Обзор твердотельного накопителя Crucial M550: M500 + N20

⇡#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 используется. 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 скоростей 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 скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. 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.
4. 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.
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 скоростей 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

• Crucial M500 240 Гбайт (CT240M500SSD1, прошивка MU05);
• Crucial M500 480 Гбайт (CT480M500SSD1, прошивка MU05);
• Crucial M550 256 Гбайт (CT256M550SSD1, прошивка MU01);
• Crucial M550 512 Гбайт (CT512M550SSD1, прошивка MU01);
• 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 DXM06B0Q).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

С точки зрения последовательных операций новые флеш-диски Crucial M550 тяжело отнести к числу лидирующих. Однако их результат находится на хорошем среднем уровне, и, самое главное, виден огромный прогресс по сравнению с моделью Crucial M500. Во-первых, теперь накопители объёмом 256 и 512 Гбайт действительно показывают близкую производительность, за счёт чего модель Crucial M550 256 Гбайт стала значительно быстрее, чем Crucial M500 240 Гбайт. А во-вторых, даже если сравнивать между собой имеющие одинаковую внутреннюю организацию M550 и M500 полутерабайтной ёмкости, видно, что смена контроллера и оптимизация прошивки сделаны совсем не впустую. Иными словами, в любом случае накопители серии M550 справляются с последовательными нагрузками лучше, чем их предшественники.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

При произвольном чтении Crucial M550 также демонстрирует среднюю производительность. Они заметно быстрее, чем похожие модели серии M500, но отстают от флагманских потребительских накопителей Intel, Plextor и Samsung.

Зато при измерении скорости произвольной записи Crucial M550 берёт реванш за невысокие результаты на предыдущих диаграммах. Здесь обе рассматриваемые модели вплотную приближаются к лидерам, причём с ростом глубины очереди запросов их отрыв от самого быстрого потребительского SSD сокращается.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность Crucial M550 при работе с 4-Кбайт блоками от глубины очереди запросов.

Графики наглядно демонстрируют и то, что модификации Crucial M550 разной ёмкости показывают примерно одинаковый характер производительности, и то, что они значительно быстрее своих предшественников серии M500. При этом особенно благоприятными для Crucial M550 оказываются режимы с глубокой очередью запросов, такие нагрузки выводят новинки на первые позиции. Жаль только, что подобные ситуации характерны не для обычных десктопов, а для серверов.

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

При чтении Crucial M550 неплохо проявляют себя в работе с блоками большого размера, а при записи их производительность особенно хороша на блоках размером 4-8 Кбайт. Получается достаточно любопытная картина: какую нагрузку ни возьми, обязательно найдётся сочетание параметров, выводящее Crucial M550 вперёд. Это свидетельствует о том, что заложенная в эти накопители аппаратная платформа имеет высокий потенциал, и вполне возможно, что производитель оптимизирует параметры производительности в будущих версиях прошивки.

В завершение рассмотрения 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.

При смешанной нагрузке неожиданно проявляется разница между моделями Crucial M550 объёмом 256 и 512 Гбайт. Очевидно, дизайн этой модели больше приспособлен для работы с 128-гигабитными флеш-устройствами, а модели с 64-гигабитными кристаллами MLC NAND — своего рода компромисс. Впрочем, явно видно это лишь в многопоточном разнородном тесте, где Crucial M550 512 Гбайт отстаёт только от OCZ Vector 150, а Crucial M550 256 Гбайт спускается по быстродействию до SSD линейки Crucial M500.

⇡#Деградация и восстановление производительности

Наблюдение за изменением скорости записи в зависимости от объёма записанной на диск информации — весьма важный эксперимент, позволяющий понять внутренние алгоритмы 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.

Поведение Crucial M550 при последовательной долговременной записи данных несколько своеобразно. Эти приводы, как это обычно и бывает, способны однократно заполнить свой объём с постоянной и высокой скоростью, но потом всякая стабильность производительности теряется. Последовательно поступающие запросы могут быть обработаны со скоростью, отличающейся на порядок. В целом в десктопной среде это не столь важно, но есть нюансы, из-за которых отсутствие стабильности в характеристиках может быть существенным минусом.

Например, поведение RAID-массива гораздо более предсказуемо, когда все его участники обладают примерно одинаковой производительностью. Или же существуют задачи, вроде обработки видео в реальном времени, которые должны получать или писать данные стабильно и быстро. Crucial M550 в таких ситуациях кажется не лучшим выбором, потому что постоянство производительности при продолжительных нагрузках он обеспечить не может, и эту особенность данной модели следует иметь в виду.

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.

Команда TRIM отрабатывается модификациями Crucial M550 как и положено — SSD полностью восстанавливает свою производительность на операциях записи. А вот в отрыве от TRIM фоновая сборка мусора у Crucial M550 почти не работает. Конкретнее, у 256-гигабайтной модели она не работает совсем. А SSD ёмкостью 512 Гбайт всё-таки может упреждающе освободить некоторый объём страниц во время простоя, но его хватает лишь на запись с нормальной скоростью примерно 3,4 Гбайт данных. Это — ещё одна причина, по которой Crucial M550 лучше не применять в RAID-массивах.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное простое тестовое приложение, которое работает «поверх» файловой системы и позволяет 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.

В тестах последовательного чтения производительность обеих моделей Crucial M550 находится на среднем уровне, не показывают они лидирующую скорость и при случайных разрозненных чтениях. Зато при произвольном доступе с очередью запросов или при любых операциях записи Crucial M550 попадает в число лидирующих накопителей. При этом мы вновь должны подчеркнуть, что модели Crucial M550 объёмом 256 и 512 Гбайт показывают очень близкое быстродействие — других накопителей с такой особенностью пока не существует.

Преимущество же в их производительности по сравнению со старой серией Crucial M500 действительно впечатляет. Новый SSD полутерабайтной ёмкости стал быстрее предшественника где-то на 10 процентов при записи и примерно на 15 процентов — при чтении. Модификация же нового накопителя на 256 Гбайт превосходит по скоростным параметрам M500 240 Гбайт ещё сильнее: её преимущество при операциях чтения доходит до 20 процентов, а при записи она может выдавать почти на 80 процентов лучшие показатели.

⇡#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 если верить полученным здесь показателям, выходит, что в итоге Crucial M550, хоть и стали заметно лучше своих предшественников, в число лидирующих предложений так и не попали. Такие популярные флеш-диски, как Samsung 840 Pro или OCZ Vector 150, могут предложить более высокую производительность. Впрочем, Crucial M550 может похвастать своим превосходством над другим распространённым накопителем, построенным на контроллере разработки Marvell, — Plextor M5 Pro Xtreme.

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

Если сравнить поведение Crucial M550 с тем, как проявляют себя в приложениях другие накопители, то можно сделать вывод, что мы имеем дело с SSD с необычным характером. Так, Crucial M550 выдают относительно неплохие результаты в офисных приложениях, но их показатели в Adobe Illustrator и World of Warcraft заметно хуже, чем у накопителей аналогичного класса. Иными словами, мы снова приходим к выводу о том, что предложенная Crucial платформа, построенная на новом контроллере Marvell 88SS9189, нуждается в некоторой балансировке. Обычно Crucial достаточно оперативно выпускает новые прошивки, и нам кажется, что в случае с M550 нас в скором времени ждёт обновление, которое сможет несколько изменить акценты в его производительности.

⇡#Выводы

Увеличение ёмкости устройств флеш-памяти при переводе их выпуска на более современные техпроцессы — вполне объяснимая тенденция, уходящая корнями в желание производителей полупроводников оптимизировать своё производство. Поэтому совершенно неудивительно, что 128-гигабитные устройства NAND начинают постепенно сменять 64-гигабитные чипы в потребительских SSD. Так, на данный момент есть уже по меньшей мере четыре разновидности твердотельных накопителей для десктопных компьютеров, в которых используются полупроводниковые кристаллы флеш-памяти увеличенной ёмкости. Такие продукты предлагают Crucial, Intel и Samsung.

К сожалению, помимо снижения себестоимости, внедрение таких устройств NAND приводит и к существенному падению производительности SSD с наиболее ходовыми объёмами — 128 и 256 Гбайт. И вот с этим эффектом все борются по-разному. Кто-то его просто игнорирует, ожидая смещения пользовательского интереса к моделям более высокой ёмкости, а кто-то ищет обходные пути. Crucial со своей новинкой M550 попала во вторую группу: в этом флеш-диске компания решила использовать новую 20-нм MLC NAND с 128-гигабитными ядрами только в тех модификациях, где её применение не влечёт за собой снижения быстродействия.

Благодаря этому, а также в результате пересмотра всей аппаратной платформы, который привёл к замене базового контроллера микросхемой Marvell 88SS9189, новый накопитель Crucial M550 получил потенциальный шанс попасть в число лучших SSD для настольных компьютеров. Однако «что-то пошло не так», и в результате мы, к сожалению, флагманский уровень быстродействия так и не получили. Изначальная задумка Crucial, в рамках которой этот производитель собирался зажать рынок в клещи между своей дешёвой моделью M500 и производительной модификацией M550, сорвалась.

Значит ли это, что Crucial M550 — неудачный продукт компании? Отнюдь нет. Выдающимся его назвать нельзя, но это вполне добротный и качественный SSD, имеющий свой уникальный набор плюсов. Так, M550 обладает хорошим уровнем надёжности и ресурса записи, имеет технологии защиты от перегрева и незапланированных отключений питания, дополнительно защищает хранимые данные контрольными суммами, обладает сравнительно низким энергопотреблением и поддерживает технологии шифрования, управляемые через операционную систему. Производительность у него, безусловно, средняя, но многие пользователи и не гонятся за лидирующими показателями в тестах, справедливо полагая, что флеш-диск в любом случае выведет отзывчивость персонального компьютера на принципиально новый уровень. Тем более что продукты Crucial обладают очень привлекательной на фоне конкурирующих предложений ценой.

Конечно, Crucial M550 не будет столь дёшев, как его предшественник, но и наценка, которую производитель установил за новый контроллер и прошивку, а также принципиально более высокую скорость работы младших моделей, не так уж и велика. Поэтому в Crucial M550 нам видится SSD, обладающий очень разумным набором характеристик и потому вполне достойный внимания.