⇡#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 используются рандомизированные несжимаемые данные.
Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.
Используемые приложения и тесты:
- 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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 тридцати секунд, 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 независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, 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 5.1.2
- Синтетический тест, который выда ёт 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 Storage Benchmark 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 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
- Тесты реальной файловой нагрузки
- Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, а в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
- Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
- Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
- Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
- Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
⇡#Тестовый стенд
В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.
Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).
⇡#Список участников тестирования
WD Green SSD – это бюджетный продукт. Поэтому для сравнения с ним мы подобрали несколько SSD нижней ценовой категории, так же, как и главный герой этой статьи, основанных на TLC-памяти. К этой компании мы добавили «эталонные» модели Samsung 850 EVO, Crucial MX300 и WD Blue SSD — и в результате получился следующий список участников тестирования:
Все тестовые накопители были подобраны близкой ёмкости – 240-275 Гбайт.
Напомним, что из представленного списка накопителями на базе многослойной TLC-памяти являются Samsung 850 EVO и Crucial MX300, а все же остальные перечисленные выше накопители – это SSD, основанные на планарной TLC NAND.
Отдельно следует отметить участие в тесте накопителя SmartBuy Revival 2, подробных тестов которого мы пока не проводили. Это новый ультрабюджетный SSD, построенный на планарной TLC-памяти Toshiba и контроллере Phison PS3111-S11. Подобных продуктов становится всё больше — например, аналогичную аппаратную конфигурацию используют Kingston A400 и Patriot Spark.
⇡#Производительность
⇡#Последовательные операции чтения и записи
Выдающихся показателей производительности от WD Green SSD никто не ждал, ведь это бюджетный накопитель с многочисленными удешевлениями в дизайне. Однако измерение линейных скоростей показывает какие-то совсем невысокие результаты. Так, при чтении главный герой обзора не смог даже выбрать полную пропускную способность SATA-интерефейса и оказался самым медленным среди всех соперников. А при записи мы увидели скорость на уровне 160 Мбайт/с, которая характерна для TLC-накопителей самого нижнего ценового диапазона.
Впрочем, в отличие от чтения, ситуацию с последовательной записью в значительной мере исправляет технология nCache 2.0. Чтобы посмотреть, как она работает, давайте пронаблюдаем за изменением моментальной производительности при последовательной записи большого объёма данных.
Низкая скорость проявляется лишь при одномоментной записи на накопитель более 6-7 Гбайт данных. Меньшие же объёмы помещаются в SLC-кеш, который у WD Green SSD может обеспечить вполне достойную линейную скорость на уровне 450 Мбайт/с. Иными словами, при реальном практическом использовании в сценариях, характерных для нормальных среднестатистических ПК, вопросы может вызвать только быстродействие при последовательном чтении. Однако более глубокое разбирательство показывает, что скорость на уровне 300 Мбайт/с – это частный случай.
Для того чтобы наглядно убедиться в этом, достаточно посмотреть, как масштабируется производительность последовательных операций при изменении глубины очереди запросов.
Оказывается, скорость линейного чтения WD Green SSD достигает своего максимума при увеличении очереди запросов до четырёх команд – в этом случае накопитель оказывается способен выжать почти 500 Мбайт/с. Такую странность этот накопитель унаследовал от SanDisk SSD Plus. Правда, это не особо утешает: глубокие очереди запросов характерны скорее для серьёзных нагрузок, а WD Green SSD позиционируется в качестве решения начального уровня.
⇡#Случайные операции чтения
К сожалению, показать хорошие результаты в тесте на скорость случайного чтения WD Green SSD тоже не может. И это неспроста: платформа нового SSD-накопителя Western Digital построена без DRAM-буфера, который в первую очередь нужен для хранения «быстрой» копии таблицы трансляции адресов. Без неё же доступ к разрозненным логическим секторам получается обеспечивать с заметно меньшим темпом, что и находит отражение в снижении показателей быстродействия. Результаты на приведённых диаграммах, конечно, не катастрофические, но при произвольной нагрузке WD Green SSD уступает не только накопителям среднего уровня, но и многим бюджетным TLC-решениям.
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.
Не слишком сильно растёт производительность случайного чтения WD Green SSD и при росте глубины очереди запросов. Однако подобным слабым ростом скорости могут отличаться и некоторые накопители с DRAM-буфером, например тот же Crucial MX300.
В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:
Операции случайного чтения с большими блоками – это тоже не тот случай, где бы WD Green SSD мог блеснуть результатами. Впрочем, именно об этом производитель предупреждал изначально: в паспортных характеристиках накопителя сказано прямо – на высокие скорости при случайном чтении даже и не надейтесь.
⇡#Случайные операции записи
Проблемы при случайной записи у WD Green SSD те же, что и при чтении. Отсутствие оперативной памяти не позволяет контроллеру буферизировать многократные изменения таблицы трансляции адресов, отчего мелкоблочные операции порождают дополнительные задержки. В результате WD Green SSD серьёзно отстаёт от тех накопителей, где SDRAM-память есть хотя бы в каком-то виде.
Ещё более наглядно это видно на графике, показывающем зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.
Не помогает рассматриваемому SSD и увеличение глубины очереди запросов. Отсутствие DRAM-буфера – это серьёзный архитектурный недостаток, и его проявление можно видеть каждый раз, когда речь заходит об операциях со случайными блоками.
Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.
Никаких откровений не видно и по результатам такого тестирования. Изменение размеров блоков не приводит к росту производительности — по изложенным выше причинам.
⇡#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 как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.
WD Green SSD позиционируется производителем как решение для сравнительно простых нагрузок неспроста. Контроллер этого накопителя имеет невысокую вычислительную мощность, а отсутствие буферной памяти создаёт дополнительные проблемы при необходимости перетасовывать данные во флеш-памяти. В результате смешанные нагрузки WD Green SSD переносит плохо, особенно если они выполняются мелкими блоками и в случайном порядке.
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.
Впрочем, если смотреть не на картину в среднем, а на более подробные показатели, то можно заметить, что в некоторых вариантах смешанной нагрузки WD Green SSD вполне может конкурировать с накопителями более высокого класса. В частности, при смешанной последовательной нагрузке, когда во входном потоке операций есть заметная доля операций записи, младший накопитель Western Digital может показывать себя лучше, чем популярные ADATA Premier Pro SP550 или даже Samsung 750 EVO. Иными словами, то, что WD Green SSD – накопитель с наклонностями в сторону работы с линейной, а не с произвольной нагрузкой, подтверждается вновь.
⇡#Деградация и восстановление производительности
Проверка работы технологии автономной сборки мусора и того, как накопитель обслуживает команду операционной системы TRIM, – наше традиционное испытание. Однако в случае c WD Green SSD его пришлось проводить по несколько упрощённой схеме. Дело в том, что для заполнения накопителя данными мы обычно используем случайную запись с глубокой очередью запросов. Но лишенный оперативной динамической памяти WD Green SSD обслуживает такие операции крайне медленно, и увидеть на них какое-то дополнительное снижение скорости из-за замусоривания флеш-памяти попросту невозможно.
Поэтому работоспособность TRIM была проверена по-простому, утилитой TRIMCheck, которая смотрит, удаляется ли в реальности из флеш-памяти содержимое стёртых файлов.
Проверка прошла успешно, TRIM в WD Green SSD работает без нареканий.
Что же касается автономной сборки мусора в случае, если команда TRIM не подаётся, то мы проверили её функционирование при помощи теста скорости линейной записи из утилиты AIDA64. Вот так выглядит график скорости на чистом накопителе.
Здесь всё ожидаемо. На начальном этапе запись идёт в SLC-кеш, что позволяет получить производительность на уровне 450 Мбайт/с, затем скорость падает до 140-150 Мбайт/с, что соответствует пропускной способности четырёхканального массива TLC-памяти.
Если после этого сделать получасовую паузу, чтобы дать возможность контроллеру накопителя активировать внутренние алгоритмы обслуживания массива флеш-памяти, а затем выполнить тест линейной записи повторно, то результат получается таким.
Из графика следует, что за время простоя ровным счётом ничего не произошло. Контроллер даже не стал освобождать SLC-кеш. Иными словами, автономная сборка мусора у WD Green SSD не работает. Но в данном случае это и не столь важно. Этот накопитель относится к числу сравнительно медлительных моделей, поэтому запись с одновременным освобождением блоков страниц TLC-памяти у него выполняется с примерно такой же невысокой скоростью, как и простая запись.
Что же касается алгоритмов работы SLC-кеша, то более длительное, чем обычно, сохранение в нём данных – это не баг, а фича. Одна из особенностей технологии nCache 2.0 заключается в том, что SLC-кеш используется не только при операциях записи, но и при чтении. Специально в него данные из основного массива TLC-памяти не переносятся, но сохранение в нём последней записанной информации позволяет получать более высокие скорости при повторных обращениях к одним и тем же файлам, что в конечном итоге не только поднимает показатели в тестах, но и может давать положительный эффект при реальной нагрузке.
⇡#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.
Надо сказать, что прошивка WD Green SSD оптимизирована таким образом, чтобы в простых тестах вроде CrystalDiskMark можно было выявить минимальное количество проблем в производительности. Поскольку размер тестового файла, создаваемого в CrystalDiskMark, невелик, операции чтения и записи фактически выполняются внутри SLC-кеша. И в этом случае увидеть ограничения в линейной скорости невозможно – они оказываются близки к пропускной способности интерфейса.
Однако результаты тестов быстродействия при произвольных операциях невысоки даже здесь. Особенно расстраивают случайные операции чтения — как с очередью запросов, так и без неё. При такой нагрузке показатели WD Green SSD оказывается в полтора-два раза ниже, чем у накопителей на TLC-памяти, которые обладают DRAM-буфером.
⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0
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. Обратите внимание – мы применяем обновлённую версию дискового бенчмарка, появившуюся в начале 2016 года.
Результат, который выдаёт WD Green SSD в PCMark 8, несколько ниже, чем у прочих накопителей. Однако для бюджетного продукта он вполне приемлем: например, показатели производительности на уровне 150 Мбайт/с в этом тесте выдают многие основанные на TLC-памяти 128-гигабайтные SSD. Иными словами, хоть Green и можно назвать одним из самых медленных накопителей в своём классе, он всё равно остаётся осмысленной и производительной заменой для магнитного жёсткого диска.
Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. При разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.
⇡#Реальные сценарии нагрузки
Тесты производительности при реальной нагрузке позволят нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью рабочего, системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.
Измерение скорости реальных файловых операций, в отличие от PCMark 8, не даёт возможности назвать WD Green SSD самым медленным. Здесь он на равных конкурирует с другими дешёвыми SSD с TLC-памятью.
Примерно то же самое можно сказать и о скорости запуска приложений – при таких применениях WD Green SSD показывает удовлетворительную для бюджетного решения скорость. Иными словами, в простых пользовательских сценариях младший накопитель Western Digital не выглядит явным аутсайдером — даже несмотря на то, что производитель до предела упростил его аппаратную платформу. А это значит, что WD Green SSD можно смело назвать типичным обитателем нижнего ценового сегмента.
⇡#Тестирование ресурса
Результаты тестирования надёжности рассматриваемого накопителя приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».
Но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что никаких проблем с выносливостью у новинки нет. На данный момент на тестовый накопитель записано более 160 Тбайт данных, что вдвое больше объявленного производителем ресурса, а износ флеш-памяти при этом ещё далёк от своего исчерпания. Впрочем, TLC NAND, установленная в WD Green SSD, квалифицирована производителем на 1000 циклов перезаписи, что соответсвует вполне типичному уровню выносливости для памяти с трёхбитовыми ячейками.
⇡#Выводы
Второй протестированный нами накопитель компании Western Digital, который позиционируется производителем в качестве решения начального уровня, оказался ещё более неоднозначной по сравнению с WD Blue SSD моделью. Если подходить к полученным результатам формально, то WD Green SSD можно отнести к числу самых медленных современных SATA SSD. В большинстве тестов производительности новинка проигрывает всевозможным широко распространённым TLC-накопителям прочих фирм. И хорошо понятно, почему это именно так: в WD Green SSD использована редкая разновидность платформы Silicon Motion без DRAM-буфера. Такое упрощение архитектуры всегда влечёт за собой серьёзное увеличение латентностей мелкоблочных операций, которые нуждаются в частых обращениях к таблице трансляции адресов.
Но говорить при этом, что скорость работы WD Green SSD фатально низка, мы бы всё же не стали. Если смотреть на этот накопитель в контексте альтернативы HDD, то свою задачу он всё равно решает. Действительно, большинство операций линейного чтения и записи WD Green SSD может выполнять с вполне обычным для SATA SSD начального уровня быстродействием, а при произвольных операциях он, конечно, медленнее альтернатив, но по сравнению с традиционными магнитными дисками его скорость выше как минимум на порядок. Иными словами, при условии невысокой стоимости младший накопитель Western Digital вполне может представлять интерес, как представлял интерес почти такой же по характеристикам SanDisk SSD Plus.
Однако ситуация с ценой WD Green SSD обстоит пока далеко не лучшим образом. Когда мы знакомились с Blue SSD, мы уже указывали на то, что Western Digital по какой-то причине переоценивает свои новые твердотельные продукты. Это же, к сожалению, произошло и с младшей моделью. В то время как прообраз рассмотренной новинки, SanDisk SSD Plus, – это самый дешёвый накопитель потребительского уровня, WD Green SSD стоит примерно на 10 процентов дороже. А значит, в рамках того же бюджета в продаже нетрудно найти более быстрые варианты, которые и DRAM-буфера не лишены, и характерных недостатков рассмотренной новинки не имеют.
В таких условиях склонить на свою сторону экономных покупателей компании Western Digital будет непросто. Фактически Green SSD имеет лишь два конкурентных преимущества. Во-первых, для него обещан сравнительно неплохой, хотя и не рекордный ресурс. Во-вторых, у Western Digital в России хорошо поставлено фирменное гарантийное обслуживание, позволяющее, например, сдавать накопители на гарантийный ремонт или диагностику в случае неполадок без посредничества продавца.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Подписаться
