Обзор и тестирование Intel DC S3610: серверный SSD в десктопе

В последние месяцы и даже, пожалуй, годы весь прогресс на рынке потребительских твердотельных накопителей крутится вокруг таких характеристик, как производительность и цена за гигабайт. Новые модели по сравнению со своими предшественниками постоянно улучшают соотношение между этими параметрами, и именно это делает SSD всё более желанной и распространённой технологией. Тем не менее у твердотельных накопителей существует и ещё одна важная характеристика – надёжность. Особенности NAND-памяти таковы, что она допускает лишь конечное число циклов перепрограммирования, и потому жизненный цикл любого современного SSD рано или поздно заканчивается. Однако это мало кого настораживает, так как ресурс, заложенный в любые современные потребительские накопители, вполне достаточен для того, чтобы при их обычной работе в составе персонального компьютера проблемы не возникали быкак минимум в течение нескольких лет. Поэтому фактор заложенного запаса надёжности для потребительских моделей флеш-накопителей отошёл на второй план и не принимается большинством покупателей так же близко к сердцу, как быстродействие и стоимость.

Но на самом деле так думают далеко не все. И дело тут даже не в том, что при опредёленных условиях ресурс SSD расходуется значительно быстрее. Даже если не брать в рассмотрение нужды серверного рынка, нельзя не считаться с существованием достаточно заметной группы обладателей обычных персональных компьютеров, которые относятся к сохранности собственных данных слишком ревностно, чтобы беззаветно доверять обычным моделям SSD. Ну действительно, разве может внушать какое-то доверие твердотельный накопитель, построенный на базе 16- или 19-нм MLC или TLC NAND с выносливостью на уровне тысячи-другой циклов перезаписи? И совершенно закономерно, что пользователи, рассуждающие таким образом, отдают предпочтение более надёжным моделям SSD, а производительность и цена для них отходят на второй план. В частности, раньше они предпочитали флеш-накопители на базе SLC-памяти, которая имеет на порядки более высокую износостойкость, но сегодня подобных решений на рынке уже не осталось. Какие же есть актуальные альтернативы?

Казалось бы, неплохой вариант для параноиков недавно придумала компания Samsung, которая начала поставки накопителей, основывающихся на трёхмерной V-NAND — эта память производится по сравнительно крупному техпроцессу с 40-нм нормами, что позволяло надеяться на её хорошую износостойкость. Однако ожидания оказались сильно завышенными. В конечном итоге для таких SSD производитель стал гарантировать выносливость лишь на уровне полутора сотен терабайт записей, а практические эксперименты показали, что даже флагманский V-NAND-накопитель Samsung 850 Pro, для которого изначально подразумевался почти бесконечный ресурс, на деле выдерживает всего лишь от одного до нескольких петабайтов перезаписи данных, что по сути мало отличается от того, какой объём информации можно записать на другие SSD потребительского класса. И это, к сожалению, означает, что среди привычных твердотельных накопителей искать высоконадёжные модели бессмысленно.

Тем не менее задача поиска подобных SSD совсем не тупиковая. Просто фокус следует сместить с обычных потребительских решений на специализированные серверные. Дело в том, что серверные SSD изначально предназначены для работы в средах, которым свойственны высокие нагрузки, и поэтому в них зачастую устанавливается не ординарная MLC NAND, а специализированная eMLC-память с увеличенной стойкостью к износу. Ресурс такой памяти в несколько раз выше, и основанные на ней модели накопителей обещают как минимум на порядок более высокую выносливость, чем привычные потребительские SSD. Дополнительным бонусом серверных SSD выступает наличие в них комплекса технологий, повышающих отказоустойчивость, например при сбоях питания. А если к этому прибавить тот факт, что многие серверные накопители имеют стандартный SATA-интерфейс и выпускаются в привычном 2,5-дюймовом форм-факторе, то получается, что они могут прекрасно подойти и тем пользователям персональных компьютеров, которые предъявляют к ресурсу SSD и надёжности хранения на них данных самые высокие требования.

Конечно, при этом нельзя не учитывать, что продукты на базе eMLC NAND обычно существенно дороже потребительских моделей. Однако не так давно компания Intel предложила базирующийся на такой памяти серверный накопитель Intel DC S3610, который обладает достаточно демократичной стоимостью на уровне чуть меньше $1 за гигабайт. Конечно, это всё равно где-то вдвое больше, чем обычно просят за SSD потребительского уровня, тем не менее для многих это может оказаться вполне приемлемой платой за принципиально более высокий уровень надёжности. Учитывая сказанное, мы решили протестировать Intel DC S3610 по нашей «десктопной» методике и установить, насколько этот SSD, на самом деле ориентированный на использование в дата-центрах, может подойти для обычных персональных систем.

⇡#Технические характеристики

До недавних пор в ассортименте у Intel имелся один-единственный SATA-накопитель, основанный на износостойкой eMLC-памяти, – ориентированный на использование в дата-центрах Intel DC S3700. Однако с внедрением для производства такой памяти более современного техпроцесса с 20-нм нормами Intel изыскала возможности для расширения ассортимента серверных SSD с увеличенным ресурсом, и вместо этой модели появилось две новых – DC S3710 и DC S3610. Первая модель является прямой наследницей DC S3700, вторая же претендует на то, чтобы занять промежуточное положение между дорогим DC S3710 и бюджетным (по меркам рынка серверных SSD) DC S3510, в основе которого лежит обычная MLC NAND, выпускаемая по 16-нм технологии. Тем не менее в DC S3610, как и в старшем собрате, используется производимая самой Intel полноценная eMLC-память, в результате чего эта модель получила очень привлекательное сочетание выносливости и цены.

Впрочем, не стоит излишне возвеличивать достоинства eMLC и считать её решением всех проблем с ограниченностью ресурса SSD. Современные кристаллы eMLC могут переносить порядка 10-20 тысяч перезаписей, что, конечно, значительно больше возможностей обычной MLC (и уж тем более TLC), но до ресурса SLC-ячеек серьёзно не дотягивает. Объясняется это просто – eMLC представляет собой разновидность MLC-памяти, а её повышенная надёжность обеспечивается более тщательным подходом к производству и применением специальных методов программирования.

Если говорить конкретно о той eMLC-памяти, которая устанавливается в интеловские SSD и у которой есть собственное маркетинговое название HET (High Endurance Technology) MLC NAND, то следует подчеркнуть, что она имеет точно такую же архитектуру и производится по тому же самому технологическому процессу, что и обычная MLC NAND. Высокий же ресурс достигается банальным отбором наиболее удачных кристаллов. Причём тест на качество устройства NAND в процессе производства проходят дважды – как при сходе с конвейера цельных полупроводниковых пластин, так и после их резки и упаковки в микросхемы. Однако износостойкость HET MLC-памяти обеспечивается не только этим. Интеловские контроллеры при программировании таких чипов используют и несколько видоизменённый алгоритм, основная идея которого заключается в более точной дифференциации уровней заряда на плавающих затворах ячеек.

Такое упреждающее исключение граничных состояний, которые при чтении могут неверно трактоваться контроллером, вносит немалый вклад в увеличение отказоустойчивости HET MLC. Однако оно имеет и обратную сторону – время программирования ячеек увеличивается. К сожалению, запись в HET MLC требует примерно вдвое больше времени, чем у обычной MLC-памяти, поэтому высоконадёжные накопители в общем случае не могут иметь столь же высокую производительность, как и их потребительские собратья. В результате заявляемые для Intel DC S3610 спецификации в части быстродействия производят не самое радужное впечатление.

Тем не менее Intel DC S3610 остаётся достаточно производительным накопителем и по меркам настольных систем. Фактически, невысокая скорость заявлена лишь для операций случайной записи, а во всех остальных случаях этот SSD должен на равных конкурировать с обычными потребительскими накопителями. Немалый вклад в это вносит новый фирменный контроллер SATA 6 Гбит/с, который отличается от контроллера, применявшегося в прошлых SSD этого производителя (Intel DC S3700, DC S3500 и 730). К сожалению, Intel не раскрывает технических подробностей относительно изменений в обновлённой версии процессора, но как минимум известно, что он получил более высокую рабочую частоту и возросшие размеры внутренних буферов, что позволило довести максимальную ёмкость основанных на нём модификаций накопителей до 1,6 Тбайт.

Новизна Intel DC S3610 кроется не только в новом контроллере. В нём применяется и наиболее современная версия HET MLC NAND. Ранее такая память производилась по 25-нм техпроцессу и имела ядра объёмом 64 Гбит. Теперь же Intel перевела производство на 20-нм технологию и удвоила ёмкость кристаллов, что стало причиной её удешевления и в конечном итоге дало жизнь линейке DC S3610. При этом производитель обещает, что надёжность памяти не снизилась, а производительность – и вовсе возросла благодаря неким внутренним оптимизациям.

Однако заявленный ресурс у накопителей серии DC S3610 стал несколько ниже, чем у их предшественников семейства DC S3700. Для рассматриваемой новинки предусматривается возможность ежедневной трёхкратной перезаписи полной ёмкости SSD в течение пятилетнего срока, в то время как DC S3700 и его более новый последователь DC S3710 позволяют ежедневную десятикратную перезапись. Впрочем, и тот и другой уровень выносливости достаточен даже для самых мнительных пользователей ПК, тем более что разница связана не с какими-то принципиальными отличиями в архитектуре накопителей, а с объёмом резервной области в массиве флеш-памяти.

Таким образом, Intel DC S3610 – это полноценный серверный SSD, который изначально рассчитан на использование в средах с высокой смешанной нагрузкой. Но, благодаря своему уровню надёжности, в тех случаях, когда к этому параметру применяются повышенные требования, он может быть интересен и для десктопного или ноутбучного применения. Тем более что, помимо износостойкой памяти, он может похвастать и полной защитой целостности данных при внезапных отключениях питания, а также поддержкой шифрования по алгоритму AES-256. Иными словами, для тех, кто зациклен на надёжности, это настоящая находка.

Остаётся лишь добавить, что, несмотря на серверное предназначение Intel DC S3610, с данным накопителем прекрасно работает интеловская сервисная утилита Solid-State Drive Toolbox, которая не только обладает развёрнутыми диагностическими возможностями, но и позволяет оптимизировать связанные с дисковой подсистемой настройки Windows.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования нам удалось раздобыть вариант Intel DC S3610 объёмом 480 Гбайт. Согласно спецификациям, это модель, производительность которой не является искусственно заниженной из-за недостаточного уровня параллелизма внутреннего массива флеш-памяти. В результате мы получили возможность достоверно оценить мощность текущей версии интеловской платформы, при условии что она не сдерживается никакими внутренними рамками.

По своему внешнему виду Intel DC S3610 480 Гбайт практически не отличается от потребительских накопителей этого производителя. Для всех своих 2,5-дюймовых SSD компания Intel давно использует одинаковые алюминиевые корпуса 7-миллиметровой высоты, различающиеся лишь наклейками. Менять привычное исполнение нужды не было, поэтому главная отличительная особенность DC S3610 – это этикетка на лицевой стороне накопителя. На потребительских SSD на ней обычно располагается какая-то красивая картинка, но у серверного DC S3610 её поверхность полностью отдана под техническую информацию.

Скучный внешний вид рассматриваемого накопителя с лихвой компенсируется его оригинальной и самобытной начинкой. Имея дело с SSD для обычных персональных компьютеров, с таким разнообразием и плотностью размещения компонентов на печатной плате мы встречаемся очень редко. Кроме того, Intel DC S3610 480 Гбайт удивил и номенклатурой использованных чипов флеш-памяти.

Дело в том, что на плате можно обнаружить интеловские микросхемы флеш-памяти двух видов: четырнадцать чипов 29F32B08MCMFP, каждый из которых содержит по два кристалла HET MLC NAND ёмкостью по 128 Гбит, и два чипа 29F32B08NCMFP, содержащие по четыре таких же кристалла. Это значит, что массив флеш-памяти в 480-гигабайтной версии DC S3610 в общей сложности набран из 34 128-гигабитных ядер, то есть имеет полный объём 544 Гбайт. Таким образом, резервная область флеш-памяти, которая используется накопителем для хранения контрольных сумм данных, для подмены сбойных ячеек и для выравнивания износа, у 480-гигабайтной версии DC S3610 отъедает целых 97 Гбайт, что составляет порядка 18 процентов от общей ёмкости. Это примерно в 2-2,5 раза больше, чем бывает у потребительских SSD, что делает DC S3610 ещё долговечнее. В частности, наличие такого резерва даёт возможность сохранить работоспособность накопителя и избежать потерь информации даже в том случае, если из строя выходит один из кристаллов NAND полностью, не говоря уже о единичных сбоях.

Рядом с флеш-памятью на плате Intel DC S3610 480 Гбайт располагаются и две микросхемы обычной DDR3-памяти. Эти произведённые компанией Micron чипы имеют объём по 512 Мбайт и работают в режиме DDR3-1600. Как и в потребительских SSD, быстрая DRAM используется контроллером для хранения активной копии трансляции адресов и для буферизации операций. Однако отличие серверных накопителей от обычных потребительских моделей заключается в том, что в них предусмотрены специальные аппаратные решения для переноса содержимого этой памяти в энергонезависимый флеш не только при штатном отключении системы и по расписанию, но и в случае каких-либо непредвиденных обстоятельств. Реализовано такое решение и в DC S3610. На плате накопителя сгруппировано большое количество конденсаторов, способных поддерживать работоспособность SSD в течение нескольких миллисекунд, чего вполне достаточно для корректного завершения всех процессов и без внешнего питания.

Основной же чип в Intel DC S3610 имеет маркировку Intel PC29AS21CB0. Этот контроллер представляет собой улучшенную версию контроллера PC29AS21CA0, применявшегося в интеловских серверных SSD ранее, и не отличается от него по архитектуре. Таким образом, работа с флеш-памятью производится через традиционные восемь каналов, и в рассматриваемом нами 480-гигабайтном накопителе доступ контроллера к флеш-памяти происходит в оптимальном с точки зрения производительности режиме – с четырёхкратным чередованием устройств.

Итак, перед нами весьма интересный SATA-накопитель, по ресурсу и долговечности значительно превосходящий любые SSD, которые тестировались в нашей лаборатории до сих пор. По своему функциональному устройству он похож на Intel 730, но в Intel DC S3610 применена, с одной стороны, более надёжная, но с другой – и более медленная HET MLC NAND. Не поставит ли это целесообразность использования Intel DC S3610 в персональных компьютерах под вопрос? Давайте проверим.