Обзор SSD Plextor M6e: PCI Express начинает и выигрывает

⇡#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. Диски подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 12.9.0.1001 и операционная система Windows 8.1 Enterprise x64. PCI Express-накопитель Plextor M6e при этом устанавливался в последний разъём PCIe x16 на материнской плате, логически подключенный к процессорной шине.

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

⇡#Участники тестирования

• Intel SSD 730 480 Гбайт (SSDSC2BP480G4, прошивка L2010400);
• OCZ Vector 150 240 Гбайт (VTR150-25SAT3-240G, прошивка 1.2);
• Plextor M5 Pro Xtreme 256 Гбайт (PX-256M5P, прошивка 1.06);
• Plextor M6e 256 Гбайт (PX-AG256M6e, прошивка 1.02);
• Samsung 840 Pro 256 Гбайт (MZ-7PD256, прошивка DXM06B0Q).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Как того и следовало ожидать, Plextor M6e выдаёт более высокую, чем SATA-конкуренты, скорость при последовательных операциях. Особенно преимущество использования шины с увеличенной пропускной способностью прослеживается при чтении. Тут Plextor M6e обгоняет SATA-лидера, Samsung 840 Pro, более чем на 30 процентов.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

Однако на операциях случайного чтения Plextor M6e свой триумф повторить не удаётся. Похоже, что с точки зрения произвольных операций использование шины PCI Express без перевода накопителя на протокол NVMe особых дивидендов не приносит. В результате, хоть показатели производительности Plextor M6e и оказываются на неплохом для флагманского решения уровне, он всё же отстаёт от твердотельных накопителей с SATA-подключением Samsung 840 Pro и Intel 730.

Со скоростью случайной записи дело обстоит ещё хуже. Хотя Plextor M6e и стал быстрее флагмана прошлого поколения, M5 Pro Xtreme, от лучших потребительских флеш-дисков Intel, Samsung и OCZ он отстаёт. Иными словами, шина PCI Express сама по себе увеличивает лишь скорость последовательных операций, и SSD, ориентированные на её использование, в реальной жизни могут быть совсем не быстрее моделей, работающих через SATA.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность Plextor M6e при работе с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

Для того чтобы в таких тестах PCI Express-накопители начали показывать заметно лучшие, чем SATA-приводы, результаты, им необходимо отказаться от протокола AHCI или хотя бы начать использовать принципиально новые контроллеры. Характер же кривых, приведённых на обоих графиках, явно указывает, что применённый в Plextor M6e контроллер Marvell 88SS9183 с точки зрения алгоритмов работы — близкий родственник Marvell 88SS9187, использовавшегося в Plextor M5 Pro Xtreme. Соответственно, никаких фантастических показателей производительности на диаграммах мы не видим, а вместо этого Plextor M6e лишь немного улучшает скоростные параметры своего SATA-предтечи.

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

Там, где скорость SATA-приводов упиралась в потолок, установленный пропускной способностью интерфейса, Plextor M6e получил шанс обыграть своих конкурентов. Этой возможностью он и воспользовался — при оперировании блоками большого размера, в особенности при чтении, ему удаётся показать лучшую производительность. Однако на мелких блоках, преобладающих при современной нагрузке, скоростной интерфейс PCI Express не даёт никаких преимуществ.

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.

Наша модель реальной смешанной нагрузки включает преобладающие операции со случайными данными. Поэтому неудивительно, что скорость Plextor M6e здесь не так высока, как, например, у приводов OCZ Vector 150 и Intel 730. Очевидно, что контроллер Marvell 88SS9183 — далеко не самый лучший вариант для флагманского твердотельного накопителя. Например, у этого же разработчика в распоряжении есть более совершенная микросхема 88SS9293, однако Plextor от её использования почему-то отказалась.

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.

Несмотря на то, что сегодня в нашем обзоре рассматривается SSD с интерфейсом PCI Express, картина зависимости производительности от объёма непрерывно записанной информации у него в целом стандартна. Plextor M6e, как это обычно и бывает, способен однократно заполнить свой объём с почти постоянной и высокой скоростью, но затем быстродействие существенно снижается. В этом нет ничего странного: падение производительности, как обычно, связано с исчерпанием пула свободных страниц флеш-памяти, после чего контроллер сталкивается с необходимостью опустошать блоки памяти перед их повторным использованием. Удивляет другое — моментальная скорость Plextor M6e после его однократного заполнения становится очень нестабильной, её разброс может превышать двукратный размер. Это явно указывает, что контроллер Marvell 88SS9183, вопреки заявлениям Plextor, никак не может относиться к решениям «серверного класса».

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 работает у Plextor M6e так, как и должна. Несмотря на то, что этот флеш-диск имеет интерфейс PCI Express, поддержка протокола AHCI и работа через стандартный драйвер Windows позволяет операционной системе отправлять команду TRIM, а самому SSD принимать и отрабатывать её.

Что же касается возможности восстановления производительности за счёт фоновой сборки мусора, работающей в отрыве от TRIM, то тут ситуация не столь однозначна. Предшественник Plextor M6e, Plextor M5 Pro Xtreme, хорошо умел самовосстанавливать свою производительность во время простоя за счёт фирменной технологии True Speed. Новинка же унаследовала это свойство лишь частично. После простоя скорость записи возвращается не полностью, она оказывается чуть ниже первоначальных значений. При этом с высокой производительностью удаётся записать на накопитель лишь порядка 9 Гбайт данных, затем же происходит резкая просадка в быстродействии. Следует заметить, что размер скрытой от пользователя резервной области у рассматриваемой модели Plextor M6e 256 Гбайт составляет более 17,5 Гбайт, так что при фоновой сборке мусора эта область задействуется лишь наполовину.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое 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.

Блестящую производительность Plextor M6e можно наблюдать при последовательных чтении и записи. Хорошую — при случайных операциях с глубокой очередью запросов. А вот при произвольном чтении и записи без очереди запросов Plextor M6e уступает многим флагманским накопителям с интерфейсом SATA 6 Гбит/с.

⇡#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, то Plextor M6e всё-таки удалось завоевать звание быстрейшего на данный момент твердотельного накопителя. Интерфейс PCI Express сделал его на 3 процента производительнее предыдущего лидера — Samsung 840 Pro. Однако следует понимать, что это преимущество, во-первых, выглядит незначительным на фоне полуторакратного роста пропускной способности шины, а во-вторых, всецело обеспечивается улучшением скоростных показателей лишь последовательных операций.

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

Plextor M6e показывает хорошие результаты во всех тестовых сценариях. Его показатели выше, чем у всех конкурентов с интерфейсом SATA, но всё же не всегда. Например, в World of Warcraft он немного уступает Samsung 840 Pro и Intel 730, а в Adobe Illustrator — проигрывает Intel 730. Тем не менее, опираясь на полученные данные, мы можем ожидать, что в большинстве реальных применений энтузиасты получат от быстродействия Plextor M6e сугубо положительные впечатления.

⇡#Выводы

Если вы уж стали читать эту статью, то наверняка ожидали от Plextor M6e выдающейся производительности. Как-никак этот SSD перешёл на более прогрессивную шину PCI Express 2.0 x2, которая просто обязана обеспечить улучшение скоростных показателей. В целом так оно и произошло. Правда, в основном выросли лишь скорости линейного чтения и записи, а производительность операций со случайными блоками осталась на старом, характерном для SATA SSD уровне. Но, в принципе, хватило и этого. В реальных сценариях использования Plextor M6e обходит всех прошлых лидеров, так что если вы сегодня ищете себе новый высокопроизводительный SSD, то смело включайте Plextor M6e в число рассматриваемых вариантов. Тем более что исполнение этого накопителя в виде стандартной PCI Express-карты и работа по протоколу AHCI, не требующему специальных драйверов, делают его беспроблемным и хорошо совместимым с различными платформами решением.

Но, честно говоря, на наш критический взгляд, особых поводов для эйфории по поводу Plextor P6e всё же нет. Ни для кого не является секретом, что вся отрасль SSD движется в сторону перехода на интерфейс PCI Express. Однако будущие твердотельные накопители для настольных компьютеров — это не карты расширения, а изделия в привычном 2,5-дюймовом форм-факторе, использующие интерфейс PCI Express через специализированные порты SATA Express. Такие приводы, которые появятся уже через несколько месяцев, окажутся заметно лучше Plextor P6e как минимум по двум причинам. Во-первых, они смогут пользоваться более быстрыми вариантами шины PCI Express, а во-вторых, получат возможность работы через оптимизированный и эффективный протокол NVMe, а не унаследованный от магнитных жёстких дисков AHCI.

Таким образом, Plextor P6e — всего-навсего промежуточное решение, выпущенное компанией на время переходного периода, пока порты SATA Express не появятся на достаточном количестве материнских плат. Поэтому и сделан этот SSD на скорую руку и из подручных компонентов. Фактически он представляет собой флеш-диск с интерфейсом PCI Express для мобильных компьютеров, который при помощи «костыля» в виде дополнительного переходника адаптировали для десктопов. Причём лежащий в основе P6e мобильный накопитель ближе к решениям среднего или даже младшего уровня, потому что базируется на достаточно посредственном контроллере Marvell 88SS9183. Лидерство же Plextor P6e в сегодняшнем тесте объясняется лишь отсутствием нормальных альтернатив с шиной PCI Express, которые другие производители решили немного попридержать до полного вызревания инфраструктуры. Да что там другие производители, когда подойдёт время, сама компания Plextor наверняка выпустит полноценный SATA Express-накопитель M6 Pro на базе передового контроллера Marvell 88SS9293, поддерживающего не две, а четыре линии PCI Express и обеспечивающего скорость прокачки по шине до 1,5 Гбайт/с. И вот только тогда мы сможем по-настоящему поговорить об SSD поколения Next.