Тестирование Intel SSD 670p 2 ТБ, способного конкурировать с устройствами более высокого уровня несмотря на использование QLC-памяти

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Одной из основных тенденций рынка SSD последние годы является все более широкое внедрение флэш-памяти с четырехбитными ячейками (QLC), постепенно превращающейся в доминирующее решение в сегменте бюджетных потребительских устройств. Потребителям этот процесс, мягко говоря, не слишком нравится. Но тут ничего удивительного — бюджетные устройства зачастую покупаются по необходимости: когда больше ни на что денег не хватает. В этом сегменте все потребительские характеристики приносятся в жертву низким ценам, что особенно обидно на фоне того, как топовые устройства бороздят Большой театр. Тут же производительность ограничена упрощенными недорогими контроллерами, а в паре с небольшими объемами QLC (на большие у целевой аудитории финансов не хватает) она и вовсе может падать до неприличных значений. И размер экономии при этих самых небольших объемах на деле не столь уж велик, чтоб идти на такие ухудшения осознанно. Только вот производители особого выбора не оставляют, нередко меняя тип памяти просто «на горячую» — без изменения названий модели и каких-либо уведомлений.

В то же время в «серьезных» системах хранения данных использование SSD на QLC особых проблем не вызывает. Просто потому, что там их умеют правильно готовить — обычно это один из уровней хранения. Для больших объемов данных, к которым обращаются слишком часто, чтобы переносить их на жесткие диски, но и достаточно редко, чтобы себя оправдали TLC-накопители. Особенно если говорить о десятке-другом терабайт на устройство — тут уже разница в цене становится очень даже заметной, а производительность и при использовании QLC все равно оказывается достаточной для большинства сфер применения. Так что ситуация, когда QLC слишком плоха для недорогих потребительских SSD и отлично подходит для не таких уж дешевых серверных, парадоксальна лишь на первый взгляд. Все-таки новая память как раз и нацелена на то, чтобы можно было приличные устройства высокой емкости относительно недорого. Но, раз на персональном рынке до сих пор в моде невысокая емкость, да еще и на контроллерах любят экономить, в итоге и получаются неприличные устройства.

Не все. Производители нет, нет — да и пытаются сделать на этой памяти что-нибудь интересное. Благо это несложно — достаточно не слишком переигрывать с экономией. Если мы ориентируемся на несколько терабайт емкости, то лучше экономить только на памяти, выбирая если и не топовый контроллер, то, хотя бы, что-нибудь среднего уровня. И желательно не экономить на DRAM-буфере — в SSD он используется в первую очередь для оперативного хранения таблиц трансляции адресов и некоторые другие служебные операции, сваливать которые на QLC еще хуже, чем на TLC: скорость и «износостойкость» новой памяти уж точно не выше, чем у старой.

Наиболее характерными представителями этого направления являются накопители 600-й линейки Intel SSD. Точнее, собственно, Intel SSD 600p использовал еще TLC — но и тогда это было новшеством для сегмента NVMe-накопителей. А вот Intel SSD 660p — одни из первых потребительских QLC-моделей, причем существенно отличающиеся от основной массы появившихся позднее бюджетных SSD. В первую очередь контроллером Silicon Motion SM2263 — четырехканальным, но снабженным DRAM-буфером, в отличие от популярного (в дешевых моделях) SM2263ХТ. На емкости DRAM в Intel немного сэкономили, устанавливая одну и ту же микросхему 256 МБ вне зависимости от емкости SSD, но это, во всяком случае, не ноль. Плюс пятилетняя гарантия — на чем в бюджетном сегменте тоже принято экономить. Хотя в целом 660p в актуальный ряд потребительских моделей Intel «встраивался снизу» — Intel SSD 760p на восьмиканальном Silicon Motion SM2262 и TLC-памяти был не только дороже, но и «серьезнее» по всем направлениям. Да и Intel SSD 545s местами отставал от 660p лишь из-за использования SATA-интерфейса, оказываясь более быстрым в некоторых типах нагрузок. Но в те годы SATA был еще вполне актуален. А условия гарантии у 545s, например, были мягче. И производительность, повторимся, иногда тоже оказывалась более высокой — в тех случаях, когда не удавалось воспользоваться ускорением интерфейса. При этом Intel 660p оказывался и довольно дорогим — с учетом богатства предложений на рынке можно было всегда найти что-нибудь не хуже (а то и лучше) на TLC за те же или меньшие деньги. Поэтому в розницу модель продавалась не сказать, чтоб хорошо. Хотя ОЕМ-заказчикам нравилось.

В первую очередь для нужд последних как раз был разработан Optane Memory H10 — тот же 660p, но для ускорения работы добавлен небольшой кэш на базе памяти 3D XPoint. Собрать такое можно было и самостоятельно (и мы это делали) — но из двух плат. А тут достаточно одного слота M.2 — т. е. такое устройство можно применять и в компактных системах, типа ноутбуков. Энтузиастам оно не нужно — при покупке всего одного накопителя можно не слишком экономить. Или и вовсе не экономить, покупая топовый SSD — который по всем параметрам будет обходить подобные гибриды. А вот когда речь идет о производстве миллионов компьютеров, важен каждый цент. И то, что H10 оказывается в обычных потребительских сценариях не медленнее (а то и быстрее) более дорогих накопителей только на флэш-памяти, уже важно. Хотя это и изначально специфический рынок.

Позднее начал продаваться Intel SSD 665p — тот же 660p, но уже на 96-слойной, а не 64-слойной QLC-памяти. Большинство производителей подобные апгрейды делают молча — Intel же всегда стремился к максимальной открытости. Ну и, заодно, гарантийные условия для новой серии сделали более мягкими, «подтянув» их ближе к SSD на базе TLC (причем не самым дешевым). А последние изменения, сделанные уже после объявления о том, что Intel уходит с рынка флэш-памяти, это Intel SSD 670p на новом контроллере Silicon Motion SM2265 со все теми же 256 МБ DRAM-буфера, но уже 144-слойной памяти, и Optane Memory H20 — H10 с тем же апгрейдом флэш-составляющей. Причем происходило это уже в условиях изменившегося рынка: закончившие жизненный цикл Intel SSD 545s и 760p наследников так и не получили, так что Intel стал единственным производителем, в потребительском сегменте фокусирующимся на QLC. И именно этим Intel SSD 670p и интересен — компания считает, что этот накопитель способен претендовать на массовое использование. Что делает его очень интересным объектом тестирования.

Уходя не уходи

Можно возразить, что и незачем его тестировать — раз уж разработчик с рынка уходит, продав все активы SK Hynix. Но тут и сам «уход» интересен — и имеет самостоятельное значение, с чем стоит разобраться подробнее.

До этого мы не раз видели консолидацию на рынке путем скупки успешным игроком оказавшихся в сложном положении. Например, это в полной мере относится к покупке Kioxia (тогда еще Toshiba Memory) OCZ Technology. А вот у SanDisk на момент покупки Western Digital все было нормально — просто WD решила таким образом проводить экспансию на рынки, которыми ранее не занималась. Были и примеры поглощения успешных универсальных стартапов. И была покупка чьих-то подразделений сторонней компанией. Та же Kioxia купила флэш-направление у LiteOn, а Seagate приобрел соответствующие активы у LSI. Сделка Intel и SK Hynix чем-то напоминает последние случаи, но отличается и от них. И не только по масштабам.

Сама по себе флэш-память — носитель достаточно старый: первым разработкам уже почти 40 лет. На деле активное ее использование началось уже в конце 80-х — когда Intel выпустил первые коммерческие чипы NOR-флэш. Потом началось внедрение NAND — более эффективной с точки зрения плотности хранения информации. А в конце 90-х разработчики из опять же Intel вывели на рынок первые образцы MLC-памяти. В SSD ее использование долгое время не практиковалось — MLC была медленной и ненадежной сравнительно с SLC. С другой стороны, и первые продукты на SLC высокой скоростью и надежностью не отличались — так что даже в нулевые применялись в основном там, где без них совсем нельзя было обойтись. Проблему решили... опять в Intel. Предприняв интересный фланговый маневр — если сделать высокоинтеллектуальный контроллер, то можно ослабить требования к самой памяти. Просто нужно использовать более сложные алгоритмы работы, чем было принято в устройствах первых поколений и все. Чтобы не «протирались» определенные ячейки, адресация должна быть динамической — с выравниванием износа по блокам. И т. п. Что и было сделано в линейке Intel X25-M 2009 года, основанной как раз на дешевой MLC. При этом накопитель спокойно конкурировал и с намного более дорогими устройствами на SLC-памяти — как раз за счет дорогого и мощного контроллера. Но при создании устройства высокой емкости каким бы не был дорогим контроллер возможность использования более дешевой памяти быстро окупает его «дороговизну». Собственно, это и открыло дорогу для массовой экспансии SSD — они могут постоянно дешеветь, а потребительские характеристики вытягиваются контроллерами, которые и должны быстро развиваться. С тех пор прошло уже почти 15 лет, но ничего на рынке принципиально не изменилось — идеологически все современные SSD на флэш-памяти являются наследниками X25-M. Просто MLC уже перестала считаться дешевой — из-за чего и практически вымерла вслед за SLC. Но прогресс контроллеров позволил спокойно перейти на TLC, затем начать использование QLC… и на новые типы флэш-памяти его хватит. А направление развития памяти тоже четко определено: флэш — максимально дешевый и плотный носитель, поскольку каждая ячейка — всего-навсего один транзистор. Как сделать еще дешевле и плотнее? Увеличивать количество бит, хранимых в этом транзисторе. Что не так уж и сложно — сам он прибор аналоговый, так что все упирается исключительно во внешние схемы «оцифровки». Могут они работать только с четырьмя уровнями заряда? Значит выпускаем MLC. Научились разделять 16? Пришло время QLC. Справятся инженеры удовлетворительным образом с 256 значениями? Будем оценивать OLC NAND. И т. п.

Словом, это уже ниша не для серьезных революций. Но флэш-памятью рынок не ограничивается — могут использоваться и другие энергонезависимые носители, заточенные под другие характеристики. На ум сразу приходит 3D XPoint — по цене и скорости занимающая промежуточное положение между DRAM и NAND-флэш. И она продается — Intel Optane SSD на рынке уже пять лет, причем это единственные массовые SSD не на флэш до сих пор. Уровнем выше SSD находится Optane DC Persistent Memory — стандартные DIMM-модули для использования в качестве оперативной памяти. DRAM, конечно, быстрее — но и дороже, так что если в сервер нужно установить несколько терабайт памяти (что в настоящее время не редкость), такой компромисс очень нужен. А есть еще и MRAM — энергонезависимая память с характеристиками между DRAM и SRAM. Понятно, что она рассчитана вовсе не на хранение больших объемов данных — но тут тоже есть с чем поиграть. Например, поменять на нее DRAM в тех же SSD и в принципе «не бояться» проблем с питанием, загромождая плату конденсаторами. Коммерческое производство MRAM тоже давно освоено Intel.

В общем, компания оказалась в немного двусмысленном положении. С одной стороны, ей интересно заниматься перспективными видами памяти, но не флэш — с последним рынком-то все давно понятно. Ничего принципиального нового не придумаешь — просто эволюционное развитие. С другой, взять и все бросить тоже как-то неправильно: производство флэш-памяти процесс выгодный, хоть и не на столько маржинальный, как тот же 3D XPoint. Значит нужно сделать что? Продать. Причем желательно кому-нибудь из старых партнеров. И таких, с кем нет конкуренции ни на каком из рынков. Поэтому идеальным выбором как раз и оказался SK Hynix. Тем более, что компания ранее уже делала для Intel SSD, результат удовлетворял обе стороны — так что сотрудничество в данном направлении можно и продолжить.

Но продажа направления — это не только производственные линии, но и инженерный персонал. Со своими проектами, наработками и т. п., в первую очередь как раз ориентированными на передаваемые производственные мощности. А у SK Hynix — свои мощности, свои инженеры, свои наработки. Со временем, конечно, все будет интегрировано воедино — в рамках единой политики. Но спешить с этим нет смысла. Почему процесс продажи растянут на длительный срок, да и бывшее подразделение Intel не вливается стройными рядами в структуры SK Hynix, а сохраняет автономию. Даже название специальное — Solidigm Technology. Контролируемая SK Hynix — и только. Портфель решений пока еще старый — накопители нет смысла спешно переименовывать. Скорее, наоборот — несколько лет еще будет использоваться торговая марка Intel, на что у новой компании право есть. Впрочем, в ее материалах наш сегодняшний герой уже местами называется Solidigm 670p (formerly Intel), но в прайс-листах сохраняется старое название, которым и мы будем пользоваться.

Главное же стоит помнить — уход Intel с рынка как таковым уходом не является. Старые наработки никуда не делись — и будут развиваться и дальше. Тем более сохраняются и все гарантийные обязательства. Процесс перехода рассчитан на пять лет — просто к концу этого срока мы уже «забудем», что когда-то это был Intel. Компания для рынка SSD на флэш-памяти сделала очень много — но ей уже стало скучно им заниматься. Поэтому теперь Intel будет концентрироваться на перспективных технологиях энергонезависимой памяти — обычный процесс, если вспомнить, что когда-то основным продуктом Intel вообще была DRAM, а даже микропроцессоры являлись более побочным бизнесом. Intel SSD 670p — своеобразный дембельский аккорд. Чем вдвойне интересен.

Intel SSD 670p 2 ТБ

На внешности устройства никакая его знаковость и этапность никак не отразилась. Как и следовало ожидать, все достаточно утилитарно — и практически идентично 660р и 665р. С той лишь разницей, что Silicon Motion SM2263 заменили на SM2265. Последний нигде, кроме продукции Intel на данный момент не встречается, но ничего такого уж оригинального собой не представляет: фактически это модификация SM2267 с отключенной поддержкой PCIe Gen4. Которая ему ничего и не давала на практике, так что решение Intel логично — зачем дразнить гусей, делая SSD на QLC, но с такой поддержкой нового интерфейса? Но работает он, безусловно, быстрее, чем старичок SM2263 — чего и достаточно. А кроме контроллера на плате все те же 256 МБ DRAM (вне зависимости от емкости SSD) и пара чипов флэш-памяти. Тоже небольшой прогресс — ранее в две микросхемы все удавалось разместить лишь при терабайте емкости, а вот двутер 660p нес на себе четыре корпуса с флэшем. Но это не принципиально — смысл увеличить плотность упаковки был для продуктов более «серьезного» назначения: в которых уже общая емкость достигла 30 ТБ, так что занимаемое памятью место приходится экономить. А так 144-слойная память Intel N38A по-прежнему имеет терабитные кристаллы — равно как и 64- и 96-слойная. Ранее одно это несколько мешало, поскольку для TLC обычным размером было 512 или даже 256 Гбит, так что при одной и той же емкости накопители на QLC включали в себя меньше устройств флэш-памяти — что снижало параллелизм и било по скорости. Сейчас же для удешевления и TLC местами переползает на терабитные кристаллы, а меньше 512 Гбит практически ничего и не выпускается, так что этот фактор отпал. Осталась только более низкая собственная скорость записи QLC. Но на сколько она действительно низкая — проверим непосредственно.

А так остается лишь повторить, что гарантия пятилетняя — бюджетному сегменту это несвойственно, но 670p к нему и не относится — несмотря на использование QLC NAND. Но ограничения полного объема записи (TBW) несколько более жесткие, чем принято для TLC — всего 370 ТБ на каждый терабайт емкости, а не более привычные 600 ТБ. Впрочем, после WD Green SN350, где записывать больше 100 ТБ за три года хоть на терабайтник, хоть на двутер чревато потерей гарантии, это уже не пугает, конечно. Да и начиналось в 660p все с 200 ТБ — т. е. по мере развития линейки «разрешенный» объем записи почти удвоился.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe 4.0 и «чипсетным» PCIe 3.0. Однако сегодня нам понадобится только второй, поскольку ничего более быстрого сегодняшние герои сами не поддерживают. Его результаты можно распространить и на многие «старые» системы, поскольку начиная со Skylake (LGA1151 «первой версии» 2015 года в настольных системах) и заканчивая прошлогодними Comet Lake (LGA1200 и соответствующие ноутбуки) у Intel в этом плане ничего не менялось — чипсетное подключение, практически одинаковые чипсеты, практически один и тот же контроллер PCIe 3.0.

Образцы для сравнения

Смена методики и тестовой платформы вынудила нас начать накапливать результаты почти с нуля. Однако за прошедшее с этого момента время три NVMe-накопителя на базе 2 ТБ QLC-памяти мы уже протестировали — сегодня они нам точно пригодятся.

Хотя бы, потому что одним из них был первенец семейства — Intel SSD 660p. Этот накопитель использовал контроллер Silicon Motion SM2263 с теми же 256 МБ DRAM (независимо от количества флэш-памяти) и 64-слойную QLC-память Intel. И снабжался той же пятилетней гарантией — только чуть более ограниченной по полному объему записи. Позднее в Intel заменили эту модель на 665p — на том же контроллере, но 96-слойной памяти, однако сохранился в каталогах и 660p. А сейчас как раз на место обеих этих моделей приходит 670p. Что же касается Kingston NV1, то в нем та же память, что и в Intel 660p, а вот контроллер более дешевый — безбуферный Phison E13T.

Не так давно в наши руки попал и WD Green SN350 — где тоже безбуферный контроллер, однако новейшая собственная разработка WD оказалась очень шустрой, равно как и освоенная компанией 128-слойная QLC-память. К сожалению, это тоже дорогой накопитель, да еще и условия гарантии у него очень жесткие, но он один из немногих, кто гарантировано может конкурировать с Intel 670p по производительности.

И никак нельзя было не добавить к списку испытуемых Intel SSD 760p — накопитель на TLC-памяти, восьмиканальном контроллере Silicon Motion SM2262 и с «необрезанным» DRAM-буфером (впрочем, в накопителе на 2 ТБ памяти 1 ГБ, как и в терабайтной модификации, а совсем не 256 МБ, как во всех SSD Intel на QLC). После окончания его жизненного цикла компания преемника так и не выпустила — так что, по сути, 670p заменяет всех: и 660p, и 665p, и 760p. Может ли? Вот и проверим. По номеру модели даже сходство есть — цифры те же, но две поменяли местами.

Заполнение данными

Как уже было сказано выше, собственная скорость записи у QLC остается не слишком высокой — но все познается в сравнении. В Intel SSD 670p используется достаточно консервативная стратегия SLC-кэширования — под кэш он отводит лишь половину свободных ячеек, а не все, что в последнее время встречается чаще. Зато за пределами кэш выдерживает вполне вменяемые 250-300 МБ/с, что для QLC достаточно много. Да, конечно, SATA-накопители приличного уровня и той же емкости оказываются быстрее, полностью выбирая все возможности интерфейса — только как раз «приличные» в этом сегменте быстрее всего и отмирают. Причем и себестоимость их выше.

А для оценки есть смысл посмотреть на то, с чего все начиналось — Intel SSD 660p той же емкости. И политика кэширования аналогичная, а все скорости в полтора раза ниже. Что быстрее пишется SLC-кэш — заслуга смены контроллера в первую очередь, а вот вне его пределов — памяти.

И это не какая-то персональная особенность SSD Intel — вот так себя ведет WD Green SN350. На самом деле очень шустрый накопитель, но вот по скорости записи вне кэш недалеко ушедший и от того же старенького 660p.

Хотя это все цветочки — ягодки нужно собирать в бюджетном сегменте. Вот это Kingston NV1, где память такая же, как в 660p, а контроллер — более дешевый безбуферный Phison E13T. Результат их сотрудничества выдающийся — какая уж тут конкуренция с приличными SATA SSD, когда и с ноутбучными-то винчестерами справиться можно лишь благодаря SLC-кэшированию. А без него — все очень наглядно. Так что, повторимся, сравнительно с основной массой SSD на QLC Intel SSD 670p в этой дисциплине очень быстрое устройство.

Но не стоит думать, что все проблемы решены. Вот это, например, старичок Intel SSD 760p. По меркам своего класса накопитель уже очень медленный. Что простительно, учитывая его солидный возраст — это семейство появилось еще пять лет назад. Но TLC-память в больших количествах вкупе с хорошим восьмиканальным контроллером позволяет не напрягаясь удерживать скорость записи на отметке около гигабайта в секунду. Так что, если бы все определялось такими нагрузками, на этом можно было бы и остановиться. Но мы все-таки проверим и другие.

Предельные скоростные характеристики

Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Последовательные операции (128К Q8T8), МБ/с
  Чтение Запись Смешанный режим
Intel SSD 660p 2 ТБ 1475,4 1940,5 917,3
Intel SSD 760p 2 ТБ 2639,1 1479,0 1949,7
Kingston NV1 2 ТБ 1933,8 1854,0 1449,3
WD Green SN350 2 ТБ 3542,1 3138,0 3351,8
Intel SSD 670p 2 ТБ 2963,8 2744,2 2058,7

Долгое время четырехканальные контроллеры в принципе не могли загрузить работой PCIe Gen3 x4. Новые модели имеют более быстрый интерфейс с памятью, так что в паре с соответствующим флэш способны выйти на уровень 3 ГБ/с и при записи, и при чтении хотя бы в пределах SLC-кэш. Позади в итоге остаются и многие «старые» восьмиканальники. Но, стоит отметить, у WD эту задачу получилось решить лучше.

Чтение 4К-блоками по произвольным адресам с разной глубиной очереди, IOPS
  Q1T1 Q4T1 Q4T4 Q4T8 Q32T8
Intel SSD 660p 2 ТБ 15308 40598 113637 184386 222798
Intel SSD 760p 2 ТБ 17621 61126 126150 180623 333951
Kingston NV1 2 ТБ 12456 46601 152640 214811 286413
WD Green SN350 2 ТБ 7931 28906 103640 136380 168680
Intel SSD 670p 2 ТБ 17326 71323 199539 287635 307668

Зато даже новейшему SN350 свойственны родовые проблемы всех WD Green — «йопсов» маловато. Понятно, что на практике это не слишком мешает, но забавно — даже дешевый и относительно старый Phison E13T быстрее. Впрочем, в этой программе он быстрее и «старых» контроллеров Silicon Motion, причем всех — даже старших с DRAM («спасибо» оптимизации под временные файлы), а вот новые могут выйти на первое место. И выходят.

Запись 4К-блоками по произвольным адресам с разной глубиной очереди, IOPS
  Q1T1 Q4T1 Q4T4 Q4T8 Q32T8
Intel SSD 660p 2 ТБ 41784 107962 191231 201541 201691
Intel SSD 760p 2 ТБ 57037 121068 229912 245116 261567
Kingston NV1 2 ТБ 50370 87157 100614 113718 126916
WD Green SN350 2 ТБ 53755 149257 293355 381965 393915
Intel SSD 670p 2 ТБ 46905 117600 285438 296854 299583

С записью, зато у Green все получилось неплохо. Хотя вряд ли кто-то специально старался: просто контроллер относительно мощный, интерфейс с памятью — быстрый, так что получить высокие результаты при записи в кэш несложно. Intel 670p от него как правило отстает. Но своих непосредственных предшественников и большинство устройств аналогичного класса заметно обгоняет. Чего на практике и достаточно.

Чтение по произвольным адресам блоками разного размера с единичной очередью, МБ/с
  16К 64К 256К
Intel SSD 660p 2 ТБ 62,7 145,2 340,8 850,6
Intel SSD 760p 2 ТБ 72,2 187,6 497,6 1217,4
Kingston NV1 2 ТБ 51,0 139,6 173,9 444,5
WD Green SN350 2 ТБ 32,5 171,6 511,3 733,9
Intel SSD 670p 2 ТБ 71,0 210,1 504,7 1224,7

Очереди в персональном окружении редки (успевают выстроиться разве что у староверов с жесткими дисками), а вот с блоками, отличными от 4К, активно работает и операционная система, и прикладные программы. И в этой важной на практике дисциплине все сводится к борьбе 670p и 760p с явным преимуществом первого. В общем, в современных условиях нельзя уже однозначно утверждать, что SSD на QLC NAND медленнее, чем на TLC — нужно смотреть на конкретные модели. В пределе (т. е. если взять по самому быстрому в каждой группе) — медленнее, конечно, но это практического значения не имеет, поскольку и цены таких устройств будут различаться принципиально. А вот сделать просто «хороший» накопитель на QLC уже можно. Несмотря на то, что недостатки самой памяти никуда не исчезают.

Запись по произвольным адресам блоками разного размера с единичной очередью, МБ/с
  16К 64К 256К
Intel SSD 660p 2 ТБ 171,1 456,4 1080,0 1586,8
Intel SSD 760p 2 ТБ 233,6 636,2 1209,9 1537,1
Kingston NV1 2 ТБ 206,3 499,8 985,8 1466,4
WD Green SN350 2 ТБ 220,2 690,9 1515,5 2106,8
Intel SSD 670p 2 ТБ 192,1 568,7 1399,9 2300,5

На записи в очередной раз неплох Green SN350, так что однозначного лидерства у 670p нет. С другой стороны, важнее не это — а то, что все остальные позади. И преимущество над родоначальником линейки может достигать и полутора раз.

Чтение и запись по произвольным адресам блоками разного размера с единичной очередью, МБ/с
  16К 64К 256К
Intel SSD 660p 2 ТБ 73,4 166,0 361,2 770,7
Intel SSD 760p 2 ТБ 73,7 198,9 510,7 993,3
Kingston NV1 2 ТБ 61,5 151,8 212,2 525,1
WD Green SN350 2 ТБ 59,1 203,7 390,1 781,3
Intel SSD 670p 2 ТБ 85,4 241,7 547,9 1114,6

Лидерами на смешанных операциях обычно оказываются контроллеры с DRAM — что сильно ускоряет работу с таблицей трансляции адресов. Вне зависимости от типа памяти и в немалой степени от интерфейса — просто такое слабое место безбуферников. За исключением разве что Optane SSD, которым костыли в виде DRAM не нужны. В других же сериях SSD Intel на них никогда не экономил — в отличие от многих производителей, минимизирующих цену совсем уж до мышей. С закономерным итогом. Причем эволюционным образом в линейке твердотельных накопителей Intel 670p останется и самым быстрым в этом сценарии — 760p легко обгонял предыдущие разработки, а вот от последней уже отстает.

Работа с большими файлами

Как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантировано располагается в SLC-кэш все время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, бо́льшую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.

Чтение 32 ГБ данных (1 файл), МБ/с
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1609,6 1428,4
Intel SSD 760p 2 ТБ 2236,2 2254,0
Kingston NV1 2 ТБ 1419,9 1233,1
WD Green SN350 2 ТБ 2517,2 2349,5
Intel SSD 670p 2 ТБ 2662,3 2212,8

Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий, поскольку здесь слишком мало возможностей для внутренних оптимизаций. По сути, для подавляющего большинства бюджетных SSD на четырехканальных контроллерах ранее и PCIe 3.0 x2 не было ограничением, а вот дальше можно было двигаться, только поставив «нормальный» контроллер. В этом плане новые четырехканальные чипы уже тоже могут считаться «нормальными» — благо обгоняют старые на целый гигабайт в секунду (для оценки масштаба напомним, что у некогда популярного SATA и теоретическая пропускная способность была почти вдвое ниже). А тип памяти в данном случае существенного значения не имеет.

Чтение 32 ГБ данных (32 файла), МБ/с
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1350,5 1305,3
Intel SSD 760p 2 ТБ 2473,9 2549,9
Kingston NV1 2 ТБ 1918,0 1476,9
WD Green SN350 2 ТБ 3490,8 3363,3
Intel SSD 670p 2 ТБ 2378,3 2315,6

Intel SSD 670p в этом плане тоже стабилен, но Silicon Motion SM2265 полностью «забить» интерфейс не может. Впрочем, и старые восьмиканальные решения SMI тоже не могли — так что тут паритет. И превосходство над основной массой бюджетных устройств хоть на QLC, хоть на TLC (поскольку, повторимся, при чтении данных тип памяти не принципиален). Предыдущие устройства линейки так не умели.

Запись 32 ГБ данных (1 файл)
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1796,7 347,6
Intel SSD 760p 2 ТБ 1464,4 1464,5
Kingston NV1 2 ТБ 1718,3 1768,0
WD Green SN350 2 ТБ 2359,7 2351,0
Intel SSD 670p 2 ТБ 2606,7 763,9

Что плохо, в Intel до последнего времени придерживались архаичной схемы освобождения SLC-кэш по методу не пнешь — не полетит. Хотя... может быть, и не в Intel: в большей степени это специфика работы контроллеров SMI и их прошивок. А вот то, что общая емкость кэш не превышает половину свободных ячеек (т. е. лишь 12,5% свободной емкости) уже фирменный почерк Intel. К чему это приводит? На пустом накопителе в кэш на полной скорости можно записать много — и 670p оказывается лидером. А когда свободно лишь 100 ГБ, то 2/3 нашего тестового файла в кэш уже не влезает даже теоретически. Практически — и больше. Хорошо хоть «собственная» (без кэширования) скорость записи у 144-слойной QLC NAND Intel относительно высокая, так что результат оказывается неплохим. Но схема с большим и быстро очищаемым SLC-кэш (традиционная для современных контроллеров Phison и не только) способна оказаться более эффективной. При наличии пауз в записи, конечно — чтобы было когда расчищать кэш.

Запись 32 ГБ данных (32 файла), МБ/с
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1970,5 354,9
Intel SSD 760p 2 ТБ 1454,0 1446,9
Kingston NV1 2 ТБ 1665,0 1796,0
WD Green SN350 2 ТБ 2873,7 2400,9
Intel SSD 670p 2 ТБ 2700,5 814,4

При попытке писать сразу в 32 потока получаем ровно те же результаты, что и в однопоточном режиме — поскольку упираемся в любом случае именно в собственные возможности флэш-памяти. Либо в их маскировку средствами SLC-кэширования — когда свободного места в кэше достаточно. Чтоб было всегда достаточно — нужно освобождать заранее. Это в полной мере применимо к WD Green SN350 или Kingston NV1, но не к Intel SSD 670p. Однако если запас свободного места есть (а наши условия для двутеров достаточно жесткие — все-таки лишь 5% свободного места вредны и не рекомендуются не только для SSD), то он имеет все шансы оказаться очень быстрым накопителем. Без чудес — все-таки современные топовые модели еще быстрее. Но в ассортименте потребительских моделей под брендом Intel 670p способен заменить и 660p, и 760p. Что он и сделал.

Чтение и запись 32 ГБ данных (последовательный доступ), МБ/с
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1264,0 513,1
Intel SSD 760p 2 ТБ 1549,8 1508,8
Kingston NV1 2 ТБ 1596,9 1480,1
WD Green SN350 2 ТБ 2844,4 2381,7
Intel SSD 670p 2 ТБ 2278,4 1512,3

В этом режиме (который не так уж и редко получается на практике сам собой — например, при копировании данных внутри накопителя без обработки) все отмеченные выше тенденции сохраняются без изменений. Новые контроллеры существенно быстрее старых, но наиболее заметно это либо при использовании быстрой TLC-памяти (сегодня таких примеров у нас нет), либо при активном использовании однобитного режима — не только для ускорения записи, но и чтоб свежесозданные файлы быстрее читались (учитывая, сколько на самом деле создается и вскоре уничтожается временных файлов, это очень актуально). Для этого нужно максимизировать размер кэш и стараться поддерживать его в свободном состоянии, не дожидаясь, пока припрет. В 600-й линейке Intel подход немного другой — в отличие от большинства устройств на рынке, компания размер SLC-кэш ограничивает, распахивая его лишь на половину свободных ячеек, а не на все. Поэтому и происходит существенное замедление работы, когда свободного места мало. Но это в первую очередь программные особенности. В очередной раз тактично намекающие, что далеко не все определяется только «железом». И что не стоит делать однозначные выводы, например, обо всех SSD на QLC NAND на основании лишь пары-тройки примеров. Когда-то и все накопители на TLC поголовно относились к категории бюджетных тормозов, но со временем разделились по разным категориям. К чему все как-то привыкли — и настало время привыкать к тому же в отношении QLC. Недостатков у этой памяти много. Но сделать на ее основе достаточно быстрый с потребительской точки зрения SSD уже можно.

Чтение и запись 32 ГБ данных (произвольный доступ), МБ/с
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1128,4 516,9
Intel SSD 760p 2 ТБ 1474,5 1526,0
Kingston NV1 2 ТБ 1331,5 1120,6
WD Green SN350 2 ТБ 2032,2 1863,3
Intel SSD 670p 2 ТБ 1782,2 1015,2

И стратегически важным направлением является улучшение контроллеров — что позволяет если и не полностью нивелировать негативное влияние замедления флэш-памяти по мере роста плотности хранения данных (а это объективно необходимый процесс — никуда от него не деться), то значительно его сгладить. По крайней мере в тех случаях, когда удается эффективно использовать все современные «хаки» — включая и SLC-кэширование. Обычно просто отключенное в серверных накопителях высокой емкости, но потребительским моделям без него нормально не жить. Поэтому над алгоритмами работы кэширования активно работают и инженеры, и программисты. Хотя это и не всегда спасает. Да и оптимизации возможны под разные сценарии работы.

Комплексное быстродействие

Краткое знакомство с новым тестовым пакетом PCMark 10 Storage

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до банального копирования данных (внутреннего и «внешнего»). Остальные два — лишь его подмножества, причем на наш взгляд не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно, что немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, все равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой.

PCMark 10 Storage Full System Drive
  Пустой SSD Свободно 100 ГБ
Intel SSD 660p 2 ТБ 1925 1323
Intel SSD 760p 2 ТБ 1864 1862
Kingston NV1 2 ТБ 1139 629
WD Green SN350 2 ТБ 2134 1445
Intel SSD 670p 2 ТБ 2450 1782

При постоянной активной работе редко встречаются что большие объемы записи, что длительные промежутки, когда можно заняться своими делами. Поэтому в данном случае производительность падает у всех накопителей на базе QLC-памяти: при отсутствии запаса свободных ячеек вечно не хватает размера SLC-кэша. Но абсолютный результат оказывается разным: тот же Intel SSD 660p в худшем случае быстрее, чем E13T+QLC в лучшем, а Green SN350 — еще быстрее. Но в лучшем положении оказывается Intel SSD 670p — который как раз не слишком полагается на кэширование, зато новая память с новым контроллером обеспечивают относительно высокие скоростные показатели сами по себе. Хотя несложно заметить, что кэширование очень важно и в его случае. Из всех моделей на QLC он самый быстрый, а при достаточном количестве свободного места (т. е. и когда размер SLC-кэш максимальный) позади остается взятый для сравнения единственный из пятерки SSD на базе TLC-памяти — но когда места мало опередить последний уже не удается. Справедливости ради, отставание уже крайне невелико — невооруженным глазом такую разницу точно не заметишь. В общем, «проблема емкости» никуда не исчезает. От внедрения QLC только усиливается. Вывод вряд ли кому-то понравится, но единственным способом с ней не сталкиваться является... не экономить.

Итого

Сначала о глобальном — затронутой чуть выше проблеме емкости. В отличие от жестких дисков, где как таковой зависимости скорости от объема накопителя просто нет, да и количество свободного места почти ни на что не влияет (хотя внедрение «черепичной записи» эту идиллию несколько портит, конечно), для SSD и то, и другое важно. Никогда (без жизненной необходимости) не стоит покупать устройство «в обрез» по емкости. «Большие» SSD, как правило, и сами по себе быстрее, чем маленькие того же семейства, а больший запас свободного места увеличивает и скорость, и (потенциально) срок службы устройства, т. е. вовсе не бесполезен. По большому счету, верно это даже для Optane. И вообще, в серверном сегменте, как правило, полная емкость SSD намного больше, чем доступная пользователю — так создается тот самый запас гарантированно свободного места, причем закрепилась эта практика еще во времена господства MLC NAND. Для TLC она еще важнее, а для QLC — тем более. Так что в очередной раз приходим к выводу, что нормальным образом развернуться эта память может в SSD на 2 ТБ и больше. А до терабайта с ней лучше не связываться, поскольку ничего хорошего из этого точно не выйдет. При высокой емкости — может. К тому же, чем больше флэша, тем больше можно сэкономить на его стоимости. Да и вообще, в условиях физически ограниченных размеров плат современных накопителей, на них можно распаять больше QLC.

Однако в потребительском сегменте всё это пока еще не слишком востребовано. Худо-бедно акцент в продажах наконец-то сместился с 250 ГБ на 500 ГБ, но до сих пор спросом пользуются даже «минимальные» SSD на 120 ГБ. Что же касается емких накопителей, то это специфический штучный товар, приобретаемый, скажем так, не на последние деньги. Соответственно, покупателям не слишком важна экономия — им проще заплатить за топовое устройство, чем думать, хватит или нет менее топового. Поэтому и наблюдаем парадоксальную картину: быстрее всего QLC продвигается в серверном сегменте. Вот там как раз нужны SSD емкостью даже не в единицы, а в десятки терабайт. Тем более, что и скорость таковых уже достаточна, чтобы не стать узким местом в большинстве практических задач, и быстрее просто не требуется. А экономия солидная. Если же для каких-то очень горячих данных требуется нечто большее, так это самое «большее» дополнительно и устанавливается — иерархическую систему хранения данных именно в этих областях и придумали.

Потребительские модели приходится оценивать с учетом всех этих нюансов, которые по совокупности приводят к выводу, что хорошие потребительские SSD на QLC... просто не нужны. Нужны либо очень дешевые (и неважно, как они будут работать — лишь бы действительно дешевые), либо хорошие, но не на QLC (поскольку потенциальные покупатели этой памяти пока просто боятся, так что нередко предпочтут и переплатить, и получить что-то даже худшее, но менее пугающее). С другой стороны, хуже, чем большинство розничных предложений на QLC, все равно получить сложно. Да и «приличное» меньшинство не так уж дешево — несмотря на тип памяти.

В этом плане Intel SSD 670p, равно как и WD Green SN350 — примеры «хороших» (но не дешевых) SSD на базе QLC-памяти. WD свое детище и вовсе пришлось старательно портить драконовскими условиями гарантии, дабы не было конкуренции с более дорогими Blue. У Intel такой проблемы не было, поскольку от потребительских моделей на TLC компания просто отказалась. Понятно, что какой-нибудь «770p» можно было сделать без особых сложностей: берем тот же Silicon Motion SM2265, но добавляем к нему 144-слойную TLC NAND и не урезаем DRAM-буфер. А можно и SM2267 поставить на ту же плату — заодно и поддержка PCIe Gen4 появится. Но даже без этого такой гипотетический «770р» не потребует решения каких-либо проблем при создании, а работать будет быстрее, чем 670р. Да и другие преимущества у него, скорее всего, будут — например, условия гарантии легко можно будет сделать более мягкими. Просто Intel это не нужно: компания уже решила закончить активную работу на рынке потребительских моделей (как минимум). Зачем же тогда вообще разрабатывался Intel SSD 670p? Есть ощущение, что это очередной сигнал прочим производителям: на QLC можно сделать и такое устройство. Не стоит полностью замыкаться в рамках бюджетного сегмента — иначе и на улучшение отношения покупателей к новой (относительно) памяти рассчитывать сложно. Расчета же на массовые продажи просто не было. Более того, выпуск 670p даже не упразднил 660p: прародители всего направления так и остались в ассортименте Intel (точнее, уже Solidigm). И какую политику выберет новая-старая компания на рынке потребительских моделей в дальнейшем — время покажет. А по состоянию на момент выпуска, повторимся, Intel SSD 670p — скорее демонстрационный продукт. Который, тем не менее, можно просто приобрести в магазине — если, конечно, такая покупка на очень конкурентном рынке покажется привлекательной.

Справочник по ценам

21 июля 2022 Г.