Накопители

Обзор SSD-накопителя Samsung 860 PRO: адский SATAна

⇣ Содержание

#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 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
      • 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 тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
      • 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 тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
      • 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 тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
      • 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. Оценка скоростей выполняется в течение тридцати секунд, после чего вычисляется средний показатель.
      • 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 5.5.0
      • 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, а 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

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Maximus VIII Ranger, процессором Core i5-6600K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 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) 14.8.0.1042.

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

#Список участников тестирования

Samsung 860 PRO претендует на то, чтобы стать лучшим SATA SSD потребительского уровня. Исходя из этого для сравнения с самсунговской новинкой мы выбирали те SSD, которые вызывают наибольший интерес своими характеристиками. Однако нужно понимать, что найти массовые SATA-накопители, основанные на MLC-памяти, сегодня не так просто. Поэтому список конкурентов Samsung 860 PRO по большей части состоит из просто добротных моделей, которые стоят немного дешевле и выступают в несколько иной нише.

В конечном итоге в тестировании приняли участие следующие накопители:

Уточним, что, помимо главного героя, в представленном списке есть ещё несколько SSD, основанных на MLC-памяти. Планарная MLC NAND используется в Kingston HyperX Savage и Transcend SSD370, а трёхмерную MLC 3D NAND можно обнаружить в ADATA Ultimate SU900 и Samsung 850 PRO.

#Производительность последовательного чтения и записи

Как и положено добротному накопителю, построенному на базе флеш-памяти с двухбитовыми ячейками, Samsung 860 PRO уверенно заполняет всю пропускную способность SATA-интерфейса как при чтении, так и при записи. И в этом он совершенно не отличается от своего предшественника.

#Производительность произвольного чтения

Зато при случайных операциях пространство для совершенствования есть даже в рамках устаревшего SATA-интерфейса. Благодаря увеличению вычислительной мощности контроллера инженерам Samsung удалось добиться заметно более высокой производительности новинки при мелкоблочном чтении данных с небольшой глубиной очереди запросов. Причём прогресс, прямо скажем, достигнут весьма впечатляющий. Даже по сравнению с прошлым лидером, Samsung 850 PRO, скорость неконвейеризованного чтения 860 PRO поднялась более чем на 20 процентов.

#Производительность произвольной записи

Производительность случайной записи у Samsung 860 PRO находится на том же уровне, что и у предшественника. Здесь, похоже, южнокорейскому производителю удалось выжать максимум того, чего можно добиться от SSD с SATA-интерфейсом. И это значит, что и здесь Samsung 860 PRO может похвастать званием самого быстродействующего твердотельного накопителя с интерфейсом SATA.

#Производительность при смешанной нагрузке

Смешанная нагрузка – это то место, где пришедший из серверной среды контроллер Samsung MJX (также известен как MARU) может развернуться с полной силой. Очевидно, что со сложной разноплановой нагрузкой Samsung 860 PRO способен справляться заметно лучше всех иных SATA SSD. И даже более того, операции в полнодуплексном режиме почти не приводят к снижению его суммарной производительности. Иными словами, благодаря Samsung 860 PRO пользователи настольных компьютеров без преувеличения получают настоящее высокопроизводительное серверное решение.

#Производительность в CrystalDiskMark

Samsung 860 PRO 512GB

Samsung 860 PRO 512GB

 
Samsung 850 PRO 512GB

Samsung 850 PRO 512GB

Серьёзное увеличение скорости неконвейеризованных мелкоблочных операций показывает и простой тест CrystalDiskMark. В остальном же, если судить по приведённым скриншотам, Samsung 860 PRO идентичен по производительности Samsung 850 PRO.

#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

Рост быстродействия при случайном чтении и при смешанных операциях позволил Samsung 860 PRO улучшить показатели комплексной производительности, измеряемой тестом PCMark 8, который воспроизводит типичные дисковые пользовательские сценарии работы в распространённых приложениях. В конечном итоге новинка устанавливает новый рекорд среди SATA-накопителей, ещё раз подтверждая своё звание самого быстрого SSD с интерфейсом SATA.

Однако приведённый выше усреднённый результат скрывает весьма любопытные детали. Если посмотреть на показатели, выдаваемые флеш-приводами при прохождении отдельных тестовых трасс, то окажется, что, с одной стороны, 860 PRO можно считать ускоренной версией 850 PRO, но с другой – в некоторых сценариях он всё же проигрывает более дешёвому 860 EVO.

В частности, накопитель на базе TLC 3D V-NAND умудряется превзойти Samsung 860 PRO в сценариях Microsoft Word, Adobe Photoshop и в Adobe After Effects. Однако во всех остальных случаях преимущество нового флагмана неоспоримо.

#Производительность при реальной нагрузке

Надо заметить, что Samsung 850 PRO не особенно блистал при файловых операциях внутри накопителя. Новый 860 PRO исправляет этот недостаток: предъявить ему какие-либо претензии при нагрузке такого рода теперь невозможно. Во всех видах работы с файлами Samsung 860 PRO оказывается вверху диаграммы. Правда, справедливости ради стоит отметить, что обладающий вместительным SLC-кешем и заметно более дешёвый Samsung 860 EVO способен выдавать примерно такую же производительность.

Запуск с Samsung 860 PRO игр и приложений выполняется примерно с той же скоростью, которую обеспечивал его предшественник. Но это вполне нормально: такую производительность при исполнении роли системного диска пока не может предложить ни один другой SATA SSD.

#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 распределения моментальной производительности при непрерывной нагрузке служит ещё одной прекрасной иллюстрацией того, что Samsung 860 PRO – суть «одомашненный» серверный накопитель. Он не только предлагает превосходное постоянство производительности, но и может похвастать умеренным падением скорости записи при окончании пула свободных блоков флеш-памяти во время работы.

Стоит отметить, что даже в конце нашего двухчасового нагрузочного теста Samsung 860 PRO оказывается способен выдавать более 20 тысяч IOPS, в то время как производительность 850 PRO в аналогичных условиях «проседала» до 18 тысяч IOPS.

Посмотрим теперь, как происходит восстановление скоростных характеристик 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.

К обслуживанию новинкой команды TRIM у нас нет никаких претензий: производительность накопителя после её подачи возвращается к первоначальному уровню. Но в том случае, если Samsung 860 PRO работает в среде без поддержки TRIM, автономная сборка мусора у него не функционирует. Подобная особенность была свойственна и Samsung 850 PRO, и в этом отношении ничего не поменялось. Фактически это – главная претензия к новинке, которую можно высказать по итогам тестов. В защиту же 860 PRO можно сказать, что актуальных операционных систем без поддержки TRIM остаётся всё меньше и меньше.

Тем более что инженеры Samsung в 860 PRO поправили обработку асинхронной команды TRIM. Из-за того, что в её алгоритме раньше была допущена ошибка, накопителям 850 PRO и 850 EVO в Linux подача TRIM принудительно отключалась. С серией 860 PRO в этом не будет нужды, а значит, Linux-пользователи новинки не будут сталкиваться с какими-либо проявлениями деградации производительности.

#Особенности реализации TRIM

Выполнение команды TRIM современным накопителям даётся не столь просто, как можно было бы подумать. Когда операционная система передаёт накопителю информацию о том, что какие-то сектора выводятся файловой системой из обращения, контроллер SSD должен консолидировать эти сектора и очистить освобождающиеся страницы флеш-памяти для выполнения будущих операций. Такая перегруппировка требует перезаписи и очистки областей памяти, и это не только занимает заметное время, но и серьёзно нагружает контроллер работой. В результате после удаления с диска больших объёмов данных владельцы SSD могут столкнуться с эффектом временного замедления или даже с «фризами» накопителя.

Обычно выглядит это следующим образом:

Провал в Disk transfer rate с одновременным скачком в загрузке SSD – результат обработки TRIM

Провал в Disk transfer rate с одновременным скачком в загрузке SSD – результат обработки TRIM


Проблему фиксирует даже стандартный диспетчер задач Windows 10. Спустя несколько секунд после удаления большого файла SSD на некоторое время оказывается полностью загружен внутренними процессами и отказывается реагировать на какие-либо поступающие извне запросы. В это время он «погружается в себя» и при самом плохом сценарии прекращает обслуживать даже элементарные запросы на чтение данных. На практике это может вызвать серьёзный дискомфорт, ведь никто не ожидает, что SSD, основным достоинством которого является моментальная реакция на внешние воздействия, будет замирать на несколько секунд.

Поэтому мы добавили в методику дополнительное исследование, которое позволяет отслеживать, насколько незаметно для пользователя тот или иной SSD обслуживает команды TRIM. Способ проверки очень прост: сразу после удаления крупного файла — объёмом 32 Гбайт — мы проверяем, как накопитель справляется с операциями произвольного чтения данных, контролируя как скорость чтения, так и время ожидания, которое проходит с момента каждого запроса данных до ответа накопителя.

Обработка команды TRIM у Samsung 860 PRO происходит не незаметно. На высвобождение 32 Гбайт накопитель тратит почти минуту времени, однако латентность при этом вырастет всего лишь до единиц миллисекунд. То есть заметить такое замедление SSD невооружённым глазом попросту невозможно, и после удаления больших массивов информации никакого «подтормаживания» в системах с Samsung 860 PRO наблюдаться не должно. Более того, стоит напомнить, что латентность на уровне 1-10 мс свойственна некоторым потребительским накопителям без всякой параллельной обработки TRIM.

#Выводы

Если обычно про плюсы и минусы новых моделей SSD можно долго рассуждать, пытаясь привести их к общему знаменателю, то с Samsung 860 PRO все кристально ясно. Это – первоклассный потребительский SATA SSD, который уверенно смещает с позиции лидера в этой весовой категории прошлую самсунговскую MLC 3D V-NAND-модель, 850 PRO. Новый накопитель стал и быстрее, и выносливее, и сравниться с ним по этим параметрам не может ни один из продуктов, предлагаемых другими производителями. Короче говоря, Samsung 860 PRO – это лучший накопитель с SATA-интерфейсом не только на данный момент, но и, видимо, уже навсегда, поскольку эра господства SATA SSD подходит к концу.

Тем не менее всё это вовсе не значит, что Samsung 860 PRO – идеальный вариант дисковой системы для современного ПК. Между «лучший по производительности и выносливости» и «надо брать» есть некоторая разница, и в случае Samsung 860 PRO она обуславливается тремя важными контраргументами.

Довод эмоциональный. Да, Samsung 860 PRO быстрее всех SATA-конкурентов, но его превосходство, если разобраться, не так уж и велико. Производительность любых SATA SSD серьёзно ограничивается возможностями SATA-интерфейса, и поэтому, несмотря на весьма продвинутую в технологическом плане аппаратную начинку, преимущество Samsung 860 PRO проявляется по большей части лишь в специализированных синтетических тестах. В реальных же сценариях использования почти такую же скорость могут обеспечить и многие другие SATA SSD, например Samsung 860 EVO, построенный на том же контроллере MJX и TLC 3D V-NAND.

Прямо из этого вытекает довод экономический. Компания Samsung при установке цены на 860 PRO проявила немалое корыстолюбие, в результате чего за обладание новинкой покупателям придётся заплатить чуть ли не в полтора раза больше стоимости среднестатистического SATA SSD. Иными словами, преимущество, которое даёт 860 PRO, совсем несоразмерно тому, насколько он дороже. Более того, за цену 860 PRO можно даже приобрести вполне добротный NVMe-накопитель, который будет заведомо производительнее, чем Samsung 860 PRO.

К этим двум доводам добавляется и довод технический. Несмотря на то, что Samsung 860 PRO собран из высококачественных компонентов, включая высокопроизводительный контроллер серверного уровня и новейшую 64-слойную MLC 3D V-NAND, к его микропрограмме можно предъявить некоторые претензии. Как показало тестирование, в средах без поддержки TRIM у Samsung 860 PRO не работает сборка мусора, что само по себе не так страшно, но для накопителя, претендующего на звание идеального, вряд ли допустимо.

Таким образом, Samsung 860 PRO, безусловно, хорош, но скорее в роли статусного экспоната, который иллюстрирует технологический потенциал производителя и устанавливает некие ориентиры, показывающие, что можно выжать из SATA-интерфейса. Покупатели на такой SSD, естественно, найдутся, например среди тех, кто категорически не приемлет флеш-память с трёхбитовыми ячейками, однако вряд ли желающих заполучить в своё распоряжение 860 PRO окажется слишком много. Ведь даже в модельном ряду у Samsung есть куда более привлекательные по совокупности потребительских качеств варианты, например тот же Samsung 860 EVO.

 
← Предыдущая страница
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥