Самый быстрый SSD. Тестирование твердотельного накопителя OCZ RevoDrive X2

⇡#Введение

Какой накопитель для настольного компьютера может быть быстрее, чем твердотельный привод на основе контроллера с большим количеством каналов? Только два таких же, объединенные в RAID, а лучше четыре! OCZ RevoDrive представляет собой более изящный вариант в виде нескольких SSD, распаянных вместе с SATA-контроллером на одной плате с интерфейсом PCI-Express X4.

В простейшем варианте устройство комплектуется двумя массивами флеш-памяти под управлением контроллеров SandForce 1222. Более продвинутая версия, RevoDrive с индексом X2, использует четыре контроллера. С ней нам и предстоит познакомиться поближе.

⇡#Технические характеристики

В спецификации накопителя мы видим какие-то невообразимые показатели производительности. Для сравнения: одиночный контроллер SandForce серии 1200 обеспечивает предельную скорость линейного чтения и записи в 260 Мбайт/с, что почти в три раза меньше, чем максимальный уровень для RevoDrive X2. Ну а заявленная скорость операций произвольной записи у накопителя OCZ в полных четыре раза выше, чем у одиночного контроллера, как и положено для любого массива RAID 0.

Упаковка четырех SSD на одной плате не только дала значительную прибавку к скорости, но и позволила увеличить объем накопителя до 960 Гбайт, что вполне сравнимо с вместимостью наиболее популярной нынче категории десктопных винчестеров. Заметим, что младшие версии карты объемом 100-160 Гбайт урезаны по количеству чипов памяти, а следовательно, контроллеры SandForce на них работают с меньшим числом каналов. Это существенно снижает скорость операций как произвольной, так и линейной записи по сравнению с показателями более емких модификаций.

Большая часть моделей RevoDrive X2 использует чипы памяти с размером транзистора 34 нм, но модификации объемом 220 и 460 Гбайт уже перешли на 25-нанометровый техпроцесс. Они сосуществуют с моделями объемом 240 и 480 Гбайт и по пользовательским характеристикам отличаются от последних, увы, лишь в худшую сторону. Во-первых, более «тонкая» память выдерживает всего 3 тыс. циклов перезаписи, что на 2 тыс. меньше, чем у 35-нанометровых чипов. Во-вторых, чуть снижена скорость линейного доступа. Ну и, как нетрудно заметить, снизился объем накопителя, доступный пользователю: видимо, увеличение фонда резервных ячеек призвано компенсировать повышенный износ.

Итак, главные достоинства такого решения, как RevoDrive X2, — это высочайшая производительность, компактность и большой объем. Но есть и серьезный недостаток, который заключается в том, что SSD, собранные в RAID, не поддерживают команду TRIM. Как следствие, уничтожение «мусорных» записей, от коего зависит производительность твердотельного привода в долговременной перспективе, всецело зависит от встроенных алгоритмов контроллера SandForce.

Коротко о ценах. Младшая версия RevoDrive X2 (100 Гбайт) стоит в российской рознице около 14 тыс. рублей, а за топовую модификацию объемом 960 Гбайт просят (держитесь!) около 100 тысяч. Модель того минимального объема, когда контроллеры SandForce работают с максимальным числом каналов — 240 Гбайт, продается в среднем за 19 тысяч рублей. Ее нам и предстоит протестировать.

⇡#Комплект поставки, конструкция

В солидной черной коробке, помимо накопителя, лежит только инструкция по эксплуатации и наклейка для компьютерного корпуса. Диска с ПО в комплекте поставки нет, поэтому драйвер требуется скачать с сайта производителя.

Сам SSD представляет собой двухэтажную конструкцию из печатных плат, скрепленных разъемным соединением и четырьмя металлическими стойками. Без дочерней платы накопитель отличается от версии RevoDrive без «X2» в названии лишь наличием разъема.

Каждая из плат с двух сторон покрыта чипами памяти. Их произвела компания Intel, которая сама выпускает твердотельные приводы, конкурирующие с продукцией OCZ.

Под наклейкой с буквой R скрывается RAID-контроллер Silicon Image Sil3124. Он работает с шиной PCI-X, поэтому на плату пришлось установить дополнительную микросхему, играющую роль моста между PCI-X и PCI-E.

Рядом с заглушкой расположена группа ярких синих светодиодов, сигнализирующих об активности отдельных каналов RAID-контроллера и сбоях в работе устройства. Еще два светодиода распаяны на противоположном конце платы.

⇡#Настройка

RevoDrive работает точно так же, как отдельный SATA-контроллер в связке с четырьмя накопителями. С него можно загружать операционную систему, он доступен для настройки в меню конфигурации при загрузке ПК. По умолчанию все четыре накопителя собраны в RAID нулевого уровня, но имеются и другие конфигурации: RAID 0 из двух или трех дисков, RAID уровней 1, 5, 10, простая конкатенация (JBOD) или четыре отдельных диска.

Вряд ли кто-либо станет использовать эти варианты на практике, но для полноты картины мы протестировали RevoDrive X2 во всех режимах. И, между прочим, RAID 0 из двух дисков эквивалентен по производительности «простому» RevoDrive, без «X2». Посмотрим же, насколько велик прирост производительности от удвоения массива.

⇡#Методика тестирования

Для тестирования накопителей были задействованы два популярных бенчмарка: HD Tune Pro 4.60 и Iometer 1.1.0 RC1. Первая программа дает упрощенную оценку основных аспектов производительности, а вторая применяется для более подробных и точных измерений. В дополнение к синтетическим тестам мы измеряем скорость копирования файлов на диске, разбитом на разделы, и время архивации/извлечения данных с помощью WinRAR 3.93 X64.

Перед тестированием SSD проводится процедура Secure Erase с помощью загрузочного диска Parted Magic. Таким образом информация с чипов памяти полностью удаляется и все «страницы» (минимальный объем, подлежащий чтению и записи в архитектуре NAND Flash) массива помечаются как пустые. Кроме того, суммарный объем данных, которые будут записаны на диск в ходе тестирования, рассчитан таким образом, чтобы не превысить его вместимость. В таком случае накопитель использует для каждой новой операции записи свежие «страницы», не прибегая к перезаписи содержимого ранее использованных (что весьма сильно снижает производительность), и результат измерений отражает скорость работы привода в наиболее благоприятной ситуации — независимо от того, поддерживает ли он команду TRIM и насколько эффективно работают алгоритмы очистки от мусора.

Вот полный список проведенных тестов.

⇡#HD Tune 4.60

1. Линейное чтение и линейная запись блоков по 64 Кбайт в пределах небольших диапазонов адресов, расположенных равномерно во всем объеме диска.
2. Произвольный доступ к данным во всем объеме диска с использованием блоков размером 4 Кбайт.

⇡#Iometer 1.1.0 RC1

1. Линейное чтение (запись) данных с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками каждого размера продолжается в течение одной минуты, поэтому полученные результаты справедливы лишь для доступа к данным в «начале» диска. Таким образом, для жестких дисков они отражают пиковую производительность. А у SSD скорость чтения и записи одинакова во всем объеме накопителя. Результатом теста являются график зависимости скорости передачи данных от размера блока и среднее значение скорости.
2. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных размером от 512 байт до 2 Мбайт и глубиной очереди запросов, равной четырем. Тест с блоками определенного размера продолжается в течение 30 секунд. В результате выводится график зависимости производительности от размера блока и ее среднее значение. Границы блоков данных выравниваются относительно «линейки» с шагом 4 Кбайт. Так как SSD-накопители считывают и записывают информацию в виде «страниц» именно такого размера, выравнивание нагрузки позволяет избежать ситуаций, когда для чтения или записи одного блока размером 4 Кбайт и выше требуется использовать дополнительные страницы.
3. Произвольное чтение (запись) данных во всем объеме диска с использованием блоков данных по 512 байт и глубиной очереди запросов, равной единице. Тест идет в течение 10 минут, поэтому большую часть времени дисковый буфер оказывается заполненным, что дает возможность оценить устоявшееся время отклика накопителя. Блоки данных в этом тесте также выровнены относительно 4-килобайтной «сетки».
4. Многопоточная нагрузка. В ходе этого теста с диском одновременно работают от одной до четырех копий тестовой утилиты (workers, в терминологии Iometer), выполняющих последовательное чтение (запись) блоков данных размером 64 Кбайт с глубиной очереди запросов, равной единице. Каждая копия имеет доступ к данным в отдельном адресном пространстве объемом 100 Гбайт. Адресные пространства расположены в объеме диска вплотную друг к другу, начиная с нулевого сектора. Измеряется совокупная производительность всех копий тестовой утилиты.

⇡#Копирование файлов

Для проведения тестов с реальными данными диск разбивается на два раздела объемом 16 Гбайт, расположенных вплотную друг к другу без отступа от «начала» диска. Разделы форматируются в файловой системе NTFS с размером кластера по умолчанию.

Тестовая нагрузка заключается в копировании набора файлов в пределах раздела, а затем — на соседний раздел. Измеряется время выполнения каждой операции и вычисляется средняя скорость передачи данных.

Тестовые пакеты состоят из файлов различного размера. Так, в тесте с RAR-архивом файл всего один, тест с фонотекой в формате MP3 включает файлы размером 10 — 20 Мбайт, а в пакет Windows входит содержимое каталога System32 операционной системы Windows Server 2008 R2 (в двойном объеме — для увеличения надежности теста), которое представляет собой тысячи мелких файлов. В таблице ниже приведены характеристики каждого набора файлов.

⇡#WinRAR 3.93 X64

Для того чтобы оценить быстродействие диска при работе с архиватором, пакет файлов Windows из предыдущего теста, скопированный на первый (от «начала» диска) раздел подопытного накопителя, упаковывается при помощи WinRAR со степенью сжатия по умолчанию. Архив создается на том же разделе, где находятся исходные файлы, а затем распаковывается туда же в отдельный каталог. Измеряется время выполнения каждой операции.

⇡#Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы использовался компьютер с материнской платой MSI 890GXM-G65 и процессором AMD Phenom II X2 560 Black Edition. Диск подключался к контроллеру, встроенному в чипсет платы, и работал в режиме AHCI. Операционная система — Windows Server 2008 R2 (в отношении работы с накопителями является полным аналогом Windows 7).

⇡#Результаты тестирования

В HD Tune накопитель продемонстрировал вовсе не тот уровень производительности, на который позволяют рассчитывать спецификации. Массив RAID 0 из четырех дисков лишь немного опережает массив из двух SSD по скорости последовательного доступа. А тот, в свою очередь, не слишком далеко ушел от одиночного привода. Причина неудачи результатов в том, что глубина очереди запросов в бенчмарке линейного доступа HD Tune равна единице. Как следствие, накопитель не может эффективно распараллеливать нагрузку. Имейте в виду, что такой эффект проявится и в повседневном использовании RevoDrive X2: при слабой нагрузке устройство не будет работать в полную силу.

А вот время произвольного доступа при чтении данных у четырехкратного массива RAID 0 существенно меньше, чем у двойного, хотя при записи именно последний оказывается в лидерах. Кроме того, по неизвестным причинам диски в режиме JBOD демонстрируют время доступа на чтении в 3,5 раза большее, чем у одиночного привода. Возможно, это проблема использованного здесь RAID-контроллера.

Теперь переходим к подробным тестам всех накопителей с помощью бенчмарка Iometer.

Судя по графикам скорости линейного доступа, производительность RevoDrive X2 при четырех запросах в очереди отлично масштабируется вместе с количеством дисков в массиве RAID 0. Пара накопителей почти в два раза быстрее, чем одиночный привод. И хотя появление еще двух каналов увеличивает пиковую производительность меньше, чем в полтора раза, и кроме того, в спецификации OCZ RevoDrive X2 числа больше, все равно полученные показатели тянут на рекорд: ни один из одиночных SSD на сегодняшний день не может обеспечить такой скорости линейного чтения и записи данных.

А вот тесты на скорость произвольного доступа несколько разочаровывают. Даже на пике графиков, когда блоки по размеру соответствуют страницам флэш-памяти, производительность RAID 0 из четырех дисков при записи оказалась вдвое меньше заявленных производителем 120 тыс. операций в секунду. Что касается чтения, то здесь максимальное быстродействие еще меньше, причем, как ни странно, лучший результат устройство демонстрирует в режиме JBOD. Разница в скорости между RAID 0 из двух и четырех дисков оказалась невелика.

Устоявшееся время отклика устройства при чтении почти одинаково во всех режимах. Только RAID 0 из двух накопителей оказывается в три раза быстрее остальных конфигураций! Похожую картину показывает и диаграмма времени отклика при записи, только разница не столь велика. Обратите внимание: в предшествующих тестах эта особенность двухдискового RAID 0 никак себя не проявила, и причина, очевидно, в том, что устоявшееся время отклика мы измеряем с глубиной очереди запросов, равной единице, а в тесте на скорость произвольного чтения глубина очереди равна четырем. Это еще одно свидетельство в пользу того, что при небольшой нагрузке «обычный» RevoDrive может работать эффективнее, чем RevoDrive X2.

К такому же выводу подталкивают графики производительности различных конфигураций RevoDrive X2 под многопоточной нагрузкой: появление второго потока дает почти двукратный прирост производительности массивам RAID 0 из двух и четырех дисков, но лишь при четырех потоках последний уходит в отрыв. При чтении данных в один и два потока двухдисковый массив даже быстрее.

Копирование файлов в пределах накопителя представляет собой достаточно сложную многопоточную нагрузку, и в этой группе тестов результаты могут существенно отличаться в зависимости от размера файлов.

При передаче единственного крупного файла RAID 0 из четырех накопителей с огромным отрывом опережает все остальные режимы, а двухдисковый RAID 0 лишь незначительно обошел JBOD и одиночный привод. В случае с музыкальными записями в формате mp3 преимущество четырехдискового RAID 0 сохраняется лишь при копировании в пределах одного раздела, а на мелких файлах от обеих конфигураций RAID 0 уже совсем мало толку. Только RAID 10 (то есть, вложенный RAID с двумя зеркалами в режиме чередования) оказался значительно быстрее других режимов.

Время создания RAR-архива в абсолютных значениях слабо зависит от производительности накопителя, но по соотношению результатов впереди опять режим RAID 10, для домашнего компьютера практически бесполезный. И снова нет значимой разницы между массивами RAID 0 обеих конфигураций, JBOD и одиночным приводом. А время распаковки архива в этих режимах и вовсе совпадает с точностью до секунды.

⇡#Выводы

RevoDrive X2 — это, пожалуй, самый быстрый твердотельный накопитель для настольного ПК, который можно купить сегодня. Ни один из отдельных дисков с интерфейсом SATA не может обеспечить такого же быстродействия. Соотношение цена/производительность у продукта OCZ тоже на высоте. Если взять модель объемом 240 Гбайт, то она в среднем обойдется всего на 6 тыс. рублей дороже, чем столь же емкий диск OCZ Vertex 2 (также построен на контроллере SandForce 1222 и потому представляет собой эквивалент одной четверти RevoDrive X2).

Vertex 3, существенно более быстрый диск на базе SandForce 2281, который при объеме 240 Гбайт стоит уже лишь на 3 тысячи дешевле, чем протестированная нами модель OCZ RevoDrive X2, все равно работает медленнее. Если верить производителю, максимальная скорость линейного чтения Vertex 3 составляет 550 Мбайт/с, а записи — 500 Мбайт/с. У RevoDrive X2 эти же показатели, согласно данным наших тестов, достигают 713 и 673 Мбайт/с соответственно. По скорости произвольного доступа эти модели должны быть эквивалентны (при условии, что в реальности Vertex 3 не показывает в два раза меньше операций в секунду, чем на бумаге, как это произошло с RevoDrive X2).

Однако, если сравнивать RevoDrive X2 не с одиночными SSD, а с RAID 0 из четырех дисков с интерфейсом SATA, то устройство уже не выглядит столь недостижимо быстрым, да и лучшей покупкой его не назовешь. Если подобрать массив из четырех Vertex 2 эквивалентного объема, то лишь минимальную модификацию RevoDrive X2 (100 Гбайт) можно назвать более выгодным приобретением, поскольку моделей Vertex 2 объемом 25 Гбайт не существует. Во всех остальных случаях RevoDrive X2 существенно дороже, чем четверка отдельных приводов, в особенности топовая версия объемом 960 Гбайт, которая стоит добрую сотню тысяч рублей (почти двойная переплата по сравнению с четырьмя Vertex 2 по 240 Гбайт!). Не говоря уже о том, что есть возможность собрать массив из нескольких Vertex 3, и тогда скорость обращения к накопителю взлетит до небес.

Также не забывайте о том, что практическое преимущество от объединения четырех SSD в RAID 0, как показали наши тесты, проявлятся лишь при интенсивной нагрузке, причем с акцентом на последовательном доступе. Большинству пользователей такая конфигурация не нужна, к тому же она иногда может быть даже медленнее, чем двухдисковый массив из отдельных накопителей или в виде «простого» RevoDrive.