НАКОПИТЕЛИ

Редакция THG,  24 марта 2009 Страница:   1 2 3

Введение

Мы готовили новую тестовую платформу для накопителей, которая заменила бы нашу стареющую систему, когда заметили странную особенность: топовый твёрдотельный накопитель SSD Intel X25-E обеспечивал меньше пропускной способности на нашей новой тестовой системе, чем на старой. У нас ушло несколько дней, прежде чем мы смогли выявить проблему, и то, что мы обнаружили, достойно отдельной статьи, поскольку перед нами первое практическое ограничение SSD на флэш-памяти. Если быть кратким, то вы не получите максимальной производительности, если будете в полной мере использовать функции энергосбережения процессора и платформы.

Мы решили исследовать эту проблему, включая и отключая разные функции энергосбережения на двух материнских платах на X58 от Gigabyte и Supermicro.

Обновление эталонной тестовой платформы для накопителей

Мы используем нашу эталонную тестовую платформу Xeon для накопителей уже больше четырёх лет, однако это позволило сравнивать результаты тестов накопителей и контроллеров после начала использования этой системы. Все тесты жёстких дисков, такие как недавнее сравнение "бюджетных" моделей на 500 Гбайт, анализ влияния на производительность короткого рабочего хода или снижение уровня шума жёстких дисков, были проведены на этой платформе. Она использует одноядерные процессоры Intel Xeon на ядре Nocona, работающие на частоте 3,6 ГГц с кэшем L2 1 Мбайт (поколение Prescott) на серверной платформе E7520, которая стала первой, предложившей PCI-X и PCI Express. У данной системы устарела как платформа, так и контроллер накопителей Promise SATA 300TX4, поэтому мы решили перейти на материнскую плату Supermicro X8SAX с процессором Core i7 920.

Проблема: старые результаты производительности

Новая система быстрая, она оснащена последним южным мостом Intel ICH10R. Но его пропускная способность с самым быстрым накопителем SATA - новым SSD корпоративного уровня Intel X25-E - была ниже, чем у нашей старой тестовой системы. Вместо достижения 200 Мбайт/с, на новой системе Core i7 мы получили 182 Мбайт/с.

Здесь мы хотели бы подчеркнуть, что X25-E способен давать пропускную способность на уровне 230 Мбайт/с, на нашей старой системе накопитель тоже был ограничен 200 Мбайт/с из-за производительности контроллера. Поскольку все наши тесты проводились на этом контроллере, то результаты были всегда сравнимы, но такое падение производительности заставило поломать голову.

Изолируем причину

Обновление BIOS от Supermicro так и не решило описанную проблему, поэтому мы решили начать анализ, взяв вторую материнскую плату. Ею стала Gigabyte EX58-UD4P. Мы хотели понять, связана проблема или нет с материнской платой Supermicro. Она не была причиной, поскольку пропускная способность на материнской плате Gigabyte X58 тоже была ограничена. Мы смогли получить максимальную пропускную способность чтения 186 Мбайт/с - чуть лучше, но всё равно не на предполагаемом максимуме 230 Мбайт/с. Мы пошли дальше и отключили все ненужные компоненты и функции BIOS, и в какой-то момент мы натолкнулись на причину проблемы: "узкое место" появлялось, когда мы начинали использовать функции энергосбережения платформы и процессора.

Функции энергосбережения снижают пропускную способность

Разница в производительности накопителей между старой и новой тестовыми системами не была существенной, но с учётом того, что SSD Intel X25-E способен работать ещё на 15% быстрее полученного уровня, а южный мост ICH10R намного быстрее нашего старого контроллера Promise SATA 300TX4, мы начали исследовать проблему. Мы также нашли в Интернете сообщения о проблемах производительности X58 и ICH10R, например, в ветке форума Xtreme Systems. Всё началось с проблемами пропускной способности RAM-накопителя Acard ANS-9010 на материнской плате Asus P6T X58. Накопитель Acard ещё быстрее, чем SSD от Intel, использованный нами, поскольку он построен на оперативной памяти SDRAM.

Мы не проверяли другие SSD-накопители помимо Intel X25-E SSD, но мы рекомендуем отключать все опции энергосбережения, если вы сталкиваетесь с проблемами непостоянной пропускной способности SATA. Мы уверены, что это не проблема Asus или Intel, просто подобные "узкие места" возникают из-за усилий по экономии энергии.

Виноваты алгоритмы уменьшения износа и усиления записи?

Изначально нам казалось, что проблемы связаны с алгоритмами уменьшения износа или другими технологиями, связанными с природой накопителей на флэш-памяти. Алгоритм уменьшения износа позволяет гарантировать, что все ячейки флэш-памяти используются в равной степени, чтобы максимально продлить срок службы накопителя. Не будем забывать, что у ячеек флэш-памяти ограниченное количество циклов записи. Другие проблемы являются следствием эффекта под названием "усиление записи" (write amplification), при котором записывается большое количество избыточных данных. Дело в том, что флэш-память должна записываться блоками, и если вам нужно сохранить даже очень маленький кусочек информации (намного меньше блока), то накопителю придётся переписывать весь блок целиком (стирая его и записывая).

Проблема становится ещё более сложной, если учесть, что SSD Intel построен на отдельных десяти каналах флэш-памяти, и что физическое расположение данных на SSD не имеет ничего общего с файловой системой, с которой работает ОС. В случае SSD на флэш-памяти, последовательная пропускная способность на самом деле не последовательная, а фрагментация является проблемой не на уровне файловой системы, а на физическом уровне. Есть и последствия в виде хорошо известных проблем, которые возникают при переключении нагрузки с интенсивными операциями ввода/вывода на последовательное чтение или запись (и обратно). Контроллерам при этом необходимо настроиться на тип нагрузки, учитывая алгоритмы уменьшения износа и усиления записи, но обеспечивая максимальную производительность.

Однако данные технологии не стали причиной проблем в нашем анализе производительности. Мы несколько раз повторно использовали утилиту Secure Erase от CMRR, чтобы "сбросить" Intel X25-E SSD для достижения высокой пропускной способности и удаления существующего "мусора" данных (мы рекомендуем использовать эту утилиту, если у вас возникают проблемы производительности SSD).

feed_id: 6177 pattern_id: 2818

Страница:   1 2 3

СОДЕРЖАНИЕ |Одной страницей|Версия для печати

Введение Обновление эталонной тестовой платформы для накопителей Функции энергосбережения снижают пропускную способность Тестовые платформы Результаты тестов пропускной способности Диаграммы чтения и записи Заключение и оставшиеся вопросы  Отзывы о влиянии технологий энергосбережения на производительность SSD в Клубе экспертов THG [ 1 отзывов]