Обзор SSD-накопителя Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO: явление U.2 народу

Быстродействующие накопители, использующие для связи с системой NVMe-интерфейс, постепенно начинают приобретать всё более широкое распространение. Как ожидается, к концу этого года популярность NVMe SSD может даже сравняться с популярностью SATA-моделей, но произойдёт это, очевидно, только в том случае, если производители смогут насытить рынок недорогими продуктами нового поколения. А с этим до недавних пор были проблемы: NVMe SSD выпускали только ведущие игроки, которые заблаговременно вложились в разработку собственных контроллеров для таких решений.

Однако сейчас ситуация постепенно меняется в лучшую сторону. Со второй половины прошлого года все три основных независимых разработчика контроллеров SSD (Marvell, SMI и Phison) стали предлагать производителям SSD второго-третьего эшелонов не только свои чипы с поддержкой NVMe, но и частично или полностью готовые платформы для внедрения в конечные продукты. Благодаря этому ассортимент потребительских NVMe SSD начал постепенно расширяться, что не может не радовать, ведь наличие на рынке большого числа игроков – это явная предпосылка к началу ценовых войн. Массовые накопители, использующие этот интерфейс, пока ещё принято относить к верхнему или даже премиальному ценовому сегменту. Но ситуация быстро меняется, и появление в продаже недорогих продуктов вроде Intel 600p или ADATA XPG SX8000 действительно может сделать NVMe повсеместно применяемым интерфейсом для современных устройств хранения данных уже в самой ближайшей перспективе.

Если обратить внимание на многообразие имеющихся в продаже SATA SSD, то окажется, что значительная доля таких накопителей основывается на контроллерах разработки Phison. И хотя к решениям на их основе есть вполне обоснованные претензии, распространены они феноменально. Ключ к успеху в данном случае оказался весьма прост: Phison работает с партнёрами по очень удобной схеме, снимающей с них всю производственную нагрузку. Так, компания поставляет производителям второго и третьего эшелона не просто чипы контроллеров, а практически полностью готовые SSD, оставляя нерешёнными лишь вопросы брендирования и распространения. Жизнеспособность данной схемы дополнительно поддерживается выгодными ценами «полуфабрикатов», в результате чего SATA SSD на базе контроллеров Phison получаются весьма привлекательными и для конечных потребителей.

Теперь же Phison хочет внедрить подобную схему и с NVMe SSD, поэтому значительная часть недорогих моделей такого рода, скорее всего, окажется M.2-накопителями, основанными на новом контроллере PS5007-E7, который спроектирован Phison для нового интерфейса. Пока в широкой продаже можно встретить лишь два SSD на его основе – Corsair Force MP500 и Patriot Hellfire – но вскоре подобные модели станут доступны и под массой других торговых марок: Apacer, PNY, Team, Smartbuy и проч. И в целом мы приветствуем такое грядущее разнообразие. Беда лишь в том, что все решения на базе чипа PS5007-E7 могут оказаться совершенно однотипными с точки зрения аппаратной начинки и программной поддержки и, как следствие, по потребительским характеристикам.

Впрочем, пока предположение о полной схожести NVMe-решений на контроллере Phison PS5007-E7 не подтверждается. Например, среди имеющихся в продаже вариантов нам удалось обнаружить весьма любопытный и во многом уникальный экземпляр: Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO. Здесь удивляют как минимум две вещи. Во-первых, формальное позиционирование накопителя в качестве серверного (Enterprise) решения, хотя платформы с контроллерами Phison обычно играют в бюджетном сегменте. Во-вторых, данный SSD выполнен не в виде M.2-платы и даже не как карта расширения PCI Express, а в более экзотичной форме – как 2,5-дюймовый накопитель с редким разъёмом U.2. Учитывая эти два фактора, мы решили поддержать отечественного производителя (а Smartbuy – это торговая марка российской фирмы «Топ медиа») и сделать подробный обзор столь любопытного продукта. Тем более что стоимость Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO вполне позволяет без особого ущерба для кошелька рассматривать этот накопитель и в качестве обычного потребительского SSD, вполне подходящего для персональных компьютеров.

⇡#Технические характеристики

Итак, перед нами NVMe-накопитель, выполненный в 2,5-дюймовом форм-факторе и оснащённый интерфейсным разъёмом U.2. Такие модели не слишком распространены на рынке массовых решений, и поэтому мы сталкиваемся с U.2 впервые, хотя на самом деле Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это не единственный SSD в подобном исполнении. Например, среди потребительских SSD версии с разъёмом U.2 есть в семействе Intel 750, а в современных серверных линейках NVMe SSD такие накопители встречаются повсеместно.

На логическом уровне все NVMe-накопители используют в качестве транспортного интерфейса шину PCI Express. Однако в том, как физически должны выглядеть такие SSD, до сих пор имеются значительные разночтения. Пилотные модели NVMe-накопителей выпускались в виде обычных PCIe-карт. Затем индустрия начала постепенно отходить от такого формата в силу его громоздкости, но тем не менее PCIe-карты всё ещё остаются на рынке благодаря универсальной совместимости и лёгкости организации охлаждения.

Более популярен в среде потребительских решений формат M.2. Изначально он предназначался для мобильных систем, однако его компактность привлекла на свою сторону и пользователей настольных компьютеров. В результате большинство массовых NVMe SSD выпускаются сегодня именно в форм-факторе M.2, а все актуальные материнские платы в обязательном порядке оборудуются соответствующими разъёмами. Физически же слоты M.2 можно охарактеризовать как миниатюризированную версию слотов PCI Express 3.0 x4 с некоторыми добавками (например, линиями SATA для обратной совместимости).

Однако формат M.2 для твердотельных накопителей нового поколения тоже не идеален. Помимо трудностей с охлаждением таких устройств в силу их небольшого размера, проблемы возникают и в том случае, если в систему нужно установить не один-два, а большее число SSD. Современные платформы оснащаются лишь единичными слотами M.2, не может стать подходящим решением для формирования массивов накопителей и формат обычных PCIe-карт. Кроме того, ни то ни другое исполнение не может предложить простого выхода, если требуется возможность горячей замены SSD: инфраструктура M.2 и PCIe такого не предполагает.

Это значит, что NVMe-накопители нуждаются ещё в одном виде внешнего исполнения с более традиционными свойствами: с подключением кабелем к специальным портам на материнской плате и с возможностью установки накопителей в корзины с нормальным охлаждением и поддержкой горячей замены. Сначала место физического интерфейса, который должен разом решить все проблемы, попытался занять SATA Express – помните, ещё год-два тому назад все материнские платы повсеместно оснащались такими разъёмами? Но не вышло: SATA Express распространения так и не получил, и сегодня его можно смело включать в список мертворождённых интерфейсов. Проблема в том, что в него изначально была заложена недостаточная пропускная способность – в SATA Express могло быть вписано лишь две линии PCI Express 3.0.

Поэтому место физического интерфейса для NVMe SSD с кабельным подключением занял более производительный вариант – SFF-8639, который позднее для простоты восприятия был переименован в U.2. Через порты U.2, как и через слоты M.2, могут коммутироваться четыре линии PCI Express 3.0, которые в сумме обеспечивают пропускную способность до 4 Гбайт/с.

Поскольку это вполне соответствует потребностям современных твердотельных накопителей, данный вариант подключения был принят индустрией с куда большим энтузиазмом. Тем более что для его внедрения не требовалось особой работы. Разъёмы и кабели были просто перенесены из стандарта SAS, а форм-фактор устройств предполагался привычным: 2,5 дюйма в ширину и 9 или 15 мм в высоту.

Таким образом, есть все предпосылки к тому, что твердотельные накопители формата U.2 в перспективе будут не менее популярны, чем M.2-модели. По крайней мере, большинство флагманских материнских плат либо уже оборудуются портами U.2, либо могут получить такие порты при помощи специальных переходников, преобразующих слот M.2 в порт U.2.

Единственная проблема, которую можно ощутить в данный момент, — это высокая стоимость необходимых кабелей. Однако со временем ситуация должна нормализоваться.

Учитывая сказанное, в том, что производители начинают задумываться о выводе на рынок относительно доступных моделей NVMe-накопителей в U.2-исполнении, можно не сомневаться. Модель Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, которую мы взяли для этого обзора, только формально относится к серверному сегменту. На самом деле этот SSD базируется на контроллере потребительского уровня Phison PS5007-E7, содержит внутри совершенно обычную 2D MLC NAND производства компании Toshiba и имеет интересную для энтузиастов цену порядка 42 рублей за гигабайт, что более чем в полтора раза дешевле по сравнению с U.2-версиями Intel 750. Иными словами, Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это продукт, который берётся за активную популяризацию NVMe-накопителей в 2,5-дюймовом воплощении.

С контроллером Phison PS5007-E7, который лежит в основе Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, мы сталкиваемся уже не впервые. Мы видели его в действии на примере Patriot Hellfire M.2. Это – относительно мощный четырёхъядерный контроллер с поддержкой NVMe 1.2 и шины PCI Express 3.0 x4, реализующий восьмиканальный интерфейс с флеш-памятью. Любопытно, что разработкой чипа PS5007-E7 в Phison занималась та же инженерная команда, которая делала популярный в прошлом SATA-контроллер PS3108-S8. Более же современное решение PS3110-S10 – результат творчества другой группы разработчиков. Именно поэтому свежий чип PS5007-E7 кажется немного устаревшим по функциям: в нём нет поддержки 3D-памяти, а из алгоритмов коррекции ошибок поддерживается лишь простой метод BCH ECC и RAID 5 на уровне устройств NAND-памяти.

Однако с точки зрения производительности Phison PS5007-E7 выглядит не так плохо. Дело в том, что эта платформа – одно из немногих решений, предлагающих режим ускоренной SLC-записи даже в том случае, когда массив флеш-памяти составлен из быстрой MLC NAND. И у Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в SLC-режим переведена 1/16 часть памяти. Соответственно, общий объём SLC-кеша формируется из расчёта 8 Гбайт на каждые 240 Гбайт ёмкости. Правда, SLC-кеширование даёт и негативный эффект: из-за него линейка объёмов накопителей на базе Phison PS5007-E7 получается кратной 240, а не 256 Гбайт. То есть пользователю достаётся лишь 87 процентов от полного объёма массива флеш-памяти.

Что же касается заявленных скоростных характеристик Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, то они несколько удивляют. Производитель объявляет показатели, которые превышают спецификации контроллера, что может говорить либо о чрезмерной самонадеянности Smartbuy, либо о каких-то специфических оптимизациях. Если же поверить в паспортные данные, то получается, что по быстродействию Enterprise Line 5007 PRO сопоставим с решениями на контроллере Marvell Eldora (Plextor M8Pe или Toshiba OCZ RD400). Судите сами:

Обратите внимание, скоростные характеристики Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO задекларированы производителем исключительно в «потребительском» формате, то есть указаны для накопителя, находящегося в свежем состоянии. У серверных же моделей SSD, которые работают под тяжёлыми непрерывными нагрузками, принято оперировать совсем иными скоростями, которые получаются после перехода накопителя в использованное состояние. Однако Smartbuy, похоже, на самом деле не рассчитывает на серьёзное покорение серверного сегмента, и Enterprise Line 5007 PRO – это всё же модель для обычных пользователей, а не для дата-центров.

Если иметь это в виду, то тот факт, что в рассматриваемом накопителе применяется совершенно обычная планарная MLC NAND, выпущенная по 15-нм технологии компанией Toshiba, а не eMLC, кажется совершенно закономерным. И хотя гарантийный срок на Enterprise Line 5007 PRO составляет пять лет, Smartbuy никоим образом не определяет предельный ресурс, а это – совершенно немыслимо для твердотельных накопителей серверной ориентации, где эта характеристика имеет первоочередное значение, так как по ней оценивается допустимость применения той или иной модели в конкретной рабочей среде.

К сказанному нужно добавить ещё один штрих. В теории контроллер Phison PS5007-E7 может адресовать до 2 Тбайт флеш-памяти. Однако в Smartbuy решили не пользоваться этой возможностью по полной и, начав линейку с 240 Гбайт, остановились чуть раньше предела контроллера. Максимальный объём представителей серии Enterprise Line 5007 PRO составляет 960 Гбайт, что является ещё одним аргументом в пользу рассмотрения этой модели как потребительского, а не как серверного накопителя.

Иными словами, по многочисленным объективным признакам Enterprise Line 5007 PRO – это производительная модель NVMe SSD, которая гораздо увереннее будет себя чувствовать в добротных десктопах и рабочих станциях. Слова же Enterprise и PRO в название добавлены скорее просто для солидности. Что, впрочем, вполне закономерно, так как платформа Phison PS5007-E7 до ответственных применений пока не доросла. Да, её можно использовать в SSD различных форм-факторов, но она не поддерживает шифрование, не обеспечивает постоянство производительности при непрерывных нагрузках и не позволяет регулировать размер резервной области.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Тут начинается самое интересное. Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это NVMe-накопитель, выполненный в привычном 2,5-дюймовом форм-факторе, и это значит, что, в отличие от массово продающихся M.2-накопителей с подобным аппаратным дизайном, он способен стать гораздо менее капризным продуктом. В нём разработчикам не приходилось умещать все компоненты на миниатюрном кусочке текстолита, а значит, многие проблемы, свойственные M.2 SSD, можно было бы спокойно обойти.

Для тестирования мы получили от производителя образец Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO ёмкостью 480 Гбайт. Это – средняя по объёму модификация, которая представляет наибольший интерес в качестве варианта для десктопа.

По внешнему виду U.2-накопитель оказался очень похож на обычный SATA SSD.

Но есть два важных отличия. Во-первых, естественно, другой интерфейсный разъём. Enterprise Line 5007 PRO смотрит во внешний мир коннектором стандарта SFF-8639, на который для работы SSD в номинальном режиме требуется подвести 4 линии PCI Express 3.0 и 12-вольтовое питание.

Второе отличие – в высоте корпуса, которая составляет не ставшие стандартом для потребительских решений 7, а 9 мм. Понятно, что ставить Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в ноутбуки никто не будет, однако для накопителя, который хотя бы в теории претендует на использование в серверной среде, логично было бы взять корпус высотой 15 мм – под такую высоту 2,5-дюймовых дисков проектируются серверные шасси.

Подобное несоответствие наблюдается и в начинке. Внутри Enterprise Line 5007 PRO 480 Гбайт обнаруживается печатная плата, которая вполне могла бы стать базисом для накопителя с повышенной надёжностью. Так, на ней имеется разводка под мощную схему питания и посадочные места под ёмкие конденсаторы, которые могли бы позволить контроллеру SSD корректно завершать операции в случае перебоев в подаче напряжения. Однако в рассматриваемом накопителе всё это осталось не задействовано – конденсаторов нет и в помине, а схема питания собрана по упрощённому варианту и типична для потребительских SSD.

Нет никаких отличий от типовых M.2 SSD на базе контроллера Phison PS5007-E7 и в составе элементной базы. Для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов контроллером используется чип DDR3L-1600 SDRAM типичной ёмкостью 512 Мбайт. Массив же флеш-памяти набран из восьми микросхем Toshiba TH58TFG9DFLBA8C. Внутри у них находится по четыре 128-гигабитных кристалла планарной MLC NAND, выпущенной по техпроцессу с нормами 15 нм. Стоит отметить, что память эта – совершенно обычная, абсолютно такие же микросхемы можно встретить в современных SATA SSD потребительского уровня, например в последний раз мы их видели в новом Toshiba OCZ VX500.

Но самым удивительным открытием в начинке Enterprise Line 5007 PRO для нас стало то, что производитель не счёл необходимым позаботиться об охлаждении контроллера накопителя. Да, чип Phison PS5007-E7 выпускается по 28-нм технологии (на мощностях TSMC), но это не отменяет его достаточно высокого тепловыделения. Тестируя построенный на этом контроллере M.2-накопитель компании Patriot, мы отмечали, что при интенсивной нагрузке он достаточно быстро перегревается. В U.2 SSD под маркой Smartbuy эту проблему можно было бы решить элементарно – достаточно поместить на контроллер термопрокладку, которая позволила бы переносить выделяемое контроллером тепло на металлический корпус. Однако ничего такого в конструкции Enterprise Line 5007 PRO, к сожалению, не предусмотрено.

Зато Smartbuy проявила заботу о пользователях в другом. Поскольку U.2-инфраструктура в потребительском сегменте пока не слишком развита, порты U.2 есть далеко не на всех платах, а кабели встречаются в продаже очень редко и по явно неадекватным ценам, производитель предлагает простое решение, которое позволяет превратить Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в накопитель, устанавливаемый в обычный слот PCIe 3.0 x4 на материнской плате. Для этого выпускается специальный переходник-конвертер PE-132, в котором можно подключить и жёстко зафиксировать U.2-накопитель.

Конструкция переходника крайне проста – он всего-навсего подводит к накопителю четыре линии PCI Express и питание, которые берутся из слота. Кроме единственного разъёма SFF-8639, в который втыкается накопитель, на плате есть лишь двухконтактный коннектор для индикатора активности.

В сборе же переходник с 2,5-дюймовым накопителем представляют собой обычную однослотовую карту расширения полной высоты, но укороченной до 155 мм длины. Такая без проблем поместится практически в любой десктопной системе.

⇡#Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise x64 Build 10586, 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 используются рандомизированные несжимаемые данные.

Раздел, в пределах которого тестируется скорость операций, имеет размер 32 Гбайт, а продолжительность каждого теста составляет сорок секунд. Такие параметры, в частности, позволят получать более релевантные результаты для тех SSD, которые используют различные технологии SLC-кеширования.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0
  • Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 128 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Тестирование проводится при различной глубине очереди запросов, что позволяет оценивать как реалистичные, так и пиковые параметры быстродействия.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Тест проводится дважды: для последовательных операций чтения и записи блоками объёмом 128 Кбайт, выполняемых в два независимых потока, и для случайных операций с блоками объёмом 4 Кбайт, которые выполняются в четыре независимых потока. В обоих случаях соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 20 процентов.
  • 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 5.1.2
  • Синтетический тест, который выдает 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 Storage Benchmark 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 2.0. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты реальной файловой нагрузки
  • Измерение скорости копирования директорий с файлами разного типа. Для копирования применяется стандартное средство Windows – утилита Robocopy, в качестве тестового набора используется рабочая директория, включающая офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент общим объёмом 8 Гбайт.
  • Измерение скорости архивации файлов. Тест проводится с той же рабочей директорией, что и копирование, а в качестве инструмента для компрессии файлов избран архиватор 7-zip версии 9.22 beta. Для уменьшения влияния производительности процессора используется метод Deflate.
  • Исследование скорости разворачивания архива. Тест проводится с архивом, полученным при измерении скорости архивации.
  • Оценка скорости запуска игрового приложения. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске игры Far Cry 4 и загрузке в ней уровня с пользовательским сохранением. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.
  • Оценка скорости старта приложений, формирующих типичную рабочую пользовательскую среду. Измеряется производительность дисковой подсистемы при выполнении сценария, захваченного при запуске пакета приложений, который состоит из браузера Google Chrome, текстового редактора Microsoft Word, графического редактора Adobe Photoshop и видеоредактора Adobe Premiere Pro с рабочими файлами. Для минимизации влияния производительности процессора и памяти все задержки, возникающие по их вине, из тестового сценария убраны.

⇡#Тестовый стенд

С выходом процессоров Kaby Lake и наборов логики двухсотой серии мы решили обновить тестовую систему, которая используется для измерения производительности NVMe-моделей SSD. Всё-таки такие накопители в первую очередь покупают энтузиасты, переходящие на новые платформы, и поэтому логично было бы именно такую платформу использовать в тестовых испытаниях.

В итоге в качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus IX Hero, процессором Core i5-7600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 630 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 15.2.0.1020. Накопители с интерфейсом M.2 устанавливаются в соответствующий слот материнской платы, запитанный от чипсета. Накопители в виде карт PCI Express устанавливаются в слот PCI Express 3.0 x4, также работающий через чипсет.

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

⇡#Список участников тестирования

Поскольку Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO по возможностям и цене похож на PCIe-накопитель, нацеленный на потребительский сегмент, мы сравнили его с другими распространёнными SSD, использующими протокол NVMe. На сегодняшний день их выпущено уже немало, поэтому в итоге получился следующий перечень соперников:

• Intel SSD 600p 512 Гбайт (SSDPEKKW512G7, прошивка PSF109C);
• Intel SSD 750 400 Гбайт (SSDPEDMW400G4, прошивка 8EV101F0);
• Patriot Hellfire M.2 480 Гбайт (PH480GPM280SSDR, прошивка E7FM02.1);
• Plextor M8Pe 512 Гбайт (PX-512M8PeG, прошивка 1.04);
• Samsung 960 EVO 500 Гбайт (MZ-V6E500, прошивка 2B7QCXE7);
• Samsung 960 PRO 512 Гбайт (MZ-V6P512, прошивка 1B6QCXP7);
• Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO (SB480GB-PS5007-25U2, прошивка E7FM03.6);
• Toshiba OCZ RD400 512 Гбайт (RVD400-M22280-512G-A, прошивка 57CZ4102).

Используемые версии NVMe-драйверов:

• Intel Windows NVMe driver 1.8.0.1011;
• Microsoft Windows NVMe Driver 10.0.10586.0;
• OCZ NVMe Driver 1.2.126.843;
• Plextor NVMe Driver 1.4.0.0;
• Samsung NVM Express Driver 2.1.0.1611.

⇡#Последовательные операции чтения и записи

При измерении скорости последовательных операций показатели Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO оказываются очень похожи на скорости, которые мы видели у основанного на том же контроллере накопителе Patriot Hellfire M.2. Это совсем неудивительно, в обоих случаях эксплуатируется одна и та же аппаратная платформа Phison E7. А это значит, что никакой особой магии в U.2-решении Smartbuy нет и этот накопитель хоть и больше M.2-собрата по размеру, производительность обеспечивает примерно аналогичную. Причём в данном случае это скорее плохо, потому что на фоне других NVMe-решений SSD на чипе Phison PS5007-E7 смотрятся далеко не лучшим образом, что, надо сказать, сильно расходится с обещанной в спецификациях картиной.

В чём же дело? Понять это можно, если посмотреть, как масштабируется производительность последовательных операций Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO при изменении глубины очереди запросов.

При линейном чтении потенциал Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO раскрывается лишь тогда, когда глубина очереди запросов доходит до 16 команд. Другие NVMe SSD могут демонстрировать максимальную скорость при менее параллельной нагрузке, и это означает, что в типичных пользовательских сценариях, где глубина очереди запросов обычно не превышает 2-4 команды U.2-накопитель Smartbuy будет уступать высокопроизводительным конкурентам.

При последовательной записи картина несколько иная – здесь рассматриваемый накопитель неплох, хотя и уступает паре лидеров, Samsung 960 PRO и Toshiba OCZ RD400. Однако не стоит забывать, что в Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO реализовано SLC-кеширование и при записи ограниченных объёмов данных он сможет выдавать более высокие скоростные показатели. Объём быстрого кеша у 480-гигабайтной версии составляет 16 Гбайт, и во многих случаях этого будет достаточно для того, чтобы сталкиваться с записью в основной массив памяти пользователю не пришлось. Впрочем, как показывает опыт, эффект от SLC-кеширования при последовательной записи проявляется слабо, и данная технология в контроллере Phison E7 заметно помогает лишь при случайных операциях.

⇡#Случайные операции чтения

Скорость случайного чтения – традиционное слабое место любых накопителей на контроллерах Phison, не важно, используют они интерфейс SATA или NVMe. На представленных диаграммах это подтверждается в очередной раз: Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO проигрывает другим NVMe-соперникам и показывает сопоставимую скорость лишь с Patriot Hellfire M.2, который базируется на том же самом чипе Phison PS5007-E7.

Несмотря на то, что операции с глубокой очередью запросов для персональных компьютеров не характерны, мы всё же посмотрим, как зависит производительность рассматриваемого SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

Рост глубины очереди запросов, как и в случае с последовательной нагрузкой, ситуацию несколько выправляет. Жаль только, что в реальных сценариях, свойственных персональным компьютерам, ситуации, когда глубина очереди возрастает свыше 3-4 команд, случаются крайне редко. Зато в серверных применениях, на которые формально ориентируется Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, это – вполне типичный случай.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Неплохо показывает себя Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO и при случайном чтении крупных блоков. А когда размеры блоков доходят до 128-256 Кбайт, ему вообще удаётся выбиться в число лидеров.

⇡#Случайные операции записи

Наши тесты построены таким образом, чтобы минимально учитывать вклад технологий SLC-кеширования. И в этом случае производительность записи, которую мы видим у Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, совсем не впечатляет. Именно поэтому Phison и добавила SLC-кеш, он главным образом выправляет именно эту проблему. Впрочем, из числа аутсайдеров рассматриваемому SSD позволяет выбиться не только SLC-кеширование, но и конвейеризация случайной записи. Так, при глубине очереди запросов в четыре команды накопителю Smartbuy удаётся обогнать не только Plextor M8Pe, но и Samsung 960 EVO.

Кстати, при более глубокой очереди запросов скорость случайной записи Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO становится только лучше. Об этом, например, говорит график, показывающий зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов:

При глубокой конвейеризации Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO выдаёт примерно такую же производительность, как и другие NVMe SSD потребительского уровня. Мы уже отмечали, что со случайными операциями с глубокой очередью запросов платформа Phison E7 справляется заметно бодрее, чем с неконвейеризируемыми и нераспараллеливаемыми нагрузками. А это говорит о том, что при очень неплохой пропускной способности массива флеш-памяти, составленного из MLC-чипов Toshiba, у имеющегося контроллера категорически не хватает вычислительной мощности.

Следующий график отражает зависимость производительности при случайной записи от размера блока данных.

С блоками различного размера Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO работает сильно по-разному. Но в целом увеличение размеров блока благотворно сказывается на его относительных показателях производительности. Впрочем, при определённых размерах блока в быстродействии возникают малообъяснимые провалы, списать которые можно разве только на какие-то проблемы или специфические оптимизации в прошивке.

⇡#Смешанная нагрузка

По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться 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 проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки как последовательных, так и случайных операций, поступающих вперемежку. На следующей паре диаграмм мы приводим среднюю производительность, которая посчитана по данным шести измерений с разным соотношением количества операций чтения и записи.

К этому моменту совершенно понятно, что Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO не сможет воевать с флагманскими NVMe SSD. Зато в сегменте недорогих решений данный накопитель может проявить себя вполне достойно. Ему, как и аналогичному по аппаратной начинке Patriot Hellfire M.2, во многих случаях удаётся превзойти Samsung 960 EVO, а по сравнению с Intel 600p он вообще лучше всегда. Тем не менее, при последовательных смешанных операциях показатели новинки Smartbuy выглядят не слишком оптимистично. Смешанные случайные операции даются ей заметно лучше: при таком варианте нагрузки Enterprise Line 5007 PRO удаётся попасть в одну обойму с NVMe-накопителями среднего класса.

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

Любопытно, что почти во всех тестах производительность Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO совпадала с быстродействием M.2-накопителя Patriot Hellfire M.2. И только при последовательных смешанных операциях проявилось какое-то различие между этими решениями. Причём различие явно не в пользу SSD с U.2-интерфейсом. Из-за отличий в версиях микропрограммы Enterprise Line 5007 PRO справляется с такой нагрузкой крайне плохо, в то время как работа со смешанными случайными операциями проблем у него не вызывает.

⇡#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 с очередью максимальной глубины 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 производительности при непрерывной случайной записи выглядит вполне обычно для недорогого массового NVMe SSD. Пока Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO находится в свежем состоянии, он может похвастать относительно неплохим постоянством моментальных результатов с достаточно небольшим числом провалов. Однако после того, как массив NAND-памяти становится заполнен, и контроллеру вместе с записью приходится высвобождать страницы флеш-памяти, какое-либо постоянство производительности пропадает. Моментальная скорость двух следующих друг за другом записей может различаться на один-два порядка, что делает Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO совершенно неприменимым при серверных нагрузках и при работе в составе нагруженных RAID-массивов. И это значит, что платформа SSD на базе контроллера Phison PS5007-E7 годится не более чем для потребительских решений, что мы уже подчёркивали выше.

По приведённому графику хорошо прослеживается и работа технологии SLC-кеширования. На начальном этапе она позволяет увеличить производительность при случайной записи примерно вдвое – с 70 до 140 тысяч IOPS. Для того чтобы проиллюстрировать работу SLC-режима более убедительно, мы увеличили начальную часть графика постоянства производительности.

Хорошо видно, что объём кеша у 480-гигабайтной модификации Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO составляет 16 Гбайт. Надо сказать, что обычно подобные технологии SLC-кеширования характерны для TLC-накопителей, однако ситуация с Enterprise Line 5007 PRO явно показывает, что они могут быть уместны и в производительных SSD на флеш-памяти с двухбитовой ячейкой. Немного похожий режим ускоренной записи был и у Samsung 950 PRO, но в накопителе южнокорейского производителя выделенного кеша как такового нет, а SLC-запись работает до тех пор, пока свободное место в основном массиве флеш-памяти не будет исчерпано полностью. Подход же в платформе Phison E7 другой – здесь разработчик сократил доступный для пользователя объём флеш-памяти и перевёл в SLC-режим фиксированную область внутри зарезервированного пространства.

Посмотрим теперь, как после деградации скорости происходит её восстановление до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора. Для исследования этого вопроса после завершения предыдущего теста, приводящего к снижению 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 быстродействие. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и скорость измеряется ещё раз, что позволяет убедиться в способности SSD с помощью TRIM полностью восстанавливать свою паспортную производительность.

TRIM у Enterprise Line 5007 PRO работает, а автономная сборка мусора – нет. И это ещё одна причина, по которой данный SSD нельзя рассматривать в качестве серверного. Такое поведение допустимо лишь для десктопного накопителя. Хотя, конечно, немного обидно, что без команды TRIM за 15-минутный простой контроллер Enterprise Line 5007 PRO не освобождает даже SLC-кеш, функционирование которого с TRIM никоим образом связано быть не должно. Иными словами, эффективность внутренних алгоритмов обслуживания памяти в платформе Phison E7 вызывает некоторые вопросы, и применённые подходы явно нуждаются в оптимизации. Впрочем, новые прошивки Phison выпускает регулярно, и данная проблема, скорее всего, будет исправлена.

⇡#Результаты в CrystalDiskMark

CrystalDiskMark — это популярное и простое тестовое приложение, работающее «поверх» файловой системы, которое позволяет получать результаты, легко повторяемые обычными пользователями.

В отличие от используемого нами в первую очередь многофункционального тестового пакета IOmeter, CrystalDiskMark оперирует небольшими объёмами данных. Поэтому те показатели производительности, которые можно наблюдать на скриншоте выше, описывают случай, когда данные полностью умещаются в SLC-кеше накопителя. И здесь Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO представляется неплохим по меркам недорогих NVMe SSD вариантом. Так, скорости, полученные при использовании глубокой очереди запросов, находятся на достаточно высоком уровне – по ним главный герой обзора отстаёт разве только от NVMe SSD компании Samsung. Измерения же, сделанные без очереди запросов, не столь убедительны. В этих дисциплинах Enterprise Line 5007 PRO оказывается середнячком при последовательных операциях и одним из аутсайдеров – при случайных.

⇡#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

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 Adobe 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. Обратите внимание – мы перешли на обновлённую версию дискового бенчмарка, появившуюся в начале 2016 года.

Интегральный показатель производительности Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO идентичен показателю другого SSD на том же контроллере и памяти – Patriot Hellfire M.2. Таким образом, вариант Smartbuy – это типичный накопитель на контроллере Phison E7 в несколько нетипичном внешнем исполнении. В терминах относительного быстродействия это означает, что Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO может соперничать с бюджетными NVMe SSD, но до лидеров на базе контроллеров Samsung и Marvell он серьёзно не дотягивает.

Интегральный результат PCMark 8 2.0 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

Реальные сценарии нагрузки

Мы обновили набор используемых нами реальных сценариев и теперь помимо скорости работы SSD при копировании и архивации файлов проверяем также и скорость запуска с твердотельного накопителя игр и приложений. Новые тесты позволят нам делать выводы о том, насколько хорошо та или иная модель может справиться с ролью системного или даже единственного диска в составе ПК, на котором устанавливаются рабочие программы.

Со скоростью копирования у Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO произошло нечто странное. Однако это не ошибка: подозрительно низкое быстродействие у этого SSD мы отмечали и в синтетическом тестировании при смешанных последовательных операциях, так что такой результат скорее похож на проявление какой-то проблемы в прошивке.

В других же файловых сценариях с несимметричной нагрузкой относительная производительность главного героя гораздо выше. Особенно удачен результат при архивировании: в этой ситуации накопитель Smartbuy обгоняет Samsung 960 EVO и Plextor M8Pe.

Сценарии, характерные для системной работы, даются Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO немного лучше, чем файловые операции. В них этот U.2 SSD стабильно держится в средней части диаграммы. И это значит, что запуск с него различных приложений будет происходить немного быстрее, чем с популярного и раскрученного Samsung 960 EVO.

⇡#Проверка температурного режима

NVMe-накопители, выполненные в форм-факторе M.2, нередко вызывают нарекания из-за своего температурного режима. При интенсивной работе они перегреваются. И это закономерно: M.2-платы малы по размерам, не позволяют установить охлаждающие устройства с достаточной эффективностью и к тому же обычно располагаются в компьютерах в плохо вентилируемых местах. С форм-фактором U.2 всё должно быть гораздо проще. Здесь никаких суровых ограничений по размеру печатной платы нет, а под рукой у разработчиков всегда есть хороший радиатор – 2,5-дюймовый корпус накопителя.

Однако в Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO производитель почему-то не стал задействовать корпус для охлаждения контроллера. И это вызывает серьёзные вопросы. Дело в том, что основанный на той же самой платформе Phison E7 накопитель Patriot Hellfire M.2, который мы тестировали некоторое время назад, при интенсивных нагрузках достаточно быстро перегревался и снижал свою производительность в результате троттлинга. Поэтому есть подозрение, что проблема с перегревом будет существовать и у продукта Smartbuy.

Для того чтобы проверить высказанное предположение на практике, был проведён натурный эксперимент, в рамках которого мы нагружали накопитель последовательными операциями с глубиной очереди запросов в 32 команды: как показывает практика, в этом случае тепловыделение SSD оказывается максимальным. Испытания проводились на открытом стенде, какой-либо дополнительный обдув SSD воздушным потоком не производился.

При нагрузке в виде операций чтения Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO продемонстрировал свою способность работать с сохранением исключительно благоприятного теплового режима.

Температура составляет порядка 60 градусов и практически не растёт при продолжительном чтении. Такую же картину мы видели и у Patriot Hellfire M.2, а значит, чтение загружает контроллер Phison PS5007-E7 не слишком серьёзно.

Но ситуация в корне меняется при записи.

Трёх минут последовательной записи хватает для того, чтобы контроллер разогрелся до критических температур — более 80 градусов — и впал в троттлинг. То есть на термопрокладке в Enterprise Line 5007 PRO сэкономили совершенно напрасно. Однако ситуация с нагревом у этого 2,5-дюймового SSD всё равно значительно лучше, чем у основанного на том же контроллере Patriot Hellfire. M.2-накопитель перегревался гораздо быстрее – примерно за 30 секунд. А это значит, что для тех пользователей, которые гонятся за высокой производительностью, SSD в форм-факторе U.2 вполне могут стать более подходящим выбором. С ними вопросы охлаждения решаются значительно проще.

⇡#Выводы

Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO оказался несколько неоднозначным накопителем, и главную смуту вносит название. Однако не стоит ориентироваться на громкие слова: несмотря на то, что в названии упоминается слово Enterprise, считать этот SSD рассчитанным на серверные применения совершенно не следует – для этого нет ни одного серьёзного аргумента. Выбранная аппаратная платформа, электрическая схема, оптимизация прошивки и профиль производительности – всё говорит о том, что дело мы имеем с потребительским решением, которое, впрочем, не лишено некоторой оригинальности во внешнем исполнении.

И если подходить к Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO с этих позиций, то многое сразу же встаёт на свои места. Судя по всему, примерно такого же мнения относительно своего детища придерживается и сама Smartbuy. Enterprise Line 5007 PRO позиционируется таким образом, что его скорее следует считать конкурентом недорогих моделей NVMe SSD вроде Samsung 960 EVO или Intel 600p.

Справедливость такого сопоставления показало и практическое тестирование. Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO оказался типичным носителем контроллера Phison PS5007-E7, и по большинству потребительских качеств он не отличается от M.2-накопителей с интерфейсом PCI Express 3.0 x4, которые предлагают другие партнёры Phison. Это значит, что мы имеем дело с достаточно средним с точки зрения скоростных показателей предложением в классе NVMe-решений, которое может заинтересовать потребителей не столько рекордными скоростями, сколько тем, что это – один из наиболее дешёвых NVMe SSD с высококачественной MLC-памятью.

Если говорить о средневзвешенном быстродействии Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO более конкретно, то, помимо накопителей на том же контроллере Phison PS5007-E7 (Patriot Hellfire M.2, Corsair Force MP500, PNY CS2030, Zotac Sonix), его вполне можно сопоставить с основанным на TLC 3D V-NAND Samsung 960 EVO или даже с Intel 750 двухгодичной давности. И пусть его производительность не дотягивает до современных флагманских решений уровня Samsung 960 PRO, Toshiba OCZ RD400 или Plextor M8Pe, зато по соотношению цены и производительности рассмотренная новинка всё равно выглядит очень интересно. Тем более представители Smartbuy заверили нас, что в ближайшей перспективе Enterprise Line 5007 PRO планирует занять место одного из самых дешёвых NVMe SSD на отечественном рынке.

К тому же у Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO есть своя изюминка – 2,5-дюймовое исполнение и физический интерфейс U.2. Это значит, что он может подключаться к материнской плате наиболее привычным методом – с помощью кабеля. Преимуществ это даёт как минимум два: поддержку горячей замены и более благоприятный температурный режим. Трудно сказать, насколько эти плюсы заслуживают того, чтобы тратиться на U.2-кабель или адаптер-переходник, но по крайней мере Enterprise Line 5007 PRO предлагает разумную альтернативу тем пользователям, которых по каким-то причинам не устраивают M.2-карты.