Обзор и тестирование SSD-накопителя WD Blue 3D NAND SSD 500 Гбайт (страница 5)

Температурный режим

Температурный режим новинки оставляет желать лучшего: накопитель хоть и не демонстрирует признаков срабатывания защиты, но температура достигает ~56°C. Напомню, что даже вдвое большего объема WD Blue SSD на 1 Тбайт, протестированный в конце 2016 года, нагревался лишь до 41°C.

Стабильность скоростных характеристик

Равно как и у классических накопителей на магнитных пластинах (HDD), у моделей на флеш-памяти есть свои нюансы, связанные с постоянством показателей быстродействия в различных ситуациях.

Во-первых, далеко не все накопители могут обеспечивать стабильную скорость записи при сколь-либо продолжительной нагрузке, причем здесь может сказываться как быстродействие контроллера, так и наличие специальных алгоритмов «ускоренной записи» («SLC-режим») и их нюансы. Во-вторых, далеко не все устройства сохраняют свои показатели после того, как будет переписан весь объем массива флеш-памяти, имеющийся в распоряжении контроллера (особенно снижение скорости записи было свойственно контроллерам SandForce SF-1***/SF-2*** из-за особенностей алгоритмов их работы).

В-третьих, бывают ситуации, когда накопитель оказывается без поступления на него команды TRIM (например, старый ПК, подключение через USB 3.0 на старых контроллерах, RAID-массивы, работа с базами данных) и тогда важна возможность его микропрограммы задействовать часть резерва под оперативную запись. В-четвертых, отличается реакция SSD на поступление команды TRIM: одни приступают к «сборке мусора» немедленно, другие – откладывают это на периоды простоя.

Причем первые тоже делятся на две подгруппы: на выполняющие операции «сборки мусора» монопольно с прерыванием всякой иной работы (просто перестающие откликаться на какие-либо обращения извне) и осуществляющие очистку ячеек памяти от ставших неактуальными данных в фоновом режиме, лишь несколько снижая быстродействие.

Все эти моменты мы и рассмотрим в порядке перечисления.

Случайная мелкоблочная запись по всему объему, «сборка мусора»

Имитируется работа накопителя в условиях нагрузки, близкой к серверной (непрерывная случайная запись блоками 4 Кбайт по всему объему с глубиной очереди запросов 32) при отсутствии TRIM. Именно так, к примеру, работают базы данных: создается один или энное число больших файлов, внутри которых выполняются операции чтения/записи, генерации команды TRIM при этом не происходит.

Тест проводится непрерывно в течение нескольких часов до исчерпания свободного места на накопителе, при этом снимаются показатели быстродействия: синие отметки – ежесекундно, черная линия – усредненное значение с интервалом в 30 секунд. Непрерывная мелкоблочная запись с большой глубиной очереди запросов, да еще при отсутствии TRIM – тип нагрузки, нехарактерный для домашних ПК, но он иллюстрирует то, насколько производительна и стабильна в показателях использованная в тестируемых накопителях аппаратная платформа в целом.

К сожалению, ни старая, ни новая модификации WD Blue не могут похвастать постоянством показателей моментальной производительности. Хотя сам по себе Marvell 88SS1074 – контроллер с буферной памятью DRAM. Мало того, мы отлично видим, что быстродействие новой модификации в среднем при продолжительных нагрузках такого рода оказывается даже ниже – около 26 тысяч IOPS против прежних 32 тысяч. BiCS3, как отмечено ранее, быстрее старой 15 нм планарной памяти, а потому здесь можно сделать вывод о нехватке быстродействия именно контроллера, либо неоптимально настроенных алгоритмах работы микрокода.

SLC-режим реализован в обеих версиях, но он невелик по объему (примерно 5 Гбайт) и из-за проблем с постоянством показателей выражен слабо. Что, впрочем, не мешает накопителям демонстрировать шикарные результаты в том же популярном Crystal Disk Mark: этот тест в качестве результатов выводит не среднее, а максимальное из зафиксированных значений, да и само тестирование происходит в рамках очень небольшого тестового файла (по умолчанию 1 Гбайт). Именно поэтому мы видим в CDM до ~300 Мбайт/с в 4kQD32, тогда как на графиках постоянной нагрузки значение скорости записи тяготеет скорее к 100-200 Мбайт/с.

Теперь посмотрим на то, как работают алгоритмы «сборки мусора» (Garbage Collection). На итоговом графике присутствуют скоростные показатели твердотельного накопителя в четырех ситуациях: состояние «чистого» массива ячеек, после непрерывной нагрузки в течение двух часов в условиях отсутствия команды TRIM, после простоя 30 минут, которых должно хватить накопителю для отработки внутренних алгоритмов «сборки мусора», после выполнения команды TRIM на весь объем накопителя.

С возможностью работы в условиях отсутствия TRIM своя история: если старая версия WD Blue еще могла принимать около 1.7 Гбайт данных на относительно высокой скорости (пусть и делая это «всплесками»), то новая версия на памяти с вертикальной компоновкой ячеек практически лишилась даже такой возможности. Похоже, что некоторый объем есть, но из-за вида графика записи, мало чем отличающегося от работы в «замусоренном» состоянии, это больше похоже на случайное колебание.

Линейная запись

На крупноблочной записи поведение накопителей иногда может отличаться от мелкоблочной записи со случайным доступом, а оно тоже может служить критерием выбора. Наглядный пример нагрузки такого рода – копирование крупных файлов силами Проводника Windows. Для большей наглядности инициируем линейную запись на весь объем, доступный пользователю, посредством AIDA64.

Встроенный в Windows диалог копирования файлов: процесс копирования крупных файлов.

Здесь мы можем наглядно видеть, что размер SLC-буфера под этот тип операций даже больше и соответствует примерно 7 Гбайт данных. При этом с переходом на 64-слойную 3D NAND аккурат на треть увеличилось быстродействие накопителя вне SLC-кэша и теперь полутерабайтный WD Blue принимает данные со скоростью примерно 405-410 Мбайт/с вместо прежних 290-300 Мбайт/с. Впечатляющий прирост.

Задержки при отработке TRIM

Происходит удаление данных. Каков процесс? Операционная система ничего не затирает, она просто помечает в файловой таблице, что данные стали неактуальны. Если с HDD такой прием вполне адекватен, поскольку магнитная поверхность просто перезаписывается, то SSD необходимо «знать» об удалении данных – ячейки флеш-памяти нельзя переписать, их сначала нужно очистить.

Именно с этой целью в стандарт ATA была включена новая команда, больше известная как TRIM. Подача этой команды сигнализирует микропрограмме накопителя, что размещающиеся по определенным LBA-адресам данные более неактуальны и соответствующие им ячейки памяти можно стереть. Сама по себе команда выполняется монопольно, но различается реакция самих накопителей на подачу этой команды.

Три основных варианта: полный уход накопителя «в себя», снижение быстродействия, отсутствие видимой реакции вообще (накопитель «откладывает» выполнение расчистки «на потом», либо его аппаратное быстродействие настолько велико, что хватает и на фоновую расчистку, и на полноценное обслуживание запросов извне).

Первый из перечисленных вариантов наиболее неприятен: если накопитель является системным, то пользователь не просто случайно увидит резкое падение индикатора процесса копирования до нуля (а если никакого копирования пользователь не запускал, то не заметит и вовсе). Тут могут возникать рывки («фризы») в работе интерфейса операционной системы и приложений.

На накопителе создается несколько крупных файлов (учитывая общий объем тестируемого накопителя, было решено оперировать четырьмя файлами суммарным объемом 32 Гбайт), после паузы в несколько минут запускается линейное чтение с записью лога (показания фиксируются с интервалом 0.5 секунд) и осуществляется удаление файлов. Возникающие задержки фиксируются в записываемом логе, из которого затем формируется график.

Мы можем видеть, что тут отличий между старой и новой модификациями WD Blue нет с точки зрения логики. В абсолютных цифрах у новой модели скорость падает до меньшего уровня, но это заслуга более быстрой флеш-памяти. По факту же разовое прерывание работы на долю секунды практически невозможно заметить невооруженным взглядом.