Методика тестирования производительности внутренних накопителей образца 2012 года


Наша предыдущая методика тестирования внутренних накопителей была опубликована на сайте еще в марте 2009 года (фактически же начала использоваться немного ранее) и, в общем-то, долгое время потребностям исследования производительности различных накопителей вполне удовлетворяла. Однако чем далее, тем более она устаревала. Во-первых, в плане оборудования — мы использовали систему на базе материнской платы на чипсете Intel P45, следовательно, ограничивались интерфейсом SATA300. «Классическим» винчестерам до его ограничений далеко, однако изучение их быстродействия не слишком интересно — все-таки всплеск внимания к производительности (а не только емкости дисков) связан, в первую очередь, с появлением и распространением SSD-накопителей. А вот они уже активно переходят на SATA600, тем более что в их случае быстрый интерфейс имеет значение. Во-вторых, мы использовали Windows XP, которая, до последнего времени хоть и все еще оставалась самой популярной операционной системой, однако ее доля постоянно сокращается. Особенно в среде энтузиастов, которых как раз вопросы производительности в наибольшей степени и волнуют. И ладно бы только это, но некоторые модели современных винчестеров уже попросту несовместимы с Windows XP или совместимы только при использовании дополнительных программных средств! Кроме того, и новые версии тестовых программ постепенно перестают поддерживать эту систему, так что этот выбор гарантировано оставлял нас где-то в середине «нулевых» годов. Ну и, опять же, раз вопрос производительности начал снова волновать многих, вполне разумным мероприятием было сочтено расширение списка используемых тестовых утилит в сторону тех, которые индивидуальные пользователи компьютеров иногда применяют для самостоятельных оценок — чтоб могли легко сравнить наши результаты со своими. Пусть, хотя бы, в части программ.

В общем, необходимость модернизации и аппаратной, и программной составляющих тестового стенда назрела как минимум год назад. И вот теперь она произведена, так что новую методику опять можно «закрепить» на достаточно длительный срок. А что она собой представляет, мы сейчас и опишем подробно.

Тестирования сравнительные

Описывая наши методики тестирования ВЖД (и прошлую, и позапрошлую), мы перечислили те причины, согласно которым эти устройства имеет смысл изучать по-одиночке или малыми группами. Другими словами, ориентироваться на индивидуальные обзоры, а не сравнительные тестирования. Однако те же причины заставляют в случае внутренних моделей делать именно последние. Дело в том, что «предметные области» здесь весьма ограничены и четко разделены. Есть винчестеры высокой емкости, есть высокой производительности, есть портативные и ультрапортативные модели. Внутри же каждой группы все накопители очень похожи друг на друга. Для SSD же это еще более выражено, поскольку их производителей намного больше, чем разработчиков контроллеров. И даже при сравнении представителей разных классов всегда можно найти «общий знаменатель». Например, в крайнем случае, на роль последнего прекрасно подходит та самая неформатированная емкость. Да и потребителей обычно волнует не вопрос, что собой представляет такая-то модель винчестера, а «Какой винчестер на 2 ТБ лучше выбрать для компьютера» (а еще чаще — «Что стоит купить за 200 долларов»). Соответственно, даже тестируя всего один винчестер, его имеет смысл сравнивать с уже изученными «одноклассниками» или другими потенциальными конкурентами. Но еще лучше брать на тестирование сразу несколько накопителей — например, все представленные на рынке настольные винчестеры на те же 2 ТБ и проводить большое тестирование. Для SSD же такой подход еще более оправдан, поскольку, как мы уже не раз убеждались, производительность этого типа накопителей весьма заметным образом зависит от емкости: настолько, что разница иногда оказывается большей, чем между различными контроллерами.

Соответственно, сравнительными тестированиями накопителей одного класса, но в количестве сразу нескольких экземпляров, мы чаще всего и будем заниматься. Иногда же мы будем и пытаться «сравнить несравнимое» — винчестеры разных классов или какие-то уникальные для рынка модели. В этом случае вопрос подбора конкурентов для испытуемого однозначного решения не имеет, так что поступать мы будем волюнтаристски, но в разумных рамках. Впрочем, использование для тестов жестко зафиксированной методики, а также аппаратного и программного обеспечения легко позволит сравнивать друг с другом и модели из разных статей. И даже делать «обзоры без тестирования» — на базе ранее полученных результатов.

Дизайн и технические характеристики

В отличие от внешних накопителей, которые всегда на виду, а посему все разные, вопрос внешнего дизайна встраиваемых накопителей не касается. Их никто не видит — следовательно, как-то украшать устройство не имеет смысла. Да и невозможно это обычно — посадочные места для винчестеров и SSD жестко стандартизованы, так что в рамках своего класса все одинаковые. Бывают, впрочем, некоторые отступления от этого правила, но они редки и непоказательны.

А вот по внутреннему устройству накопители легко могут различаться. В частности, пакет дисков может иметь разное количество пластин, объем кэш-памяти различается ныне в разы (в одном классе встречаются винчестеры с 8 МБ и с 32 МБ), да и технический прогресс не стоит на месте, сказываясь на технологии производства магнитных головок и самих «блинов». Не все изменения очевидным образом прямо влияют на производительность (даже в рамках тестовых приложений), но это тем более интересно — можно оперируя результатами попробовать сделать выводы о том, какой прирост и где дают (и дают ли) технические усовершенствования. Для SSD-накопителей же ключевыми параметрами являются модель используемого контроллера (их намного меньше, чем продаваемых моделей и даже семейств SSD), а в ряде случаев — и тип используемой флэш-памяти. Таким образом, в рамках знакомства с испытуемыми мы по возможности будем приводить их ТТХ. Ну и внешний вид, конечно, в виде фотографий всегда можно будет оценить. Хотя в нем-то что-либо интересное углядеть почти никогда не получится :)

Собственно тестирование

Общие вопросы

Перегружать обзор тестами занятие опасное — в этом случае, очень часто, за деревьями перестает быть виден лес :) Самостоятельно разобраться с несколькими десятками диаграмм сложно. К тому же, разные программы зачастую одни и те же (по названию) характеристики измеряют разным образом, что способно еще более запутать ситуацию: если в статье приведено три разных значения времени доступа на операциях чтения, например, то на какое следует ориентироваться? :) Поэтому в данном случае мы предпочитаем исходить из политики разумного минимализма. Но разумного — целиком и полностью доверять результатам всего одной программы (пусть даже популярной и позиционируемой как «средство от всего») является излишне оптимистичным подходом. Кроме того, далеко не все способны оперируя лишь низкоуровневыми характеристиками составить полное представление о том, как накопитель будет вести себя в тех задачах, которые в наибольшей степени интересуют. Поэтому никуда не деться от «высокоуровневой синтетики», а количество используемых нами программ равно шести с половиной. Первые две из них (AIDA64 и IOMeter) рассчитаны на работу с диском на физическом уровне, поэтому используются без разбиения накопителя на разделы и форматирования. PCMark же и NASPT в особенности активно работают с файловой системой (причем результаты в значительной степени могут зависеть от последней). Для них мы создаем на диске один раздел, размером 100% от емкости, и форматируем его в NTFS с размером кластера по-умолчанию. Аналогичное разбиение будет использоваться и для AS SSD и CrystalDiskMark — эти программы формально измеряют низкоуровневые характеристики (в первой ими занимается часть тестов, во второй — все), но делают это поверх файловой системы. В принципе, их результаты не так уж важны на фоне предыдущей четверки, однако по-своему интересны. Да и обе достаточно популярны для быстрой проверки накопителей в кустарных условиях, почему мы и решили добавить их в тестовый набор.

AIDA64 2.0

Некогда мы (да и многие другие) использовали в тестах бесплатную программу AIDA32. Позднее она развивалась как коммерческий продукт — сначала под именем Everest, а позднее (в связи с официальным изменением компании разработчика) превратилась в AIDA64. Плагин программы для теста накопителей давно уже обходится без существенных изменений, но постоянно дорабатывается в плане исправления ошибок и улучшения совместимости с различными типами накопителей, поэтому логично использовать как раз последнюю (на момент создания тестовой методики) версию, что мы и делаем.

Что мы измеряем при помощи AIDA64? То же, что ранее делал Everest, а именно шесть низкоуровневых параметров: среднее время доступа на операциях записи и чтения, а также скорость чтения и записи в/из кэш-памяти накопителя. Последние тесты выполняются по два раза — с размером тестового блока 64К и 256К байт, время доступа программа, как и ранее, тестирует только с использованием блоков по 64К байт. Точнее, весь набор тестов будет использоваться исключительно для тестирования одиночных винчестеров, а вот в случае SSD и RAID-массивов мы ограничимся исключительно временем доступа. Дело в том, что в первых накопителях механизм работы с буфером (когда он вообще есть) существенно отличается от принятого для жестких дисков, что делает результаты бенчмарков (рассчитанных, в первую очередь, на последние) слабо связанными с реальностью. Да и незачем измерять скорость обмена данными с буфером, поскольку сами накопители часто «упираются» в дисковый интерфейс. Что касается массивов, то тут результаты перестали быть показательными как только производители RAID-контроллеров озаботились дополнительным программным кэшированием. В общем, в результате чаще всего удается измерить скорость работы оперативной памяти, что несколько не то, что ожидается :)

IOMeter

Эта программа используется нами в тестах вот уже много лет. Набор тестовых шаблонов за прошедшее время не претерпел изменения. Линейные и случайные операции записи и чтения, а также поведение «стандартного» шаблона Database при разной нагрузке, что в совокупности дает нам семь тестов. Что изменилось по сравнению с предыдущей версией методики, так это сама программа — официальная версия (2006.07.27) не обновлялась с 2006 года, в то время как на Sourceforge уже давно доступна версия 1.1.0-RC1, которой мы и будем теперь пользоваться.

Что касается неизменности шаблонов, то против этого сначала было два возражения. Во-первых, рассматривался вариант перехода к выровненным по границам 4К запросам (Align I/Os), что облегчило бы жизнь дискам с Advanced Format. После некоторого размышления идея была отвергнута — такой подход синтетичен, но ведь и сам тест изначально относится к синтетике. Поэтому интересно посмотреть — на что способны накопители в жестких условиях. Тем более, производители регулярно рапортуют о том, что AF в их продукции вредит все меньше и меньше с каждым поколением винчестеров, благодаря фирменным технологиям, вот и посмотрим — насколько такие заявления соответствуют действительности. Второе потенциальное изменение шаблонов, напротив, жизнь накопителям испортило бы. Но не всем, а SSD, использующим контроллеры с поддержкой компрессии данных. Однако и от этой идее мы отказались: сложно считать, что тут еще более «реальные» данные. Да и данная функциональность, в общем-то, относится к достоинствам, а не к недостаткам контроллера. Лучше уж оставить все как было, но «степень сжатия» определить точным образом при помощи других программ.

PCMark 7

За прошедшие годы популярный тестовый пакет менял версии вслед за Windows. Заодно менялись и входящие в него подтесты, так что рассчитанный еще на Windows XP «старичок» (которым мы ранее пользовались) окончательно утратил ценность в качестве тестового инструмента.

В последнюю версию программы, на которую мы и перешли, входит шесть тестовых трасс различного назначения: от имитации работы Windows Defender, до присущей игровому использованию компьютера (по крайней мере, так она позиционируется разработчиком). Чтобы не перегружать статьи картинками, мы решили ограничиться одной диаграммой для данного теста — отображающей общую оценку накопителя с точки зрения тестового пакета. С подробными же результатами по всем трассам можно будет ознакомиться в сводной таблице. Но иногда и они будут встречаться в статьях в явном виде — при тестировании сильно отличающихся друг от друга устройств. Критерий «сильного отличия» мы волевым решением установили равным 10%. Т. е. если в каком-то из подтестов разброс между самым быстрым и самым медленным накопителем превышает пороговое значение, диаграмма по его результатам строится и включается в статью. Если нет, то нет.

Intel NAS Performance Toolkit

Еще один давно знакомый всем читателям тестовый пакет, в первую очередь предназначенный для тестирования сетевых накопителей, но вполне пригодный для любых, поскольку в своей работе он использует только «стандартные» функции. Набор шаблонов в новой методике существенно расширен: кроме доступных вместе с самим пакетом, будут использоваться и «самописные», оперирующие большими объемами данных (более подробно с ними можно ознакомиться в соответствующем материале. Результатов, соответственно, получается слишком много для того, чтобы останавливаться на них всех подробно. Поэтому делать полные диаграммы мы будем не всегда. А что делать с ними будем — подробно будет описано чуть позже.

AS SSD 1.6.4237.30508 и CrystalDiskMark 3.0.1

Мы решили пойти на эксперимент и добавить к списку инструментов две небольшие программки, популярные среди энтузиастов для быстрого тестирования накопителей. В принципе, ничего существенно нового к результатам «стандартного» набора ПО они не добавляют, за исключением двух моментов. Во-первых, достаточно интересно время доступа, измеренное посредством AS SSD: программа работает поверх файловой системы на области, ограниченной 1 ГБ, т. е. это совсем не то время доступа, которое измеряет Everest, «долбящий» своими запросами весь накопитель. Однако в реальных приложениях локальность данных зачастую очень высока, так что производители винчестеров (для которых задержки при позиционировании головок относительно высоки) и SSD активно работают над оптимизацией именно «ближнего» времени доступа. Что делает эти результаты достаточно любопытными. Кроме того, в AS SSD входят и дополнительные тесты копирования данных. Насколько они полезны — можно будет определить набрав более-менее крупную базу, но, в любом случае, проходить мимо него мы не станем. Тем более, что сама утилита маленькая и бесплатная, так что любой читатель сможет ей воспользоваться и сравнить полученные на своей системе результаты с любым из протестированных нами накопителей.

CrystalDiskMark на данный момент еще более популярен для «персонального тестирования», но в первую очередь он нам интересен не этим, а тем, что позволяет быстро оценить способности контроллера накопителя к сжатию повторяющихся последовательностей данных. Соответственно, в статьях мы чаще всего (точнее, практически всегда) будем использовать не абсолютные результаты всех подтестов, а вычисленные «коэффициенты сжатия». Определяются просто: среднее геометрическое соотношение скорости на операции чтения/записи последовательности нулей к той же операции на случайных значениях, нормированное в процентах.

Представление результатов и общий средний балл

Как уже было сказано выше, в статьях мы будем использовать не все полученные результаты, поскольку всех слишком много, причем некоторые повторяются, из-за того, что часть тестов на деле измеряет одно и то же. Однако начиная с этого года, мы предлагаем всем любознательным для ознакомления и полный лог всех тестов. Как обычно — в виде таблицы в формате Microsoft Excel. Тем более что некоторым читателям точные табличные данные будут полезнее диаграмм, так что пользуйтесь на здоровье :)

А вот для всех остальных, кому достаточно лишь грубого качественного (а не количественного) ответа на вопрос, какой накопитель лучше, мы сохраняем и общий балл по тестированию. Он получается следующим образом:

  • За эталон принимается винчестер Seagate Barracuda 7200.11 ST31000340AS — 3,5″, скорость вращения 7200 об/мин, емкость 1 ТБ, кэш-память 32 МБ, интерфейс SATA300
  • Результаты всех тестов пересчитываются из размерных единиц в безразмерные относительные путем деления на результаты эталонного накопителя в том же тесте. Точнее, для мегабайтов в секунду (где больший результат лучше) или баллов используется такая схема, а для выраженных в миллисекундах результатов тестов времени доступа (меньше — лучше) используется обратная операция.
  • По всем тестам высчитывается среднее геометрическое, умножается на 1000 и округляется до ближайшего целого.
  • Полученное число и является итоговой оценкой накопителя

Несложно понять, что «эталонной единицей» в данном случае является 1000 баллов, каковой результат и показывает наш старенький референсный винчестер. А вот результаты всех остальных будут либо меньше, либо больше этого числа. И глядя на общий балл, можно примерно оценить, насколько в среднем один винчестер (или SSD, или дисковый RAID-массив) лучше другого по производительности. Оценка, разумеется, достаточно грубая, особенно при сравнении накопителей разного класса, но и весьма показательная — куда более чем выигрыш/проигрыш в одном конкретном тесте. Если интересуют последние, то их можно в любой момент посмотреть и оценить исходя из своих критериев и предполагаемой сферы применения накопителя.

Отметим, однако, что в ряде случаев в статьи будут попадать и «второстепенные» результаты. Но лишь тогда, когда они являются показательными. Т. е., например, при тестировании SSD на разных контроллерах (или одном, но с разными типами памяти) в каких-то тестах разброс результатов оказывается очень большим из-за каких-то внутренних особенностей. Разумеется, такие тесты могут заслуживать того, чтобы остановиться на них подробно.

Аппаратная платформа и операционная система

Как мы уже говорили ранее, частая смена тестового стенда нежелательна, поскольку при этом приходится начинать заново накапливать результаты тестирования. Именно с этим связана «долгая жизнь» предыдущей системы, но на сегодняшний день она уже устарела по всем параметрам. Поэтому мы переезжаем на новую:

Ограниченный объем памяти связан с определенной спецификой NASPT и вообще кэширования дисковых операций системой. По той же причине выбрана и x86-версия Windows 7: поскольку эта ОС агрессивно применяет буферизацию операций, мы решили попробовать свести этот эффект к минимуму. Что касается системной платы, то в будущем, скорее всего, мы ее заменим на модель с поддержкой Thunderbolt, сохранив чипсет (и, соответственно, контроллеры SATA и USB 3.0), что обеспечит преемственность результатов.

Для тестирования даже одиночных дисков применяется RAID-режим контроллера с соответствующим драйвером Intel Rapid Storage 10.8.0.1003. Это позволяет не меняя конфигурации тестировать как одиночные диски (для них все просто «вырождается» в режим, полностью эквивалентный AHCI), так и массивы, с количеством дисков до четырех (наличие на плате дополнительного SATA-контроллера позволяет при необходимости освободить все порты чипсета для нужд тестирования).

Цена

Технические характеристики, емкость, производительность и прочее представляют собой абстрактный интерес всегда, но для покупателя крайне важным является вопрос цены любого товара. К сожалению, цены имеют тенденцию меняться в зависимости от времени и места приобретения, поэтому делать какие-либо далеко идущие выводы на основании цены — занятие небезопасное. Поэтому и не будем. В большинстве случаев, хотя иногда пару-тройку замечаний по поводу цены на момент написания статьи мы делать будем. А в качестве некоего ориентира мы будем приводить среднюю розничную цену накопителей в Москве, актуальную на момент чтения вам статьи (благо такая техническая возможность есть).

Итого

В конце статьи, как и положено, будем делать выводы. Весьма важная часть, поскольку, как показала практика, многие читают только введение и заключение. Здесь же будем определять и победителя по производительности, что, впрочем, при наличии сводного балла по всем тестам особой проблемы не представляет. Однако и особо выдающиеся результаты в каких-то конкретных тестах также будут отмечены особо — не всем ведь важна «средняя температура по больнице», поскольку накопитель может приобретаться для решения какой-то определенной задачи (к примеру, в качестве дополнительного хранилища для видеотеки — в этом случае не так уж важна скорость загрузки приложений, зато интересны тесты копирования файлов большого объема). И, разумеется, во всех случаях, когда мы столкнемся с чем-то выделяющимся на общем фоне, именно в заключительной части будет проводиться раздача наших традиционных наград (если кто забыл, их у нас целых две).




Дополнительно

ВИКТОРИНА TT

Материнские платы какого форм-фактора можно устанавливать в корпус Thermaltake Versa C22 RGB Snow Edition?

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.