OCZ RevoDrive 350 480 Гбайт против Plextor M6e 512 Гбайт: битва за PCI Express

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update, 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 и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Используются последовательные операции чтения и записи блоков объёмом 128 Кбайт, выполняемые в два независимых потока. Соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 10 процентов. Оценка скоростей выполняется 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 ASUS Z97-Pro, процессором Core i5-4590 со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 и 4 Гбайт RAM DDR3-1600 МГц. Диски с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Накопители с интерфейсом PCI Express устанавливаются в полноскоростной слот PCI Express 3.0 x16. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.1.0.1058.

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

⇡#Участники тестирования

Основная идея настоящего тестирования — сравнение флеш-приводов с шиной PCI Express OCZ RevoDrive 350 и Plextor M6e. Однако для того чтобы представлять себе, насколько такие решения лучше классических флеш-дисков с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, мы добавили в тесты третьего участника — один из самых быстрых SSD премиального класса, Intel SSD 730.

• Intel SSD 730 480 Гбайт (SSDSC2BP480G4, прошивка L2010400);
• OCZ RevoDrive 350 480 Гбайт (RVD350-FHPX28-480G, прошивка 2.50);
• Plextor M6e 512 Гбайт (PX-AG512M6e, прошивка 1.04).

⇡#Производительность

Последовательные операции чтения и записи, IOMeter

Совершенно неудивительно, что при последовательных операциях SSD, использующие шину PCI Express, демонстрируют более высокие результаты, чем Intel 730, подключаемый к порту SATA 6 Гбит/с. Последовательные операции — это самая простая и благоприятная нагрузка для контроллера твердотельного накопителя. Поэтому здесь мы фактически видим пиковые характеристики, которые у Plextor M6e и OCZ RevoDrive 350 не ограничиваются пропускной способностью интерфейса SATA. Лучшей производительностью выделяется OCZ RevoDrive 350, что тоже закономерно. Как мы хорошо знаем, RAID-массивы из SSD, коим по сути и является эта PCIe-карта, для последовательных операций подходят идеально.

Случайные операции чтения и записи, IOMeter

Однако когда речь заходит о произвольных операциях с небольшими блоками, картина в корне меняется. Приведённые две диаграммы — это, пожалуй, наиболее важные иллюстрации во всём нашем обзоре. Именно операции чтения без очереди запросов или с неглубокой очередью являются преобладающей нагрузкой при десктопном использовании SSD. И здесь мы с удивлением обнаруживаем, что Intel 730, эксплуатирующий традиционное SATA-подключение, демонстрирует наивысший результат. Объясняется это хорошей вычислительной мощностью интеловского контроллера, перекочевавшего в данный SSD из решений для дата-центров.

Впрочем, Plextor M6e отстаёт от лидера не слишком сильно. Особенно на фоне OCZ RevoDrive 350, результат которого совершенно не свойственен высокопроизводительному решению. Но что уж поделать, случайные операции при небольшой глубине очереди запросов технология RAID не ускоряет, а отдельные «кирпичи», из которых построен RevoDrive 350, — 120-гигабайтные SandForce-приводы — слишком медлительны по современным меркам.

При операциях случайной записи столь же шокирующего разрыва между результатами уже не видно. Тем не менее флеш-привод с интерфейсомSATA 6 Гбит/с, Intel 730, продолжает держаться на верхней позиции в диаграммах. 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. На второй позиции в тестах записи находится OCZ RevoDrive 350, превосходящий в скорости Plextor M6e. Похоже, что технология балансировки нагрузки VCA 2.0 действительно обладает какой-то особой магией, позволяя выжимать из медлительных SF-2282 неплохое быстродействие случайной записи.

Давайте теперь взглянем на то, как зависит производительность накопителей с интерфейсом PCI Express при работе с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов.

На операциях случайного чтения с очередью запросов различной глубины Plextor M6e смотрится значительно лучше своего основного соперника, OCZ RevoDrive 350. Однако и его результат особенно выдающимся не кажется, потому что тут практически всё зависит от вычислительной мощности контроллера и пропускной способностью интерфейса не ограничивается. Поэтому Plextor M6e по характеру своего поведения близок к Intel 730, опережая его лишь при максимальных нагрузках, которые в реальной жизни у пользователей десктопов практически не встречаются.

С записью же всё менее однозначно. Пока очередь запросов имеет небольшую глубину, OCZ RevoDrive 350 справляется неплохо — примерно так же, как и Intel 730. Однако рост очереди приводит к тому, что на лидирующие позиции выходит Plextor M6e, который, как это ни странно, уверенно обходит RAID-конфигурацию, используемую в накопителе OCZ. Впрочем, RevoDrive 350 собран на очень неудачном фундаменте — контроллерах SF-2282, производительность которых при переходе массива флеш-памяти в использованное состояние заметно и необратимо снижается. Похоже, что в тестах записи сказывается именно этот эффект.

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

При росте размера блоков, с которыми происходят случайные операции, нагрузка всё больше начинает походить на последовательную. Поэтому на графиках выше накопители, использующие быстрый интерфейс PCI Express, должны смотреться более выигрышно, что, собственно, и имеет место. Однако работающий через более быструю версию шины OCZ RevoDrive 350 лидирует лишь в операциях чтения с блоками объёмом 128 и 256 Кбайт. В записи он не слишком силён — там лидерство на больших блоках удерживает Plextor M6e. Но если речь идёт об операциях с блоками небольшого размера, то лучше старого, доброго твердотельного накопителя Intel 730 с интерфейсом SATA 6 Гбит/с нет ничего.

Смешанная нагрузка, IOMeter

Тестирование смешанной нагрузки — новое добавление в нашу методику испытаний SSD. По мере своего удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD ложится не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и поступают 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 просаживается. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы тестируем, как работают SSD при необходимости обработки смешанных последовательных операций. Следующая диаграмма демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

На первом месте — OCZ RevoDrive 350. Это закономерно, так как в данном случае нагрузка носит последовательный характер, хоть и создаётся двумя разнонаправленными потоками. К тому же используемая в этом SSD технология VCA 2.0 как раз и нужна для таких ситуаций, когда балансировка нагрузки и грамотное распределение запросов по четырём контроллерам SF-2282 может очень хорошо помочь. Другой флеш-диск с интерфейсом PCIe, Plextor M6e, занимает второе место. Демонстрирующий же не слишком высокую скорость и в обычных последовательных операциях Intel 730 отстаёт от обоих PCIe-вариантов.

Следующий график даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

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.

График изменения производительности Plextor M6e при его непрерывной бомбардировке случайными операциями выглядит непривычно. Как и любой другой современный SSD, Plextor M6e позволяет записать на себя объём данных, равный ёмкости диска, с предельно высокой скоростью, но потом начинается самое интересное. Обычно в такой ситуации мы наблюдаем резкое снижение показателей — то же происходит и с Plextor M6e, но только с точки зрения средней скорости. Существенная же часть операций записи продолжает выполняться быстро, что свидетельствует о параллельной активной работе технологии сборки мусора. С одной стороны, это хорошо, так как резкого падения быстродействия не происходит. Однако с другой — мы видим явную разбалансировку производительности, ставящую под вопрос возможность применения такого SSD в тех случаях, когда постоянство быстродействия играет важную роль. При переходе же Plextor M6e 512 Гбайт из свежего в использованное состояние разброс в производительности случайной записи составляет от 7,5 до 100 тысяч операций ввода-вывода в секунду.

Впрочем, поведение OCZ RevoDrive 350 480 Гбайт в аналогичных условиях выглядит ещё более шокирующим.

Проблема в том, что высокую скорость записи, соответствующую заявленным паспортным характеристикам, OCZ RevoDrive 350 может демонстрировать совсем недолго. Уже после записи на накопитель порядка 40 Гбайт данных его скорость заметно проседает, снижаясь с изначальных 155 тысяч до 87 тысяч операций ввода-вывода в секунду. Получается, внутренние алгоритмы этого накопителя таковы, что высокой производительностью при записи данных он может щеголять лишь достаточно ограниченное время. Затем, невзирая на лежащий в его основе четырёхкомпонентный RAID-массив, быстродействие снижается до уровня обычных SSD средней цены с SATA-интерфейсом. И далее — после однократного заполнения данными всего массива флеш-памяти — скорость падает ещё раз. Впрочем, в RevoDrive 350, как и в Plextor M6e, декларируется поддержка TRIM, так что этим приводам есть что противопоставить деградации производительности.

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.

В том, что с обработкой TRIM у Plextor M6e будет всё в порядке, мы и не сомневались. Ещё при тестировании 256-гигабайтной модификации этого SSD мы убедились, что он способен полностью возвращать себе высокую производительность в операционных системах с поддержкой команды TRIM. Сейчас же мы просто подтвердили прошлые выводы. Но есть и изменения. С выходом новой прошивки версии 1.04 накопитель Plextor M6e приобрёл активно работающую технологию сборки мусора, которая хорошо борется с деградацией и без TRIM. Полностью скорость к первоначальным значениям не возвращается, но всё равно эффективность внутренних алгоритмов Plextor M6e оказывается на высоте. Фактически этот SSD вполне можно использовать и там, где TRIM нет, без каких-либо неприятных последствий.

А вот эта диаграмма как будто бы специально приведена для контраста с графиком производительности Plextor M6e. OCZ RevoDrive 350 не только не умеет собирать мусор в моменты простоя, но и плохо работает с TRIM. Впрочем, всё это вполне закономерно, если вспомнить, что в его основе лежат SandForce-составляющие, презираемые многими пользователями как раз за их необратимую деградацию производительности при записи. Здесь же мы сталкиваемся с этим явлением в полном объёме. Даже после подачи команды TRIM производительность OCZ RevoDrive 350 не возвращается к первоначальному уровню. И если новый RevoDrive 350 способен писать данные со скоростью порядка 600 Мбайт/с, то со временем этот показатель снизится до примерно 130 Мбайт/с на длительных случайных операциях. В этой связи можно лишь посокрушаться о том, что OCZ по какой-то причине не перевела RevoDrive 350 на собственные контроллеры семейства Indilinx Barefoot 3, у которых, в отличие от SF-2282, с отработкой команды TRIM нет никаких проблем.

Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко воспроизводимые обычными пользователями. Обычно результаты в нём качественно повторяют картину, полученную в тяжёлом профессиональном бенчмарке IOMeter. Но не в этот раз. Здесь мы видим значительное и взявшееся из ниоткуда преимущество OCZ RevoDrive 350, которое имеет место не только при последовательных операциях, но и в случайном чтении и записи. Единственный тест, где PCIe-накопитель OCZ находится не в верхней части диаграммы, — это случайная запись без очереди запросов. При такой нагрузке RevoDrive 350 отстаёт от Intel 730, но и в этом случае он обгоняет своего основного соперника, Plextor M6e.

Откровенно говоря, такая ситуация кажется очень странной: ранее мы не сталкивались с тем, чтобы результаты в CrystalDiskMark настолько кардинально отличались бы от производительности, измеренной в IOMeter. Поэтому мы склонны предполагать, что OCZ RevoDrive 350, работающий в Windows через собственный, дополнительно устанавливаемый драйвер, имеет какие-то специальные оптимизации для популярных бенчмарков.

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 можно сделать вывод, что реальная производительность PCIe-накопителей совершенно не обязательно превышает скорость традиционных SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. В то время как результат Plextor M6e немного лучше, чем у одного из самых быстрых SATA-накопителей, Intel 730, OCZ RevoDrive 350 ощутимо проигрывает им обоим. Четырёхкомпонентная RAID-конфигурация, используемая в флеш-диске OCZ, хороша при последовательных операциях, реальная же нагрузка складывается по большей части из запросов на случайное чтение и запись, которые для RevoDrive 350 являются слабым местом. И увеличение пропускной способности интерфейса ничем помочь в этой ситуации не может.

Впрочем, интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке тестируемые флеш-приводы ведут себя немного по-разному.

Как нетрудно заметить, отставание OCZ RevoDrive 350 имеет место далеко не при всех вариантах его реального использования. Существуют сценарии, где предложенная этим SSD архитектура всё-таки раскрывает свои сильные стороны. Например, в графическом редакторе Adobe Photoshop накопитель RevoDrive 350 превосходит и Intel 730, и Plextor M6e. Тем не менее в большинстве случаев лучшую производительность предлагает другой флеш-привод c PCIe-интерфейсом, Plextor M6e. Кстати, заметьте, среди сценариев PCMark 8 нет ни одного, где бы Plextor M6e проигрывал Intel 730. Иными словами, несмотря на всё сказанное до этого, «правильные» SSD с интерфейсом PCI Express 2.0 x2 в типичных десктопных задачах предлагают производительность как минимум не хуже, чем у SATA-моделей.

⇡#Выводы

Изначально эта статья планировалась как сравнение доступных в магазинах твердотельных накопителей с интерфейсом PCI Express. Однако по факту Plextor M6e и OCZ RevoDrive 350 оказались настолько разными, что поставить их на две противоположные чаши весов попросту нереально. Поэтому в выводах мы поговорим о том и о другом SSD — раздельно.

Plextor M6e ёмкостью 256 Гбайт мы уже тестировали ранее, и попавшая к нам на этот раз вдвое более вместительная модификация почти не поменяла наши прошлые представления. Увеличение массива флеш-памяти в данном варианте архитектуры не приносит заметного роста производительности. Тем не менее Plextor M6e с интерфейсом PCIe 2.0 x2 продолжает оставаться самым быстрым потребительским SSD, который можно купить сегодня в отечественных магазинах. Правда, его превосходство над SATA-моделями вряд ли можно назвать принципиальным. Фактически Plextor M6e ощутимо лучше традиционных флеш-дисков лишь на последовательных операциях либо при случайных обращениях к данным с крайне глубокой очередью запросов. И тот и другой вариант можно отнести к свойственной обычным десктопам нагрузке лишь с большой натяжкой. Так что привлекательность Plextor M6e обуславливается не столько его объективным быстродействием, сколько субъективными факторами: новизной и прогрессивностью интерфейса.

Следует упомянуть и о том, что с момента нашего прошлого знакомства с линейкой M6e произошло два знаменательных события. Во-первых, инженеры Plextor подкрутили прошивку, добившись отличной эффективности технологии сборки мусора, которая теперь вполне жизнеспособна и без всякого TRIM. Во-вторых, маркетологи компании скостили цены, сделав M6e дороже лучших накопителей с интерфейсом SATA 6 Гбит/с на каких-то 20-30%. И это вполне удобоваримая наценка, с которой энтузиасты, желающие получить высокопроизводительную дисковую подсистему с передовым интерфейсом, вполне могут согласиться.

Второй протестированный нами SSD, OCZ RevoDrive 350, — это совершенно иная история. Несмотря на впечатляющие спецификации и поддержку шины PCIe 2.0 x8, его производительность находится на достойном уровне лишь в случае последовательных операций записи и чтения данных, а при типичной для десктопов произвольной нагрузке этот монстр выглядит крайне неуклюже. И это вполне закономерно, ведь RevoDrive 350 — почти обычный RAID-массив. К тому же в его составе используются контроллеры SandForce второго поколения, список претензий к которым со стороны пользователей достигает, мягко говоря, внушительного размера. Поэтому RevoDrive 350 можно было бы рекомендовать только для каких-то специфических случаев, например для серверного применения, где нагрузка на дисковую подсистему значительна и при этом отлично параллелизуется.

Однако ситуацию отягощает ещё одна проблема OCZ RevoDrive 350 — его цена. Данный накопитель более чем вдвое дороже любого потребительского SATA SSD аналогичной ёмкости. И это означает, что самостоятельная сборка 512-гигабайтного RAID-массива из четырёх флагманских твердотельных накопителей с интерфейсом SATA 6 Гбит/с будет явно выгоднее покупки RevoDrive 350 480 Гбайт, а производительность при этом окажется заведомо не хуже.

В итоге OCZ RevoDrive 350 интересен тем, что представляет собой простое в обслуживании монолитное RAID-решение, которое полностью готово к использованию прямо «из коробки», ну и ещё высокими показателями в популярных синтетических тестах. В целом же вопрос целесообразности покупки того или иного флеш-привода с интерфейсом PCI Express на сегодня остаётся открытым. На рынке всё ещё нет таких моделей, которые бы наглядно демонстрировали преимущества более скоростной шины и побуждали бы немедленно отказаться от SATA 6 Гбит/с. То, что можно купить сегодня, — это лишь первые предвестники предстоящих больших перемен. Поэтому мы продолжаем с нетерпением ожидать более совершенные модели, в которых найдут применение контроллеры нового поколения с врождённой поддержкой PCI Express 3.0 и протокола NVMe.