ без DRAM-буфера (как и в SN500/SN550) с терабайтом 64-слойной памяти 3D TLC NAND Intel (по 512 Гбит в каждом кристалле). При этом те же пять лет, 600 ТБ и близкие к нашему главному герою цены. А можно и рискнуть с более дешевой памятью, но контроллером подороже — Intel SSD 660p на Silicon Motion SM2263 в паре с 256 МБ DDR3L, но на базе 64-слойной QLC NAND с кристаллами емкостью 1 Тбит. Общая емкость — тот же 1 ТБ, те же пять лет гарантии, но TBW всего 200 ТБ, да и цены тоже сопоставимы.

Производительность в приложениях

Традиционный комментарий — при использовании (практически любого) твердотельного накопителя производительность в «общесистемных» задачах определяется вовсе не накопителем — таковые справляются с возлагаемыми на них задачами с запасом. Поэтому с точки зрения конечного пользователя и нет разницы (заметной «на глаз» во всяком случае) между бюджетным или топовым SSD «под систему».

Потенциально же разница может и быть — но в рамках сопоставимых по цене устройств одного класса все равно небольшая. Новый Blue SN550 вообще надо заметить выглядит бодрячком.

Да и в предыдущей версии пакета — тоже: он смело бросает вызов Black и не только лишь менее емкому. Впрочем, PCMark7 уже порядком устарел — и для тестирования NVMe-накопителей слабоват, но до сих пор активно используется, так что тоже результат.

Последовательные операции

Как и было сказано, четырехканальным контроллерам четыре линии PCIe 3.0 не нужно — они могут ограничиться и двумя, причем все и с любой памятью. Поэтому тут на общем фоне выделяются лишь оба Black — им-то нужно. Во всяком случае, для тестов. Ну а SN550 практически такой же, как и SN500. Только однопоточный режим подтянули, но все равно не до уровня конкурентов. Если, конечно, доверять результатам CDM — но к ним в этом режиме стоит относиться с осторожностью.

Записи это замечание тоже касается. Да и вообще — в данном случае мы наблюдаем соревнование SLC-кэшей, благо их разработчики простые тестовые утилиты давно «победили». Поэтому лучше будет обратиться к другим методам, о чем чуть позже.

Случайный доступ

Что касается подобных сценариев, то для них пока альтернатив низкоуровневым бенчмаркам не предусмотрено. Результаты, впрочем, к реальной жизни накопителя в персональном компьютере по большей части не относятся (там очередей вообще не бывает — не говоря уже о «длинных»), однако данная спортивная дисциплина при сравнении разных SSD популярна. Посмотрим — что тут.

В целом — ничего нового. Устойчиво быстрее разве что Black SN750 — но он и классом выше, и при равной емкости дороже. А пытаться сэкономить на емкости (до сих пор популярная в некоторых кругах идея «куплю маленький и быстрый SSD») чревато тем, что и «попугаев»-то станет меньше — а не больше.

На более коротких (и немного более приближенных к реальности) очередях к списку лидеров так и норовит пристроиться (небезуспешно) Silicon Power P34A60. Но нашему главному герою краснеть тут все равно не за что — держится хорошо, временами обгоняя даже терабайтный Black SN750. По сравнению с предшественником — очевидный шаг вперед.

И совсем хорошо все становится при исполнении таких операций. Немаловажных — чтение блоков, больших, чем 4К, по произвольным адресам в работе программ встречается — в отличие от «длинных» очередей. А тут Blue SN550 оказался попросту самым быстрым.

Работа с большими файлами

С чтением все понятно — Black не оставляют остальным шансов, поскольку для полной загрузки PCIe 3.0 x4 необходим хотя бы восьмиканальный контроллер. Среди прочих Blue SN550 неплох — но и не быстрее SN500, несмотря на формально более быстрый интерфейс: не в него и «упирались».

При записи видим выигрыш у предшественника и даже небольшой — у Black 2018. А вот на фоне Intel и Silicon Power — слабовато. Как же так? Вспоминаем о разных подходах к SLC-кэшированию. Эта сладкая парочка на пустом накопителе может использовать под кэш и больше сотни гигабайт флэша, так что в таком состоянии работает фактически в однобитном режиме. SSD WD на кэширование не слишком полагаются, так что для них это «честный» TLC-режим. Ну и что — ведь главное скорость? Проблема в том, что обычно накопители эксплуатируются не пустыми. Чаще всего — заполненными данными почти «под завязку» или около того. Это плохо — но цены вынуждают поступать именно так: если нужно 200 ГБ, никто не станет платить за целый терабайт.

А если оставить на накопителях всего 100 ГБ свободного места (к сожалению, это мы проделывали не со всеми — но имеющейся информации для выводов достаточно) — все радикально меняется. Контроллеры Silicon Motion уже не могут вольготно распоряжаться свободными ячейками — по причине небольшого количества таковых. Писать же данные «мимо» кэша они в данном случае тоже не могут — значит немного записали, переписали, очистили, еще немного записали... С QLC эти пляски приводят к скорости в полторы сотни мегабайт в секунду, TLC позволяет выжать вдвое больше. А WD они не нужны — скорость вообще не падает. В принципе, это можно считать «фирменной» фишкой накопителей компании — так ведут себя даже бюджетные Green, но у них абсолютные значения скоростей намного ниже, равно как и у Blue 3D. Blue SN550 же оказывается разумным компромиссом — уступая топовой линейке лишь в пиковой производительности. При наличии форы в емкости — иногда и вовсе не уступая.

Тоже можно попенять на то, что при таких количествах флэша четырехканального контроллера уже маловато. Но «пенять» приходится с оглядкой на цену — все-таки Black SN750 на 1 ТБ существенно дороже, а на 500 ГБ — вдвое меньше, но совсем не вдвое дешевле. В общем, в своем классе Blue SN550 более чем к месту — в очередной раз убеждаемся.

Рейтинги

Выше мы не раз видели, как Blue SN550 обгонял даже Black SN750 — и еще чаще всех остальных. Ничего удивительного, что в итоге он сумел набрать больше всех баллов. По чтению, конечно, уступив обоим Black (потому что восьмиканальные контроллеры тут вне конкуренции, а они из всех испытуемых лишь в этих SSD), зато обойдя их на записи.

И в обобщенном рейтинге накопитель занимает достойное место. Не рекордное — но на это никто и не рассчитывал. А вот то, что он при такой методике подсчета обгоняет былые топы компании (и не такие уж старые) — приятный сюрприз.

PCMark 10 Storage

В конце прошлого года компания Futuremark выпустила специальное дополнение к своему тестовому пакету — долгожданный набор для тестирования накопителей. К сожалению, доступен он только пользователям «топовой комплектации» (которая сама по себе стоит полторы тысячи долларов в год), причем в виде дополнительных компонентов для загрузки. Но это радикально переработанный набор тестов, ориентированный на SSD (в отличие от старых версий, которые разрабатывались много лет назад), причем способный «загрузить» работой любую систему. Причем в очень разных сценариях — от скорости загрузки Windows 10, до банального копирования данных.

В общем, отдельный материал, посвященный PCMark 10 Storage, у нас будет. Вводить программу в рабочий цикл мы тоже будем — очень интересна в качестве комплексной оценки потребительских характеристик. Пока же стадия тестирования самого пакета — который мы применили и в этом случае. Посмотрим на результаты. Они есть, естественно, не для всех участников тестирования. Зато какие есть, те в двух состояниях — на пустом устройстве и заполненном на 90% (т. е. когда свободного места остается лишь 100 ГБ).

С точки зрения нового тестового пакета Intel SSD 660p прекрасен пустым — и ужасен полным. Легко объяснимо — в первом случае практически все помещается в кэш, с которым и идет работа, а во втором приходится как-то «бороться» с медлительностью QLC-памяти. Кроме того, он единственный снабженный DRAM. Зато Silicon Power P34A60 так сильно не падает. А WD Blue SN550, по сути, даже «ускоряется» будучи заполненным — видимо контроллеру «проще» определить, куда писать данные при небольшом выборе свободных блоков. И, опять же, таблица трансляции адресов хранится в самом флэше, так что лучше работать с ее ограниченной частью, нежели всей. В общем, в реальных условиях накопители меняются местами по мере использования. Как бы не более весомый результат, чем высокие скорости «из коробки».

Ничего нового — реальная пропускная способность по всем шаблонам ведет себя аналогичным образом. В очередной раз отмечаем, что такие значения в принципе достижимы и SATA. И не обязательно даже SATA600. Т. е. интерфейс — вовсе не какая-то серьезная проблема для SSD. Местами увеличение его пропускной способности помогает — но в среднем не слишком. Нет в большинстве сценариев использования персонального компьютера задач, способных «перегрузить» работой и пару линий PCIe 2.0. Зачем тогда вообще нужны NVMe-устройства? А почему бы и нет? Если, как в случае как раз WD Blue SN550 речь идет о близких к SATA ценам, то и даже небольшое увеличение скорости работы становится просто бесплатным бонусом.

Да со средними задержками ровно та же история, что объясняет и итоговый результат, который мы видели выше. Критиковать агрессивное SLC-кэширование в общем-то не с чего — оно позволяет получать высокие пиковые результаты, когда получается. Правда вот в менее удобных (но более реальных условиях) все быстро возвращается на круги своя. Почему на пиковую производительность и не стоит ориентироваться — во избежание разочарований в процессе эксплуатации. А консервативный подход, примененный, в частности в WD Blue SN550, хорош как тот самый старый конь из поговорки — хоть (слишком) глубоко и не пашет, зато хоть борозды не портит.

Итого

Главная задача, которую последние 10 лет приходилось решать производителям SSD — как снижать цены, не роняя скоростные показатели. Побочная — как бы их еще и увеличить. Активно применяемый в бюджетной продукции подход — SLC-кэширование, родившееся еще во времена использования MLC-памяти, но ставшее стандартом после повсеместного перехода на TLC. Свою задачу решает — поскольку, например, для накопителей низкой емкости этот метод безальтернативен. А при высокой позволяет в удобных случаях вообще обгонять и более дорогие устройства. Правда вот по мере эксплуатации количество этих самых «удобных случаев» быстро снижается. Поэтому покупка топового накопителя — во многих случаях как раз плата за стабильность, а не за пиковые показатели, когда повезет.

В этом плане семейство WD Blue SN550 является крайне интересным предложением. Эти накопители ставить рекорды не пытаются — зато что умеют, то делают стабильно. Оставаясь при этом недорогими устройствами. Да и отсутствие рекордов — тоже относительное: в текущих условиях, как видим, Blue SN550 иногда могут потягаться на равных и с куда более дорогими SSD. Не всегда — но иногда. Предыдущие модели линейки Blue SN500 на такое тоже временами были способны — но им слишком уж мешала невысокая емкость. А терабайт — это уже вполне серьезно. К тому же, и условия гарантии несколько выходят за рамки бюджетного сегмента. По цене накопители находятся где-то на верхней его границе, если считать вместе с SATA-устройствами — но последние гарантировано медленнее, причем всегда. В общем итоге можно считать эту линейку самым интересным предложением на рынке — не с точки зрения спорта высоких достижений, а с практической.