Тесты накопителей в 2009 году: обновление платформы и результаты – THG.RU

Введение

Мы использовали нашу старую систему для тестов на протяжении пяти лет, и за это время набрали результаты более 250 жёстких дисков и твёрдотельных накопителей (SSD), а также десятков host-адаптеров и RAID-контроллеров. Хотя платформа всё ещё звучит вполне разумно – 3,6-ГГц одноядерный процессор Xeon Nocona на материнской плате с чипсетом E7520 и 1 Гбайт памяти DDR2-400 – нам кажется, что настало время перейти на современную систему хранения данных.

Мы решили перейти на Core i7 920 и на материнскую плату на чипсете X58 от Supermicro. На этой платформе мы и будем проводить новые интерактивные тесты мобильных и настольных жёстких дисков, а также и твёрдотельных накопителей в 2009 году.

Нажмите на картинку для увеличения.

История тестов на THG

Чтобы включить максимальное число тестовых результатов (в целях прямого сравнения), важно использовать тестовую платформу максимально долгое время. Упомянутая выше система на Xeon в своё время неплохо поработала на нашу тестовую лабораторию. Процессор был достаточно быстрым, а слоты PCI, PCI-X и PCI Express у материнской платы Asus NCL-DS позволили нам тестировать всевозможные накопители и адаптеры на одной системе. Это означало, что мы могли напрямую сравнивать значения производительности. Мы могли сравнивать даже накопители, предназначенные для разных сегментов рынка.

Хотя мы могли использовать нашу платформу и чуть дольше, мы решили “сбросить” результаты тестов по нескольким причинам. Первая: Windows Server 2003 вскоре может стать проблемной ОС для жёстких дисков с объёмом больше 2 Тбайт, поскольку старые операционные системы не всегда поддерживают разделы данного объёма. Вы можете подключить 3-Тбайт жёсткий диск, например, к Windows XP, но максимальный размер раздела составит 2 Тбайт.

Во-вторых, система Xeon уже устарела по современным стандартам. Она шумная, в режиме бездействия система потребляет почти 250 Вт из-за неэффективного 90-нм ядра, базирующегося на дизайне Pentium 4 Prescott, да и производительность может стать ограничивающим фактором для последних SSD на флэш-памяти. Мы подробно говорили об этом в статье “Влияние технологий энергосбережения на производительность SSD“.

Помимо опасений насчёт ёмкости и эффективности, у нас возникли сомнения и насчёт функций контроллеров. Встроенный контроллер Serial ATA старой платформы – это южный мост 6300ESB, поддерживающий только SATA/150. Чтобы обойти ограничение, мы использовали контроллер Promise FastTrak TX4310 SATA/300, который изначально показывал себя неплохо, но оказался “узким местом” по производительности для накопителей, обеспечивающих пропускную способность больше 100 Мбайт/с. Это не повлияло на относительные сравнения, поскольку производительность различных приводов была такой же, как и на других контроллерах, но ограниченная производительность повлияла на результаты со скоростными жёсткими дисками.

Наконец, мы не смогли проверить энергопотребление в режиме бездействия у многих накопителей, поскольку ни один из контроллеров для настольных ПК или рабочих станций, которые мы использовали, не поддерживает управление энергопотреблением по запросу со стороны накопителя. Новая система, базирующиеся на чипсете X58 с южным мостом ICH10R, поддерживает все современнее функции, обеспечивая нам достаточную свободу действий, пока в следующем году не появится стандарт SATA/600. Да и энергопотребление системы в режиме бездействия теперь составляет чуть больше 100 Вт.

Платформа: Supermicro X8SAX на чипсете X58

Нажмите на картинку для увеличения.

Для новой системы нам не нужен был продукт для энтузиастов с большим потенциалом разгона, сложными стабилизаторами напряжения, впечатляющей системой охлаждения или разноцветной печатной платой. Нам нужна была “рабочая лошадка”, которая смогла бы обеспечить максимальную гибкость интерфейсов, а также проработала бы долгое время, поскольку мы планируем, что нашей конфигурации хватит на несколько лет.

Конечно, это автоматически означает, что система должна быть современным продуктом, который мог бы работать с мобильными, настольными и профессиональными накопителями для рабочих станций и серверов. И хотя интерфейс PCI Express сегодня приходит на смену параллельному 64-битному стандарту PCI-X на серверах (процесс должен ускориться в этом году), для тестов контроллеров корпоративного класса слоты PCI-X тоже могут понадобиться. Мы также хотели получить систему, чей интегрированный контроллер подходит для тестов как жёстких дисков, так и SSD. И единственным вариантом оставалась платформа Intel X58 с южным мостом ICH10R.

Мы выбрали материнскую плату Supermicro X8SAX для рабочих станций, которая является стандартной платой ATX, но с необычной раскладкой: слоты DIMM расположены в верхней части платы, что предпочтительнее в серверах для облегчения вентиляции. Также можно обнаружить, что и другие компоненты тоже выровнены: например, радиаторы мостов PCI-X и MCH, гнёзда питания и большая часть других интерфейсов. Плата предназначена для процессоров Core i7 или чипов серии Intel Xeon 3500- и 5500-, которые также базируются на архитектуре Nehalem. Используя 4-Гбайт модули памяти DIMM DDR3, можно легко увеличить память до 24 Гбайт. Поддерживается небуферизованная память DDR3-800, 1066 и 1333.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Превосходный набор интерфейсов

Два контроллера Intel 82547L обеспечивают два порта Gigabit Ethernet. Кроме них, на панели ввода/вывода платы присутствует целых восемь портов USB 2.0, которые можно использовать сразу же, без “косичек”, а два интерфейса на самой плате дают ещё четыре порта USB, если они вам понадобятся. Плата использует южный мост ICH10R, поэтому она предоставляет шесть портов AHCI SATA/300 с поддержкой NCQ и один 32-битный слот PCI 2.3. Чипсет X58 поддерживает интерфейс PCI Express. Supermicro установила два полноценных слота x16 PCI Express 2.0 и один слот x4. Кроме них, присутствует контроллер PXH (PCI-X Hub), который отвечает за два 64-битных слота PCI-X 100/133 МГц для наследственных карт для рабочих станций и серверов.

Дополнительную информацию о данной материнской плате можно получить на сайте Supermicro.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессор: Intel Core i7 920

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессоры Intel Core i7 вышли на рынок в конце 2008 года, и с тех пор они остаются самыми быстрыми процессорами для настольных ПК, какие вы только можете купить. Intel затем объявила дополнительные модели под маркой Xeon для рабочих станций, однако они базируются на той же архитектуре Nehalem, поэтому и работают со схожей производительностью. Мы выбрали процессор Core i7 920, поскольку эта модель единственная продаётся по разумной цене; Core i7 940 и 965 Extreme Edition обеспечивают, конечно, лучшую производительность, но они стоят слишком дорого, на наш взгляд.

Все процессоры Core i7 оснащаются 8 Мбайт общего кэша L3, 256 кбайт кэша L2 на каждое ядро, а также последовательным интерфейсом Quick Path Interconnect (QPI), который обеспечивает скорость 6,4 GT/s на Core i7 Extreme и 4,8 GT/s на обычных версиях процессора. Все три доступных процессора Core i7 заявлены с максимальным тепловым пакетом Thermal Design Power (TDP) 130 Вт.

Нажмите на картинку для увеличения.

Все процессоры на основе Nehalem, доступные сегодня, используют сокет LGA 1366, который является основой для high-end продуктов Intel, а также и встроенный трёхканальный контроллер памяти DDR3. Именно поэтому большинство материнских плат под Core i7 оснащаются шестью слотами DIMM: в них можно установить пары модулей для трёх каналов. Официально поддерживаются только частоты памяти DDR3-800 и DDR3-1066 (на i7 920), но многие платформы позволяют разогнать память, чтобы в полной мере использовать потенциал DDR3-1600 и более скоростной памяти.

Все процессоры Core i7 имеют опцию производительности, знакомую многим по Pentium 4: Hyper-Threading. Она позволяет процессору лучше использовать доступные вычислительные ресурсы, что достигается включением двух логических процессоров на физическое ядро, а это в сумме даёт восемь ядер. Некоторые приложения немного выигрывают от удвоения числа ядер, другие – нет. Мы решили не использовать Hyper-Threading в наших тестах накопителей, поскольку мы не могли гарантировать повторяемость результатов на восьми виртуальных ядрах.

Процессоры Core i7 способны ускорять отдельное ядро на требовательных нагрузках, которые используют только один поток – эта технология известна как Turbo Boost. В таких ситуациях процессоры Core i7 могут увеличивать частоту одного ядра на один или два шага (каждый по 133 МГц).

Дополнительную информацию о процессорах Core i7 можно получить в следующих статьях.

• “Intel Core i7: анализ разгона, производительности и эффективности“;
• “AMD Phenom II X4 940 против Intel Core i7 920: дуэль разгона“;
• “Intel Core i7 (Nehalem): комментарии по поводу разгона“;
• “Intel Core i7 (Nehalem): тесты процессоров нового поколения (обновление)“;
• “Intel Core i7 (Nehalem): новая архитектура“.

Тестовая конфигурация и настройки

В следующей таблице приведены все системные компоненты, которые мы использовали в нашей новой платформе для тестирования накопителей. Кроме материнской платы Supermicro и процессора Intel Core i7, мы взяли память Corsair DDR3 и два довольно старых комплектующих: видеокарту ATI Radeon HD 3450 и жёсткий диск Seagate NL35 на 400 Гбайт. Обе компоненты нельзя назвать быстрыми, но это и не требовалось. Видеокарта для тестов накопителей не значит ничего, а жёсткий диск был нужен только для запуска операционной системы и тестов. Поскольку ни один из данных компонентов не влияет на производительность тестируемых накопителей, мы могли выбрать любые модели.

Мы взяли видеокарту Radeon HD 3450, поскольку она требует относительно мало энергии и пассивно охлаждается. Жёсткий диск Seagate оказался одним из первых среди накопителей для корпоративной сферы, сертифицированных на работу 24/7. Поскольку в нашей лаборатории было целых три таких жёстких диска, мы решили взять один из них, поскольку мы сможем легко заменить его, если возникнет какая-либо проблема, вернувшись к полноценной тестовой системе за несколько минут, не меняя модель жёсткого диска.

Настройки компонентов

Мы установили операционную систему Windows Vista Ultimate с пакетом обновления Service Pack 1 и выключили все опции по улучшению визуального качества и по обслуживанию, а также SuperFetch, чтобы производительность не менялась от теста к тесту. Кроме того, мы выключили все механизмы энергосбережения по той же самой причине: тесты должны быть повторяемы. Как мы обнаружили раньше, включение опций энергосбережения влияет на производительность скоростных SSD, таких как Intel X25-M.

Память работала с задержками по умолчанию CL9, что не так быстро, но это и не требовалось: для нас главной была надёжная работа. Мы установили все драйверы, которые обычно требуются для получения хорошей производительности: ATI 8.12 Catalyst, Intel Chipset Installation Utility версии 9.1.0.1007 и драйверы Matrix Storage от Intel версии 8.7.0.1007.

Производительность: старая система против новой

Если пропускная способность жёстких дисков была на старой системе чуть меньшей из-за ограничений по производительности стареющего контроллера Promise, разница в производительности ввода/вывода была более существенной. Чтобы сравнить производительность ввода/вывода старой системы и новой, мы использовали два популярных жёстких диска. Мы обнаружили постоянную разницу, как минимум, 30%.

Как можно видеть, старая тестовая система, базирующая на 3,6-ГГц процессоре Xeon Nocona, была недостаточно быстрой, чтобы выжать максимум из потенциала жёсткого диска по производительности ввода/вывода. Мы использовали 3,5″ жёсткий диск Seagate Barracuda 7200.11 на 7200 об/мин и 2,5″ VelociRaptor от Western Digital на 10 000 об/мин, и оба жёстких диска на системе Core i7 давали существенно более высокую производительность ввода/вывода. Мы можем только делать предположения насчёт причин, поскольку даже старый контроллер Promise поддерживает NCQ, но только новый контролер Intel ICH10R также поддерживает и режим AHCI, который обычно даёт чуть более высокую производительность.

Производительность: h2benchw 3.12

Тест h2benchw был написан в лаборатории немецкого журнала c’t, и он долгое время был нашей основной программой для тестирования. Вы можете скачать последнюю версию h2benchw с сайта c’t (на данный момент версию 3.12). Тест использует интерфейс командной строки и выдаёт текстовый файл с результатами. Нам такой подход кажется намного удобнее, поскольку можно создавать пакетные файлы для автоматического теста нескольких жёстких дисков, либо запускать тесты последовательно на одном накопителе, если нужно.

Запуск h2benchw

Для запуска данного теста нужен чистый жёсткий диск, не размеченный на разделы. Достаточно запустить командную строку и выполнить файл, после чего вы получите все доступные опции. Для обычных обзоров жёстких дисков мы выполняем все тесты, включая тесты записи. Это требует запуска утилиты с параметрами -a (все тесты) и -! (для тестов записи); мы также добавляем параметр -w с именем файла, чтобы результаты выводились в указанный файл. Поле опций нужно закончить физическим номером жёсткого диска, которые начинаются с 0. Например, для теста третьего накопителя нужно выполнить строку “h2benchw -a -! -w testfile.txt 2”. Чтобы утилита выдавала результаты на английском языке, нужно добавить в командную строку опцию “-english”.

Мы использовали полученный текстовый файл для создания диаграммы чтения и записи, а выведенные результаты – для сравнительных диаграмм. h2benchw даёт результаты производительности для различных сценариев, таких как файл подкачки (swap), установка программ на жёсткий диск, запуск программ, копирование данных на жёсткий диск и с него, а также симуляцию работы антивирусной утилиты F-Prot. Однако мы решили использовать тест HDD из пакета PCMark Vantage, поскольку он более современный. Но h2benchw выдаёт время доступа на запись и на чтение, а также и другие технические параметры, которые могут быть полезны.

Производительность: PCMark Vantage

PCMark Vantage – очень популярный тестовый пакет, который разработан и распространяется Futuremark Corporation в Финляндии. Потребительские варианты тестов, подобные данному, доступны бесплатно. Вы можете скачать последнюю версию PCMark Vantage на соответствующей странице futuremark.com.

PCMark Vantage тоже предлагает большое число функций и опций тестирования. Хотя пакет сфокусирован на оценке производительности системы и CPU, тест жёсткого диска в его составе даёт значимые и повторяемые результаты. Тест жёсткого диска состоит из шести прогонов, все из которых основываются на сценариях использования реальных приложений. В дополнение к ним, мы рассматриваем и общий балл производительности PCMark Vantage, где учитывается системная производительность. На следующих диаграммах приведены результаты двух тестовых прогонов жёсткого диска PCMark Vantage, в которых оценивается производительность жёсткого диска при работе Windows Defender и производительность запуска Windows Vista.

Мы не изменяли настройки тестового пакета, то есть он проводился при настройках по умолчанию. Мы также не оптимизировали ничего в системе, разве что выключили все опции энергосбережения, которые могли непредсказуемо сказаться на результатах. Хотя многие результаты PCMark Vantage вполне соответствуют тому, что мы обнаружили с помощью h2benchw, тест PCMark требует наличия раздела на жёстком диске, то есть его результаты более значимы для пользователей Windows.

Производительность: IOMeter 2006.07.27

Производительность ввода/вывода значительно зависит от возможности жёсткого диска быстро перепозиционировать головки чтения/записи, а также от качества поддержки “родной” очереди команд NCQ. Напомним, что NCQ выстраивает и выполняет входящие команды таким образом, чтобы обеспечить максимальную производительность, снизив перемещения головок. Мы использовали тестовую утилиту под Windows, однако её можно запустить и через командную строку, что весьма удобно для тестов нескольких накопителей.

В отличие от других тестов, которые выполняют предварительно заданную последовательность команд для определения производительности, IOMeter программируемый. То есть вы должны сообщить тесту, что требуется сделать и в каком порядке. Несколько лет назад мы начали использовать профили IOMeter, которые симулируют некоторые нагрузки на жёсткий диск, и мы продолжили использовать эти профили для симуляции нагрузок сервера баз данных, файлового сервера, web-сервера и рабочей станции. Единственными двумя добавлениями стали тесты потокового чтения и записи, которые мы ввели в наш тестовый пакет несколько месяцев назад.

Таблица выглядит сложной, но понять её на самом деле легко. Столбец “Чтение” указывает на процентное соотношение операций чтения и записи. Например, 67% означает 2/3 операций чтения и 1/3 операций записи во всей активности. В столбце “Случайный доступ” указан процент случайного доступа по отношению ко всему доступу (то есть за вычетом последовательного). Например, значение 100% указывает, что вся активность будет носить случайный характер, как происходит почти у всех серверных сценариев. Другой экстремальный подход наблюдается в сценариях потокового чтения и потоковой записи, где данные считываются или записываются последовательно. Столбец “Размер блока” показывает процентное распределение размеров блоков, которые используются в каждом тесте. Наконец, число исполнителей показывает на число потоков, которые будут использоваться. Так как мы взяли четырёхъядерную систему Core i7 с отключённой функцией Hyper-Threading, то четырёх исполнителей было вполне достаточно.

Энергопотребление, эффективность, температура и уровень шума

Нажмите на картинку для увеличения.

Простого измерения энергопотребления в режиме бездействия и под пиковой нагрузкой не всегда достаточно, поскольку энергопотребление при каких-либо нагрузках может существенно меняться. Поэтому мы решили измерять энергопотребление накопителей во время выполнения какой-либо нагрузки. Все измерения проводили через замеры на гнезде питания накопителя с помощью мультиметра Voltcraft VC940, поэтому результаты довольно точно отражают реальное энергопотребление накопителя. Выбранный нами мультиметр имеет порт USB, что позволяет отслеживать энергопотребление (мощность) в любой момент. Обычно мы используем шаги по одной секунде. Поскольку нам нужно было отслеживать линии питания 5 и 12 В, то мы взяли два таких мультиметра. Благодаря всему этому мы смогли найти не только среднее энергопотребление для специфической нагрузки, но и смогли также отслеживать общую потребленную энергию для данной нагрузки за определённый период времени.

Мультиметр Voltcraft стоит недёшево, но даёт достаточную точность для наших измерений. Есть, конечно, и более точные приборы, но научный уровень нам не был нужен.

Эффективность

Поскольку мы смогли отследить количество энергии, которое ушло на выполнение каждого теста, мы можем легко посчитать эффективность, разделив результат в баллах на затраченную энергию в ватт-часах, что мы и сделали в сценариях IOmeter. Обратите внимание, что энергия измеряется в ватт-часах (ватты, умноженные на часы). Есть и альтернатива: можно взять средний результат производительности в тесте и разделить его на среднее энергопотребление, и мы получим производительности на ватт.

Температура

Мы вооружились лазерным инфракрасным термометром, чтобы измерить температуру поверхности жёстких дисков и SSD. Поскольку нам нужна была пиковая температура, мы выполнили полный тестовый прогон IOMeter до измерения. Мы исследовали все шесть сторон накопителя и брали самую высокую температуру поверхности, какую смогли обнаружить.

Уровень шума

Данный тест довольно востребованный, поскольку многие читатели просили его проведение. Но, опять же, он не всегда имеет смысл. Мы собрали коробку со звукоизоляцией ещё несколько лет назад, что позволило расположить жёсткий диск на мягкую подкладку внутри, а сверху установили шумометр. Важно поддерживать постоянное расстояние между продуктом, излучающего шум, и микрофоном шумометра, иначе результаты нельзя сравнивать. Мы будем проводить такие тесты для всех новых жёстких дисков, но важно помнить несколько замечаний.

• Мы измеряем шум в дБ(А), что не всегда соответствует субъективному восприятию шума. Может получиться, что жёсткий диск по нашим измерениям полностью бесшумный, но некоторым людям он будет казаться более громким.
• Измеренный шум может включать составляющую вибрации. Вполне может получиться, что жёсткий диск по нашим измерениям окажется более шумным, поскольку мы не можем полностью устранить шум от вибрации.
• Насколько важен уровень шума вообще? Для всех жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин и ниже уровень шума будет актуален разве что нескольким пользователям из всех. Да и современные настольные жёсткие диски на 7200 об/мин тоже обычно тихие. В результате любой вентилятор, особенно на видеокарте, будет работать более шумно, чем жёсткий диск в режиме бездействия. Но важнее, конечно, уровень шума под нагрузкой.

Мы измеряли шум во время выполнения сценария рабочей станции IOmeter, а также и во время активного бездействия жёсткого диска (то есть пластины вращались), и фиксировали максимальное значение. Мы повторяли тесты три раза, чтобы убедиться, что на результаты не повлияли внешние шумы, поскольку измерительное оборудование очень чувствительное.

Интерактивные тесты накопителей в 2009 году

Результаты наших тестов жёстких дисков и SSD регулярно публикуются в обзорах последних продуктах, которые вы найдёте на нашем сайте в разделе “Накопители”, но мы также регулярно обновляем интерактивные тестовые диаграммы, которые доступны по ссылкам ниже.

С переходом на новую тестовую систему мы провели повторные тесты некоторых наиболее популярных 3,5″ и 2,5″ жёстких дисков, а также большинства SSD на флэш-памяти, которые были доступны в лаборатории. Это позволило нам составить новые интерактивные тестовые диаграммы. Мы будем пополнять их по мере теста новых продуктов, поэтому мы рекомендуем возвращаться к ссылкам, опубликованным ниже.

На данный момент мы подготовили три интерактивных теста. Перейти к ним вы можете по ссылкам ниже. Выберите необходимый тест и получите результат.

• Интерактивные тесты 3,5″ жёстких дисков для настольных ПК;
• Интерактивные тесты 2,5″ жёстких дисков для ноутбуков;
• Интерактивные тесты твёрдотельных накопителей.