|
Как мы тестируем HDD и SSD | Введение
В этой статье мы расскажем о нашей новой методике, программах и процедурах для тестирования пользовательских твердотельных накопителей и механических жестких дисков. Не все издания используют одинаковые методики. Зная, на основе каких данных делаются выводы в обзорах, вы сможете более уверенно принимать решения о покупке. Вы можете взять один из изученных нами SSD или HDD и сравнить его с другим продуктом, побывавшем у нас ранее, ведь мы используем одинаковый алгоритм тестирования, который позволяет делать прямые сравнения разных моделей.
В обзорах отдельных продуктов публикуются результаты далеко не всех протестированных нами ранее устройств, но вы можете самостоятельно провести сравнение новых и старых моделей, открыв соответствующие обзоры.
В статьях мы учитываем различные параметры производительности, рассматриваем упаковку, аксессуары в комплекте и технические характеристики устройств. Для начала давайте разберемся, что на самом деле означаю спецификации, указываемые производителями.
Как мы тестируем HDD и SSD | Спецификации продуктов
Компании публикуют спецификации, основанные на производительности устройства в свежем состоянии или "из коробки". Разные производители представляют информацию разного типа. Для формирования спецификаций даже нет стандартных процедур. За общее правило принято указывать четыре показателя скорости: последовательное чтение, последовательная запись, произвольное чтение и произвольная запись.
Простая утилита ATTO с графическим интерфейсом предлагает два метода определения скорости последовательных операций. Она тестирует накопители на глубине очереди четыре или десять команд, но не позволяет проверить скорость при обработке одной большой команды, отчего генерирует результаты, которые редко встречаются в реальном мире. SanDisk и ряд других компаний отказались от ATTO в пользу CrystalDiskMark для тестирования скорости последовательного чтения и записи.
Скорость выполнения произвольных операций можно измерить разными способами. Большинство компаний использует Iometer с блоками 4 Кбайт на глубине очереди 32 команды. Хотя получаемые результаты впечатляют, но с реальным поведением накопителей имеют мало общего. Чуть позже мы обсудим эту тему более подробно.
Просматривая характеристики продуктов на сайте производителя или на коробке, нужно помнить ряд моментов. Протестировав множество накопителей в реальных тестах, мы поняли, что не стоит ожидать от производителя указания реалистичных данных. В конце концов, типичного утвержденного сценария использования не существует. Даже на одной системе нагрузки в разные дни варьируются. И особенно нельзя сравнивать спецификации продуктов одного поставщика со спецификациями других производителей. Для получения данных они используют различные конфигурации и методики, и результаты буду сильно отличаться.
Как мы тестируем HDD и SSD | Методика
В наших тестах мы стараемся получить результаты, которые потом можно будет сравнивать с другими. Для этого требуется строгий регламент тестирования. В случае с твердотельными накопителями, любая задача, выполненная накопителем перед процессом тестирования, повлияет на получаемые в дальнейшем результаты. Естественно, все SSD-накопители поступают на тесты в чистом виде, то есть в состоянии "из коробки".
В этом состоянии контроллер способен записывать данные на флэш-память напрямую, минуя процедуру чтения, изменения и записи. Но после заполнения накопителя данными, контроллеру необходимо прочитать блок данных, внести изменения и затем записать его обратно. Это происходит, даже если изменения касаются только одной ячейки. Процесс чтения, изменения и записи может удвоить или даже утроить задержку, в зависимости от типа информации, с которой работает накопитель.
Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовое оборудование
Через наши лаборатории проходит много накопителей, примерно по восемь штук в месяц. Нередко приходится проверять устройства, которые еще находятся в разработке, часто с различными неофициальными версиями прошивки. Чтобы поддерживать такой темп и при этом предоставлять качественные комментарии, не нарушая очередность, необходимо использовать сразу несколько тестовых стендов.
Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовая система для SATA
| Тестовая система для SATA | |
| Системная плата | Asus Z87 ROG Maximus VI Extreme |
| Процессор | Intel Core i7-4770K @ 4,5 ГГц |
| ОЗУ | Corsair Vengeance DDR3-1866 |
| Графика | Intel HD Graphics 4600 |
| Блок питания | Corsair AX860i |
| Корпус | Rosewill RSV-L4000 |
| Модуль с функцией горячей замены накопителей | Thermaltake MAX-1562 |
| Сеть | Mellanox ConnectX-3 VPI |
| Операционная система | Microsoft Windows 8.1 Pro |
Вышеуказанная конфигурация является стандартной для тестов потребительских SSD и жестких дисков. Таких систем у нас четыре. Эти машины предназначены для тестирования накопителей с интерфейсом SATA. Время от времени с их помощью тестируются накопители для серверных систем. Чтобы сохранить системы в исходном состоянии, мы изолировали их от Интернета, отключив тем самым автоматические обновления, которые могут повлиять на получаемые результаты.
Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовая система для PCIe
| Тестовая система для PCIe | |
| Системная плата | ASRock Z97 Extreme6 |
| Процессор | Intel Core i7-4790K @ 4,5 ГГц |
| ОЗУ | Corsair Vengeance DDR3-1866 |
| Графика | Intel HD Graphics 4600 |
| Блок питания | Corsair AX860i |
| Корпус | Rosewill RSV-L4000 |
| Модуль с функцией горячей замены накопителей | Thermaltake MAX-1562 |
| Сеть | Mellanox ConnectX-3 VPI |
| Операционная система | Microsoft Windows 8.1 Pro |
Накопители на базе интерфейса PCIe тестируются на двух одинаковых отдельных стендах. Материнская плата ASRock Z97 Extreme6 обеспечивает прямое подключение четырех линий PCIe 3.0 от процессора к интерфейсу M.2. Это идеальный вариант для установки накопителя M.2 в высокопроизводительный пользовательский ПК. Эти системы также изолированы от сети Интернет. Конфигурация операционной системы и программного обеспечения для тестирования соответствует тестовому стенду для накопителей на базе SATA.
Кроме того, у нас есть еще несколько систем для специализированных тестов, клонирования системы, создания образов системы, тестов времени автономной работы от батареи ноутбука и операций безопасного стирания. Всего в нашем распоряжении есть 29 современных систем, начиная от ноутбуков на базе Sandy Bridge для тестирования накопителей на выставках и заканчивая 10 идентичными системами с двумя процессорами Xeon для тестирования сетевых устройств хранения данных (NAS) с подключением до 120 клиентов, использующих Hyper-V.
Для измерения времени работы от батареи мы используем два разных ноутбука. Стандартные SATA-накопители формата 2,5 дюйма тестируются в Lenovo T440 – это один из немногих ноутбуков с поддержкой функции DEVSLP. Для проверки SSD формата m.2 с интерфейсом SATA или PCIe используется ноутбук Lenovo X1 Carbon Gen 3. Этот ноутбук поставляется с накопителем M.2 от Lenovo. Подобных моделей мало, но в ближайшие месяцы их число должно увеличиться.
Как мы тестируем HDD и SSD | Почему важна упаковка
Многие из нас покупают комплектующие для ПК в Интернете. Но иногда желание подержать продукт в руках перед покупкой перевешивает желание немного сэкономить. В любом случае, розничная упаковка является важным фактором, независимо от того, где вы покупаете гаджет.
Онлайн-заказы подразумевают доставку, и нет ничего хуже, когда долгожданная посылка оказывается поврежденной. В наших обзорах мы обязательно смотрим на упаковку розничных SSD-накопителей и жестких дисков. Твердотельные диски по большей части нечувствительны к вибрации, а техническое развитие производства жестких дисков позволило значительно повысить их стойкость к вибрации и ударам в выключенном состоянии. Тем не менее, мы приветствуем наличие вибропоглощающего материала в упаковке.
У SSD производительность варьируется в зависимости от емкости. Меньшие накопители, как правило, медленнее более емких моделей одного семейства. Некоторые производители публикуют спецификации для каждой модели, а некоторые только максимальные скоростные показатели серии, выбирая для этого лучший сценарий. На практике модели на 128 Гбайт и даже 256 Гбайт, как правило, работают немного медленнее версий емкостью 512 Гбайт и 1 Тбайт.
Делая покупку в розничном магазине, нам хочется посмотреть техническую информацию о продукте. Опять же, некоторые производители предоставляют полный список характеристик на коробке, в то время как другие указывают минимум данных. Когда в обзорах мы говорим, что есть, а чего нет, мы надеемся убедить производителей делать более информативное описание продукта для своих клиентов.
Как мы тестируем HDD и SSD | Тестирование по четырем направлениям
Четыре основных направления тестирования включают скорость последовательного чтения, последовательной записи, произвольного чтения и произвольной записи. Не все обозреватели или компании используют аналогичный подход.
Скорость последовательных операций обычно измеряется блоками по 128 Кбайт, хотя некоторые авторы любят использовать блоки по 64 Кбайт, а некоторые даже доходят до 8 Мбайт. В основном, мы используем 128 Кбайт, но сделали отдельную диаграмму, в которой показан диапазон размеров блоков от 512 бит до 8 Мбайт как для последовательного, так и для случайного доступа. Кроме того, глубина очереди на этом графика растет с 1 до 32 команд.
Скорость произвольных операций почти повсеместно измеряется блоками по 4 Кбайт при очередности 32 команды. Хотя этот показатель не совсем точно отражает реальную производительность, он демонстрирует то, что нам хотят показать производители. Мы показываем скорость произвольных операций блоками 4 Кбайт при различной очередности от 1 до 32 команд. Поскольку производительность PCIe-накопителей хорошо масштабируется, в некоторых тестах мы повышаем очередность до 128 команд.
В каждом обзоре мы проводим сравнение между скоростью последовательного чтения и записи на глубине очереди в две команды. Также для каждой глубины очереди мы разбиваем скорость произвольного чтения на гистограмме по группам. Графики произвольных операций по 4 Кбайт поделены на высокие и низкие глубины очередей.
Как мы тестируем HDD и SSD | Смешанные задачи
В типичном представлении в смешанных задачах на пользовательских системах операции чтения занимают 80%, на рабочих станциях - 70%.
Устройства на базе SATA полудуплексные. Они могут осуществлять либо чтение, либо запись, но не обе операции одновременно. Накопители, использующие набор команд SCSI (в том числе SAS), являются дуплексными, то есть они могут считывать и записывать одновременно. Дуплексные устройства справляются со смешанными задачами намного лучше.
Загрузочные накопители подвергаются смешанным нагрузкам, так как система постоянно читает и записывает небольшие объемы данных. При запуске приложения программа не только запускает серию операций чтения, но также регистрирует (записывает) данные на хост. И это происходит сотни раз в минуту.
Накопители, используемые лишь для хранения больших объемов данных, имеют иное соотношение операций чтения/записи. Они не выполняют мелких регистрирующих операций, но осуществляют запись и чтение при передаче файлов в и из системы. Большинство таких второстепенных накопителей используется для хранения данных, которые передаются последовательно. Фильмы, музыка, изображения и другие медиафайлы занимают основную часть второстепенного хранилища.
В следующем разделе мы рассмотрим различные соотношения операций чтения/записи и то, как последовательные данные реагируют на многозадачность во второстепенных средах.
Как мы тестируем HDD и SSD | Устойчивое состояние
Устойчивое состояние производительности часто ассоциируется с задачами производственного класса. По большей части, это действительно так. Пользовательские твердотельные накопители большую часть времени находится в простое. Команда TRIM, алгоритмы сбора мусора и выравнивания износа призваны очищать ячейки NAND, чтобы они оставались чистыми и готовыми для записи новых данных.
Два графика выше демонстрируют то, что мы привыкли называть устойчивой производительностью. В клиентской среде на SSD никогда не ведется запись блоками по 4 Кбайт в течение нескольких часов подряд. Первый график показывает второй проход операций записи. В отличие от первого, в котором все ячейки чистые и готовы принимать данные, тут уже нужна предварительная очистка. Нас больше интересует второй график. Он иллюстрирует скорость произвольных операций в худшем сценарии. В идеальном случае на нем вы должны увидеть высокий уровень выполнения операций IOPS и ровный график без особых отклонений.
Бывают ситуации, когда данные о производительности в устойчивом состоянии являются более актуальным показателем, например, в полупрофессиональных задачах. Тест, включающий смешанные операции с последовательным доступом в устойчивом состоянии, показывает нам, как накопитель ведет себя после тяжелой операции редактирования мультимедиа на вторичном накопителе. Так как в разных пользовательских задачах соотношение операций чтения/записи разное, мы показываем весь диапазон, начиная от 100% операций чтения и заканчивая 0% чтения (то есть тестовым прогоном со 100% операций записи).
Как мы тестируем HDD и SSD | Тесты в реальных приложениях
После синтетических тестов, измеряющих предельные значения производительности, мы переходим к анализу накопителей в реальных программах. Эмуляции действий пользователя для систем хранения мы берем из пакета Futuremark PCMark 8.
Примечание от лаборатории:
Мы используем бенчмарк PCMark 8 Storage для тестирования производительности твердотельных накопителей, жестких дисков и гибридных накопителей, где эмулируется работа с приложениями Adobe Creative Suite, Microsoft Office и нескольких популярных игр. С его помощью можно проверить системный диск или любое другое распознанное устройство хранения, включая внешние накопители. В отличие от синтетических тестов систем хранения, PCMark 8 Storage выявляет реальные различия в производительности между накопителями.
Стандартный тест накопителей в PCMark 8 основывается на работе ряда реальных приложений. Запускается требуемая программа, и во время ее работы записывается вся последовательность ее операций ввода/вывода. Затем PCMark 8 воспроизводит эту последовательность на компьютере, как будто эта задача выполняется в данный момент в режиме реального времени. Тест также воспроизводит остановки потока данных в тех местах, где они появляются в реальной программе. Это самый продвинутый тест, доступный для эмулирования работы такого широкого спектра реальных программ.
Как мы тестируем HDD и SSD | Тест хранилища Futuremark PCMark 8 Storage
| Послед. чтение | Произв. чтение | Послед. запись | Произв. запись | Прочитано данных, Мбайт | Записано данных, Мбайт | |
| Photoshop Light | 1508 | 17525 | 18342 | 1743 | 313 | 2336 |
| Photoshop Heavy | 4277 | 18655 | 44742 | 2065 | 468 | 5640 |
| Illustrator | 1036 | 21923 | 682 | 532 | 373 | 89 |
| InDesign | 2359 | 22207 | 4874 | 927 | 401 | 624 |
| After Effects | 1772 | 17793 | 86 | 500 | 311 | 16 |
| Word | 152 | 4302 | 748 | 205 | 107 | 95 |
| Excel | 72 | 3148 | 119 | 87 | 73 | 15 |
| PowerPoint | 56 | 3441 | 147 | 107 | 83 | 21 |
| World of Warcraft | 1415 | 14927 | 10 | 659 | 390 | 5 |
| Battlefield 3 | 5782 | 43487 | 218 | 431 | 887 | 28 |
Стандартный тестовый прогон предоставляет результат для каждого отдельного теста в виде суммарного времени обслуживания задачи накопителем. Чаще всего эти цифры демонстрируют только небольшие различия между премиальными и бюджетными продуктами. В реальности происходит примерно то же самое.
PCMark также показывает среднюю пропускную способность во всех тестах. Этот результат включает широкий спектр значений из всех программ и является усреднением после часа тестовой работы.
Страница: 
1 2 
|
![Как мы тестируем HDD и SSD. Отзывы в Клубе экспертов THG [ 2 отзывов]](/forum/images/icons/icon5.gif){kind=icon}
