Продолжение исследования быстродействия файловых систем при помощи Intel NASPT


Мы продолжаем наше исследование файловых систем при помощи Intel NAS Performance Toolkit. В первой статье цикла мы познакомились с самой программой и сравнили ее результаты на USB ВЖД емкостью 320 ГБ, отформатированном, соответственно, под FAT32, exFAT и NTFS. Вторая статья нашим «подопытным» был уже трехинтерфейсный ВЖД на 1,5 ТБ, что позволило оценить скоростные показатели различных ФС не только при использовании медлительного USB, но и при подключении посредством FireWire 400 (впрочем, сравнимого с USB), и даже максимально-скоростного из внешних интерфейсов eSATA.

Чем мы будем заниматься сегодня? Опять вернемся исключительно к USB 2.0 со всеми ее недостатками, но вот основными участниками станут уже твердотелые накопители. Так что интересной (а если повезет — и полезной) информации мы сможем получить достаточно много. Поскольку скорость различных винчестеров, конечно, различается, но даже, если рассматривать предельные случаи, лишь в разы. Причем хорошо если хотя бы в два-три раза. А  вот различные флэш-накопители по низкоуровневым характеристикам иногда отличаются друг от друга на несколько порядков величин. Соответсвенно, крайне интересно посмотреть к чему это приведет при использовании тестов высокого уровня. Поэтому флэшки мы постарались взять разные.

Медленный флэшдрайв

В роли такового будет применяться Kingston DataTraveler 120, емкостью 32 ГБ. В общем-то, это действительно достаточно медленная, зато относительно недорогая и емкая модель. Таких сегодня на рынке много :)

Флэшдрайв среднего уровня

Еще одна модель того же производителя, а именно Kingston DataTraveler 150 на 64 ГБ, в первую очередь адресована любителям накопителей высокой емкости (долгое время 64 ГБ было максимумом в этом классе устройств), но не является рекордсменом по скорости. С другой стороны, от DT 120 она отличается достаточно заметно — в два раза по скорости последовательных операций. Так что сравнение имеет смысл.

Очень быстрый USB-флэш

На роль такового я не стал подыскивать именно флэшдрайв, а взял SSD-накопитель Silicon Power M10 SP064GBSSDM10S24, емкостью 64 ГБ (как несложно догадаться по кодовому названию). Понятно, что использовать именно это устройство для переноса данных не очень интересно, но... Такой способ эксплуатации производителем изначально предусмотрен, поскольку кроме традиционного SATA-интерфейса накопитель снабжен и «врожденной» поддержкой USB. К экстремальным SSD эта модель не относится, однако ее производительность при использовании по основному назначению явно выбивается за способности шины USB, так что нам она вполне подойдет.

Экстремальный вариант

В роли такового будет выступать один из самых быстрых SSD-накопителей на рынке, а именно Kingston SSDNow  SNE125-S2/32GB на 32 ГБ, в содружестве с простым и банальным переходником SATA-USB. Очевидно, что на практике такая связка имеет еще меньше прав на существование, чем предыдущий вариант. Сказать по правде, она их вообще не имеет :) Но, поскольку у нас типичная «лабораторная работа», она весьма интересна. Пусть и бессмысленна, зато в плане приобретения новой информации, которую вряд ли можно получить иным путем, бесценна.

Размер кластера

Все накопители форматировались в варианте «по умолчанию». Соответственно, для NTFS всегда применялся блок данных в 4К байт. А вот с двумя другими системами все не так просто. Для томов, по 64 ГБ и больших стандартная программа форматирования Windows XP предпочитает размер кластера 32К для FAT32 и 128К для exFAT  соответственно. А вот два накопителя вдвое меньшей емкости были отформатированы с меньшим размером кластера — 16К и 32К соответственно. Посмотрим, окажет ли это какое-то влияние в тестах, к которым мы сейчас и переходим.

Тестовая платформа

Для тестирования, как и ранее, применялся тот же стенд, на котором мы тестируем ВЖД,  внешние модули и флэшдрайвы:

  • EpoX 8NPA SLI
  • AMD Athlon 64 3200+ (512K L2)
  • 1 Гбайт РС3200 DDR SDRAM
  • системный винчестер Western Digital WD1600JS
  • контроллер FireWire 800 Tekram TR-1394B
  • Windows XP Pro + SP3

Результаты и их интерпретация

Скорость выполнения операции последовательного чтения из одного большого файла блоками по 256К байт практически не зависит от файловой системы или типа накопителя. Вот от него самого — может, но только в тех редких случаях, когда не вмешается шина. В четырех из пяти случаев именно в нее мы и «уперлись», в одном — сам флэшдрайв оказался еще более медленным.

Переход от одного потока к двум тяжело дается винчестерам, однако, как мы видим, для флэш-накопителей такой проблемы не существует. Иногда даже наоборот — результаты увеличиваются.

Увеличиваем количество потоков до четырех — падение в случае винчестера останавливается, но у флэша его вообще не наблюдается. Чуда тоже не происходит — самый медленный из наших накопителей так и остается самым медленным :) Что касается файловых систем, то на этой группе операций все примерно равны. Определенные колебания в ту или иную сторону есть, однако никакого общего вывода по ним сделать нельзя.

А вот при потоковой записи в файл все уже куда интереснее. Если на ВЖД NTFS проигрывала, а FAT32 была самой быстрой, то для флэш-памяти картина обратная. Самой медленной с точки зрения NASPT оказывается FAT32. Причем ощутимо — на четверть, а то и более того. exFAT хорошо себя ведет на быстрых и очень быстрых флэш-накопителях, однако ничего достойного внимания не может продемонстрировать на медленных.

Еще более любопытную картину мы наблюдаем при одновременном чтении и записи данных. Формально скорость могла бы и увеличиться по сравнению с «чистой» записью, что верно для винчестера и Kingston SSDNow  SNE125, однако особенности функционирования флэш-памяти приводят к тому, что для «медленных» накопителей результаты вообще снижаются, поскольку два потока не помогают, а мешают друг другу. Это, в частности, нивелирует и разницу между файловыми системами. А вот для SNE125 она есть, и заключается в катастрофическом проигрыше FAT32.

Очень медленный шаблон сам по себе (большое количество чтения и записи файлов небольшого размера), в особенности печально выглядящий на медленных USB-флэшдрайвах. В общем, на роль «рабочего накопителя» они претендовать пока не могут. Однако, как видим, это не проблема флэш-памяти как таковой: Silicon Power M10 на порядок быстрее, а SNE125 вообще обогнал ВЖД.

В очередной раз убеждаемся с тем, что USB и exFAT на этом тесте в принципе несовместимы, независимо от типа накопителя. Прочие же файловые системы примерно равнозначны для быстрых накопителей, однако на медленных флэшдрайвах FAT32 в полтора-два раза быстрее. Впрочем, данная задача вообще не типична для внешних накопителей, так что вывод этот носит более теоретический, нежели практический характер.

Все примерно равны, причем главным левеллером стоит считать шину USB. Если перейти от теории к практике, то можно утверждать, что фотоальбом можно держать на любом USB-накопителе с любой файловой системой — даже медленная флэшка проблем владельцу не доставит.

Копирование файла большого размера с накопителя совпадает по поведению с чтением из файла большого размера на нем же.

А вот копирование в обратном направлении уже интереснее. Во-первых, плохо дело с FAT32 — даже на медленных флэшках где, казалось бы, медленнее уже некуда. Впрочем, на «экстремальном» флэш-накопителе или винчестере все не так уж плохо, хоть и хуже, чем для других двух файловых систем. Во-вторых, очень неплохо выглядит exFAT, пусть и не всегда оказывается самой быстрой. Но иногда и такой бывает.

А вот при копировании большого количества «мелочи» с медленного накопителя неожиданным аутсайдером оказалась NTFS, в остальных случаях оказывающаяся одной из лучших.

Обратная операция вообще разделила накопители на три группы. Первая — две медленные флэшки. Все файловые системы примерно равны, скорость выполнения операции отвратительная. Вторая — винчестер, где применение FAT32 увеличивает скорость лишь в 2-3 раза сравнительно с медленными флэшдрайвами, зато применение современных файловых систем ситуацию радикально улучшает. И третья — быстрый и «экстремально-быстрый» флэш-накопители, которые ценой титанических усилий способны вытянуть и FAT32 на приемлемый уровень. Однако и в их случае чуда не происходит, так что две другие системы оказываются более быстрыми. Причем наилучшим образом с этой задачей справляется NTFS. А exFAT, очень может быть, проигрывает не из-за каких-то архитектурных особенностей, а из-за очень большого размера кластера, в разы превосходящего размеры файлов в этом наборе. Соответственно, полный объем передаваемых данных куда больше, чем для NTFS, при сохранении того же полезного, по которому скорость и считается. Ну а поскольку интерфейс в наших условиях медленный (для тех двух накопителей, которые в него не «упираются» и разницы в поведении разных файловых систем нет, и скорость вообще никакая), это имеет значение.

Итого

Итак, какие можно сделать выводы? Да почти никаких, за исключением того, что специфику работы флэш-накопителей все-таки нужно учитывать — отличий между разными по идеологиями флэшками не меньше, чем при сравнении винчестеров с разными интерфейсами. И, к сожалению, дать простой и однозначный ответ на то, какая файловая система будет оптимальной, если ориентироваться только на скорость работы, а не на совместимость, экономичность  и прочие факторы, невозможно. Очевидно только, что в общем случае это не FAT32, тем более, что ей сильно мешают не только скорость работы, но и отсутствие поддержки файлов большого размера. NTFS выглядит очень неплохо, иногда значительно выигрывая у конкурентов, да и не расходует много дискового пространства на «обрезки» из-за большого размера кластера (у этой системы он в разы меньше, чем у двух других), однако временами приводит к сильному падению производительности, избыточна для устройств небольшого объема, да и с совместимостью в ее случае все, мягко говоря, не гладко. exFAT по совокупности кажется наименьшим злом иногда, но здесь с совместимостью пока еще все даже хуже, чем у NTFS, да и хранить множество файлов малого размера на томах этого типа удовольствие то еще — при кластере в 32-64К. В общем, у всех систем есть свои достоинства и свои недостатки, что не позволяет сделать однозначный выбор: слишком уж все зависит от конкретного накопителя и от задач, для решения которых он используется.






Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.