|
Обзор Intel SSD DC P3700 | Корпоративный накопитель с поддержкой NVMe
SSD с интерфейсом PCI Express – явление не новое. OCZ и Fusion-io уже несколько лет продвигают их на рынок. Данный интерфейс освобождает производителей от физических и архитектурных ограничений стандарта SATA. Однако в прошлом SSD на базе PCIe являлись просто SATA-устройствами с HBA на одной карте расширения. Были и заметные исключения, как, например, Micron P320h и P420m, в которых используется "родной" контроллер PCIe-на -NAND. Но это были грубые решения, созданные с целью достижения более высокой производительности. Даже прошлые продукты Intel, такие, как
Очевидно, что форм-фактор данных устройств отличается от форм-фактора традиционных жёстких дисков, которые мы привыкли рассматривать. Но в архитектурном плане SSD на PCIe всё же были нам знакомы. Некоторые из них характеризовались просто сумасшедшей скоростью, но по всем признакам являлись нишевыми продуктами. Не было единого стандарта, который мог бы их объединить и выделить как отдельный класс продуктов.
С появлением NVM Express, официальной спецификации интерфейса для работы с твердотельным накопителем через PCI Express, у производителей появились основополагающие принципы, которые не только освобождают их от ограничений AHCI, но и предоставляют широкий ряд преимуществ по совместимости. В следующем разделе мы более глубоко ознакомимся с особенностями NMVe в разных вариантах. Но прежде давайте познакомимся с новыми NVMe-накопителями Intel (впервые в лаборатории Tom's Hardware).
Чтобы обеспечить более выгодную позицию NVMe на старте, Intel выпускает полный набор совместимых накопителей. Новые Intel SSD DC P3700, P3600 и P3500 предлагают аналогичные с предшественниками на базе SATA сценарии использования. В целом, три семейства продуктов дифференцируются за счёт скорости записи и выносливости, что мы неоднократно видели и раньше. Также накопители различаются ёмкостью: от 400 Гбайт до почти 2 Тбайт. Все версии представлены в формате карт PCIe половинной высоты и ширины (HHHL) или в формате SFF-8639 2,5 дюйма толщиной 15 мм.
Модель | Intel SSD DC P3700 | Intel SSD DC P3600 | Intel SSD DC P3500 |
Цена | $1500 | $950 | |
Форм-фактор | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 |
Ёмкость, доступная пользователю, Гбайт | 400 - 2000 | 400 - 2000 | 400 - 2000 |
Интерфейс | x4 PCI Express 3.0 | x4 PCI Express 3.0 | x4 PCI Express 3.0 |
Скор. Последовательного чтения (Мбайт/с) | 2800 | 2600 | 2500 |
Скорость последовательной записи (Мбайт/с)* | 1900 | 1700 | 1700 |
Скорость произвольного чтения блоками 4 Кбайт(IOPS)* | 460 | 450 | 450 |
Скорость произвольной записи блоками 4 Кбайт (IOPS)* | 35 | 70 | 180 |
Энергопотребление (Активное), Вт | до 25 | до 25 | до 25 |
Энергопотребление (в простое), Вт | 4 | 4 | 4 |
Выносливость при записис (DWPD) |
*показатели "до…"
По сравнению с привычными для обзоров SSD показателями, приведённые цифры выглядят многообещающе. Все три линейки обещают хорошую скорость чтения, как с произвольным, так и с последовательным доступом. Скорость чтения также высокая, но варьируется, в зависимости от модели.
Конечно, если вы уже знакомы с существующими накопителями на базе PCIe, эти характеристики вас вряд ли сильно удивят. В частности, такие решения, как Micron P320h и P420m, обладают аналогичными или превосходящими показателями. Даже OCZ Z-Drive R4 2011 года по некоторым критериям обеспечивает схожую производительность.
Так чем же они отличаются от других? Если коротко, то ценой. SSD DC P3500 – самый дешёвый из линейки, он обойдётся в $600 за 400 Гбайт ёмкости. P3600 400 Гбайт стоит $783, а Intel SSD DC P3700 - $1207. Для сравнения, многие SSD корпоративного класса на базе PCIe предлагают гигабайт ёмкости за $5-10.
В данном обзоре мы заострим внимание на Intel SSD DC P3700 ёмкостью 800 Гбайт и 1,6 Тбайт. В пределах каждого семейства есть различия в ёмкости моделей, которые, как правило, сказываются на скорости записи. Впечатляет, что показатель выносливости при записи для модели на 2 Тбайт превышает 36 Пбайт.
Модель | Intel SSD DC P3700 400 | Intel SSD DC P3700 800 | Intel SSD DC P3700 1600 | Intel SSD DC P3700 2000 |
Цена | 1500 $ | 2900 $ | 5900 $ | 7400 $ |
Форм-фактор | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 | HHHL PCI AIC / 2.5" x 15 мм SFF-8639 |
Ёмкость, доступная пользователю, Гбайт | 400 | 800 | 1600 | 2000 |
Интерфейс | x4 PCI Express 3.0 | x4 PCI Express 3.0 | x4 PCI Express 3.0 | x4 PCI Express 3.0 |
Скор. Последовательного чтения (Мбайт/с) | 2700 | 2800 | 2800 | 2800 |
Скорость последовательной записи (Мбайт/с)* | 1200 | 1900 | 1900 | 1900 |
Скорость произвольного чтения блоками 4 Кбайт(IOPS)* | 450 | 460 | 450 | 450 |
Скорость произвольной записи блоками 4 Кбайт (IOPS)* | 75 | 90 | 150 | 180 |
Энергопотребление (Активное), Вт | до 25 | до 25 | до 25 | до 25 |
Энергопотребление (в простое), Вт | 4 | 4 | 4 | 4 |
Выносливость при записис (DWPD) | 7,3 PBW | 14,6 PBW | 29,2 PBW | 36,5 PBW |
Гарантия | пять лет | пять лет | пять лет | пять лет |
Прежде чем мы протестируем Intel SSD DC P3700, давайте более подробно разберём технологию NVMe.
Обзор Intel SSD DC P3700 | Подробнее о NVM Express
Прежде чем мы перейдём к тестированию новых накопителей Intel, необходимо вернуться в 2011 год. Хотя это было всего три года назад, ситуация на рынке SSD значительно отличалась. Intel и другие производители продвигали SSD как замену жёстким дискам. Они использовали аналогичный форм-фактор (2,5 дюйма и высота 7 либо 9,5 мм), физический интерфейс (SATA 6 Гбит/с) и стек (AHCI). Производительность и надёжность постоянно росли. Показатели устойчивости производительности и выносливости при записи были признаны немного позже. Хотя некоторые SSD доводили интерфейс SATA до предела при последовательных операциях, большинство "бутылочных горлышек" приходилось на сами накопители. Флэш-контроллеры, прошивка и NAND-память ещё не дошли в своём развитии до той точки, когда препятствием для достижения ещё большей производительности стал хост-интерфейс.
Затем в марте 2011 года в масштабе отрасли произошло многообещающее событие – выпуск спецификации NVMe 1.0.
Под отраслью мы подразумеваем основных игроков рынка твердотельных накопителей. Promoter Group, состоящая из более чем 80 участников, включая Intel, Micron, Samsung, Dell, EMC, NetApp, IDT и Marvell, поставили своей целью освободить будущие накопители от ограничений SATA и AHCI. NVMe (Non-Volatile Memory Express) – созданная с нуля спецификация, призванная заменить AHCI для SSD, подключаемых через интерфейс PCIe. Упор в этом случае делается на эффективность, возможность масштабирования и скорость. AHCI была разработана, когда в накопителях использовались секторы, а задержка стека занимала крошечную часть времени относительно времени доступа к носителю данных.
Вы удивитесь, но при том, что NVMe значительно сокращает задержки на уровне контроллера и прошивки, основным виновником в ограничении производительности являются задержки памяти NAND. Это проиллюстрировано на слайде выше. Такова реальность, однако NVMe – это будущее энергонезависимой памяти. Технологии резистивной памяти, такие как Phase Change Memory и Magnetic Tunnel Junction, могут предложить почти тысячекратное ускорение посредством имеющейся NAND-памяти. В таком случае узким местом накопителя снова станет стек устройства.
Однако роль NVMe не ограничена снижением задержки. В стандарте AHCI идея параллелизма реализована не полностью. Такие функции, как Native Command Queuing, помогают оптимизировать передачу данных, однако интерфейс не позволяет полностью раскрыть потенциал SSD в области параллелизма.
Если вы читаете обзоры SSD, то наверняка замечали измерения IOPS на разных глубинах очереди, как правило, до 32 команд. На данной отметке большинство SSD на базе SATA достигает пиковой производительности. Такая глубина очереди также является ограничением AHCI. Многие контроллеры флэш-памяти способны справляться и с более высокой очерёдностью. Это можно увидеть самим на SSD с интерфейсом PCIe с собственными драйверами. Micron P320h не достигает своей пиковой производительности, пока не достигнет глубины очереди 256. С помощью NVMe количество команд на очередь вырастает с 32 до 64 000, а количество очередей увеличивается с 1 до 64 000. Вот это планы на будущее!
Совместимость драйверов является одной из проблем, присущих всем SSD на PCIe. Все продукты поставляются с собственным ПО. Одни производители справляются с этим хорошо, другие не очень. И если выбранный вами производитель не включил собственный ROM, загрузить систему с накопителя вы не сможете. Даже
Вместе с NVMe появился стандартный драйвер, который будет поддерживаться различными платформами, включая поддержку BIOS для загрузки. Операционные системы Windows 8.1, Windows Server 2012 R2 и Linux уже обладают совместимостью с SSD на технологии NVMe. У Intel также есть отдельный драйвер. Остаётся узнать, будут ли конкуренты компании полагаться на имеющуюся поддержку или же будут усиливать платформу своим собственным программным обеспечением.
Загрузка с Intel SSD DC P3700
Intel SSD DC P3700 является загрузочным, несмотря на целый список необходимых для этого условий. Во-первых, нужна система, поддерживающая UEFI 2.3.1. Есть. Затем нам нужна операционная система с поддержкой родного драйвера. Windows Server 2012 R2 - есть. И, наконец, нужно установить необходимое ПО. Это оказалось проще сказать, чем сделать.
При первой попытке мы застряли в окне установки Windows. Система видела Intel SSD DC P3700, но жаловалась, что он не является загрузочным. Мы вошли в BIOS, чтобы узнать, обнаружен ли Intel SSD DC P3700. Его нигде не было. Интуитивно мы перешли на загрузочный экран, чтобы посмотреть доступные варианты. Там было две опции для DVD-ROM: Legacy и UEFI. Естественно, загрузка в UEFI для оптического привода решила проблему. На этой отметке Windows не только распознала Intel SSD DC P3700, но и позволила использовать накопитель как загрузочный диск. Любопытно, что после завершения установки Intel SSD DC P3700 появился в BIOS как опция загрузки через UEFI (не как Intel SSD DC P3700, а как загрузочное устройство Windows).
На последнем этапе нужно было сравнить время загрузки нашего сервера с
- Время загрузки с Intel SSD DC S3700: 64,8 секунд.
- Время загрузки с Intel SSD DC P3700: 44,5 секунд.
Разница в скорости загрузки системы на двух накопителях составила целых 20 секунд. Примерно 20 секунд уходит на прохождение процедуры POST.
Из скриншота выше видно, что Windows распознала Intel SSD DC P3700 как загрузочное устройство. Нас удивил тот факт, что система распознала накопитель как NVMe-устройство и определила его нахождение в корневом комплексе PCIe.
Обзор Intel SSD DC P3700 | Накопитель в разборе
Intel SSD DC P3700 имеет впечатляющий внешний вид. Значительную часть карты расширения PCIe x4 половинной высоты и длины занимает большой радиатор. Intel не применяет активное охлаждение. Вместо этого для удержания 25-ваттной карты в рамках теплового предела инженеры полагаются на воздушный поток, который генерируют вентиляторы корпуса.
Intel SSD DC P3700 покрыт не просто куском алюминия. Якобы декоративная накладка на самом деле скрывает пластину, которая помогает проводить воздух через радиатор. Она формирует канал, использующий воздушный поток, идущий с передней на заднюю панель большинства серверных корпусов. Более того, внутри есть радиатор. Он предназначен для охлаждения контроллера и находится внутри более крупного радиатора. Меньший радиатор выходит за пределы нижней части большого радиатора и фиксируется алюминиевой полоской. Это обеспечивает более стабильное давление на процессор, повышая эффективность теплообмена.
Почему Intel сделала такой упор на разработку системы охлаждения данного продукта? Как и многие PCIe-SSD и RAID-карты, Intel SSD DC P3700 потребляет все 25 Вт, доступные на слоте PCI Express. Также в приоритете производителя было и управление температурой. Имеются режимы низкого энергопотребления, позволяющие использовать накопитель в системах без соответствующего охлаждения.
Сняв радиатор, мы увидели карту, упакованную модулями NAND-памяти (в модели на 800 Гбайт их 36). Каждый модуль содержит MLC NAND память Intel HET (High-Endurance Technology) на основе техпроцесса 20 нм. В Intel SSD DC P3700 такой объём чистой флэш-памяти составляет в сумме 25% резервной области накопителя.
Со стороны контроллера все модули NAND и DRAM покрыты термопрокладками, которые контактируют с радиатором.
Intel SSD DC P3700 использует NAND-память, знакомую нам по другим накопителям Intel. Однако контроллер абсолютно новый. Большинство SSD на SATA в наших обзорах использовало восьмиканальную структуру. Процессор в Intel SSD DC P3700 поддерживает 18 каналов и работает на тактовой частоте 400 МГц. Естественно, уровень параллелизма значительно возрастает, и это является одним из основных преимуществ технологии NVMe.
Наш образец оснащается DRAM-памятью DDR3-1600 объёмом 1,25 Гбайт (256 Мбайт x 5). Размещение модулей NAND и DRAM на обеих сторонах платы идентично. Они практически являются зеркальным отражением друг друга.
У накопителей Intel на базе NVMe есть ещё один козырь в рукаве. Можно купить накопитель как для слота PCIe, так и для отсека форм-фактора 2,5 дюйма. Вы спросите, как подключать накопитель формата 2,5 дюйма к PCIe? Тут нужно упомянуть о разъёме SFF-8639.
Индустрия двигается в сторону данной спецификации разъёма. Не совсем понятна возможность поддержки через один разъём современных накопителей на базе SATA и SAS, а также сигналы PCIe. Неиспользуемая часть разъёма SATA/SAS открывает линии PCI Express, наряду с необходимыми сигналами и частотами боковой полосы. Но хотя разъём поддерживает различные интерфейсы, обязанность обеспечения правильного подключения лежит на производителях системы. Например, можно найти отсеки накопителей для SFF-8639 с ограничениями до SATA/SAS или PCIe. Также не стоит ожидать скорого появления данного разъёма на настольных системах. На данный момент это исключительно промышленная спецификация.
Нам очень нравится опубликованная выше табличка, поскольку она показывает специфику SATA Express, которая постоянно всплывает при обсуждении NVMe и SFF-8639. В отличие от SFF-8639, SATA Express требует центрального мультиплексора, чтобы указать системе, какое подключение использует накопитель – SATA или PCIe.
У нас остались некоторые сомнения насчёт интерфейса, и очень жаль, что нам не выпала возможность протестировать Intel SSD DC P3700 с подключением через SFF-8639. Хотя производительность накопителя в таком формате идентична производительности карты расширения, условия эксплуатации значительно отличаются. По словам Intel, карта PCIe работает в диапазоне температур 0-55°C. Модели формата 2,5 дюйма рассчитаны на окружающую температуру 0-35 °C. Чтобы держаться в установленном диапазоне, карте расширения требуется типичный воздушный поток 200-300 линейных футов в минуту (LFM). Для 35 градусов требования более жёсткие. Предположительно, модель Intel ёмкостью 2 Тбайт требует 650 LFM вокруг накопителя. Это может стать проблемой, поскольку в большинстве серверов накопители устанавливаются в передней части корпуса, а вентиляторы вытягивают воздух с поверхности устройства.