Накопители

Обзор SATA SSD-накопителей WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D: «3D» – везде

⇣ 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, 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

WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D позиционируются как массовые SATA-накопители последнего поколения. Поэтому сравнивать их логично с подобными же моделями на трёхмерной памяти с трёхбитовыми ячейками, представленными в течение последних месяцев большинством ведущих производителей.

Cписок протестированных моделей накопителей получился следующим:

Напомним, из представленного списка трёхмерная флеш-память с 64 слоями используется не только в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D, но также в Samsung 850 EVO и 860 EVO (64-слойная Samsung TLC 3D V-NAND), а также в Crucial MX500 и Intel SSD 545s (64-слойная Intel/Micron TLC 3D NAND). Кроме того, в ADATA Ultimate SU900 применяется 32-слойная MLC 3D NAND, а в Transcend SSD230 – 32-слойная TLC 3D NAND (в обоих случаях – Intel/Micron).

#Производительность последовательного чтения и записи

Поскольку производительность WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D оказалась идентичной, чтобы не загромождать графики лишней информацией, мы не стали помещать на них показатели SanDisk Ultra 3D. Просто имейте в виду, что они точно такие же, как и у его собрата.

По скорости последовательного чтения накопители Western Digital на базе BiCS3-памяти оказываются чуть ли не лучшими предложениями на рынке. Конечно, производительность при такой нагрузке во многом ограничивается пропускной способностью SATA-интерфейса, но на коротких очередях преимущество WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D прослеживается достаточно отчётливо.

Однако на ситуацию с последовательной записью сказанное не распространяется. Здесь рассматриваемые SSD проигрывают большинству новинок последнего поколения. Впрочем, отставание не слишком велико, да и к тому же на позитивный лад настраивает как победа над Samsung 860 EVO, так и то, что новые накопители Western Digital на базе BiCS3 на треть превосходят первоначальную версию WD Blue SSD.

#Производительность произвольного чтения

Скоростные характеристики WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D при операциях произвольного чтения находятся на достаточно неплохом уровне. Особенно хорошо этим накопителям удаётся проявить себя в том случае, когда глубина очереди запросов составляет четыре команды или более. Достойно показывают себя новинки и при увеличении размеров блоков. Иными словами, перевод накопителей Western Digital на BiCS3-память оказал исключительно благотворное влияние на производительность произвольного чтения. И это радует, ведь в реальной десктопной нагрузке операции случайного чтения — это преобладающий тип задач.

#Производительность произвольной записи

Со случайной записью, как и при последовательных операциях, дело у накопителей Western Digital на базе BiCS3 NAND обстоит не лучшим образом. Причём если судить по тем скоростным показателям, которые приведены на диаграмме, проблема кроется в контроллере. Его мощности попросту не хватает, чтобы полностью раскрыть весь потенциал новой трёхмерной памяти. В результате, несмотря на то, что BiCS3 TLC 3D NAND определённо быстрее планарной TLC-памяти, быстродействие WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D при случайной записи оказывается почти таким же, как и у WD Blue с аппаратной платформой прошлого поколения.

#Производительность при смешанной нагрузке

Здесь ситуация ещё хуже, чем при простой записи. Диагноз понятен: хотя контроллер Marvell 88SS1074 и основывается на двух процессорных ядрах, его потенциала для обработки двунаправленных операций категорически не хватает. Разработчики же Western Digital на уровне прошивки с этой проблемой ничего сделать не смогли. В результате при смешанных операциях WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D оказываются подобны решениям прошлого поколения и в компанию из SATA SSD, основанных на современной 3D NAND, категорически не вписываются. И это очень досадный недостаток актуальной платформы Western Digital, потому что со смешанными операциями в реальных условиях дисковой подсистеме приходится сталкиваться повсеместно.

#Производительность в CrystalDiskMark

   

WD Blue 3D NAND 500GB

 

SanDisk Ultra 3D 500GB

 

WD Blue 500GB

Приведённые скриншоты CrystalDiskMark, снятые для WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D, позволяют ещё раз убедиться в том, что эти два накопителя – суть одно и то же. Их быстродействие идентично.

Заодно их производительность в этом тесте можно сравнить с показателями прошлого WD Blue. Как видите, отличие получается не слишком заметным. Но это связано со спецификой CrystalDiskMark: он оперирует небольшим объёмом данных, который полностью влезает в SLC-кеш накопителей.

#Производительность в PCMark 8 Storage Benchmark 2.0

В бенчмарке PCMark 8, который моделирует обращения к накопителям, действуя подобно распространённым десктопным приложениям, WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D демонстрируют достаточно неплохой показатель производительности. И хотя новые модели, использующие трёхмерную флеш-память, превосходят предшественника в лице WD Blue первой версии всего на 3 процента, этого вполне хватает для того, чтобы оказаться быстрее, чем, например, Intel SSD 545s. Иными словами, решения Western Digital на базе BiCS3 NAND вполне органично вписываются в современный ландшафт на рынке SATA SSD. Здесь уместно подчеркнуть, что, по данным PCMark 8, многие популярные в прошлом модели на планарной MLC-памяти вроде Kingston HyperX Savage или Transcend SSD SSD370 серьёзно не дотягивают до того уровня производительности, который может предложить WD Blue 3D NAND или SanDisk Ultra 3D.

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

#Производительность при реальной нагрузке

Файловые операции даются WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D с большим трудом. Почему так — хорошо понятно. Контроллер Marvell 88SS1074 плохо оптимизирован для двунаправленных операций, и здесь это проявляется при реальной нагрузке. Обратите внимание: новинки даже не быстрее первоначальной версии WD Blue. И это значит, что современные SATA-накопители Western Digital лучше не выбирать для эксплуатации в роли обычных рабочих SSD. Любой другой вариант из основанных на 3D NAND моделей при работе с папками и файлами окажется как минимум на треть быстрее.

Если же речь идёт о скорости запуска приложений, то при такой нагрузке WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D проявляют себя получше. Как было показано выше, с производительностью чтения с них информации проблем не существует, и для роли первичных системных накопителей их вполне можно порекомендовать. Правда, тест с запуском игры всё же выявляет какие-то слабые места накопителей Western Digital на базе BiCS3 NAND.

#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.

Измерение моментальной скорости случайной записи при длительной нагрузке позволяет вновь убедиться в том, что, хотя WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D построены на сравнительно производительной флеш-памяти, их контроллер не обладает достаточной вычислительной мощностью. В результате основанные на нём решения демонстрируют невысокий уровень быстродействия при случайной записи даже в том случае, когда она происходит в пределах SLC-кеша. Затем же уровень производительности снижается ещё сильнее и колеблется вокруг среднего значения в 25 тысяч IOPS. Амплитуда этих колебаний сравнительно высока, и это является ещё одним признаком слабости выбранного для WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D контроллера. В конечном итоге за двухчасовой тест нам удалось записать на рассматриваемые SSD лишь чуть более 600 Гбайт данных, что можно расценивать как невысокий результат. Например, при тестировании Crucial MX500 за тот же срок накопитель оказывался способен принять почти вдвое больший объём информации.

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.

С реализацией алгоритмов сборки мусора в новых накопителях Western Digital по сравнению с WD Blue первой версии произошли изменения. Но не в лучшую сторону.

С обслуживанием TRIM всё осталось по-старому. То есть после подачи команды TRIM освобождённые файловой системой блоки страниц флеш-памяти успешно очищаются контроллером и производительность операций записи возвращается к первоначальным значениям. Но что касается процедуры сборки мусора в отрыве от команды TRIM, то она в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D полностью отсутствует. Иными словами, в средах без поддержки TRIM новые накопители Western Digital не осуществляют подготовку массива флеш-памяти под будущие операции. Впрочем, изъян этот не слишком серьёзный, поскольку сейчас TRIM поддерживается повсеместно. Однако о его существовании всё же необходимо знать.

#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. 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.

Необходимость очистки блоков флеш-памяти после подачи команды TRIM в накопителях Western Digital на базе BiCS3 NAND не приводит к катастрофическому падению производительности на период выполнения контроллером внутренних операций. Лишь на пару секунд производительность SSD снижается где-то вдвое, плюс до десятков миллисекунд возрастают латентности. В любом случае такое замедление после удаления файлов вряд ли будет сильно заметно в реальной системе. Иными словами, отработка TRIM в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D реализована достаточно удачно. Впрочем, примерно так же всё работало и раньше – в WD Blue SSD первоначальной версии.

#Тестирование выносливости

Результаты тестирования надёжности WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D приведены в отдельном специальном материале «Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний».

#Выводы

Практические испытания показывают: новые SATA SSD компании Western Digital стали лучше своих предшественников. И пусть с точки зрения паспортных спецификаций WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D очень похожи на прошлую версию WD Blue, в реальности переход на использование современной трёхмерной памяти BiCS3 NAND позволил заметно поднять производительность. SATA-накопители Western Digital нового поколения получили как минимум более высокие скорости произвольного чтения и последовательной записи. Кроме того, в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D увеличился в объёме и SLC-кеш. В сумме всё это сделало новые предложения Western Digital заметно интереснее для многих реальных сценариев использования.

Впрочем, в сравнении с твердотельными SATA-накопителями последнего поколения, которые предлагают другие производители, всё не так однозначно. Казалось бы, WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D было бы правомерно отнести к числу достойных решений среднего уровня, но есть один нюанс. Они явно слабее конкурентов при выполнении систематически встречающихся в реальной жизни смешанных двунаправленных операций. Правда, справедливости ради стоит отметить, что под «конкурентами» тут понимаются передовые решения компаний из первого эшелона. Если же сопоставлять новинки Western Digital с распространёнными предложениями на планарной памяти и на контроллерах Phison и SMI, то претензий к быстродействию WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D не может быть в принципе.

Таким образом, новинкам Western Digital удалось переплюнуть большинство недорогих накопителей, но «первоклассным» SATA SSD вроде Crucial MX500, Intel SSD 545s или Samsung 860 EVO по производительности они всё-таки проигрывают. Тем не менее современное состояние рынка твердотельных накопителей таково, что покупатели SATA SSD уже давно не гоняются за лучшими скоростными характеристиками. В этом сегменте пользователей больше интересует сочетание быстродействия и цены, а с этой точки зрения WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D очень сильны. Если не брать в рассмотрение безродные безбуферные модели, то новинки Western Digital выглядят чуть ли не лучшими вариантами благодаря своей крайне демократичной стоимости, по которой они заметно привлекательнее других предложений лидеров рынка.

Иными словами, WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D – это хороший выбор для тех, кто ищет недорогой, но при этом достаточно скоростной SSD с SATA-интерфейсом от проверенного производителя.

Что же касается того, какой из двух рассмотренных в этом обзоре накопителей стоит предпочесть в первую очередь, то наша рекомендация будет простой: тот, который дешевле. Как выяснилось, WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D лишены каких бы то ни было внутренних различий. Это – один и тот же продукт, который просто продаётся под разными торговыми марками.

 
← 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 🔥