Обзор твердотельного накопителя Intel 730: серверный SSD для энтузиастов

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Windows 8.1, 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.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0 RC1

1. Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скорости выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
2. 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 скорости выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. Установление зависимости скорости 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 скорости выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
4. Установление зависимости скорости 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 скорости выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
5. Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке. На накопитель посылаются разноплановые команды, включающие как чтение, так и запись с различными размерами блоков. Процентное соотношение между разнородными запросами приближено к реальной десктопной нагрузке (75% — операции чтения, 25% — запись; 75% — случайные запросы, 25% — последовательные; 55% — блоки размером 4 Кбайт, 25% — 64 Кбайт и 20% — 128 Кбайт). Тестовые запросы генерируются четырьмя параллельными потоками. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скорости производится в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
6. 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 3.0.3

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.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой Gigabyte GA-Z87X-UD3H, процессором Core i3-4340 и 4 Гбайт RAM DDR3-1600 МГц. Диск подключается к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работает в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 12.9.0.1001 и операционная система Windows 8.1 Enterprise x64.

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

⇡#Участники тестирования

• Corsair Neutron GTX 240 Гбайт (CSSD-N240GBGTXB-BK, прошивка M311);
• Intel SSD 530 240 Гбайт (SSDSC2BW240A4, прошивка DC32);
• Intel SSD 730 240 Гбайт (SSDSC2BP240G4, прошивка L2010400);
• Intel SSD 730 480 Гбайт (SSDSC2BP480G4, прошивка L2010400);
• Kingston HyperX 3K 240 Гбайт (SH103S3/240G, прошивка 5.07);
• OCZ Vector 150 240 Гбайт (VTR150-25SAT3-240G, прошивка 1.2);
• Plextor M5 Pro Xtreme 256 Гбайт (PX-256M5P, прошивка 1.06);
• Samsung 840 Pro 256 Гбайт (MZ-7PD256, прошивка DXM05B0Q).

⇡#Производительность

⇡#Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Последовательные операции явно не являются коньком Intel 730. Здесь интеловские новинки показывают посредственное быстродействие, а при операциях чтения они отстают даже от Intel 530 на базе контроллеров SandForce. Это — та цена, которую приходится платить за внедрение 128-гигабитных NAND-устройств. Их изменённая организация не слишком хорошо сочетается с последовательной нагрузкой.

⇡#Случайные операции чтения и записи, IOMeter

Зато при операциях произвольного чтения Intel 730 весьма силён. Обе модификации разной ёмкости занимают лидирующие позиции на диаграммах, и это — достаточно отрадный факт. Операции случайного чтения 4-килобайтных блоков с небольшой очередью запросов — самая распространённая дисковая операция в общеупотребительных ПК.

При записи 4-килобайтных блоков Intel 730 уже не выглядит таким выдающимся твердотельным накопителем. Более производительный 480-гигабайтный SSD отстаёт от непревзойдённого пока Samsung 840 Pro, а версия на 240 Гбайт проигрывает и недавно появившемуся OCZ Vector 150. Впрочем, это не значит, что Intel 730 недостаточно быстр, в тестах скорости записи он превосходит не только своего SandForce-предшественника, но и такие популярные накопители, как Corsair Neutron GTX и Plextor M5 Pro Xtreme.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность Intel 730 при работе с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Как уже было сказано выше, с чтением у Intel 730 всё более чем хорошо. При любой командной очереди этот SSD опережает основную массу конкурентов, уступая Samsung 840 Pro лишь в случае очереди максимальной длины, которая на практике формируется лишь в очень ограниченном числе случаев.

При записи же Intel 730 480 Гбайт можно отнести к числу накопителей со средним уровнем быстродействия. Модель Intel 730 240 Гбайт, к сожалению, показывает достойную флагманского накопителя производительность на операциях записи лишь при небольшой глубине очереди команд.

Следующая пара графиков отражает зависимость производительности случайных операций от размера блока данных.

Проблема 240-гигабайтной версии накопителя Intel 730 заключается в том, что при увеличении размера блоков выше 4 Кбайт её производительность на операциях записи расти перестаёт. Очевидно, того уровня параллелизма флеш-памяти, который предлагает дизайн этой модификации накопителя, для полного раскрытия потенциала контроллера не хватает. Зато 480-гигабайтная версия Intel 730 на блоках большого объёма работает гораздо быстрее. Это и не удивительно, ведь именно такой вариант ёмкости позволяет контроллеру пользоваться четырёхкратным чередованием NAND-устройств, которое в большинстве других флеш-дисков доступно и для версий на 240/256 Гбайт.

Что же касается скорости чтения, то тут Intel 730 демонстрирует выдающиеся результаты с блоками размером менее 16 Кбайт. Когда же размер блока превышает размер страницы флеш-памяти, скорость рассматриваемого SSD масштабируется хуже.

В завершение анализа результатов IOmeter предлагаем взглянуть на производительность накопителей при синтетическом моделировании тяжёлой смешанной дисковой активности, в котором одновременно и в несколько потоков воспроизводятся разные типы операций.

В основе Intel 730 лежит серверный дизайн, а это значит, такой накопитель должен хорошо переносить тяжёлые нагрузки. Поэтому в том, что многопоточная разнородная дисковая активность не является для Intel 730 проблемой, нет ничего удивительного. Лучшая версия этой новинки ёмкостью 480 Гбайт отстаёт лишь от OCZ Vector 150, а «ущёрбный» в плане кратности чередования NAND-устройств в каналах контролера 240-гигабайтный SSD выступает не хуже флагманских продуктов Samsung и Plextor.

⇡#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 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.

Картина изменения производительности при непрерывной записи данных на накопители семейства Intel 730 совершенно типична. Пока их свободная ёмкость не исчерпана и они находятся в свежем состоянии, скорость высока и постоянна. Когда же объём записанной информации достигает размера накопителя, происходит резкое падение скорости записи. Причём снижение быстродействия на этом не заканчивается, оно происходит и далее, но выражено менее явно. В целом, несмотря на серверные корни, Intel 730 плохо приспособлен для продолжительных нагрузок: без пауз в работе контроллер не может заняться обслуживанием собственной флеш-памяти. Итог виден на графике. В результате двухчасового непрерывного теста скорости записи производительность 480-гигабайтной модели падает более чем в 3 раза, а 240-гигабайтной версии — почти в 5 раз.

Впрочем, всё, что изображено на приведённых выше графиках, — синтетическая ситуация, интересная лишь для изучения особенностей контроллера, но не иллюстрирующая поведение SSD в реальной жизни. Что же действительно важно, так это то, как после такой деградации происходит восстановление производительности до первоначальных величин. Для исследования этого вопроса после завершения 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 скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз.

Приведённый график построен для модификации Intel 730 480 Гбайт, но младшая модель с TRIM и сборкой мусора взаимодействует совершенно аналогично. А именно, TRIM на Intel 730 влияет самым положительным образом. Эта команда полноценно поддерживается накопителем и позволяет ему полностью вернуть свою производительность к первоначальным величинам, наблюдаемым для нового и чистого флеш-диска.

А вот с фоновой сборкой мусора, которая могла бы быть реализована в Intel 730 в отрыве от команды TRIM, дело обстоит плохо. После 15-минутного простоя с нормальной скоростью удаётся записать лишь порядка 1 Гбайт данных, затем SSD вновь переходит в свой самый медленный режим. Иными словами, автономная сборка мусора у Intel 730 фактически не работает. Следовательно, этот SSD будет явно не лучшим вариантом для RAID-массивов (кроме RAID 0 на интеловских контроллерах) и для работы со старыми операционными системами.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное простое тестовое приложение, которое работает «поверх» файловой системы, позволяющее получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями. И то, что выдаёт этот бенчмарк, несколько отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете IOmeter, хотя с качественной точки зрения никаких кардинальных различий нет.

Производительность последовательных операций у Intel 730 не так высока как у его конкурентов. Зато при случайном чтении и записи обе модификации Intel 730 попадают в лидирующую подгруппу. Проблемы с быстродействием при произвольных операциях проявляются лишь при записи с глубокой очередью запросов. Но даже в этом случае новинка явно лучше, чем Intel 530 на базе устаревшего контроллера SF-2281.

⇡#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 Abobe 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.

Производительность в PCMark 8 — один из важнейших параметров для понимания того, насколько хорош тот или иной накопитель в реальном использовании. И тут Intel 730 производит крайне положительное впечатление. Быстрая 480-гигабайтная версия этого привода почти дотягивает по усреднённому показателю до уровня, установленного недосягаемым Samsung 840 Pro. Более медленная версия Intel 730 240 Гбайт отстаёт примерно на 12 процентов, тем не менее она всё равно показывает лучший результат, чем такие популярные SSD, как OCZ Vector 150, Crucial Neutron GTX и Plextor M5 Pro Xtreme. Секрет успеха Intel 730 в этом тесте заключается в его высокой производительности на операциях случайного чтения. Именно такие обращения свойственны обычной повседневной работе с программами, и в таком режиме эксплуатации интеловская новинка смотрится очень убедительно.

Интегральный показатель PCMark 8 следует дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки.

По характеру поведения и производительности в разных приложениях Intel 730 480 Гбайт похож на Samsung 840 Pro. С точки зрения обычного пользователя оба эти SSD будут обеспечивать примерно одинаковые ощущения от общения с компьютером. А вот модель Intel 730 240 Гбайт — специфична. Она хуже многих альтернатив в творческих приложениях Adobe, но лучше их в играх и при офисной нагрузке.

⇡#Выводы

Самое главное в анонсе нового семейства твердотельных накопителей Intel — это то, что он всё-таки случился. При взгляде на то, как вела себя Intel в сегменте потребительских SSD в течение последних нескольких лет, вполне можно было предположить, что она утратила к нему интерес. Но нет, появление Intel 730 указывает на обратное: компания не хочет упускать из сферы своего влияния не только обычных пользователей, но и энтузиастов. И то, что у главного партнёра Intel, поставляющего контроллеры для потребительских SSD, — SandForce, не нашлось подходящей микросхемы для очередного высокопроизводительного решения, не стало непреодолимым препятствием. Интеловские инженеры приспособили для Intel 730 свой серверный контроллер третьего поколения, что наделило новинку весьма своеобразным и нетипичным для общеупотребительных продуктов набором характеристик.

К великому сожалению тех, кто ждал от Intel идеальный SSD, Intel 730 оказался самым дорогим, но далеко не самым быстродействующим твердотельным накопителем с интерфейсом 6 Гбит/с для ПК. Его производительность неплоха, но в продаже есть варианты и побыстрее. Даже наиболее скоростная 480-гигабайтная модификация Intel 730 проигрывает по скорости непревзойдённому Samsung 840 Pro и временами OCZ Vector 150. А модель ёмкостью 240 Гбайт уступает и многим другим флагманским моделям. Так что революционного флеш-диска из интеловской модели явно не получилось.

Но суть Intel 730 не в этом: неоспоримые плюсы, ставящие его на голову выше конкурентов, находятся немного в другой плоскости. Дело в том, что данный потребительский SSD имеет унаследованный от серверных решений дизайн. А это подразумевает наличие дополнительной памяти под хранение избыточных контрольных сумм, а также предполагает надёжную защиту от сбоев питания. В результате Intel 730 получил очень высокую по меркам потребительских SSD надёжность и огромный ресурс, позволяющий записывать до 70 Гбайт данных ежедневно. Поэтому его следует воспринимать не как очередной ординарный потребительский SSD, а как уникальное решение для интенсивных дисковых нагрузок, которые вполне могут быть характерны для высокопроизводительных персональных компьютеров высокого класса. И вот здесь у интеловской новинки действительно нет конкурентов.