Обзор SSD SATA-диска IRDM PRO Gen2: на стыке геронтологии и производительности

Сегодня, приобретая твер­до­тель­ный на­ко­пи­тель с SATA-ин­тер­фей­сом, поль­зо­ва­тель уже уве­рен в его про­из­во­ди­тель­но­с­ти. Во вся­ком слу­чае, хотя бы в том, что SSD быст­рее, чем HDD. Клю­че­вое тре­бо­ва­ние к уст­рой­с­т­ву — без­от­каз­ная ра­бо­та в те­че­нии дли­тель­но­го вре­ме­ни. Дру­ги­ми сло­ва­ми, по­ка экс­плу­а­ти­ру­ет­ся но­ут­бук или на­столь­ная сис­те­ма, SSD не дол­жен о се­бе на­по­ми­нать в пло­хом смыс­ле это­го сло­ва. Впро­чем, и це­на, как всег­да, име­ет зна­че­ние (са­мые до­тош­ные при­ни­ма­ют во вни­ма­ние да­же сто­и­мость еди­ни­цы хра­не­ния). Убе­дим­ся и мы, что вто­рое по­ко­ле­ние SATA-дис­ков IRDM PRO поль­ско­го про­из­во­ди­те­ля Wilk Elek­tro­nik — удач­ное во всех смыс­лах при­об­ре­те­ние.

О компании

С продукцией Wilk Elek­tro­nik ук­ра­ин­ский поль­зо­ва­тель хорошо знаком: в арсенале компании из Катовице — все­воз­мож­ные мо­ду­ли DRAM-памяти, NAND-устройства (USB-флешки и SD-карты). Почти вся ее про­дук­ция по­став­ля­ет­ся под ува­жа­е­мым брен­дом GOOD­RAM, за­ре­ко­мен­до­вав­шим се­бя с луч­шей сто­ро­ны.

Для экстремалов и геймеров у Wilk Elek­tro­nik появился пре­ми­аль­ный бренд, по­зи­ци­о­ни­ру­ю­щий себя, как га­рант ис­клю­чи­тель­ной про­из­во­ди­тель­но­с­ти и вы­со­кой на­деж­но­с­ти — IRDM. Но даже среди «ири­ди­ум­ных» из­де­лий есть ли­ней­ка уль­тра­мод­ных про­дук­тов, от­ме­чен­ных при­став­кой PRO. Один из таких — накопитель IRP-SSDPR-S25C-512 — мы и рас­смот­рим.

О накопителе

Как следует из маркетингового названия, IRDM PRO Gen.2 — это второе поколение SSD, до­ра­бо­тан­ное и улуч­шен­ное. Из­на­чаль­но, накопители серии PRO раз­ра­ба­ты­ва­лись на базе NAND-ячеек с MLC-ор­га­ни­за­ци­ей, управляемых SATA-кон­т­рол­ле­ром Phison PS3110. Ре­ин­кар­на­ция IRDM PRO Gen.2 стала возможна, благодаря ис­поль­зо­ва­нию 3D NAND TLC в связ­ке с об­нов­лен­ным Phison PS3112.

О живучести

Смена компонентной ба­зы на более про­г­рес­сив­ную пошла на пользу IRDM PRO Gen.2. Дальнейшее на­ра­щи­ва­ния объ­е­мов хранения и увеличение скорости доступа надежно подкреплены таким параметром SSD как TBW (Total Bytes Writ­ten). Для рас­смат­ри­ва­е­мо­го устройства емкостью 512 ГБ эта величина со­став­ля­ет 910 TBW, что гарантирует пол­ную пе­ре­за­пись всего объема накопителя в течение дня. Дру­ги­ми словами, ко­эф­фи­ци­ент DWPD (Disk Write per Day) для IRP-SSDPR-S25C-512 равен единице — впол­не го­дит­ся для 5-лет­не­го использования в до­маш­нем ком­пью­те­ре.

aaa

 

Переход с MLC на TLC улучшил надежность хранения, что бы ни говорили досужие комментаторы на сей счет. Рас­суж­дая о глав­ном не­до­стат­ке SSD, в основе которого условно быстрый износ флеш-памяти, они при­во­дят как аргумент ко­ли­че­с­т­во цик­лов записи-стирания (P/E Cycles). Чем больше таких циклов допускает NAND, тем, по идее, на­деж­нее на­ко­пи­тель. Дей­с­т­ви­тель­но, для TLC этот параметр раз в десять хуже, чем для MLC. Это если сравнивать между со­бой толь­ко NAND c 2D-то­по­ло­ги­ей и не учитывать, что «ис­то­ще­ние» флеш-памяти наступает так­же и в ре­зуль­та­те опе­ра­ций ба­наль­но­го чте­ния.

О плавающем затворе

Переход на многослойный тех­но­ло­ги­че­ский процесс, породивший 3D-топологию, решил ряд задач, не­до­сти­жи­мых ра­нее. Хорошо известно, что это привело к существенному снижению цен и росту емкости устройств. За кад­ром ос­та­лась струк­ту­ра p-n пе­ре­хо­дов, создаваемых в объемных построениях NAND, где ко­ли­че­с­т­во элек­т­ро­нов в пла­ва­ю­щем за­т­во­ре сто­крат­но уве­ли­чи­лось. Это делает 3D NAND бо­лее надежным, чем самое последнее поколение 2D NAND. Если учесть схему корректировки, ре­гу­ли­ру­ю­щую заряд ячеек в зависимости от их износа (сам износ от­сле­жи­ва­ет­ся ал­го­рит­ма­ми Phison PS3112, как только технология SmartECC от­ме­ча­ет проблему с до­сто­вер­но­стью дан­ных), то вопросы по на­деж­но­с­ти IRP-SSDPR-S25C-512 вообще сни­ма­ют­ся.

bbb

 

Кроме низкоуровневых трюков IRDM PRO Gen.2 обладает всем арсеналом средств призванных продлить вре­мя жиз­ни на­ко­пи­те­ля. Здесь и так называемый Cross Die Bad Block Management — перекрестное уп­рав­ле­ние bad-блоками, которое пред­от­вра­ща­ет запись данных в них; и SmartFlush — технология ава­рий­ной за­щи­ты, со­хра­ня­ю­щая опе­ра­тив­ный кон­текст SSD-устройства в энер­го­не­за­ви­си­мую па­мять при вне­зап­ном от­клю­че­нии пи­та­ния.

На стыке геронтологии и про­из­во­ди­тель­но­с­ти — ди­на­ми­че­ское ус­ко­ре­ние записи, более известное как SLC-кэ­ши­ро­ва­ние. Рас­смот­рим накопитель IRDM PRO Gen.2 с этой стороны.

О производительности

В плане производительности для SATA-устройств актуальными остаются два момента: эффективность SLC-кэ­ши­ро­ва­ния и при­бли­же­ние ско­рос­ти чте­ния и за­пи­си к те­о­ре­ти­че­ско­му пределу шины. На­пом­ним, что IRP-SSDPR-S25C-512 под­дер­жи­ва­ет последний ее релиз, декларирующий 6 GbPS. За­вод­ская документация ут­вер­ж­да­ет, что на за­пи­си наш SSD-накопитель способен показать результат око­ло 535 MBPS, чте­ние чуть быст­рее — около 555 MBPS.

О стенде

Для оценки производительности IRDM PRO Gen.2 инженеры Wilk Elek­tro­nik при­бе­га­ли к услугам утилитам Crys­tal Disk Mark 6.0.0 и ATTO Disk Bench­mark 2.47. Мы же воспользуемся NIOBench — соб­с­т­вен­ным про­г­рам­мным про­дук­том с от­кры­тым ис­ход­ным ко­дом. Состав стендового обо­ру­до­ва­ния: плат­фор­ма ASUS TUF Gaming X570-Plus с процессором AMD Ryzen 5 3400G, ком­п­лект мо­ду­лей DDR4-па­мя­ти HyperX Savage HX430­C15SBK4/16, блок питания Seasonic Focus Plus 650 Platinum. Операционная система Windows 10 за­пус­ка­ет­ся с дискового SAS-массива на Seagate Sheetah 15K под уп­рав­ле­ни­ем контроллера SAS8433ELP, под­клю­чен­но­го к про­цес­сор­ной PCIe-шине. Это сделано для того, чтобы ис­клю­чить малейшее вли­я­ние на SATA-кон­т­­рол­лер в составе системной логики.

Тяжелая нагрузка

Если поручить нашему SATA-накопителю ворочать гигабайтные глыбы данных, мы сможем узнать, на что он способен в экс­тре­маль­ных условиях. Так, фактически, мы получим оценку про­из­во­ди­тель­но­с­ти IRDM PRO Gen.2 снизу.

Как SSD-накопитель IRP-SSDPR-S25C-512 с интерфейсом SATA справляется с тяжелой нагрузкой

По клику в новом окне открывается полный скриншот данного теста

Влияние спекулятивных операций и бу­фе­ри­за­ции в данном испытании мало ска­зы­ва­ет­ся на результатах. Ед­ва за­мет­ное сни­же­ние скорости чтения IRP-SSDPR-S25C-512, начиная с 25-й итерации, можно объ­яс­нить исчерпанием SLC-кэш, влияние ко­то­ро­го при массированных транзакциях невелико. «Барханы» в процессе записи — также от­го­лос­ки ди­на­ми­че­ской ак­се­ле­ра­ции. Ес­ли повезет, скорость возрастает, ес­ли приходится ре­кон­фи­гу­ри­ро­вать ячей­ки из TLC в SLC или обратно — ско­рость падает. В итоге, на записи мы по­лу­ча­ем оценку 317 MBPS, на чтении — 436 MBPS, что в об­щем-то не­да­ле­ко от ха­рак­те­рис­тик, за­яв­лен­ных про­из­во­ди­те­лем.

Средняя нагрузка

Нельзя сказать, что в жизни IRP-SSDPR-S25C-512 ежесекундно возникают си­ту­а­ции, когда приходится опе­ри­ро­вать с 200 МБ файлами. Тем не менее, посмотрим, как IRDM PRO Gen.2 справляется с подобной на­груз­кой?

Как SSD-накопитель IRP-SSDPR-S25C-512 с интерфейсом SATA справляется с нагрузкой средней тяжести

По клику в новом окне открывается полный скриншот данного теста

На фоне снижения размеров тестовых пат­тер­нов, скорость записи и чтения не­сколь­ко возросла, если срав­ни­вать с пред­ы­ду­щим экс­пе­ри­мен­том: 377 MBPS и 478 MBPS соответственно. Сюрпризов в про­из­во­ди­тель­но­с­ти чтение не про­и­зо­шло, а «бар­ха­ны» из­вест­ной природы пре­вра­ти­лись в «дюны» записи, но не ис­чез­ли вовсе, как можно было бы пред­по­ла­гать.

Ожидаемо, на стартовой этапе теста по­ло­жи­тель­но сказался эффект отложенной записи, уси­лен­ный бу­фе­ри­за­ци­ей и кэ­ши­ро­ва­ни­ем. В пике за­фик­си­ро­ва­ны ре­корд­ные 2400 MBPS, которые недостижимы для SATA-ши­ны — очевидно же, что запись вы­пол­ня­лась в память.

Рабочая нагрузка

Ситуация с чтением из IRDM PRO Gen.2 файлов размером не более 1 МБ наиболее близка к реальным ус­ло­ви­ям ис­поль­зо­ва­ния этого SATA-накопителя. Меньше, как говорится, не имело смысла, так как в этом случае боль­шин­с­т­во опе­ра­ций с твер­до­тель­ным диском опе­ра­ци­он­ная сис­те­ма подменяла бы обменом с памятью.

Производительность SSD-накопителя IRP-SSDPR-S25C-512 с интерфейсом SATA при рабочих нагрузках в однопоточном и многопоточном режимах

По клику в новом окне открываются скриншоты с исходными параметрами тестов

Нагрузки на IRP-SSDPR-S25C-512, близкие к рабочим, по разному отрабатываются в од­но­по­точ­ном (ле­вое изо­бра­же­ние) и в мно­го­по­точ­ном (пра­вое изо­бра­же­ние) ре­жи­мах. В силу со­пос­та­ви­мых раз­ме­ров тес­то­во­го пат­тер­на, ог­ром­ное вли­я­ние на по­лу­чен­ные результаты оказывает ис­поль­зо­ва­ние в стеке драйверов спе­ку­ля­тив­ных операций: транз­ак­ции с на­ко­пи­те­лем под­ме­ня­ют­ся доступом к DRAM, что не могло не ска­зать­ся на ито­го­вых циф­рах.

Вместе с тем, на финальных этапах каж­до­го из тестов проявляется пе­ре­пол­не­ние SLC-кэш — в мень­шей ме­ре в од­но­по­точ­ном режиме, в большей степени, ко­г­да за­дей­с­т­во­ва­ны четыре про­цес­сор­ных ядра. В ре­аль­но­с­ти, ко­неч­но же, та­кие си­ту­а­ции не встре­ча­ют­ся. Стоит обратить внимание на интегральную скорость за­пи­си — част­ное сум­мы объе­мов всех об­ра­ба­ты­ва­е­мых фай­лов и вре­ме­ни, за­тра­чен­но­го на пол­ную их об­ра­бот­ку. В многопоточном режиме IRP-SSDPR-S25C-512 способен проявить себя с лучшей стороны, не­взи­рая на ог­ра­ни­че­ний, присущие SATA-интерфейсу.

Итого

Как показали тесты, твердотельный SATA-накопитель IRP-SSDPR-S25C-512 из серии IRDM PRO Gen.2 хорош для при­ме­не­ний с нагрузкой выше средней. Его ха­рак­те­рис­ти­ки на чтении способны обеспечить плат­фор­му впе­чат­ля­ю­щей про­из­во­ди­тель­но­стью. В тех случаях, когда ожидается аг­рес­сив­ное использование записи, луч­ше рас­смот­реть сер­вер­ные SSD с более вы­со­ким по­каз­ат­е­лем DWPD. Тем не менее, ско­рост­ные оценки по это­му параметру впол­не при­ем­ле­мы даже в иг­ро­вых при­ло­же­ни­ях, а гарантия от производителя дает уве­рен­ность на 5 лет вперед.