Flash Memory Summit 2011: выступление THG – THG.RU

Введение

Конференция Flash Memory Summit, которая проходила в Санта-Кларе с 9 по 11 августа 2011, не характерный тип события, на которые нас обычно приглашают, поскольку на ней встречаются производители памяти для обсуждения технологий и разработок. Тем не менее, нам подобные конференции всегда кажутся увлекательными, хотя для многих это покажется сборищем инженеров и менеджеров по продаже, копающихся в технических деталях и терминах. Для тех, кто просыпал пары физики в университете, это мероприятие показалось бы просто пыткой.

Кто-то спит на последних рядах…

Поэтому, мы стараемся выступать на торговых выставках, таких, как Computex и CES. Они ориентированы на потребителей и здесь можно показать уже конечный результат работы инженеров. Однако сегодня флешь-накопители начинают выходить на первый план. Поэтому нас впервые пригласили выступить в двух разных разделах конференции Flash Memory Summit 2011, охватывающих тестирование и готовность твердотельных накопителей.

На конференции требовался кто-нибудь, кто рассказал бы о перспективах со стороны потребителей и корпоративных пользователей. Конечно, если вы следите за нашими публикациями, то вряд ли представленная информация вас удивит.

Конференция уже завершилась и мы хотели бы поделиться информацией, которую получили от производителей.

Наш взгляд на тестирование SSD

Производительность серьёзно влияет на выбор покупки, будь то новая машина, пылесос или центральный процессор. Именно по этой причине мы делаем так много усилий на подбор тестов, которые наилучшим образом отражают реальные условия эксплуатации.

Тестирование SSD не исключение. Как и на рынке процессоров и видеокарт, SSD №1 обходит SSD №2 в одном тесте, но уступает в другом. Секрет в самих тестах. Но несмотря на то, что отобразить производительность других компьютерных компонентов, используя широкий спектр реальных приложений, сильно нагружающих систему относительно легко, сделать то же самое с SSD гораздо труднее.

В целом все тесты можно разделить на три группы: синтетические тесты, тесты на основе приложения и тесты на основе трассировки. Но, кажется у всех на конференции было собственное мнение по поводу того, какие тесты лучше. Некоторые производители, такие как Micron и HP, предпочитают синтетические тесты. Другие, такие, как Virident Systems, защищают тесты на уровне приложений. Между тем Intel придерживается мнения, что тесты на основе трассировки, которые создаются с помощью таких программ, как IPEAK, лучше всех подходят для измерения производительности накопителей.

Простого ответа на вопрос: какой способ тестирования SSD лучший, нет. У каждого теста есть уникальные преимущества. Однако стоит сказать, что для потребителей тесты на основе трассировки более показательны, так как трассировка точнее отражает повседневную работу пользователя за компьютером. Почему так?

Попытаемся объяснить. Синтетические тесты испытывают какой-либо один специфический сценарий. Например, запуск Iometer требует определённых настроек глубины очереди команд, размера передаваемых блоков данных и расстояние поиска. Но как часто ваша нагрузка состоит, точно из 80% 4-кбайт случайных операций чтения и 20% 4-кбайт случайных операций записи с глубиной очереди четыре команды? Даже если вы измените эти параметры, то весьма сложно будет оценить, насколько хорошо они соответствуют реальным условиям, когда нужно выделить какую-либо одну характеристику производительности. Такие тесты лучше подходят для измерения поведения большинства корпоративных приложений, когда на сервере работает одна программа, которая обращается к данным известным способом.

Тесты – приложения немного отличаются от синтетики. Здесь можно измерить производительность определённых приложений (или пакета приложений), но без указания глубины очереди, размеров передаваемых блоков или расстояния поиска. Некоторые тесты, такие, как SYSmark, выдают относительный результат на основе случайной единицы измерения. Другие тесты на основе приложений действительно полезны, поскольку они измеряют производительность более реальным способом. Например, тест MySQL TPCC предоставляет результат в виде числа транзакций в секунду. Этот результат интуитивно понятен для ИТ-менеджера, заинтересованного в увеличении количества запросов, выполняемых сервером. К сожалению, во многих случаях тесты на основе приложений либо двусмысленны, либо ограничены специфическими сценариями.

Статистика ввода/вывода согласно Intel

Тесты на основе трассировки являются смесью из двух вышеупомянутых подходов. Они измеряют производительность накопителя во время его непосредственной работы, которая включает в себя запись команд ввода/вывода на уровне операционной системы и их дальнейшее воспроизведение. В результате получается тест, в котором глубина очереди команд, размер передаваемых блоков и дальность поиска меняются со временем. Это отличный способ дать более полный обзор производительности, поэтому наш тест StorageBench v1.0 создан на основе трассировки.

Сложность заключается в том, что у двух пользователей не бывает одинаковой нагрузки. Поэтому трассировка лучше всего подходят пользователям, запускающим одинаковые приложения.

В любом случае трассировка предлагает понятное отображения разницы общей производительности между двумя решениями хранения данных. Синтетические тесты обычно выкручивают какие-либо параметры до нереалистичного предела, демонстрируя крайние различия между двумя накопителями, по которым пытаются сделать какие-либо заключения и выводы в итоге. Тесты на основе приложений лучше подходят для описания различий в реальных условиях, но при этом они опираются только на определённые программы. С помощью трассировки можно увидеть, насколько отзывчивее один накопитель по сравнению с другим.

Секреты тестирования SSD

Существует несколько секретов, о которых читатели THG прекрасно знают, но покупатели в розничных магазинах даже не слышали. Первое – это разница производительности накопителя в свежем состоянии “из коробки”, по сравнению со стабильным установившимся состоянием. Производители SSD предпочитают, чтобы накопители тестировались непосредственно после их получения, поскольку твердотельные SSD начинают снижать производительность по мере их эксплуатации. Если вы дадите SSD поработать некоторое время, то он рано или поздно достигнет состояния стабильной производительностью. И тесты, которые проводятся после перехода на данное состояние, лучше соответствуют реальной эксплуатации. В целом, операции чтения выполняются чуть быстрее, операции записи – чуть медленнее, а циклы стирания выполняются с самой низкой скоростью, какую только можно представить у накопителя.

В сфере флэш-накопителей наблюдается переход к стандартизации производительности с учётом стабильного установившегося состояния. Многие докладчики на конференции подчеркивали этот момент. Однако они упустили одну важную деталь: не существует какого-то одного стабильного состояния. То есть в некоторый момент времени операции записи блоков по 4 кбайт могут достичь стабильного состояния, а операции последовательной записи блоков по 128 кбайт достигнут стабильности в какое-либо другое время. Можно даже копнуть чуть глубже и выяснить, когда операции последовательной записи блоков по 128 кбайт достигнут своего стабильного уровня по пиковой и по поддерживаемой производительности.

Источник: Micron

Участники пришли к мнению, что не существует момента времени, когда можно сказать “данный накопитель только что достиг уровня стабильной производительности; мы готовы его протестировать”. Вы можете тестировать один SSD на протяжении месяца, но при этом всё равно не сможете получить полную картину его производительности. Что вы записываете, насколько быстро вы записываете, сколько данных вы записываете, нагрузка ввода/вывода предыдущих дней и недель, а также и другие характеристики – всё это влияет на производительность SSD.

Мы предпочитаем фокусироваться на производительности в целом, включая ключевые моменты, которые помогут вам принять обоснованное решение о покупке. Нельзя сказать, что другие тесты не имеют значения, но мы пытаемся представить производительность SSD в определённом разрезе, чтобы не утомлять вас чрезмерным количеством данных. Именно поэтому мы ориентируемся на “потребительское” стабильное состояние, которое достигается через определённый период эксплуатации.

Потребительское тестирование против промышленного

Почти каждый листок со спецификациями SSD указывает производительность при условии полностью нового накопителя, что, как мы уже неоднократно показывали, верно только для небольшого периода начальной эксплуатации. Кроме того, производители ещё сильнее хитрят, получая все данные только для ситуаций с большой очередью команд. В корпоративных окружениях с этим никакой проблемы не возникает, поскольку там SSD действительно сталкиваются с большими очередями команд, когда им приходится одновременно обрабатывать большое количество онлайновых транзакций или другую подобную нагрузку. Но твердотельные накопители в настольных ПК просто не сталкиваются с подобной глубиной очереди. Поэтому большинство результатов производительности просто завышено.

Но нельзя обвинять индустрию SSD за такой способ представления производительности. В конце концов, производителям выгодно представлять свои продукты в наиболее благоприятном свете. И большая глубина очереди, по своей сути, лучше всего может нагрузить многоканальную архитектуру контроллеров SSD, обеспечив наилучшую производительность. Гораздо важнее, чтобы конечные пользователи понимали, что они не получат такие высокие показатели производительности на своих компьютерах.

Именно это мы и пытаемся подчёркивать в последнее время, предоставляя нашим читателям более реалистичную картину повседневной производительности. Можем вас заверить, что есть больше чем несколько производителей SSD, которые недовольны проведением в нашей лаборатории тестов с глубиной очереди, полученной из реальных трассировок. Но мы проводим их для вас, а не для них. Да и разница между SSD по результатам наших тестов оказывается меньше, чем можно ожидать, исходя из сравнения спецификаций производителя. Суть в том, что вам не всегда нужно покупать самые новые и самые дорогие SSD, чтобы получить серьёзный прирост производительности.

Производительность SSD: ещё одна палка в колеса

Вдаваясь в подробности тестирования SSD, легко потерять общую картину. Но не стоит забывать, что наши компьютеры состоят из множества компонентов. Накопители – это всего лишь одна переменная в картине общей производительности, на которую влияет процессор, графическая подсистема и память. Именно поэтому обновление на более скоростной SSD не всегда позволяет сократить время загрузки Windows, запуска Photoshop, или загрузки уровня в Crysis 2. Учитывая прирост производительности при переходе с интерфейса SATA 3 Гбит/с на 6 Гбит/с, или с первого поколения контроллера SandForce на второе, можно ожидать значительных улучшений. Однако, так происходит не всегда.

Правило сокращающихся доходов в мире накопителей работает довольно хорошо. Чтобы её проиллюстрировать, мы привели реальную статистику загрузки уровня в Crysis 2.

Используя твердотельный накопитель Vertex 3 на 240 Гбайт, нам понадобилось 58 секунд на загрузку последнего уровня Crysis 2 (включая заставку). И вместе с тем накопитель был занят всего 2,27 секунды. Почему? Потому что в оставшееся время компьютер выполняет другую работу. Данные должны загрузиться в память, затем просчитаться в процессоре, загрузиться в интегрированную память графического процессора и так далее.

И это касается не только игровых сценариев; так происходит со всеми процессами. Мы не говорим, что нет никакой разницы между 64 Гбайт m4 и 240 Гбайт Vertex 3, потому что разница есть. Между тем, время загрузки системы и время загрузки уровней не является чистой мерой производительности подсистемы хранения данных. Если бы вы измеряли отзывчивость накопителя на протяжении недели, выполняя различные задачи, то вы бы ощутили эффект от использования более скоростных SSD. Именно по этой причине мы стараемся фокусироваться на долгосрочных сценариях. Наш тест StorageBench v1.0 базируется на двухнедельном использовании компьютера и его можно назвать вполне удовлетворительным для оценки отзывчивости.

Следуем моде на SSD

Многие производители, похоже, не слишком заботятся о потребителях. То есть всем нам нужны дополнительные знания. И когда потребители смогут разобраться в преимуществах кэширования SSD, гибридных накопителях и отдельных SSD, им наверняка будет проще смириться с более высокой ценой твердотельных решений.

Мы не обязательно с этим согласны. Вам не нужно быть профессионалом, чтобы понять то, что SSD дают существенно более высокую производительность по сравнению с жёсткими дисками. Определенно, что эта технология не является для потребителей чем-то крайне непонятным.

На самом деле проблема в цене. Как указали многие наши читатели в недавнем опросе, они предпочитают мобильные накопители на традиционных магнитных пластинах. Нельзя сказать, что их не интересуют преимущества производительности SSD. На самом деле существует определённая стоимость, которую большинство потребителей готовы отдать за более отзывчивую подсистему хранения. Как можно видеть на диаграмме ниже, очень немногие пользователи готовы пожертвовать какой-либо функцией, чтобы включить SSD в определённый бюджет.

Источник: опрос вFacebook

Тот же самый опрос был проведён IDC ещё в 2006 году и результаты были во многом похожи. Вполне очевидно, что большинство пользователей готовы доплатить не больше 10% от цены ноутбука, чтобы получить SSD. И лишь немногие готовы потратить до 20%.

Источник: опрос в Facebook

Что касается мобильности, то большинство пользователей согласны с тем, что надёжность – это приятное преимущество. Но очевидно, что надёжность не является приоритетом при покупке SSD.

Каждый на конференции, похоже, соглашался с тем, что SSD не заменят жёсткие диски из-за высокой цены. Цена, которую вы платите за гигабайт твердотельной памяти, существенно выше, чем в случае магнитных накопителей и так может быть всегда. Поскольку перемен в ближайшем будущем мы не ожидаем, то перейдём к обсуждению некоторых других проблем.

Адаптация SSD и второстепенные проблемы

Было немного удивительно, что кроме нас никто не обсуждал проблему надёжности твердотельных накопителей. Мы получили больше вопросов по данной части нашей презентации, чем по слайдам, посвящённым тестам. Именно в этой области производителям SSD следует быть более открытыми; все потребители, как корпоративные клиенты, так и пользователи настольных ПК, ждут подобной информации.

По мере того, как твёрдотельные технологии продолжают совершенствоваться, разница по производительности между продуктами сужается. Именно по этой причине, как нам кажется, надёжность – это следующая важная черта. В конце концов, кому нужна превосходная производительность, если вы не сможете доверять накопителям?

Многие ИТ-профессионалы выразили своё негодование, поскольку производители не хотят делиться подобной информацией, которая жизненно необходима для использования твердотельных технологий в критически важных средах.

Потребительская сторона

Что касается потребителей, то нам кажется, что опасения по поводу надёжности записи здесь излишни. Если вам нужны подробности, то ознакомьтесь со статьей “Что надёжнее, SSD или HDD?”, где мы привели подробные расчёты. Даже в случае 120 Гбайт SSD на основе 25-нм флэш-памяти NAND вам нужно записывать примерно 500 Гбайт в день, чтобы “убить” накопитель меньше, чем за год. Средний же пользователь вряд ли записывает больше 10 Гбайт в день.

C.C. Wu, 2011 Flash Memory Summit

Кроме того, существует распространённое заблуждение, что заявленное время в 5000 циклов стирания/программирования у накопителя означает, что он “умрёт” при достижении 5001 цикла. Однако это не так. Господин Ву (C.C.Wu), технический директор Innodisk, показал интересную презентацию, в которой он продемонстрировал, что часто можно преодолеть заявленные спецификации стирания/программирования флэш-памяти NAND, иногда в два или три раза, не особо используя ECC. Таким образом велика вероятность, что ваш SSD продолжить работать и после того, как будет превышен заявленный срок службы.

Конечно, нужно учитывать и другие факторы. Существенные затраты на меньшую ёмкость из-за более высокой производительности нравится далеко не всем пользователем, особенно с учётом растущих требований по объёму накопителей. Допустим, в вашем бюджете осталось ещё $300 на следующий HTPC. Потратите ли вы эту сумму на 6 Тбайт хранилище для библиотеки цифровых фильмов, или выберите самый быстрый 128 Гбайт SSD для повышения производительности? Даже пользователи, которые могут себе позволить дорогие SSD, часто выбирают ёмкость, а не высокую производительность. Почему? Количество записываемых данных растёт постоянно и очень быстро. SSD были и будут элементом роскоши, который покупают после того, как требования по ёмкости будут удовлетворены.

Хорошая новость в том, что память NAND использует наиболее современные из доступных технологий производства. Так что цена за гигабайт будет падать со временем. Будем надеяться, что и вопрос надёжности получит заслуженное внимание. Это должно ласкать слух любого технического специалиста. И это ещё одна причина обратить внимание на постоянно развивающийся рынок SSD.