FireWire vs. USB 2.0 с точки зрения IOMeter. Часть 2: диски с пластинами диаметром 3,5″


Полгода назад мы уже решали вопрос, вынесенный в заголовок статьи, однако на тот момент исследовались «ноутбучные» винчестеры. Тесты IOMeter позволили сделать вывод о принципиальной разнице между функционированием USB 2.0 и FireWire 400. Если второй интерфейс демонстрировал результаты, похожие на получаемые при непосредственном подключении IDE-винчестера к интегрированному в чипсет контроллеру, то USB 2.0, кроме меньшей пиковой пропускной способности, показал еще и неспособность к «увеличению эффективности» с ростом нагрузки. Результатом оказалось отставание USB-винчестеров от своих собратьев с другим интерфейсом при большой нагрузке, причем даже более того — более медленный винчестер, подключенный через адаптер FireWire-IDE, в этих условиях способен обогнать более быструю модель, загнанную в прокрустово ложе моста USB-IDE.

Сегодня мы попробуем исследовать несколько иную ситуацию: посмотреть, что получится при использовании более быстрых винчестеров на пластинах диаметром 3.5″. Сравнение с «прямым подключением» в данном случае не совсем корректно, поскольку массовые сегодня внешние интерфейсы, как мы уже убедились, не позволяют таким дискам полностью реализовать свои преимущества, а вот сравнить их друг с другом вполне можно. Это более интересно, чем то, что мы делали полгода назад, поскольку ВЖД такого форм-фактора чаще, чем меньшие модели, приобретаются не для банального переноса информации (где важны лишь линейные операции чтения и записи), а в качестве замены внутреннего накопителя в тех случаях, когда его использование невозможно или нежелательно. Кроме того, интересно будет и сравнить данные винчестеры с их «меньшими братьями». В результате можно будет получить ответы на следующие два вопроса: какой прирост производительности можно получить в реальных приложениях? И позволит ли высокая скорость самого винчестера накопителю с интерфейсом USB 2.0 обогнать «малютку» с FireWire-интерфейсом?

Методика и испытуемые

С выбором тестовой методики вопросов не возникало: были проведены стандартные для нашего сайта тесты при помощи IOMeter. Польза от стандартизации — можете открыть пару статей и самостоятельно сравнить поведение внутренних и внешних винчестеров в рамках одинаковых задач ;)

Тестирование проводилось на компьютере следующей конфигурации:

  • ASUS K8V SE Deluxe
  • AMD Athlon 64 3200+ (512K L2)
  • 512 Мбайт РС3200 DDR SDRAM
  • FireWire-контроллер на чипе VIA VT6307 (интегрированный на материнской плате)
  • системный винчестер IBM DDYS-T36950N, подключенный к SCSI-контроллеру Tecram DC-390F (впрочем, этот пункт, возможно, вскоре изменится, но он на наши результаты все равно не влияет :))
  • Windows XP Pro Rus + SP1

Для подключения накопителей использовался упомянутый выше FireWire-контроллер и встроенный в южный мост (VIA VT8237) чипсета контроллер USB 2.0.

Тестированию подвергались два внешних винчестера от LaCie: USB Hard Drive и d2 FireWire Hard Drive (для краткости слова «Hard Drive» на диаграммах опущены). Сравнивал я их Seagate Momentus ST94811A, установленным в «коробочку» с комбо-интерфейсом Sarotech Cutie DX FHD-254 Combo. Несмотря на то, что с момента ее тестирования несколько изменилась тестовая платформа, сравнение вполне корректно, поскольку, как мы уже неоднократно установили, на результатах внешних накопителей сказывается лишь контроллер, к которому их подключают, но не остальные компоненты системы. Контроллер USB 2.0 вообще остался тем же самым (VIA KT600 и K8T800 комплектуются одним и тем же южным мостом VT8237), FireWire-контроллер формально изменился, однако VIA VT6306 и VT6307 на практике отличаются лишь числом поддерживаемых каналов, демонстрируя идентичные скоростные характеристики.

Последовательное чтение и запись

В принципе, низкоуровневые бенчмарки измеряют эти скорости, однако в их исполнении они слишком последовательные, чего в реальной практике не встречается. Результаты IOMeter куда интереснее. Начнем с чтения.

Интересные кривулины :) Какие можно сделать выводы? Несложно заметить, что левая часть графиков (работа с блоками небольшого размера) не зависит от самих винчестеров, зато существенным образом определяется интерфейсом. Каждая пара стартует примерно из одинаковой точки, затем наблюдается рост скорости — более резкий в случае FireWire и более плавный при использовании USB. За исключением небольшого провала на блоках размером 256 Кбайт (возможно, не нравятся firmware винчестера), при размере блока от 64 Кбайт d2 FireWire продемонстрировал те самые 41 Мбайт/с. — что и было обещано в руководстве, но чего не удалось получить в AIDA32. Поскольку Momentus относится к менее производительному классу, однозначным лидером по этому тесту стал как раз d2. А вот USB Hard Drive опозорился по полной программе — ему не удалось догнать коробку от Sarotech. Судя по всему, виноват более медленный мост в этом накопителе, так что весь потенциал установленного винчестера пропал втуне. Однако еще не вечер — переходим к следующим тестам.

Левая часть графиков опять позволяет сделать выводы о преимуществах FireWire с блоками небольшого размера, а в правой уже во второй раз «смешались в кучу кони, люди». Впрочем, то, что и FHD-254 при использовании интерфейса FireWire, и d2 демонстрируют невысокую скорость линейной записи, мы установили еще тестируя их низкоуровневыми тестами, а IOMeter этот вывод лишь подтвердил. На будущее следует подыскать эталонную связку пошустрее :)

По данной группе тестов слишком сложно судить о преимуществах и недостатках различных интерфейсов. Разве что на блоках небольшого размера заметно четкое лидерство FireWire. Однако установившаяся максимальная скорость слишком зависит от многих факторов. Вот и получили, что по скорости последовательного чтения лучшим оказался трехдюймовый FireWire-винчестер, зато максимальную скорость последовательной записи продемонстрировал двухдюймовый накопитель с интерфейсом USB 2.0. Справедливости ради, в реальных условиях последовательное чтение и запись, да еще и крупными блоками встречается нечасто (разве что при копировании файлов большого размера в условиях отсутствия фрагментации раздела). Основное же влияние на производительность реальных приложений оказывают случайные операции чтения и записи, к которым мы сейчас и перейдем.

Случайное чтение и запись

А вот это уже интереснее! При низких нагрузках скорость случайного чтения, демонстрируемая всеми накопителями, чрезвычайно близка (с копеечным преимуществом построенных на 3.5″ винчестерах). При росте нагрузки поведение всех накопителей определяется лишь используемым интерфейсом. Результат? USB-винчестеры неспособны конкурировать с FireWire на операциях случайного чтения, даже в случае применения заметно различающейся по быстродействию начинке. Разумеется, если взять старый мобильный винчестер, то о какой-то конкуренции еще можно говорить? Но в случае моделей примерно одного возраста «колодки USB» сделают из соревнования избиение младенцев. А победителем оказался d2 FireWire Hard Drive, чего вполне можно было ожидать на основании предыдущих тестов.

Операции записи, как мы уже выяснили, это то, что в наилучшей степени удается USB Hard Drive и с чем отвратительно справляется d2. Результат, что называется, налицо. Впрочем, все равно хорошо видно, что, при большой нагрузке графики почти пересекаются — чуть-чуть не хватило. Работай d2 чуть лучше на этих операциях, и картина выглядела бы иначе: хорошо видно, что USB-винчестеры на этом тесте спасает лишь сам винчестер (когда это ему удается).

Database, File Server, Workstation

Основной упор в этих трех паттернах делается на случайное чтение, чуть в меньших количествах присутствует случайная запись, лишь в Workstation есть 20% последовательных операций. С учетом этих начальных условий вид графиков можно предсказать заранее.

При линейной нагрузке производительность определяется винчестером, с ее ростом на ведущие позиции выходит интерфейс. Примечательно поведение d2 — при небольших нагрузках из-за потерь на операциях записи (которые составляют на этом паттерне треть) он является самым медленным из тестируемых, однако по мере роста нагрузки высокая скорость выполнения операций чтения позволяет это компенсировать и выйти на первое место. USB Hard Drive хорош как раз там, где определяющим является винчестер, однако его производительность с ростом нагрузки, в отличие от обеих моделей с интерфейсом FireWire, не увеличивается, что и приводит к вполне закономерному распределению итоговых мест.

В этом паттерне операций записи еще меньше, так что удивляться тому, что картина даже более ярко выражена, чем в предыдущем случае, не приходится.

Честно говоря, я ожидал, что некоторое количество последовательных операций в паттерне Workstation немного разнообразит картину. На деле, если что и произошло, так это уменьшение отставания d2 там, где он был медленнее других накопителей, но и меньший отрыв от ближайшего конкурента при больших нагрузках.

Пришло время исследовать поведение тестируемых ВЖД на паттерне Database с разной длиной очереди и разным соотношением операций чтения/записи.

Как мы уже установили в предыдущий раз, при линейной нагрузке все определяется только самим винчестером, но никак не интерфейсом. В результате остается только пожалеть d2: начал он лучше всех, однако по мере увеличения количества операций записи производительность стала падать, достигнув минимума при 20%. Затем рост, позволивший обогнать оба ВЖД на «ноутбучных» дисках, но USB Hard Drive все равно сумел уйти далеко вперед.

Увеличение длины очереди совершенно не сказывается на накопителях с USB-интерфейсом (что мы уже установили), однако «улучшает жизнь» обоим FireWire-винчестерам. В основном это заметно при большом количестве операций чтения, по мере роста количества запросов на запись «прибавка к пенсии» сходит на нет — как мы уже знаем, оба этих винчестера не лучшим образом справляются с операциями записи.

Дальнейшее увеличение очереди позволяет FireWire-накопителям еще заметнее повысить производительность, однако USB Hard Drive все же выходит на первое место, но лишь при полном исчезновении запросов на чтение. А что было бы, если в d2 и в USB Hard Drive были установлены одинаковые винчестеры? Даже боюсь предположить :)

Итого

Высказанные в прошлый раз предположения о том, что при использовании 3.5″ винчестеров положение моделей с интерфейсом USB 2.0 будет еще хуже, чем в случае компактных моделей, подтвердились: на некоторых тестах они не смогут конкурировать даже с 2.5″ накопителями, не говоря уж о своих непосредственных противниках. Впрочем, как мы убедились, эмуляция работы приложений высокого уровня это задача со многими неизвестными: если в случае одинаковых винчестеров результат можно предсказать заранее, то при наличии в обеих «коробках» существенно отличающихся представителей класса НЖМД может всякое случиться :)






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.