Обзор SSD-накопителя SONY SLW-MG4: это не сон?

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах, если не указано иное, используются рандомизированные несжимаемые данные.

• Iometer 1.1.0
  • Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
  • Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
  • Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
  • Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
  • Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
  • Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.
• CrystalDiskMark 5.1.1
  • Синтетический тест, выдающий типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
• PCMark 8 2.0
  • Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты копирования файлов
  • В этом тесте измеряется скорость копирования директорий с файлами разного типа, а также скорость архивации и разархивации файлов внутри накопителя. Для копирования используется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, при архивации и разархивации – архиватор 7-zip версии 9.22 beta. В тестах участвует три набора файлов: ISO – набор, включающий несколько образов дисков c дистрибутивами программ; Program – набор, представляющий собой предустановленный программный пакет; Work – набор рабочих файлов, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент. Каждый из наборов имеет общий объём файлов 8 Гбайт.

Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

⇡#Участники тестирования

Компания SONY предоставила нам на тестирование образец своего нового накопителя объёмом 480 Гбайт. Учитывая это, для сравнения с ним мы выбрали несколько распространённых SSD аналогичного объёма, предлагаемых лидерами рынка. Кроме того, чтобы правильно оценить относительное быстродействие SONY SLW-MG4, в число соперников нам пришлось включить и пару TLC-накопителей с вдвое меньшей ёмкостью. В итоге получился следующий перечень соперников:

• ADATA Premier SP550 240 Гбайт (ASP550SS3-240GM, прошивка O0730A);
• Crucial MX200 500 Гбайт (CT500MX200SSD1, прошивка MU03);
• Kingston HyperX Savage 480 Гбайт (SHSS37A/480G, прошивка SAFM00.r);
• OCZ Trion 150 240 Гбайт (TRN150-25SAT3-240G, прошивка SAFZ12.2);
• SanDisk Ultra II 480 Гбайт (SDSSDHII-480G, прошивка X31200RL);
• Samsung 850 EVO 500 Гбайт (MZ-75E500, прошивка EMT02B6Q);
• Samsung 850 PRO 512 Гбайт (MZ-7KE512, прошивка EXM02B6Q);
• SONY SLW-MG4 480 Гбайт (SLW-MG4, прошивка SAFM11.0).

⇡#

Последовательные операции чтения и записи

Если на операциях последовательного чтения почти все современные SATA SSD демонстрируют схожую скорость, ограниченную сверху лишь пропускной способностью интерфейса, то при записи между ними обнаруживаются существенные различия. И основанный на TLC-памяти и контроллере Phison S10 накопитель SONY SLW-MG4 показывает в тесте производительности последовательной записи один из худших результатов, что обусловлено использованием в нём слабой ультрабюджетной аппаратной платформы.

⇡#Случайные операции чтения

Принято считать, что производительность SSD при чтении случайных блоков – одна из важнейших характеристик, оказывающая первоочередное влияние на скорость работы в реальных условиях. Но как раз с этим параметром у SONY SLW-MG4 дела обстоят неважно. Очевидно, что управляемый микропрограммой SAFM11 контроллер Phison S10 при взаимодействии с TLC NAND работает плохо: задержки при обращении к массиву флеш-памяти оказываются слишком большими.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

Более низкая, чем у многих прочих твердотельных накопителей, производительность наблюдается у SONY SLW-MG4 лишь при невысокой глубине очереди запросов. Если же поступающие запросы на чтение случайных данных формируют очередь, то SSD компании SONY спасает его высокий уровень параллелизма массива флеш-памяти. В результате показатели производительности героя этого обзора оказываются выше, чем у ADATA Premier SP550 или OCZ Trion 150. Впрочем, по сравнению с TLC-накопителями первого поколения — представленными в 2014 году Samsung и SanDisk — SONY SLW-MG4 выглядит заметно хуже.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Особых поводов для оптимизма не даёт и этот график. В качестве утешения можно лишь обратить внимание на то, что при росте объёма блока производительность SONY SLW-MG4 подтягивается до уровня флагманских накопителей. Что, в общем-то, совсем неудивительно, поскольку работа SSD с блоками размером 256 Кбайт похожа на последовательные операции.

⇡#Случайные операции записи

Все существующие TLC-накопители в обязательном порядке получают SLC-кеш, который позволяет в какой-то мере компенсировать низкую производительность при записи. Однако он помогает лишь при операциях, затрагивающих небольшие объёмы данных. Например, у SONY SLW-MG4 размер SLC-кеша слишком мал для того, чтобы как-то серьёзно повлиять на результат в нашем тесте.

Наглядно демонстрирует слабость SONY SLW-MG4 при операциях случайной записи и следующий график. На нём показана зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

SONY SLW-MG4 на базе TLC NAND не масштабирует производительность с ростом глубины очереди запросов вообще – ни его контроллер, ни память к серьёзным нагрузкам, очевидно, не приспособлены.

Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.

Мы уже не раз говорили о том, что TLC-накопители образца начала текущего года – это шаг назад даже по сравнению с TLC-моделями SSD, представленными ранее. SONY SLW-MG4 подтверждает эту тенденцию. Судя по графику, он может конкурировать лишь с бюджетным ADATA Premier SP550, но заметно отстаёт по скорости записи от всех остальных соперников.

⇡#Смешанная нагрузка

По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая пара диаграмм демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

Смешанные операции – достаточно сложная ситуация для SSD потребительского уровня. А для тех SSD, что основаны на TLC-памяти, – сложная вдвойне. Совершенно закономерно, что показатели производительности SONY SLW-MG4 здесь располагаются в нижней части диаграмм – этот накопитель для комплексных нагрузок не подходит совершенно. И вина во многом лежит не столько на памяти, сколько на контроллере Phison S10, ведь даже MLC-накопитель с таким процессором, Kingston HyperX Savage, высокой производительностью при смешанной нагрузке похвастать не может.

Следующая пара графиков даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

Очевидно, что сложные смешанные операции SONY SLW-MG4 даются с трудом. Это крайне простое решение на TLC-памяти, ориентированное в первую очередь на обслуживание прямолинейных нагрузок.

⇡#Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять работу внутренних алгоритмов накопителя. В данном тесте мы загружаем SSD непрерывным потоком запросов на случайную запись 4-килобайтных блоков с очередью максимальной глубины и попутно следим за той производительностью, которая при этом наблюдается. На приведённом ниже графике в виде точек отмечены результаты измерений моментальной производительности, которые мы снимаем ежесекундно, а чёрная линия показывает среднюю скорость, наблюдаемую в течение 30-секундного интервала.

Скорость записи у SONY SLW-MG4 низка настолько, что за время двухчасового теста нам удалось заполнить лишь чуть более половины накопителя. В итоге тест был прерван, ибо всё с рассматриваемым SSD понятно и так – его скорость падает до крайне низкого уровня, как только объём записи превышает размеры SLC-кеша. Важный же вывод, который можно сделать из полученных данных, касается того, что эффективный объём SLC-кеша у SONY SLW-MG4 480 Гбайт составляет лишь около 2,6 Гбайт. Большие объёмы пишутся напрямую в TLC-память со скоростью, которая даже заметно ниже, чем предлагают современные механические жёсткие диски. Переходный процесс, который происходит при записи выходящего за размеры кеша объёма данных, показан на следующем графике.

Однако самое неприятное – это даже не незначительность быстрого SLC-кеша и низкая скорость записи в основной массив TLC-памяти. Если посмотреть на характер поведения производительности, то в глаза бросается её низкая стабильность. Латентности при обслуживании идущих друг за другом операций записи скачут так сильно, что это ставит крест на возможности использования SONY SLW-MG4 там, где важна предсказуемая реакция дисковой подсистемы. И более того, при непрерывной записи больших объёмов данных мы неоднократно сталкивались с «залипаниями» накопителя продолжительностью в 2-3 секунды, во время которых он просто переставал реагировать на внешние воздействия. Эти моменты хорошо заметны на приведённом графике в виде нулевых показателей моментальной скорости.

Давайте посмотрим теперь, как у SONY SLW-MG4 работает сборка мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к деградации скорости записи, мы выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы и команды TRIM, и замеряем быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

Без TRIM сборка мусора не функционирует. Однако на самом деле сборка мусора этому накопителю особо и не нужна – массив TLC-памяти работает примерно с одинаковой плачевной скоростью что в «свежем», что в замусоренном состоянии. Единственное, в чём может помочь этому накопителю команда TRIM, так это в освобождении SLC-кеша.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, с качественной точки зрения обычно почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете Iometer.

CrystalDiskMark – простой тест, оперирующий для измерения производительности небольшими объёмами данных. Поэтому выдаваемые им показатели далеки от реального положения дел и характеризуют скорость работы накопителей с их SLC-кешем. В итоге результаты SONY SLW-MG4 кажутся вполне нормальными. Однако не стоит обольщаться – это фикция.

⇡#PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на том, как работают реальные приложения. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии-трассы задействования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Adobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

Результат в PCMark 8 указывает на то, что предложение SONY проигрывает в производительности не только SSD на базе MLC-памяти, но и прочим TLC-накопителям.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

⇡#Копирование файлов

Имея в виду, что твердотельные накопители внедряются в персональные компьютеры всё шире и шире, мы решили добавить в нашу методику измерение производительности при обычных файловых операциях – при копировании и работе с архиваторами, которые выполняются «внутри» накопителя. Это – типичная дисковая активность, возникающая в том случае, если SSD исполняет роль не системного накопителя, а обычного диска.

О результатах SONY SLW-MG4 сказать что-то сверх того, что уже было сказано выше, по большому счету нечего. При копировании файлов он уступает SSD на базе MLC-памяти более чем в два раза и в итоге оказывается самым медленным потребительским SSD из числа принявших участие в нашем тестировании моделей.

Вторая группа тестов проведена при архивации и разархивации директории с рабочими файлами. Принципиальное отличие этого случая заключается в том, что половина операций выполняется с разрозненными файлами, а вторая половина – с одним большим файлом архива.

Такие же результаты получаются и при работе архиватора.

⇡#Выводы

Знакомство с первым твердотельным накопителем SONY начиналось очень многообещающе. Громкое имя производителя продукта, стильная упаковка, а также ладный и дорого выглядящий экстерьер самого SSD настраивали на позитивный лад: SONY SLW-M определённо умеет играть на эмоциях и формировать нужное первое впечатление. Однако наблюдение за этим накопителем в деле тут же разрушает весь первоначальный положительный настрой.

Дело в том, что в действительности SONY SLW-M продуктом японской корпорации не является, это – типичный накопитель на основе одной из стандартных платформ Phison. Причём в данном случае выбрана бюджетная и медленная аппаратная конфигурация: контроллер PS3110-S10 в представителях серии SLW-M соседствует с 19-нм TLC-памятью второго поколения производства Toshiba. А если к этому добавить тот факт, что управляет контроллером не самая удачная микропрограмма версии SAFM11, то становится понятно: SONY фактически предлагает аналог самых медленных и самых дешёвых современных накопителей – OCZ Trion 100, Toshiba Q300 или Kingston UV300.

Впрочем, невысокая производительность рассмотренного накопителя – это ещё не приговор. Многие производители SSD, ведя взвешенную ценовую политику, умудряются продавать подобные продукты достаточно большими тиражами. Однако в случае с SLW-MG4 это не сработает, ведь SONY продаёт свой накопитель по достаточно высокой цене.

Конечно, полностью продажи SONY SLW-M провалятся вряд ли. В конце концов, читают обзоры далеко не все покупатели SSD, да и магия марки SONY очень велика. Но совершенно очевидно, что хитом продаж первый твердотельный накопитель японской корпорации стать неспособен. И вот здесь возникает интересный вопрос: какие из этого выводы сделает производитель. Либо он посчитает свою попытку пришествия на рынок SSD неудачной и полностью свернёт деятельность на данном направлении, либо задумается о необходимости что-то поменять «в консерватории» и всё-таки попытается стать заметным игроком на этом рынке. Мы надеемся, что компания, известная в том числе и техническим совершенством своей продукции, выберет второй вариант. Будем следить за развитием событий.