Обзор твердотельного накопителя Crucial MX100: «народный» SSD

⇡#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 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.

Объём 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);
• Crucial MX100 256 Гбайт (CT256MX100SSD1, прошивка MU01);
• Crucial MX100 512 Гбайт (CT512MX100SSD1, прошивка MU01);
• Kingston HyperX 3K 240 Гбайт (SH103S3/240G, прошивка 5.26);
• Plextor M6S 256 Гбайт (PX-256M6S, прошивка 1.03);
• Samsung 840 Pro 256 Гбайт (MZ-7PD256, прошивка DXM06B0Q);
• Samsung 840 EVO 250 Гбайт (MZ-7TE250, прошивка EXT0BB6Q);
• Samsung 840 EVO 500 Гбайт (MZ-7TE500, прошивка EXT0BB6Q);
• SanDisk Ultra Plus 256 Гбайт (SDSSDHP-256G, прошивка X2316RL);

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

При последовательном чтении степень параллелизма массива из флеш-памяти на производительности практически не сказывается. Поэтому показатели Crucial MX100 очень близки к скорости работы предшествующей модели, M550. Последовательная запись, напротив, — операция, для которой параллельный доступ к памяти очень важен. В этом случае 512-гигабайтная модель Crucial MX100 значительно быстрее 256-гигабайтной, и если старшая модификация новинки успешно соревнуется с M550, то модель средней ёмкости по понятным причинам на такое оказывается неспособна.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

При случайном чтении быстродействие новинки находится на неплохом уровне, свойственном для всех флеш-приводов, которые основаны на контроллерах Marvell. В случае одиночных операций Crucial MX100 аналогичен по скорости модели M550, а если такие операции конвейеризируются, то новинка оказывается даже лучше предшественницы. Это наводит на мысль, что новая 16-нм флеш-память Micron получила не только уменьшенную себестоимость, но и слегка сокращённые латентности.

При операциях случайной записи общая картина приобретает поразительный вид. Crucial MX100, который позиционируется производителем в качестве бюджетной модели, начинает успешно соревноваться с наиболее производительными накопителями. В случае операций с очередью запросов Crucial MX100 512 Гбайт вообще находится на первом по скорости месте, опережая и флеш-накопители Samsung, и предшествующую модель, Crucial M550. Надо сказать, что и 256-гигабайтная версия MX100, базирующаяся не на 32, а на 16 чипах MLC NAND, здесь выглядит тоже очень неплохо. Накопителю Crucial M550 аналогичного объёма она проигрывает, тем не менее ей удаётся обойти многие распространённые флеш-диски средней ценовой категории.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность флеш-приводов Crucial MX100 при работе с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов. Для удобства восприятия мы разбили графики по объёму накопителей.

Никаких сомнений в том, что Crucial MX100 нельзя охарактеризовать как SSD с посредственной производительностью, не остаётся. Это на удивление быстрая модель, которая проигрывает по скорости лишь самым проворным твердотельным накопителям потребительского уровня, да и то не всегда. Версия MX100 объёмом 256 Гбайт, например, ощутимо уступает Samsung 840 Pro и Crucial M550 только при операциях записи с глубиной очереди запросов больше 4, а 512-гигабайтная модификация и вовсе уверенно держится в числе лидеров при любых случайных операциях. Иными словами, благодаря тому, что инженеры Crucial отмели маркетинговые соображения и не стали специально урезать свою актуальную аппаратную платформу, у них получился ещё один очень соблазнительный по быстродействию продукт, который превосходит порой даже их собственный более дорогостоящий SSD, M550. Понятно, что в таких условиях сравнивать MX100 и M500, формально имеющие одинаковое позиционирование, нет никакого смысла: новинка явно и намного лучше.

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

Случайная запись блоков большого размера — это единственный тип нагрузки, помимо последовательной записи, когда можно наглядно увидеть недостатки SSD с усечённым параллелизмом флеш-памяти. Например, Crucial MX100 256 Гбайт выглядит в этом случае не слишком выдающимся решением: его скорость записи, очевидно, ограничивается сверху пропускной способностью имеющегося массива MLC NAND. Впрочем, это не делает его неинтересной моделью. В реальной жизни операции чтения преобладают над операциями записи, да и большие блоки данных встречаются нечасто. Что же касается Crucial MX100 512 Гбайт, то это — очень быстрый флеш-привод, который проигрывает по скорости работы с большими блоками лишь Samsung 840 Pro.

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 многопоточной нагрузке контроллеры Marvell особенно сильны — нам это известно уже давно. Из всего многообразия контроллеров этого разработчика наивысшей производительностью обладает новейший 88SS9189, а лучшим приводом на данном чипе оказывается новый Crucial MX100. Впрочем, справедливости ради следует сделать ремарку, что его преимущество перед M550 минимально.

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.

Накопители Crucial MX100 разной ёмкости при последовательной долговременной записи данных ведут себя несколько по-разному. Флеш-диск ёмкостью 256 Гбайт показывает эталонную картину. До его полного однократного заполнения информацией он выдаёт постоянную и высокую производительность записи на уровне 80 тысяч IOPS, затем скорость просаживается примерно вдвое и продолжает снижаться до значений на уровне 10 тысяч IOPS в конце нашего двухчасового теста. Следует отметить, что при этом в каждый момент времени наблюдается очень неплохое постоянство результатов — разброс в производительности не слишком велик.

Однако версия MX100 объёмом 512 Гбайт выдаёт совершенно иную картину, которая, кстати, очень похожа на то, как вёл себя в наших тестах Crucial M550 аналогичного объёма. Тут после однократного заполнения объёма на скорости порядка 88 тысяч IOPS начинает наблюдаться дикий разброс производительности с разницей в результатах примерно на порядок. Средняя скорость при этом падает где-то вдвое, но говорить о какой-либо стабильности в быстродействии невозможно. К концу же теста среднее быстродействие при записи падает до примерно 17 тысяч IOPS, но минимальная скорость составляет всего лишь 4 тысячи IOPS, что соответствует примерно 17 Мбайт/с.

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 накопителями Crucial MX100 отрабатывается полноценно: производительность полностью возвращается к первоначальному свежему состоянию «из коробки». И это главное: обладатели Crucial MX100, использующие операционные системы с поддержкой TRIM, сталкиваться с деградацией производительности не будут. В отсутствие же команды TRIM фоновая сборка мусора у рассматриваемых моделей SSD работает плохо. Несмотря на то, что у Crucial MX100 в распоряжении есть необходимое зарезервированное пространство, такие SSD ёмкостью 256 и 512 Гбайт во время простоя могут освободить для будущих операций записи лишь только 1,8 или 3,5 Гбайт соответственно. Впрочем, вариантов сред без TRIM становится всё меньше и меньше.

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 почти не отличается от показателей, которые были получены нами в тяжёлом и многофункциональном пакете IOmeter. Наиболее выгодно Crucial MX100 смотрится при операциях случайной записи, в которых его производительность находится на лидирующем уровне. При остальных вариантах нагрузки MX100 показывает средние результаты, демонстрируя скорость работы на уровне Crucial M550. В целом же новинка Crucial выглядит явно не хуже, чем любой другой недорогой твердотельный накопитель, предлагаемый Samsung, Plextor или SanDisk.

По сравнению с серией SSD, которой они приходит на смену, Crucial M500, новые флеш-диски MX100 — это огромный шаг вперёд. По данным CrystalDiskMark, производительность новинок лучше на величину до 25 процентов, причём наибольший прогресс наблюдается при операциях случайного чтения без очереди запросов, при последовательной записи и при произвольной записи с глубокой очередью команд.

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 опираться на полученные здесь показатели, то получается, что Crucial MX100 — очень достойная новинка. Учитывая, что позиционируется этот SSD в роли бюджетного решения, поразительно видеть его столь высокую средневзвешенную производительность, заметно превышающую скорость той модели, которой он приходит на смену, — M500. MX100 на 512 Гбайт в PCMark 8 практически не уступает модели более высокого уровня, M550, а 256-гигабайтная модификация отстаёт от флагманского предложения Crucial всего на 9 процентов. Это, конечно, ничего не меняет в стане лидирующих потребительских SSD, однако недорогой Crucial MX100 явно спровоцирует большие потрясения в среднем и нижнем рыночных сегментах.

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

Как и следовало ожидать, Crucial MX100 в различных сценариях ведёт себя примерно так же, как и предшествующая модель, построенная на той же аппаратной начинке, M550. Какие-то отличия можно усмотреть лишь в показателях производительности Crucial MX100 256 Гбайт с урезанным параллелизмом флеш-памяти. Такой SSD особенно сильно отстаёт от M550 аналогичной ёмкости в программных пакетах Adobe для работы с графикой и предпечатной подготовки.

⇡#Выводы

Твердотельный накопитель Crucial MX100 позиционируется производителем как замена вышедшей более года тому назад модели Crucial M500. И в этой роли он предлагает просто-таки выдающиеся улучшения. Благодаря внедрению MLC NAND, производимой по 16-нм техпроцессу, и переходу на новую аппаратную платформу с новейшим контроллером Marvell 88SS9189, Crucial MX100 не только становится очередной вехой на пути удешевления SSD, но и предлагает исключительный для бюджетной модели уровень быстродействия. Не будет преувеличением сказать, что с выходом MX100 для недорогих SSD потребительского уровня устанавливаются новые стандарты быстродействия, которые одномоментно делают многие присутствующие на рынке популярные модели твердотельных накопителей других фирм безнадёжно устаревшими.

Строго говоря, Crucial MX100 ёмкостью 512 Гбайт предлагает тот же уровень производительности, что и флагманский накопитель M550, но по беспрецедентно низкой цене — менее 0,5 доллара за гигабайт. Модификация же MX100 объёмом 256 Гбайт несколько медленнее аналогичного M550. Тем не менее её цена столь же соблазнительна, а производительность находится на очень достойном уровне, позволяя новому флеш-диску Crucial на равных противостоять популярным SSD средней ценовой группы и в этом варианте объёма. При этом по набору прочих потребительских свойств Crucial MX100 совсем не выглядит как бюджетная модель. В ней есть шифрование, причём в наиболее удобной его реализации, есть защита от перебоев питания и даже присутствует температурный мониторинг. Более того, комплект поставки MX100 включает утилиту Acronis True Image HD 2014. Глядя на ценник, очень трудно поверить в то, что всё это возможно у откровенно дешёвой модели, но, похоже, Micron настроена очень решительно и хочет занять доминирующую позицию в секторе недорогих SSD.

Конечно, наверняка найдутся и те, кто увидит в новой 16-нм флеш-памяти, применённой в Crucial MX100, отличный повод для стенаний о низкой надёжности. Всё-таки физику не обманешь, и максимальное число циклов перезаписи у такой MLC NAND меньше, чем у памяти, выпускаемой по более старым техпроцессам. Однако справедливости ради следует сказать, что заявленный для MX100 ресурс в 72 Тбайт записанных данных не хуже, чем у большинства недорогих SSD, так что причин беспокоиться о долговечности новинки при её использовании в составе самых обычных персональных компьютеров особо нет. Более того, мировые продажи MX100 начались полтора месяца тому назад, но никаких жалоб от пользователей на какие-то существенные проблемы с этими накопителями не поступает.

Иными словами, мы очень впечатлены новыми твердотельными накопителями Crucial MX100. По сочетанию производительности, характеристик и цены это — просто блестящее бюджетное предложение, способное придвинуть SSD к числу массовых решений ещё на один большой шаг. И мы просто не можем удержаться от того, чтобы не присвоить Crucial MX100 титул «3DNews рекомендует!».