Производительность винчестеров и твердотельных накопителей в некоторых бытовых сценариях


При разработке методики тестирования компьютерных систем мы уделили определенное внимание и оценке быстродействия системы хранения данных, а растущая популярность ноутбуков (и не только) с двумя накопителями разных типов заставила расширить тестовый набор еще несколькими сценариями. Сценарии эти не слишком сложные: на базе давно используемых тестов копирования, архивирования и распаковки информации, а также установки приложений были созданы новые — «умеющие» использовать два накопителя. Как правило, в готовых системах в таком случае распределение ролей между ними простое: быстрый «системный» твердотельный накопитель и не слишком быстрый, зато относительно емкий винчестер. Поэтому такого набора тестов вполне достаточно, причем он вполне отвечает реальным потребностям пользователей и зависит от всех компонентов системы.

Но есть ли смысл использовать эти сценарии при тестировании собственно накопителей? Читатели иногда просят нас измерять то же самое время установки объемистых приложений, и теперь такая возможность есть. Решено было попробовать это на практике, попутно изучив поведение и других тестов.

Методика тестирования

Для тестирования мы использовали систему, обычно применяющуюся при тестах накопителей — на базе процессора Intel Core i3-4170 с 8 ГБ DDR3-1600 под управлением Windows 10 x64. Системный накопитель был другим — используемый в тестах процессоров Sandisk Extreme Pro 480 ГБ. А набор тестов, как мы уже сказали выше, был представлен специальным расширением Методики измерения производительности iXBT.com на основе реальных приложений образца 2016 года, с которым более подробно можно ознакомиться в отдельной статье.

Какие накопители мы использовали в качестве вторичных? Во-первых, три винчестера: медленный ноутбучный Seagate Momentus 5400 750 ГБ (пластины по 375 ГБ со скоростью вращения 5400 об/мин), более быстрый гибридный (хотя в наших тестах эта технология ничего не дает) Seagate Laptop SSHD 1 ТБ (пластины по 500 ГБ при тех же 5400 об/мин) и топовый Seagate Enterprise Capacity емкостью 10 ТБ («гелиевая» модель на пластинах диаметром 3,5″ со скоростью вращения 7200 об/мин). Во-вторых, нами были также использованы четыре твердотельных накопителя: медленный бюджетный Kingston SSDNow UV400 (480 ГБ TLC-памяти и контроллер Marvell 88SS1074), относящийся примерно к среднему классу Kingston SSDNow KC400 (512 ГБ MLC и Phison PS3110-S10), самый быстрый (благодаря контроллеру Marvell 88SS9293 с интерфейсом PCIe 2.0 x4) в ассортименте этой компании HyperX Predator и «бескомпромиссный» Toshiba OCZ RD400 (NVMe-накопитель с интерфейсом PCIe 3.0 x4). В принципе, конкретные модели накопителей значения не имеют — просто нам хотелось более-менее охватить все скоростные классы, что вполне удалось, поскольку все их представители оказались под рукой. Возможно, кто-то сочтет недостатком отсутствие «десктопного» винчестера на 5400 об/мин, но, как будет показано ниже, никакой существенной информации это все равно бы не добавило.

Скорость копирования данных

В тесте на определение скорости копирования данных измеряется время копирования тестовой директории размером 14,5 ГБ, содержащей различные типы данных, средствами операционной системы Windows 10. В системе с двумя накопителями получаются четыре варианта с разными приемниками и источниками, но поскольку во всех случаях используется один и тот же системный накопитель, результаты копирования данных с него на самого себя мы не приводим как неинтересные в контексте статьи.

Впрочем, скорость копирования с системного накопителя на вторичный, как видим, тоже интересна лишь до тех пор, пока не упирается в характеристики системного :) При этом медленные TLC SSD использовать как дополнительные смысла нет вообще: они с легкостью могут отстать даже от винчестеров. Такие SSD могут пригодиться разве что в ноутбуке, поскольку часто используемые там винчестеры еще медленнее даже в таком сценарии.

Чтение же данных для любых твердотельных накопителей операция очень легкая, поэтому устройства мгновенно делятся на две группы: производительность всех SSD ограничил уже наш системный Sandisk Extreme Pro, тогда как винчестеры работают в меру собственных сил.

А что будет, если постараться избежать таких нежелательных ограничителей, как скорость одного из устройств в паре? Не стоит надеяться, что скорость копирования в пределах одного скоростного накопителя вдруг вырастет в разы — в этом случае сдерживающими факторами могут уже оказаться производительность процессора или, тем более, ограничения операционной системы. В итоге Toshiba OCZ RD400, который при потоковой записи данных одновременно с чтением (что как раз похоже на копирование внутри раздела) легко переваливал за 1,3 ГБ/с, при реальном копировании кучи разных файлов продемонстрировал лишь 25% от достигнутого ранее. В итоге он, конечно, все равно оказался самым быстрым из протестированных, но даже SSD с интерфейсом SATA обогнал всего вдвое. Ну а медленный SSD (причем даже не самый медленный), как видим, может отстать в этом тесте и от лучших винчестеров. Понятно, что это сильно упрощенный сценарий использования, а покупают эти накопители совсем для другого, однако не стоит удивляться итогам. Скорость последовательной записи у этих накопителей невысока, превысить ее в принципе могут уже и некоторые модели портативных внешних винчестеров, что наверняка будет шоком для владельца: он купил быстрый (в целом) накопитель, а скорость копирования вдруг упала :)

Скорость архивирования и разархивирования данных

В этом тесте в основной методике мы используем WinRAR 5.21, при помощи которого первоначально архивируется, а потом разархивируется альбом из 24 цифровых фотографий в формате TIFF (размер каждой фотографии — 60 МБ). Однако еще до начала отладки тестовой методики выяснилось, что формат RAR5, метод компрессии Best (максимальное сжатие) и размер словаря 32 МБ (т. е. параметры, принятые при тестировании систем) не позволяют протестировать накопители, поскольку оба подтеста вырождаются в чисто процессорные: они оперируют потоками данных ≈5 МБ/с, что определяется как раз скоростью среднего CPU, но является слишком легкой задачей для любого накопителя, включая ноутбучные HDD. Уменьшение степени сжатия тоже не приносит результата — только архивирование с нулевой компрессией. Что ж, посмотрим, отличается ли это от простого копирования.

Скорость создания архива из большого числа файлов оказывается немного выше — ведь это просто потоковая запись без постоянной модификации служебных данных файловой системы. Обратная же операция больше похожа на копирование, что понятно. Впрочем, для быстрых и очень быстрых накопителей обе эти операции оказываются «легкими» и сильно зависят от скорости источника. На медленных же небольшие различия есть, причем иногда не в пользу бюджетных SSD.

А вот здесь от «вторичного» накопителя требуется в основном лишь быстро читать данные, так что немного по-разному ведут себя и разные SSD, стабильно, впрочем, обгоняя винчестеры.

Примечательно, что архиватор, по сути, работает с файлами быстрее, чем операционная система, «выжимая» из накопителей более высокие скорости. «Насладиться» этим, впрочем, могут лишь те, кто часто работает с архивами без сжатия, т. е. не только лишь все — мало кто может сделать это. Да и определенная «точка насыщения» явно прослеживается даже при таких операциях: переход с SATA600 на PCIe 2.0 x4 еще дает заметный эффект, а вот освоение NVMe и PCIe 3.0 — практически ничего.

Скорость инсталляции приложений

Однако с копированием (любым) информации все и так было примерно понятно, а вот установка приложений — вопрос на первый взгляд довольно интересный...

Однако, как видите, скорость накопителя может иметь хоть какое-то значение в одном и только одном случае: когда он медленный, а установка объемистого приложения производится «внутри» него (т. е. с D: на D:). Да и в этом случае величина эффекта какая-то совсем несерьезная — порядка 20% максимум. Впрочем, причина этого понятна по абсолютным скоростям: ≈20 МБ/с в состоянии обеспечить накопители любого типа, т. е. узкое место при установке приложений — вовсе не в них.

Для большей точности мы решили провести еще один тест: в качестве вторичного накопителя всегда использовали Seagate Momentus 5400 750 ГБ, меняя системный накопитель. Дополнительной информации это почти не дало, зато дало очень полезную: хоть о каком-то замедлении инсталляции можно говорить только в одном случае — когда она производится внутри одного винчестера. Если же накопителей два, то не слишком мешает даже то, что оба они механические. У SSD же этой проблемы нет вообще. Более того, «внутри» твердотельного накопителя эта операция исполняется пусть незначительно, но все же быстрее, чем в связке «SSD+HDD». Так что условно плохим случаем для инсталляции приложений можно считать только один: компьютер с одиночным винчестером. И учитывая логику работы накопителей разных типов, это легко объяснимо.

Итого

Итак, что мы имеем в сухом остатке? Тестовый набор хорошо подходит для тех целей, для которых создавался: для тестирования систем с «гибридной» системой хранения данных. В то же время, его использование для тестирования собственно накопителей не слишком оправдано: результат получается слишком уж комплексный :) Время инсталляции «тяжелых» приложений интересно многим, однако как раз оно от системы хранения данных, по результатам наших тестов, зависит достаточно слабо, «упираясь» в процессор. То же самое можно сказать про архиваторы: нам удалось убрать зависимость от процессора, лишь полностью отключив сжатие при архивировании, что сделало этот тест почти таким же синтетическим, как специализированные дисковые бенчмарки. Скорость копирования информации зависит от двух накопителей, а не одного — если только это не копирование в пределах раздела. Решить эту проблему можно, используя виртуальный диск в памяти, но опять получится «чистая синтетика», и с таким же успехом можно синтетическими бенчмарками и ограничиваться.

Побочным же эффектом проверки методики явилось подтверждение некоторых эмпирических правил по комплектации дисковой системы: если вас волнует ее производительность, следует использовать твердотельный накопитель, к которому (при необходимости и возможности) стоит добавить один или несколько винчестеров — желательно быстрых настольных. Однако не нужно стараться обязательно установить в систему (особенно в ноутбук) хотя бы пару дисков — только если важен объем, поскольку скорость и у одиночного SSD нормальная даже при наличии большого количества конкурентных запросов. Системы же с двумя и более SSD на данный момент большого смысла не имеют, поскольку в роли хранилища данных твердотельный накопитель далеко не всегда лучше механических, но всегда дороже. Не хватает места? Лучше увеличить емкость «основного» SSD либо добавить винчестер (возможно, даже внешний), но не еще один SSD.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

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.