Методика тестирования накопителей образца 2018 года
В последнее время рынок жестких дисков стал удивительно однообразен — фактически единственный сегмент, который продолжает расти, это near-line HDD и сходные с ними потребительские модели высокой емкости, ориентированные на NAS и подобные системы хранения данных. Накопители «для компьютеров» и ноутбуков пока еще живы, но в этом сегменте ничего интересного давно не происходит — одно и то же продается годами. То же самое и с серверными винчестерами высокой производительности — формально они продолжают отгружаться, а фактически ничего нового не разрабатывается. Просто продажи старых моделей — пока на них есть хоть какой-то спрос.
Но так получилось не само по себе — а в итоге конкуренции со стороны твердотельных накопителей. По мере снижения цен на флэш-память, они становились все более массовыми, и... Нет смысла делать очень быстрый винчестер — SSD все равно быстрее, да и емкость можно более высокую в те же размеры впихнуть. Ноутбучные жесткие диски медленные из-за компактности — тут тоже сложно конкурировать с SSD, которые заодно и радикально быстрее. Простой недорогой накопитель «под систему» не обязан иметь емкость в терабайты или, хотя бы, сотни гигабайт — значит основными системными устройствами и в компьютерах становятся твердотельные накопители. Что остается на долю винчестеров? Хранение больших или огромных массивов холодных данных — с этим они справляются неплохо, а стоят и сейчас существенно дешевле SSD. А раз только такие модели востребованы — значит, только такие и будут развиваться.
Зато сам по себе рынок твердотельных накопителей все больше и больше сегментируется. В частности, развитие потребительских и корпоративных моделей вообще пошло в разные стороны. Первые большую часть времени проводят в состоянии сна. Работой нагружены редко — но справляться с ней должны очень быстро. Причем даже при низкой емкости и максимально удешевленной конструкции. Отсюда и бурный расцвет технологий типа SLC-кэширования, позволяющих бюджетной продукции в пиках вести себя аналогично более дорогим моделям, а долговременной нагрузки все равно не бывает. Топовые модели, конечно, справляются с любыми нагрузками и собственными силами, но у них другая напасть — должны быть очень-очень быстрыми. Пусть даже в ущерб экономии электроэнергии и денег: энергии полно, будет перегреваться — можно поставить радиатор с подсветкой, да и за ценой их покупатели не постоят. И внедрение всех технологических новинок должно быть в этом сегменте максимально быстрым — покупатели еще не разобрались, что же им на практике дает уход с SATA на PCIe 3.0, а тут уже массовое распространение PCIe 4.0 на горизонте замаячило.
Что же касается корпоративного рынка, то тут пиковые скорости мало кого беспокоят — лишь бы скоростные характеристики стабильно выдерживались, не проседая при постоянной нагрузке. Естественно, такой подход несовместим с высоким энергопотреблением — иначе можно и «перегреться», что на данный момент лечится только троттлингом, но в таком режиме и производительность падает. При этом накопители должны быть компактными и... недорогими. Несмотря на народные поверья, что на корпоративном рынке денег куры не клюют, их там, как раз, очень даже считают. Тем более, что покупать оборудование приходится в куда больших количествах, так что каждый доллар выливается в солидную итоговую сумму. Кроме того, на этом рынке не слишком гоняются за новизной — больше ценится длительный срок жизни продукта. Особенно когда таковые закупаются не «для себя», а для комплектации техники — все-таки не очень хорошо, когда все спроектировали, рассчитали, настроились, а тут новая модель — и начинай все сначала.
Подходят ли такие накопители для персонального использования? В зависимости от того, что хочется получить. Если то же самое, что корпоративным заказчикам, т. е. относительно невысокую цену и стабильную производительность — то вполне. А вот поражать друзей показателями в бенчмарках, конечно, не выйдет. Равно как и придется обходиться без красивой упаковки — и, возможно, ограниченной гарантией. Но при более низкой цене на последнее можно и пойти — если все остальное устроит. Один из примеров такого рода мы сегодня и рассмотрим.
Kioxia XG6 1 ТБ
Эта линейка далеко не новая: отгружаться накопители начали еще под маркой Toshiba в конце 2018 года, став первыми на рынке SSD на 96-слойной памяти BiCS4 TLC NAND. Однако они до сих пор сохраняют актуальность по меркам корпоративного рынка: пока менять особо не на что.
Внешне накопители похожи на предыдущую линейку XG5 на базе BiCS3, а концептуально сильно перекликаются с XG3 — имевшими и розничный аналог в виде Toshiba OCZ RD400. Последние использовали контроллер Toshiba TC58NCP070GSB, представлявший собой перемаркированный Marvell 88SS1093, лицензированный Toshiba. Позднее силами компании он был доработан до версии TC58NCP090GSD, которая используется и в XG5, и в XG6. По крайней мере, маркировка осталась той же — а вот доводка и шлифовка не прекращалась: например, XG6 уже поддерживают протокол NVMe 1.3a. В XG5 был 1.2.1, а в изначальном XG3 1.1b. Но это, в основном, изменения программные — без аппаратных же тоже не обошлось. Например, первым моделям SSD на 88SS1093 без охлаждения обходиться было трудновато (если вообще возможно) — тот же RD400 можно было разогреть до троттлинга. Новые же версии контроллера практически холодные — Kioxia на данный момент вообще считает низкое энергопотребление одной из отличительных особенностей серии XG. Совместно с принципиально односторонним дизайном во всех моделях, это позволяет позиционировать накопители на использование в ультрабуках, блейд-серверах и других подобных системах. Но можно и в обычных ПК — там слабый нагрев тоже полезен. Нам не удалось довести контроллер до перегрева даже синтетическими нагрузками без какого-либо специального охлаждения — при том, что для контроллеров Phison (которые сейчас сама же Kioxia использует в потребительских моделях) хоть какой-то радиатор в таких ситуациях желателен.
Без DRAM контроллер не обходится, но в этих линейках ее всегда по минимуму — 512 МБ в модели на 1 ТБ. Да и вообще, ценовой вопрос стоит очень остро, так что и кристаллы памяти — по 512 Гбит (официально компания утверждает именно это, говоря о 256 Гбит лишь для младшей модели, емкостью 256 ГБ), хотя в топовых моделях обычно ставят 256 Гбит, и числом побольше. Но они и стоят временами в полтора раза дороже. XG6 же в Москве можно купить и в розницу, причем всего на 15-20% дороже самых дешевых NVMe-накопителей. Гарантия будет похожей на последние — всего три года с ограничением пробега в 150 ТБ на каждые 256 ГБ емкости. Т. е. 600 ТБ для терабайтника — у Samsung 980 Pro, например, столько же, а у Intel 760p вообще 576 ТБ. В обоих упомянутых случаях речь идет о пяти годах — но и более высоких ценах. А работают разные накопители по-разному — и XG6 иногда есть чем удивить и пресыщенного тестера.
Например, на полную пропись данными уходит меньше 13 минут. Это в полтора раза меньше, чем у относительно бюджетного WD Blue SN550 или... существенно более дорогих новомодных SSD на Phison E16 с поддержкой PCIe 4.0: и там, и там примерно 21-22 минуты на терабайт. SSD на безбуферном же Silicon Motion SM2263ХТ той же емкости вообще тратят на эту операцию целый час. Достигается это просто — терабайтный XG6 работает с очень маленьким статическим SLC-кэшем всего в 20 ГБ, полагаясь в основном на прямую запись во флэш. Также работает и большинство серверных моделей — но там кэш обычно вообще отключен. Здесь немножко есть, поскольку емкости в линейке невысоки — так что пренебрегать таким методом повышения производительности не стоит. А подобное поведение вкупе с низким нагревом, например, позволяет утверждать, что XG6 окажется одним из лучших для создания внешнего накопителя: возможности USB3 Gen2 он заведомо превосходит даже в самых неудобных условиях. И только в них же не дотягивает до USB3 Gen2×2 — а при записи ограниченных объемов данных или на операциях чтения и с ним «справится».
Но интересно посмотреть и на производительность в других сценариях — чем мы сейчас и займемся.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.
Образцы для сравнения
XG6 надо обязательно сравнить с XG5 — ведь по сути устройства различаются только памятью. Фактически — и контроллер дорабатывался, но именно под данную память. А еще мы решили добавить к списку Hikvision Crius E2000 и Goodram IRDM Ultimate X. Второй использует как раз аналогичную память, но контроллер Phison E16, в первом же Phison E12, но с 3D TLC NAND Intel. Почему именно их? Потому, что в потребительских продуктах Kioxia использует именно контроллеры Phison — вот и интересно сравнить их с собственной разработкой, тем более что в одном случае и память тоже одинаковая. И, раз уж мы к ней привязываемся, то возьмем еще WD Blue SN550 — тоже BiCS4, но собственный бюджетный четырехканальный DRAM-less контроллер WD. При этом SN550 дешевле чем XG6, Crius E2000 — на том же уровне, а накопители на Phison E16 заметно дороже — наценка за поддержку PCIe 4.0? которой мы сегодня пользоваться не будем, а просто сравним производительность в равных условиях.
Производительность в приложениях
Искать разницу между SSD (особенно примерно одного класса) в этом тесте — занятие давно уже неблагодарное: производительность определяется не ими, а другими компонентами системы. Впрочем, оно неплохо коррелирует и с другими типичными нагрузками, так что ничего удивительного.
Не будь такого мощного сдерживающего фактора — могли бы работать немного по-разному. XG6, впрочем, и в таком случае смотрится хорошо — накопитель быстрее предшественника, да и многих других устройств тоже.
Да и в предыдущей версии пакета он уступает, разве что, накопителям на Phison E16 с аналогичной памятью, а прочих участников тестирования заметно обгоняет.
Последовательные операции
Понятно, что конкурировать с накопителями на Phison E16 в такой нагрузке всерьез невозможно — они рассчитаны на PCIe 4.0, так что предыдущую версию стандарта «забивают» целиком и полностью всегда. Однако XG6 ведет себя гораздо лучше предшественника — который от «одноклассников» обычно отставал. А что скорость записи не рекордная — так это изначальный выбор производителя. Зато стабильная в более серьезных случаях.
Случайный доступ
Тоже можно просто констатировать факт, что XG6 работает быстрее, чем XG5 — предыдущая разработка компании смотрелась бледновато под конец жизненного цикла, а нынешняя не утратила актуальность за два года. На коротких очередях (которые куда ближе приближены к реальности — длинные-то только в бенчмарках и выстраиваются) — и вовсе часто оказывается в лидерах.
Работа с большими файлами
Предыдущая модель слабовато справлялась с такими нагрузками, лишь незначительно отрываясь от современных накопителей на четырехканальных контроллерах. XG6 просто подтянули до общего уровня. На рекорды не тянет — но и не требуется.
«Бытовые» модели в основной своей массе спринтеры — тот же Phison E16 огромные объемы данных может «загнать» в SLC-кэш в однобитном режиме, а потом долго и нудно расчищать его на скоростях, куда менее 1 ГБ/с. Kioxia XG6 никуда не торопится — но высокая скорость записи непосредственно в TLC-массив позволяет хорошо выглядеть и при таких нагрузках. Crius E2000 и Blue SN550 на кэширование тоже не слишком полагаются — но у них и «прямая» скорость куда ниже. Вот и закономерный результат. Особенно впечатляющий на фоне предыдущей модели.
И опять то же самое — высоко не взлетаем, но ниже 1,7 ГБ/с не падаем. Конкурировать со спринтерами на Е16, понятно, не получается — они для спорта высоких достижений пока в основном и используются, причем с другим интерфейсом. Но и стоят столько, что даже при наличии «другого интерфейса» многие предпочитают купить что попроще. А у XG6 такой проблемы нет.
Рейтинги
В конечном итоге по низкоуровневым показателям двухлетняя Kioxia XG6 оказалась лучшей из участников тестирования. Немного неожиданный, но объяснимый результат — практически все они относятся к одному классу (разве что WD Blue SN550 попроще, но при легких нагрузках не принципиально), так что и работают с примерно равной скоростью.
В общем же зачете накопитель оказывается практически в топовом сегменте. Не экстремальном — там все ступеньки заняли Optane SSD как безальтернативно бескомпромиссные решения. И не в самом верху топового — для этого нужны специальные оптимизации. Но в его пределах — хотя специально над этим вряд ли кто работал.
PCMark 10 Storage
В конце прошлого года компания Futuremark выпустила специальное дополнение к своему тестовому пакету — долгожданный набор для тестирования накопителей. К сожалению, доступен он только пользователям «топовой комплектации» (которая сама по себе стоит полторы тысячи долларов в год), причем в виде дополнительных компонентов для загрузки. Но это радикально переработанный набор тестов, ориентированный на SSD (в отличие от старых версий, которые разрабатывались много лет назад), причем способный «загрузить» работой любую систему. Причем в очень разных сценариях — от скорости загрузки Windows 10, до банального копирования данных.
В общем, отдельный материал, посвященный PCMark 10 Storage, у нас будет. Вводить программу в рабочий цикл мы тоже будем — очень интересна в качестве комплексной оценки потребительских характеристик. Пока же стадия тестирования самого пакета — который мы применили и в этом случае. Посмотрим на результаты. Они есть, естественно, не для всех участников тестирования. Зато какие есть, те в двух состояниях — на пустом устройстве и заполненном на 90% (т. е. когда свободного места остается лишь 100 ГБ).
Видно, что производительность XG6 немного снижается в забитом состоянии — возможно, что уже контроллер немножко «не вытягивает». Но это не имеет ничего общего с поведением многих бюджетных накопителей, конечно — просто со второго места среди протестированных накопитель перемещается на третье. Многим такие результаты и пустыми не снились.
Пропускная способность, измеренная во время выполнения тестовых сценариев, в среднем укладывается в возможности SATA600 с огромным запасом — это, кстати, и ответ на то, почему невозможно «увидеть» огромную разницу между SSD с разными интерфейсами: на самом деле, не так уж много сценариев, в которых именно от интерфейса что-то зависит. До него надо еще суметь «допрыгнуть» — и не только в простых последовательных операциях (тут даже жесткие диски еще чего-то могут), а при реальной нагрузке.
Происходит это потому, что, прежде чем что-то читать-писать гигабайтами, нужно еще начала операции дождаться. А если не гигабайтами — то большая часть времени и уходит на ожидание «отклика». Для жестких дисков в среднем это больше 1000 мкс, бюджетные SSD оперируют несколькими сотнями. Небюджетные — в конечном итоге упираются в возможности самого флэша, реализуя их полностью. Быстрее можно — но опять придется менять носитель, а не интерфейс. Смена «механики» на флэш как раз и была заменой носителя — откуда вау-эффект. При дальнейшем апгрейде системы хранения данных отсутствующий. В данном случае видно, что Kioxia XG6 немножко теряет при заполнении данными — но в «чистом» виде значение практически идентичное Phison E16 с той же памятью. Что и требовалось доказать.
Итого
Старый конь борозды не портит, — любит приговаривать глубинный народ, но добавляет: — но глубоко не пашет. Kioxia XG6 — как раз тот достаточно старый уже конь (два года без изменений, по меркам потребительского рынка, это огромный срок), который и борозды не портит, и пашет достаточно глубоко. Не рекордно — но на всю свою цену точно. Почему компания не выпускает его на потребительский рынок? Подозреваем, что вовсе не из-за каких-то технических причин. Скорее всего, Kioxia банально проще отдать это направление на аутсорс одному из своих крупных клиентов (Phison закупал и закупает огромные количества флэш-памяти, дабы снабжать всех своих заказчиков), расплачиваться с ним «натурой», но не слишком заботиться об этом направлении и успехах на нем. Розничное направление прикрыто надежно — и ладно. Свои же разработки — только для своих же крупных клиентов и под их запросы, зачастую заметно отличающиеся от предпочтений розничных покупателей. Впрочем, как видим накопители прекрасно подойдут и последним — хотя это не основной эффект, а побочный. Предыдущая линейка на подобное не слишком претендовала — новая оказалась настолько удачной, что может и так. При сохранении всех достоинств, в виде относительно невысокой цены или низкого энергопотребления.
