Intel SSD 710: обзор и тест SSD на технологии HET MLC – THG.RU

Введение

В самых больших центрах обработки данных и в лабораториях, оснащённых сверхвысокопроизводительными компьютерами вы найдёте некоторую часть выпускаемого высокопроизводительного аппаратного обеспечения для компьютеров; и эти “железки” потрясут вас до глубины души. Когда заходит речь о высокопроизводительном хранении данных в подобных средах, чаще всего в почёте оказываются SSD на основе технологии элементов памяти с одноуровневыми ячейками (SLC) за их отличную производительность, а также энергоэффективность и надёжность.

Когда производители только начинали выпускать твердотельные диски, SSD с технологией флэш-памяти с многоуровневыми ячейками (MLC) на основе памяти SLC считались неподходящими для интенсивных по характеру записи рабочих нагрузок многих серверов. Эта технология выдерживает меньшее количество циклов программирования и стирания (P/E) до снижения производительности. Более того, флэш-память MLC достигает меньших скоростей записи, чем у ячеек на основе SLC. А в процессе эксплуатации память MLC использует меньше электроэнергии (важный факт для центра обработки данных, который вмещает в себя тысячи накопителей).

5000 X25-Es на хостинге Softlayer.

В результате многие IT-менеджеры ищут накопители на основе памяти SLC для таких приложений, в которых защита данных и скорость работы являются важнейшими факторами. Если быть конкретными, то модель Intel X25-E (впервые мы заговорили о ней ещё в 2009 в статье “Intel X25-E: SSD, опередивший конкурентов”) стала эталоном, с которым сравнивают другие твердотельные диски корпоративного класса.

Однако существует несколько проблем. Во-первых, как мы видим из названия модели, ячейка флэш-памяти SLC хранит только один бит информации. Расчётное значение MLC-памяти равно двум битам. Сразу же можно увидеть, что технология с многоуровневыми ячейками способствует тому, чтобы у многих современных SSD имелось в наличии больше ёмкости. Сравните эти данные с моделью Intel X25-E, у которой верхний предел ёмкости составляет 64 Гбайт. Вторая проблема – это стоимость твердотельных дисков. Тот же 64-Гбайт накопитель продаётся по цене $800, что составляет более $12 за гигабайт хранимых данных.

Очевидно, что, если бы производители поняли, каким образом довести до сведения предприятий преимущества использования флэш-памяти NAND на основе технологии MLC, не соглашаясь на уступки в вопросах сохранности данных, у них, по крайней мере, появилась бы причина, которая побудила бы производителей начать совмещать друг с другом всё бoльшие по объёмам SSD в RAID-массивы или использовать их по одиночке в качестве устройств для кэширования в многоуровневой подсистеме для хранения данных, не так ли?

По крайней мере, Intel думает именно так. Компания полностью прекратила выпускать модель X25-E в пользу нового SSD 710, переключившись с дорогой SLC на более доступную по цене MLC-память.

Несмотря на тот факт, что новый накопитель для центров обработки данных от Intel несёт в себе флэш-память MLC, представители компании заявили о том, что эта модель во многом отличается от серийно выпускаемого SSD 320. Память NAND, используемая в новом твердотельном диске корпоративного класса от Intel, дублируется “High Endurance Technology (HET) MLC” (технология производства твердотельных накопителей с улучшенной износостойкостью на основе флэш-памяти с многоуровневыми ячейками), которая пытается уравновесить преимущества в ёмкости у MLC и выносливость к операциям записи у SLC-памяти.

Как и следовало ожидать, отход от флэш-памяти SLC невозможен без компромиссов. Однако, если взглянуть на ситуацию в широком плане, это имеет смысл. Если вы скомбинируете технические сложности производства SLC-памяти и фактор положительного эффекта вследствие увеличения масштабов производства, то получите, что при одинаковой плотности записи флэш-память SLC NAND стoит в 4 раза дороже MLC, согласно данным iSuppli. Накопитель на основе флэш-памяти MLC будет намного более доступным для чувствительных к ценам предприятий малого и среднего бизнеса, а также для крупных центров обработки данных.

Давайте посмотрим ещё и на разницу в цене за 1 Гбайт. Начальная цена модели X25-E составляла примерно $14/Гбайт. Больше двух лет спустя, как раз перед объявлением Intel о прекращении выпуска SSD X25-E, цена упала до $11/Гбайт. Всё же это на 40% больше, чем у нового SSD 710. Но, конечно, дело не только в стоимости этого диска.

Ориентированные на потребителя SSD всё ещё находятся на уровне около $2/Гбайт. И потому твердотельный диск на основе флэш-памяти MLC по цене $6,50/Гбайт вызовет удивление у покупателя. Однако технология HET MLC, поддерживаемая новым Intel SSD 710, подразумевает выносливость к операциям записи в 30 раз больше, чем у более дешёвого решения MLC потребительского класса. Итак, если допустить, что 25-нм флэш-память MLC NAND рассчитана на 3 000 циклов программирования/стирания, то технология HET MLC должна показать результаты на уровне где-то 90 000 циклов. Подобный предел выносливости к операциям записи, схожий с показателями SLC-памяти, призван уменьшить смятение среди IT-менеджеров, которые в настоящее время не могут уже купить модель X25-E и которым взамен предлагают другой твердотельный диск, SSD 710. Пока же значительно более низкая цена за гигабайт рассчитана на привлечение такого контингента покупателей, которые привыкли использовать обычные жёсткие диски, поскольку не могут смириться с большой переплатой за флэш-память SLC для хранения своих критически важных данных.

Заглянем внутрь SSD 710: кое-что новое и кое-что старое

Контроллер Intel PC29AS21BA0 NAND

Хотя технически это принципиально новое семейство твердотельных дисков, всё, что скрывается под корпусом SSD 710, нам уже знакомо. Фактически, этот ориентированный на крупные предприятия накопитель является зеркальным отражением ориентированной на потребителя модели SSD 320. Оба накопителя обладают десятиканальной архитектурой на базе контроллера Intel PC29AS21BA0. Разница между ними, естественно, в том, что в твердотельном диске 710 SSD используется технология HET MLC, виновная в снижении скорости записи. Кроме контроллера и флэш-памяти NAND, модели SSD 320 и 710 обладают возможностью использовать шифрование AES-128 и защищать данные во время резких перепадов напряжения путём применения встроенных конденсаторов.

Положите рядом твердотельные диски SSD 320 на 300 Гбайт и SSD 710 на 200 Гбайт; вам будет сложно отличить один от другого.

Как и у 300 Гбайт SSD 320 из нашей лаборатории, накопитель Intel 200 Гбайт SSD 710 располагает 20 микросхемами NAND-памяти, каждая из которых добавляет 16 Гбайт к ёмкости диска. Но, поскольку у каждого твердотельного диска печатная плата внешне идентична, предложение для крупных предприятий от компании-разработчика заключается в гарантированном выделении 40% от объёма флэш-памяти. Это самая высокая цифра, которую мы видели у любого из продуктов. Это критическая составляющая при адаптации технологии MLC в области корпоративных решений, хотя, при увеличении гарантированного выделения некоторого объёма флэш-памяти снижается “усиление” записи, что, в свою очередь, положительно влияет на выносливость накопителя.

Количество записанных терабайт (TBW) = (Ёмкость устройства пользователя в байтах * Выносливость в циклах программирования/стирания) / (2 * “усиление” записи * 1 000).

Цифра в 40% всё-таки звучит внушительно, но Intel рекомендует модель с ещё бoльшим показателем гарантированного выделения флэш-памяти для приложений с большой нагрузкой по операциям записи. Если бы этот накопитель позволял выделить дополнительно ещё 20% флэш-памяти NAND, выносливость в ходе операций записи возросла бы ещё на 50% или больше. Сочетание технологии HET MLC с большим объёмом выделенной флэш-памяти NAND позволяет модели SSD 710 достичь предела выносливости, который в 33 раза больше, чем у пользующейся благосклонностью потребителей модели SSD 320.

Хотя существует формула, которую можно использовать для подсчёта выносливости твердотельных дисков корпоративного и потребительского класса, в обоих решениях используются разные спецификации. После того, как все доступные циклы программирования/стирания будут использованы, ячейки флэш-памяти NAND на твердотельном диске потребительского класса (таком, как SSD 320) будут хранить данные в течение 12 месяцев. На SSD корпоративного класса (таком, как SSD 710) возможно сохранять данные только в течение трёх месяцев, что довольно неплохо. В мире хранения данных на уровне корпораций потребность в смене дефектного накопителя возникает в течение нескольких часов, поэтому более продолжительный период хранения данных не требуется.

HET MLC: сверхмощная флэш-память MLC или упрощённая версия SLC?

Твердотельный диск SSD 320: технология MLC

Технология HET MLC

Пришло время рассмотреть технологию High Endurance Technology MLC со всех сторон, поскольку она пока ещё новая и, честно говоря, вызывает некоторое замешательство. Согласно информации, полученной от компании Intel, технология HET обеспечивает выносливость при операциях записи на уровне флэш-памяти SLC. Это достигается двумя способами:

1. Отбор кристаллов флэш-памяти MLC потребительского класса для получения более высокой выносливости;
2. Увеличением цикла программирования страниц (tProg).

Кстати, две этих характерных черты – это то, что определяет флэш-память eMLC (MLC корпоративного класса). Другими словами, технология HET – это не что иное, как маркетинговый термин. На уровне технологии компания Micron объясняет нам, что сортировка кристаллов (отбор самых лучших кристаллов с кремниевой пластины) приводит к получению оптимистичных результатов – приросту выносливости по операциям записи в два раза. Однако компания ссылается на значения выносливости из спецификации eMLC, которые в шесть раз выше, чем у MLC потребительского класса. Увеличение цикла программирования увеличивает разницу между этими двумя типами памяти, поскольку вполне вероятно увеличение коэффициента выносливости в два или три раза.

Несмотря на то, что сортировка кристаллов кажется лёгким (хотя и затратным) способом отбора лучших чипов памяти без изменений производительности в худшую сторону, увеличение времени, необходимого для программирования страницы, не звучит так же привлекательно. И тут мы возвращаемся к разнице между двумя типами флэш-памяти – MLC и SLC NAND.

Опорное напряжение для флэш-памяти SLC-типа

Флэш-память с одноуровневыми ячейками сохраняет один бит на ячейку. Это однобитная бинарная система, то есть используется либо “0”, либо “1”. MLC-память хранит до двух бит на ячейку, поэтому существуют четыре состояния, которые представляют все возможные комбинации. И хотя на бумаге всё это выглядит ясным, есть определённые затраты, связанные с повышающейся плотностью хранения данных.

Опорное напряжение для флэш-памяти MLC-типа

У флэш-памяти есть лишь определённое количество допустимого отклонения напряжения. Нельзя просто взять и поднять напряжение в два раза, чтобы увеличить количество состояний. Вместо этого необходимо более чёткое разделение между всеми состояниями. Это означает больше программирования для манипулирования точно определённым количеством заряда, хранящегося на плавающем затворе транзистора. Оба типа памяти – MLC и SLC – работают схожим образом. Однако флэш-памяти MLC требуется больше точности при работе с напряжением.

Initial MLC Placement – первоначальное расположение флэш-памяти MLC, MLC Degrade – износ MLC

С течением времени циклы программирования/стирания медленно расходуются, однако их количество для операций чтения, определяющие срок эксплуатации для каждой ячейки, становятся всё меньше и меньше в результате:

• Потери заряда вследствие окисления ячеек памяти;
• Чрезмерного программирования, вызванного ошибочными операциями при программировании;
• Программирования смежных стёртых ячеек из-за интенсивной нагрузки по операциям чтения или записи.

В результате, по прошествии какого-то времени накопитель сталкивается с проблемами хранения данных и ошибками, связанными с операциями чтения. Проще говоря, ячейки изнашиваются. Это не проблема для дисков на основе SLC-памяти, поскольку в них есть только одна контрольная точка. Но флэш-память MLC полностью отличается от SLC, вот почему расширение цикла программирования страниц оказывает заметное влияние на выносливость диска.

В сущности, тратится дополнительное время на отсылку более точного заряда в ячейку памяти. Это приводит к увеличению вероятности записи в ячейку заряда в границе необходимого уровня, а следовательно, созданию намного большего “пространства” между контрольными точками и увеличению износа, который сможет выдержать каждая ячейка. Результат – более высокая выносливость за счёт меньшей производительности. Такое длинное объяснение, наши уважаемые читатели, служит ответом на вопрос, почему у модели SSD 710 настолько низкая скорость случайных операций записи, а именно 2 700 IOPS.

HET MLC: как в действительности выглядит выносливость?

Сотрудники Intel не назвали нам точное количество циклов программирования/стирания, которые может выдержать их 25-нм флэш-память HET MLC. Однако мы не будем слишком доверять их информации о технических характеристиках модели 710, а точнее, о её высоком уровне выносливости, поскольку можем сами высчитать нужное нам значение, используя информацию из S.M.A.R.T., которая присутствует в новейших твердотельных дисках от Intel.

Индикатор износа носителя – это число S.M.A.R.T. (E9) на всех SSD, показывающее, сколько циклов программирования/стирания использовано по шкале от 100 до 1. Можно сравнить его с одометром у машин. Тем не менее, применение этого значения требует месяцев тестирования.

Для сравнения, счётчики рабочей нагрузки от Intel похожи на счётчики ежедневного пробега в машинах, потому что они измеряют выносливость в течение фиксированного промежутка времени. Ещё лучше то, что они обеспечивают более подробную информацию по износу, из-за чего становится проще измерить износ за день. Однако ни один из этих счётчиков рабочей нагрузки не появляется до тех пор, пока накопитель не будет использован в течение 60 минут или больше. Исходя из практического опыта, мы должны заметить, что одного часа для нас недостаточно, чтобы провести точные измерения, вот почему наши значения выносливости основаны на 6-часовой рабочей нагрузке.

Счётчик начинает работу в тот момент, когда вы подключаете накопитель, поэтому вам придётся сбросить его показания, если захотите сами провести этот тест. Этого можно достичь, послав команду 0x40 при помощи утилиты smartctl.

Если вы используете программу, которая собирает информацию о диске, например, CrystalDiskInfo, все данные S.M.A.R.T. будут выводиться в шестнадцатеричной системе счисления, то есть вам придётся переконвертировать полученные сведения в десятичные числа, прежде чем продолжить. Поле E2 является почти уникальным, потому что число, содержащееся в нём, действительно только для положения до трёх десятичных разрядов и хранится в бинарном формате IEC. Итак, после конвертации необработанного значения E2 в десятичное вам нужно разделить это число на 1024, чтобы получить процентное отношение.

Прежде чем мы перейдём к результатам наших тестов, необходимо кое-что объяснить вам с точки зрения математики. Если отбросить на минуту формулу JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council – Объединённый технический совет по электронным устройствам), что мы знаем о выносливости по операциям записи? Вот правила, применимые ко всем SSD:

• Число операций записи на хосте / число операций записи на флэш-память NAND = число израсходованных циклов программирования/стирания / общее число циклов программирования/стирания
• Число использованных циклов программирования/стирания / общее число циклов программирования/стирания = индикатор износа носителя (шкала от 100 до 1).
• 100% последовательных операций записи означает то, что число операций записи на хосте = числу операций записи на флэш-память NAND (усиление записи = 1).

Если воспользоваться этими тремя формулами, можно вычислить выносливость по операциям записи накопителя SSD 710, используя показания модели SSD 320 в качестве контрольной точки.

Начиная со 100% последовательных операций записи (усиление записи равно единице), мы видим, что выносливость по операциям записи у SSD 710 приблизительно от 4 до 5 раз выше, чем у накопителя SSD 320. Упростим нашу задачу и возьмём среднее значение, то есть разницу в 4,5 раза.

Ранее сотрудники Intel упоминали о том, что флэш-память NAND в их модели SSD 320 рассчитана на 5 000 циклов. Это ставит диск SSD 710 где-то между значениями 20 000 и 25 000 циклов программирования/стирания, что соответствует тому, что, по словам сотрудников, должны выдерживать тестируемые нами модели памяти eMLC.

Теперь, когда мы знаем, что представляет собой MWI (индикатор износа носителя) и 100% показатель последовательных операций записи, можно проверить, чему равно значение усиления записи при рабочей нагрузке в виде случайных операций записи с высоким показателем глубины записи.

Интересно то, что усиление записи выше у модели SSD 710. Как бы то ни было, за тот же период времени накопитель 710 может записать данных в два раза больше, чем модель Intel 320. Предположительно, это станет причиной для гарантированного выделения большего объёма флэш-памяти, но всё скоро приходит в норму.

Что ещё более важно, у обоих накопителей значения выносливости лучше, чем те, на которые ссылаются сотрудники Intel, и это доказывает, что спецификации JEDEC склонны недооценивать реальное значение выносливости. При той же случайной рабочей нагрузке все циклы программирования/записи на SSD 320 будут использованы меньше чем за год, тогда как модель SSD 710 будет работать ещё три года или больше.

Тестовое аппаратное обеспечение и тестовые настройки

Результаты тестов

Storage Bench v1.0 и PCMark 7

Хотя Intel SSD 710 не является потребительским накопителем, утилита PCMark 7 и наша собственная программа Storage Bench v1.0 предоставляют быстрый и действенный способ для проверки производительности хранилищ данных. Если вы не знакомы с утилитой Storage Bench v1.0, рекомендуем вам прочитать нашу статью “Тест семи SSD на базе SandForce второго поколения”.

Спецификации производительности, предоставляемые для твердотельных дисков SSD 320 и 710, практически идентичны, вот почему нас не удивило то, что и рейтинги у данных моделей похожи. Только модель 710 немного отстаёт от 320-той, и в качестве объяснения этому мы бы назвали более низкую скорость случайных операций записи, свойственную флэш-памяти eMLC NAND. Тем не менее, в сравнении с Micron P300 на базе памяти SLC, последняя модель SSD корпоративного класса от Intel значительно отстаёт по показателям.

Несмотря на то, что в наш обзор мы включили для сравнения накопители, ориентированные на энтузиастов, SSD 710 не является продуктом для этой категории пользователей. В перспективе мы надеемся получить хорошие результаты по поводу того, каким образом производители приведут в равновесие производительность и надёжность, даже если придётся добавить в наш обзор накопители, которые работают быстрее, стоят меньше, но, в конечном счёте, не подходят для применения в качестве накопителей корпоративного класса из нашего перечня из-за полученных результатов.

Производительность случайных операций блоками по 4 кбайт и последовательных операций блоками по 128 кбайт

Все показатели приводятся здесь лишь для информации, но они не дают нам достаточно данных об особых характеристиках производительности накопителя. Вот почему всё же важно рассмотреть показатели случайных операций чтения, случайных операций записи, последовательных операций чтения и последовательных операций записи.

Даже несмотря на то, что модель SSD 710 является накопителем корпоративного класса, предположив, что она предназначена для того, чтобы справляться с интенсивными рабочими нагрузками, когда операции ввода/вывода сравнимы друг с другом, мы приступили к синтетическим тестам с глубиной очереди, равной единице, чтобы сравнить базовую производительность с другими SSD. Вскоре мы перейдём к рабочим нагрузкам корпоративного класса.

Скорость случайных операций чтения для накопителя 710 очень похожа на показания модели 320. Опять же, для нас это не стало большим сюрпризом.

Накопитель SSD 710 обладает заданной скоростью случайных операций записи, которая почти в 10 раз ниже, чем у модели 320, но это применимо только к высоким значениям глубины очереди, при которых все производители твердотельных дисков в качестве эталонных значений в своих продуктах указывают самые высокие из возможных значений производительности. Когда мы возвращаемся к значению глубины очереди, равному единице, накопитель SSD 710 снова ведёт себя очень похоже на Intel SSD 320.

В технических данных Intel также представлены почти идентичные значения последовательной производительности у продуктов корпоративного и потребительского класса. Но это опять применимо только для случаев, когда значения глубины очереди высокие. Когда активна только одна операция ввода/вывода, накопитель SSD 710 показывает производительность примерно на 15% больше при последовательных операциях чтения и схожий результат при последовательных операциях записи.

По сравнению с моделью P300, твердотельный диск SSD 710 предлагает производительность на ~50% ниже для последовательных операций чтения и записи. Тем не менее, вы должны сами для себя решить, стoит ли накопитель от Micron таких денег; за 200 Гбайт модель в онлайн магазинах просят чуть менее $2 000.

Производительность в приложениях корпоративного класса

В любом виде рабочих нагрузок вы столкнётесь с периодами низкой активности, даже в решениях для предприятий. Однако это больше касается центров обработки данных, а не настольных рабочих станций, где можно ожидать случайного доступа при большом количестве отложенных операций ввода/вывода.

При выполнении случайных операций чтения накопитель SSD 710 предлагает производительность, близкую к модели 320, даже при более высоких значениях глубины очереди.

Тем не менее, операции чтения – это уже другая история. Как только мы перешли к глубине очереди, равной четырём (фактически, 16, поскольку мы использовали четыре потока), диск SSD 710 начал выбиваться в лидеры, обгоняя модель 320. Но, в лучшем случае, первый накопитель смог достичь только 20-30% преимущества перед вторым. Очевидно, этого недостаточно, чтобы сопоставить этот результат со скоростью твердотельных дисков SATA 6 Гбит/с, которая имеет смысл, поскольку собственный контроллер Intel является устройством, работающим со скоростью 3 Гбит/с.

Почему так получилось, что SSD 710 превзошёл по значениям производительности модель SSD 320, в то время как предполагалось, что его показатели для операций записи будут менее высокими? В решениях корпоративного класса система всегда записывает случайные данные на всю поверхность LBA (Logical Block Addressing – логическая адресация блоков), так как у твердотельного диска существует тенденция – стремиться к тому, чтобы быть пустым (это как накопитель, использованный в качестве кэша). Когда поверхность LBA увеличивается, производительность случайных операций записи падает, потому что контроллеру необходимо выполнять больше операций с диском, таких как “сборка мусора”, чтобы поддерживать исправность накопителя и уровень его производительности. И наоборот, накопители потребительского класса, по меньшей мере, частично заполнены постоянными данными, вот почему производительность измеряется в фиксированном LBA-пространстве. Однако мы проводим тесты, чтобы узнать относительную производительность, поэтому тестируемое LBA-пространство установлено точно на уровне 16 Гбайт.

Испытывая сценарий рабочей нагрузки базы данных, твердотельный диск SSD 710 показывает лучшую производительность, чем его ориентированный на потребителя собрат, но скорости эти всё ещё относительно (и весьма объяснимо) малы, по сравнению с конкурирующими SSD SATA 6 Гбит/с. Когда мы объединяем две модели 710 в один массив, производительность повышается, хотя и не линейно. В лучшем случае, производительность в массиве RAID 0 всё ещё не равна показателям твердотельных дисков на основе флэш-памяти SLC, таких как модель P300.

Профиль файлового сервера задействует более интенсивную рабочую нагрузку по операциям чтения, поэтому накопитель 710 лучше масштабируется в RAID. Однако, это также и область, в которой большинство из SSD SATA 6 Гбит/с показывают поразительные результаты.

Это становится особенно заметно на примере предельных значений, где Vertex 3 показал больше 33 000 IOPS. Это на 5 000 IOPS выше, чем у двух накопителей 710, объединённых в RAID-массив. Хотя модель Vertex 3 нельзя напрямую сравнивать с накопителями из нашего обзора, но вот Vertex 3 Pro вполне можно, и производительность этот диск показывает очень похожую. Хотя этому накопителю ещё нужно проявить себя в среде решений для корпораций.

Профиль веб-сервера похож на вышеупомянутую рабочую нагрузку для файлового сервера. Он состоит на 100% из операций чтения и предоставляет больше веса меньшим размерам при передаче данных. В результате, мы, наконец, столкнулись с ситуацией, когда пара накопителей 710, объединённых в массив RAID 0, смогла обойти по показателям диск P300 на основе флэш-памяти SLC и скоростную модель Vertex 3. Тем не менее, это произошло только при значениях глубины очереди больше 16. В конфигурации с одним накопителем диск SSD 710 ненамного обогнал по показателям модель 320.

Производительность последовательных операций в зависимости от размера передаваемых данных

Есть целый ряд рабочих нагрузок, ориентированных на решения корпоративного класса, при которых передаётся много случайных данных. Хорошими примерами таких нагрузок являются обмен информацией в информационных банках и оперативная обработка транзакций. К последовательным задачам можно отнести запись журналов регистрации или резервное копирование данных на диск. Но в любом случае, вы получите ещё более впечатляющие цифры при операциях ввода/вывода, используя эти решения, а не работая в среде настольной системы, вот почему мы настроили ATTO, чтобы использовать её максимальное значение глубины очереди, равное 10.

При высоких значениях глубины очереди RAID-массив действительно показывает лучшую производительность для небольших размеров передаваемых данных. С каждым запросом страницы теряется некоторая часть производительности устройства (8 кбайт), поэтому масштабирование с использованием объединения физических дисков в один виртуальный, бoльшего объёма, – это единственный способ улучшить наши результаты в этой области.

Тогда как RAID-массив стоит особняком при выполнении операций чтения, он отнюдь не лидирует в нашем тесте на скорость записи данных; модели SSD 710 показали производительность где-то на 40% больше. В конфигурации с одним накопителем диск 710 продолжает вести себя, как накопитель 320.

Технология сжатия данных контроллера SandForce на самом деле позволяет увидеть некоторые вещи в перспективе, поскольку твердотельный диск Vertex 3 оставил далеко позади другие SSD по результатам передачи данных, размер которых превышал 32 кбайт. Это единственный SSD из всей группы, который с лёгкостью преодолел рубеж в 500 Мбайт/с, хотя мы опираемся на тот факт, что ATTO использует сжимаемые данные (такие как журналы регистрации событий), чтобы получить такие результаты. Если тот же накопитель будет выполнять тут же операцию с несжимаемыми данными при той же глубине очереди, то пропускная способность упадёт примерно до 240 Мбайт/с (при работе с блоками по 128 кбайт).

Производительность в течение продолжительного времени

Согласно вышеприведённому рисунку, который мы позаимствовали из информации с конференции Flash Memory Summit, проводившейся в этом году в Санта-Кларе (Santa Clara), существует много допущений, относящихся к среде, в которой работают корпорации, поскольку они связаны с настольными системами. Накопители корпоративного класса доступны 24 часа в сутки 7 дней в неделю, их следует оценивать после достижения установившегося значения производительности, времени на простой у таких устройств нет, а последствия сбоя могут быть катастрофическими.

Когда к накопителю обращаются весь день, каждый день, и он работает при устоявшейся нагрузке, производительность должна быть и приемлемой, и прогнозируемой. Если рабочая нагрузка применяется к серверу в течение более длительного, чем обычно, периода времени, то накопитель не будет оставаться в режиме простоя достаточно долго для того, чтобы в фоновом режиме произвести “сборку мусора” и поместить разбросанные страницы в одиночные блоки, тем самым вернув какую-то часть производительности и понизив усиление записи. Естественно, плохо, когда накопитель не может справиться с поставленными перед ним задачами.

Чистая производительность

Intel SSD 710: чистая производительность

Intel SSD 320: чистая производительность

Изучение того, какую производительность может показать накопитель с течением времени, не такой уж и сложный процесс. Во-первых, нам необходимо заполнить всё доступное пользователям пространство, используя последовательные операции записи, то есть сделать накопитель “заполненным”, изменённым. Потом мы применим к нему случайные операции записи блоками по 4 кбайт при глубине очереди 32. Однако, поскольку накопитель заполнен информацией, в процессе сборки мусора он не сможет объединить разбросанные страницы в свободные блоки. Когда мы снова приступим к записи последовательных данных, воздействие активного процесса сборки мусора станет заметным.

Случайные операции записи, 20 минут

Intel SSD 710

Intel SSD 320

Если производительность диска быстро восстанавливается, вы можете быть абсолютно уверены в том, что происходит активная сборка большого количества мусора.

Когда мы подвергли твердотельный диск SSD 710 20-минутной нагрузке в виде невероятно больших объёмов случайных операций записи, мы начали замечать небольшие отличия между дисками. Тогда как модель 320 проводит сборку мусора в приоритетном режиме в течение довольно продолжительного промежутка времени, накопитель 710 имеет тенденцию проводить сборку больших объёмов мусора одновременно. В результате мы наблюдали один резкий спад производительности, после которого диск достаточно быстро вернулся в прежнее состояние.

Однако это не единственное различие. Если вы посмотрите на таблицу показателей модели 320, вам станет ясно, что некоторая часть процесса сборки мусора проводится в ходе операций чтения. Мы сможем подтвердить это, вернувшись к тесту на выносливость. После того, как профиль базы данных был задействован в течение шести часов, мы получили бoльшее значение усиления записи.

Твердотельный накопитель SSD 710 не проводит сборку мусора в ходе операций чтения, но его значение усиления записи понижается, что становится возможным из-за 40% гарантированного выделения объёма памяти, что, в свою очередь, приводит к уменьшению количества перераспределений данных, необходимых для оптимизации производительности.

Примечание к таблице:

• WA – Write Amplification – усиление записи
• TBW – Total Bytes Written – общее число записанных байтов

Возможно, все эти красивые рисунки, отображающие производительность в диапазоне до 100 Мбайт/с, рисуют перед нами чрезмерно оптимистичную картину производительности. Подвергнув накопитель SSD 320 операциям записи блоками по 4 кбайт в течение 20 минут, мы всё же получили довольно слабую модель рабочей нагрузки, ориентированную на настольные системы. Если мы будем поддерживать эту рабочую нагрузку в течение нескольких часов, а примерно такую картину вы и увидите на любом крупном предприятии, скорость случайных операций записи упадёт до 20 Мбайт/с. Когда мы заставили накопитель Intel SSD 710 в течение часа производить случайные операции записи, его преимущество перед твердотельными накопителями, ориентированными на настольные системы, стало ещё более очевидным.

Случайные операции записи, 60 минут

Intel SSD 710: случайные операции записи в течение 60 минут.

Intel SSD 320: случайные операции записи в течение 60 минут.

Согласно утилите Iometer, производительность последовательного чтения/записи должна быть в диапазоне 175-200 Мбайт/с. Тем не менее, производительность резко падает, поскольку только небольшая часть мусора собирается в режиме реального времени.

Если объединить эти результаты с результатами теста на выносливость, мы увидим, что модель 710 проводит сборку мусора в приоритетном режиме тщательнее, отчасти из-за большого объёма гарантированной памяти. В целом, это способствует получению минимальной скорости последовательной записи в 60 Мбайт/с. Для сравнения: накопитель 320 больше полагается на сборку мусора в фоновом режиме (особенно в ходе операций чтения), чтобы иметь возможность вернуться к прежнему уровню производительности.

По прошествии 30 минут в режиме простоя

Intel SSD 710: по прошествии 30 минут в режиме простоя.

Intel SSD 320: по прошествии 30 минут в режиме простоя.

В обоих случаях, если дать возможность накопителям некоторое время провести в режиме простоя, производительность возвращается к уровню “чистых” показателей, даже без функции TRIM.

Intel SSD 710: предприятиям становится всё проще сохранять данные?

Ирония заключается в том, что сегмент решений корпоративного класса, которые зачастую могут выбрать аппаратное обеспечение с наибольшей производительностью и практически немедленно начать его использовать, также должен с осторожностью относиться к непроверенным технологиям. Потребовалось довольно долгое время, чтобы твердотельные диски заняли свою нишу в центрах обработки данных, но в настоящее время SSD убирают узкие места в серверах, точно так же, как до этого они это сделали в настольных системах больше трёх лет назад, когда Intel впервые выпустила на рынок модель X25-M.

Тогда ориентированные на крупные предприятия накопители X25-E отличались самыми впечатляющими показателями. Тем не менее, обе модели были сравнительно небольшими и довольно дорогими, что влияло на вероятность их приобретения. В настоящее время диск SSD 710 показал нам результаты, из-за которых мы, не кривя душой, можем назвать его намного более зрелым продуктом, оснащённым контроллером, который совершенствовался в ходе своего длительного срока службы, и флэш-памятью HET MLC, которая, по заверениям производителей, перенесёт качественную память NAND для вычислительных задач, используемую в накопителях для настольных систем. В то же время, мы вынуждены пойти на компромисс. В интересах снижения цен на эти устройства и выпуска высокопроизводительных моделей эта самая производительность отходит на второй план из-за контроллера 3 Гбит/с.

А хотят ли крупные предприятия идти на такой компромисс? Нам сложно об этом судить. С одной стороны, наши собственные исследования говорят о том, что Intel следует установить стандарт надёжности для SSD. И бизнес, который ранее сдерживался возможностями жёстких дисков, мог бы много получить, из-за возможности выбрать твердотельные диски с большой ёмкостью вместо намного менее вместительного и уже не выпускающегося накопителя X25-E. С другой стороны, есть ряд приложений, которым требуется как можно больше производительности, отсюда мы получаем растущую популярность твердотельных дисков на базе PCIe, не ограниченных спецификациями SATA.

Хотите ещё одну новость? Intel планирует обратиться и к этому сегменту рынка; вскоре компания выпустит модель SSD 720, оснащённую памятью SLC NAND и интерфейсом PCI Express. Об этом чуть ниже.

Твердотельные диски Intel SSD 320 и SSD 710.

О модели SSD 720 мы можем сказать только то, что накопитель Intel на базе HET MLC действительно должен обладать исключительной выносливостью по операциям записи. Если перейти к цифрам, мы рассчитали 1818-терабайтное значение для нашего диска 200 Гбайт SSD 710. Это в 17 раз больше, чем у ориентированной на обыкновенного пользователя модели SSD 320. Конечно, это не 33 раза, о которых упоминали сотрудники Intel на конференции IDF, но мы, несомненно, готовы засвидетельствовать то, что такой добротный накопитель предназначен именно для применения в решениях корпоративного класса.

Первоначально гарантийное обязательство компании на модель SSD 710 нас обеспокоило, поскольку туда были включены некоторые довольно нестандартные пункты. Большинство твердотельных накопителей от Intel имеет обычную трёхгодичную гарантию (кроме модели SSD 320, у которой гарантия даётся на пять лет), но в гарантийном обязательстве на накопитель 710 говорится о трёхлетней гарантии либо о том сроке, когда индикатор износа носителя (E9) достигнет 1, в зависимости от того, что произойдёт раньше. Однако, применив элементарные знания по математике, мы обнаружили, что потребуется 4,2 года, чтобы 200 Гбайт SSD 710 использовал все отведённые ему циклы программирования/стирания, при условии что рабочая нагрузка на 100% будет состоять из случайных операций записи блоками по 4 кбайт, накопитель будет работать в режиме 24×7 (24 часа в сутки, 7 дней в неделю) при глубине очереди 32. Кстати, это составит около 880 Гбайт данных в день. Сравните этот результат с данными по диску SSD 320 объёмом 300 Гбайт, который придёт в негодность уже через год.

Введите в режим работы накопителя небольшой период простоя и сделайте так, чтобы 2/3 его нагрузки составляли операции чтения, и тогда Intel SSD 710, кажется, будет способен выдержать шесть или семь лет подобной рабочей нагрузки, прежде чем наступит вероятный срок износа этой модели. Опять же, речь идёт о режиме работы 24×7. Удивительно то, что последовательная передача данных оказалась в этой ситуации сдерживающим фактором. Пока усиление записи низкое, данные передаются с довольно неплохой скоростью в 200 Мбайт/с или около того, при этом за день перемещается до 15,5 Тбайт информации, что, вполне вероятно, приведёт к значительно более быстрому износу накопителя.

Итак, полностью изучив возможности твердотельного диска SSD 710 корпоративного класса, мы переходим к вопросу о стоимости этого устройства. На рынке ещё не существует продукции, подобной новому накопителю от Intel, поэтому придётся сравнивать 200 Гбайт SSD 710 по цене $1200 с 200 Гбайт P300 за $2100. Похвально то, что Intel предлагает предприятиям с небольшим бюджетом относительно недорогие продукты на базе флэш-памяти eMLC, в сравнении с выходящим из употребления решением на базе флэш-памяти SLC. Для таких целей имеет смысл приобрести SSD, если вам необходима большая ёмкость и надёжность на уровне решений корпоративного класса. Приложения, чувствительные к производительности, пока ещё работают намного лучше на накопителях на базе флэш-памяти SLC, таких как модель P300. Компания Intel планирует вскоре занять свою нишу и на этом отдельном сегменте рынка с выходом модели Intel SSD 720.