Обзор SSD-накопителя Colorful CN600 120 Гбайт: шильдики «PCI-Express» и «NVMe» любой ценой (страница 4)
реклама
Температурный режим
Накопитель Colorful CN600 лишен встроенного программного мониторинга – постоянно отображается значение в 54°C.
Посредством пирометра в процессе продолжительной непрерывной записи на микросхемах флеш-памяти температуры наблюдались в пределах 45-51°C, по контроллеру температура подбиралась к 70°C. Самой горячей частью оказалась микросхема буферной памяти DRAM – ~85°C. В стесненных условиях накопитель эксплуатировать не стоит.
Стабильность скоростных характеристик
реклама
Равно как и у классических накопителей на магнитных пластинах (HDD), у накопителей 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 накопители 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*** в силу 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 важно его микропрограммы задействовать часть резерва под оперативную запись. В-четвертых, отличается реакция накопителей 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.
реклама
Новый контроллер Realtek оснащен буферной памятью DRAM, и это удивляет, но ровно до тех, пока мы не оценим работу накопителя под мелкоблочной нагрузкой: даже в таком варианте говорить о накопителе, как о SSD, просто невозможно. О какой-либо производительности можно говорить лишь в рамках SLC-режима, в котором накопитель единовременно принимает до 4 Гбайт данных, доходя аж до 90 000 IOPS. Затем следует грандиозный провал – накопитель начинает писаться со скоростью 8-12 Мбайт/с с редкими всплесками до 30-40 Мбайт/с.
Теперь мы посмотрим на то, как работают алгоритмы «сборки мусора» (Garbage Collection). На итоговом графике присутствуют скоростные показатели 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.
Как бы это ни было удивительно, прошивка накопителя «обучена» работе в условиях отсутствия команды TRIM: выделяется под запись резервная область и, таким образом, принимается до 4 Гбайт данных.
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):
Как видно из графиков, накопитель не может похвастать стабильными и предсказуемыми показателями на записи: то он пишется за пределами SLC-режима со скоростью ~150 Мбайт/с (что вполне предсказуемый показатель для используемой памяти), то внезапно его начинает лихорадить и скорость падает до 10-20 Мбайт/с. И даже объем SLC-буфера может варьироваться: у данного образца колебания были примерно от 6 до 13% пользовательского пространства (от 6.8 до 14.7 Гбайт принимаемых данных) – неплохой показатель.
Для сравнения, у Silicon Motion SM2254G выделяется 1.5 Гбайт в модификациях на 128 и 256 Гбайт, у конфигураций на базе Marvell 88NV1120 объемом 120-128 Гбайт в SLC-режиме принимается 2.5%, на базе Phison S11 – примерно 1.5-2%, MK8115 может доходить до 5.5%, а у Silicon Motion SM2256S – до 3%. Если говорить о PCIe 120-128 Гбайт, то SM2260G в сочетании с MLC 3D 32L Micron – до 25%, а с TLC 3D 32L Micron – до 3.5%, SM2263XT в связке с TLC 3D 64L Micron – 14%, Marvell 88SS1093 в паре с TLC 3D 64L Toshiba – 1.5%, SM2262 в паре с TLC 3D 64L Micron – 0.7 %.
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, т.к. 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.
реклама
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.
Тестирование ориентируется на реализацию SLC-кэширования (подавляющее большинство современных SSD оснащены этим алгоритмом) и производится следующим образом:
- Создается несколько файлов объемом 8 Гбайт каждый (4 на накопителях объемом 120-256 Гбайт, 8 – 480-512 Гбайт, 16 – 960-1024 Гбайт) и один тестовый файл объемом 32 Гбайт;
- Делается пауза в несколько минут для отработки накопителем встроенных алгоритмов «сборки мусора» и консолидации данных из SLC-кэша;
- Осуществляется запись на накопитель файла из расчета 16 Гбайт записи для накопителей объемом 120-256 Гбайт и далее по 8 Гбайт на каждые 128 Гбайт объема накопителя;
- Пауза в несколько минут для отработки алгоритмов «сборки мусора» и консолидации данных из SLC-кэша;
- Удаляется файл, записанный в пункте 3;
- Делается пауза в несколько минут для отработки накопителем встроенных алгоритмов «сборки мусора»;
- Запускается линейное чтение из созданного в пункте тестового файла, возникающие задержки выражаются в падении скорости чтения, что фиксируется с интервалом 0.5 секунд в специальном лог-файле, и производится удаление файлов объемом 8 Гбайт, созданных в пункте 1.
Зачем такие сложности? Пустой накопитель и накопитель с данными – не одно и то же. Если по таблице ретранслятора запрашиваемые ячейки пусты, то микропрограмма, как правило, не тратит время на считывание ячеек памяти, а просто отдает нули на такие запросы. Поток нулей с точки зрения системы – тоже данные, но за счет указанного приема быстродействие здесь выше (именно так получались высокие скорости у накопителей на контроллерах SandForce), а к практической эксплуатации такие результаты отношения не имеют.
Почему сначала временные файлы и только затем – тестовый? А затем еще запись и удаление? Чтобы точно «вытеснить» тестовый файл из SLC-буфера – часто данные, записанные в SLC-режиме, читаются быстрее, нежели хранящиеся уже в «уплотненном» состоянии. Иногда, судя по поведению некоторых накопителей, в микропрограммах специально закладывается отложенная очистка SLC-кэша – как своеобразная «заточка» под популярные бенчмарки, которые записывают данные, тут же их считывают и на основании этого выдают результаты. Сами по себе размеры удаляемых файлов сделаны такими большими для улучшения точности замеров (продолжительность выполнения операции отработки TRIM интерполируется по объему удаляемого и может быть просчитана).
Удаление 32 Гбайт данных не приводит к какому-либо заметному отказу в обслуживании со стороны накопителя.
реклама
Страницы материала
Лента материалов раздела
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила