Тестирование твердотельного накопителя Seagate IronWolf 110 емкостью 240 ГБ

Хоть мы и неоднократно говорили, что ничего принципиально нового (за исключением постоянной борьбы за снижение себестоимости) на рынке SATA SSD давно не встречается и вряд ли появится, иногда и там что-то происходит. В частности, зимой компания Seagate анонсировала свои накопители IronWolf 110, которые сразу привлекли к себе внимание публики — вовсе не какими-то техническими характеристиками, а немного необычным позиционированием: компания называет их первыми твердотельными накопителями, созданными специально для NAS.

Необычность здесь, впрочем, есть только если рассматривать NAS как домашние устройства — точнее, применительно к этим самым «домашним NAS». В самом деле — таковые как правило работают лишь в качестве простого файлохранилища. Одновременный доступ для двух-трех (а то и одного) клиента, преимущественно последовательные операции, низкоскоростные интерфейсы — максимум гигабит «по проводу», а то и старенький уже Wi-Fi 4 (в девичестве — 802.11n). Естественно, в таких условиях лучшими «хранилками» были и остаются совершенно банальные винчестеры — просто потому, что и их производительности достаточно, а сто́ят они в пересчете на гигабайт дешевле всего. Твердотельные накопители могли бы оказаться немного быстрее даже в таких условиях — но вот дороже они намного.

Однако кроме бытовых NAS давно уже есть и корпоративные. Внешне иногда такие же — вот рабочие сценарии «внутри» другие. В частности, «коробочка» может соединяться с коммутатором и линком на 10 Гбит/с, а «долбить» ее одновременно будет с десяток пользователей, причем не просто файлики туда-сюда гонять. А параллельно с этим непосредственно на NAS могут крутиться одна-две виртуальные машины, внутри которых будут «жить» отдельные серверы приложений. Словом, хороший корпоративный NAS — это «просто» сервер, а не «файлопомойка». И, как всякому серверу приложений, ему нужна быстрая дисковая система. Поэтому в данном сегменте твердотельные накопители применяются уже давно, постепенно вытесняя винчестеры, благо работают, когда вместе с ними, а когда и вместо. Просто раньше специализированных SSD именно для NAS не было — а теперь Seagate их сделал: вслед за винчестерами для NAS. Но, как и в случае последних, говорить о разработке с нуля не приходится — на деле это перелицованные серверные же SSD Seagate Nytro 1351. Заметно отличающиеся от потребительских твердотельных накопителей Seagate (тут компания велосипед изобретать не стала, а просто использует стандартные платформы Phison — как и многие), да и других производителей. Чем и интересные, причем не только для использования по прямому назначению.

Seagate IronWolf 110 240 ГБ

Выделиться дизайном, разумеется, в этом классе устройств невозможно — все SATA накопители в корпусах форм-фактора 2,5” 7 мм выглядят одинаково. А вот когда берешь SSD в руки, сразу ощущаешь непривычный (по нынешним временам) вес, что немудрено — активное использование металла, винтики вместо защелок и т. п. Из бюджетного (да и из среднего) сегмента это все уже, к сожалению, ушло.

Внутри накопитель не перестает удивлять в хорошем смысле слова. В частности, здесь применена полноразмерная плата — во весь корпус, благо емкость в линейке может достигать 3,84 ТБ. Мы тестировали младшую модификацию на 240 ГБ, так что в ней занята лишь часть платы, а используются 64-слойные кристаллы флэш-памяти BiCS 3D NAND TLC Toshiba по 512 Гбит. Для такой емкости, конечно, маловато, поэтому заявленные скоростные характеристики этой модификации ниже, чем у остальной линейки. Но не критично ниже — с учетом целевого назначения, вообще говоря, прямо провоцирующего на покупку накопителей на 1 ТБ и больше. При этом стоит отметить, что ограничения гарантии, вообще говоря, куда более мягкие, нежели для потребительских моделей на этой популярной памяти, да и других, впрочем, тоже: компания дает на IronWolf пять лет гарантии с «ограничением пробега» в 435 ТБ на каждые 240 ГБ емкости. Сравним с другими накопителями с пятилетним гарантийным сроком: Intel 545s 256 ГБ — 144 ТБ, Samsung 860 Evo 250 ГБ — 150 ТБ, SanDisk Ultra 3D / WD Blue (здесь и память та же) — 100 ТБ... Seagate BarraCuda 250 ГБ — 120 ТБ. Понятно, что если речь идет об обычном ПК, то и 100 ТБ на пять лет — это с большим запасом. А вот в сервере — вовсе не обязательно, так что IronWolf 110 в этой сфере будет иметь преимущество. Отметим, что у Nytro 1351 ограничения полного объема записи (TBW) такие же, а в линейке Nytro 1551 (для дата-центров) речь идет о вообще «безумных» 1,3 ПБ на каждые 240 ГБ! Словом, если есть опасения (мнимые или реальные) по поводу больших объемов записи — IronWolf 110, пожалуй, самый дешевый способ узбагоиться, благо рекомендованные цены начинаются с $85 — не так уж и много; пусть и выше уровня цен потребительских моделей.

Откуда берутся такие цифры? Разумеется, тщательный отбор компонентов, «умный» контроллер с балансировкой нагрузки, большое количество резервных ячеек. Которое, кстати, на практике может быть куда большим, нежели кажется по емкости, поскольку устройства поддерживают технологию DuraWrite. Сущность ее заключается в сжатии повторяющихся последовательностей данных (в первую очередь нулей) с добавлением «освобожденных» блоков к резерву. Бытовому NAS (где чаще всего хранятся мультимедийные уже сжатые файлы) это не слишком важно, а в корпоративном или в «просто» сервере — бывает всякое. Именно поэтому SSD на контроллерах SandForce, где данная технология и дебютировала, в корпоративном сегменте продолжали использоваться дольше, чем в потребительском: при относительно невысоких пиковых скоростях, благодаря подобным ухищрениям они демонстрировали хорошую стабильность результатов при тяжелых нагрузках, да и ресурс записи предлагали более высокий, чем конкурирующие разработки.

Позднее SandForce был куплен LSI, а еще позднее — LSI поглощен Seagate. Соответственно, такие контроллеры, как Seagate ST22G4000AB, в продукции других производителей мы вряд ли увидим. В IronWolf и Nytro стоит именно он — наследник SandForce 2000. Кстати, накопители этих линеек также поддерживают и довольно забавную фичу Seagate’s Tunable Capacity, позволяющую «урезать» полную емкость еще на 25-30% в пользу резервной. Зачем? Для увеличения ресурса записи и повышения стабильности ее скорости при тяжелых непрерывных нагрузках. Пробовать ее в деле, впрочем, мы не стали, поскольку, во-первых, тестовая методика таковых не включает, а во-вторых, делать это, как нам кажется, имеет смысл на старших моделях — там на такую потерю полезной (и оплаченной!) емкости при необходимости пойти можно. Но не всегда нужно, так что по-умолчанию она все равно отключена.

Отметим, что наследие SandForce при разработке новых контроллеров было, разумеется, тщательно переработано. В частности, слабым местом SF-1000/2000 было отсутствие поддержки DRAM-буфера, что «било» по производительности мелкоблочных операций. ST22G4000AB работу с DRAM поддерживает, так что в накопителе установлено два чипа DDR3-1866 по 1 Гбит, что дает нам привычную емкость буфера в «мегабайт на гигабайт». А две микросхемы для этого лучше, чем одна, поскольку работать с ними можно чуть быстрее. Вообще же дизайн платы, повторимся, допускает использование большого количества чипов флэш-памяти с обеих сторон платы и до четырех чипов DRAM — тоже с обеих сторон. Так что налицо оптимизация под большие емкости. Да именно они, скорее всего, и будут популярными именно для хранения данных. В то время как младшие 240 и 480 ГБ интересны, скорее, как кэширующие устройства в NAS или... просто в ПК. Хоть компания их так и не позиционирует, желающие найдутся, благо цены вполне приемлемые, гарантийные условия призваны успокоить даже завзятого параноика... Ну и альтернатива массовым платформам тоже многим интересна. Кстати, в этом случае и DuraWrite будет где развернуться, поскольку файлы программ обычно неплохо жмутся. Впрочем, эти вопросы мы отдельно исследуем в специальной статье — пока же посмотрим на то, как в таких атипичных (для себя) сценариях накопитель может работать с т. з. быстродействия.

Образцы для сравнения

Поскольку это, как уже не раз сказано, отдельная уникальная для рынка платформа (используется на данный момент только в трех не слишком различающихся линейках SSD всего одного производителя), классом уж не ниже среднего точно, в первую очередь нам потребуются результаты массовых SSD среднего класса и той же емкости: Intel 545s 256 ГБ, SanDisk Ultra 3D 250 ГБ и Samsung 860 Evo 250 ГБ. В принципе, нашему герою нестыдно будет им и проиграть, поскольку максимальная производительность в бытовых сценариях «системного SSD» — вовсе не то, под что он «заточен». Но если еще и иногда выигрывать будет — совсем хорошо.

А еще у нас по счастливому совпадению обстоятельств нашелся рояль в кустах SSD PNY Prevail Elite. Почему это хорошо? Потому, что в данном накопителе образца 2012 года используется контроллер SandForce SF-2281 — фактически предок Seagate ST22G4000AB. Только вот в те годы о массовом использовании TLC-памяти речи не шло вообще, тем более никто о подобном не заикался применительно к накопителям для корпоративного рынка, так что на плате находится аж 16 чипов, в каждом из которых по два кристалла 25-нанометровой eMLC-памяти Intel. А суммарная емкость — те же 240 ГБ, т. е. применены кристаллы по 64 Гбит. Небольшая плотность, да еще и двухбитные ячейки, что положительно влияет на потенциальную производительность — но старый контроллер. Вот и посмотрим — что перетянет. Тем более, что накопители похожи не только позиционированием, но и некоторыми деталями конструкции: например, у обоих есть термоинтерфейс между контроллером и металлическим корпусом (чего в потребительских моделях не встречается), т. е. последний нужен не только «для красоты», но и для улучшения охлаждения. Также и MTBF 2 миллиона часов, и пятилетняя гарантия — во времена актуальности PNY Prevail Elite практически никто из производителей не рисковал давать больше трех лет; несмотря на господство MLC на рынке. Сейчас же пять — норма в среднем классе и выше. Впрочем, как уже было сказано выше, IronWolf 110 (да и Nytro 1000) в этом плане все равно выделяется на фоне массовых моделей — у них лимиты полного объема записи в три (и более) раза выше.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Производительность в приложениях

Что называется, тютелька в тютельку. Причины чего понятны, объяснимы — и не раз объяснены: современный твердотельный накопитель (за исключением, разве что, некоторых ультрабюджетных вариантов, да и то редко) практически никогда не является «узким местом» в обычных рабочих сценариях. Следовательно, производительность в них определяется другими компонентами системы — или самим ПО. На что конкретный SSD повлиять немного может, но простым глазом это неразличимо, да и по приборам сопоставимо с погрешностями измерения.

Но если не учитывать вклад прочих компонентов, то небольшой разброс потенциальной производительности увеличивается. Однако более-менее на него можно обращать внимание разве что в устройствах другого класса — с другими интерфейсами. SATA-накопители же своего «потолка» достигли давно — еще в первой половине десятилетия. И сейчас рядом с ним и танцуют, поскольку производители контроллеров в основном решают задачу не ухудшить быстродействие при переходе индустрии на более дешевые (и медленные) виды памяти. У Samsung благодаря «вертикальной организации» процесса производства чаще всего это получается лучше прочих, но для того все и затевалось — и ничего нового в этом нет. Наш же главный герой ведет себя... Просто — как и положено «приличному» SSD на 240 ГБ. Чего и достаточно — значит, специалисты компании справились с работой по разработке (или доработке) контроллера ровно так, как от них и требовалось, не допустив каких-то серьезных ошибок.

Вот с точки зрения «унаследованного» ПО IronWolf похож, скорее, на бюджетные накопители, чем на «середнячков». Но мы не склонны его сильно критиковать за это — в конце-концов, модель официально не «потребительская»: в качестве таковых компания, как уже сказано, предлагает продукцию на Phison (в т. ч. и не только SATA), где все просто предсказуемо. А собственный контроллер и его firmware оптимизированы под совсем другие нагрузки — «взрослые» серверы (Nytro 1000) или NAS корпоративного класса (IronWolf 110). То, что такие модели можно без каких-либо проблем использовать и в обычном ПК, просто побочный эффект, а вовсе не что-то, чего добивались специально.

Последовательные операции

Чтение хорошо дается всем современным SSD практически на любых типах памяти, что тоже можно считать «побочным эффектом» технологии — специально этого добиваться не требуется. Примечательно, что «однопоточная» производительность за прошедшие годы даже несколько подросла, ну а при чтении в несколько потоков она уже давно «уперлась» в ограничения SATA600 и тут что-либо даже специально придумать сложно.

Вот скорость записи невысока — существенно ниже заявленных значений, хотя они для младшей модификации IronWolf 110 и без того хуже, чем для прочих. Но 345 МБ/с в многопоточном режиме компания «обещала», а мы получили на сотню меньше. В чем, впрочем, нет ничего криминального — для конкуренции с винчестерами даже в таких сценариях более чем достаточно. Но всегда хочется большего — тем более, что оно физически возможно, что наглядно демонстрируют нам SSD Samsung и SanDisk :) С другой стороны, если «писать нули», скорость может оказаться и выше заявленной (такова вообще особенность накопителей с DuraWrite), но изучение этого вопроса мы отложим до специального материала.

Случайный доступ

На «мелкоблоке» производительность тоже далека от рекордной, а иногда и вовсе — лишь на уровне бюджетных моделей. Впрочем, время рекордов в данном случае тоже давно позади — сама по себе флэш-память имеет намного более низкие задержки, нежели механика, так что «победить» винчестеры при таких нагрузках SSD смогли давно (по чтению — так и вовсе сразу), но существенно улучшить свои результаты не могут уже лет 10. Точнее, могут — но только в совсем уж синтетических сценариях, типа «длинных» очередей, чего на практике ни в типовом ПК, ни в серверах начального уровня (включая и NAS) не встречается. Тем более, что и в таковых SATA-моделям «ловить» давно нечего — даже бюджетные NVMe-накопители справляются с подобной работой лучше. Поэтому просто констатируем факт — ничего особо нового и интересного не случилось.

Работа с большими файлами

Чтение традиционно на хорошем уровне для данной емкости — даже немного лучше прочих. Впрочем, опять же, какие-то «рекорды» возможны только в своем классе — использование других интерфейсов позволяет получить и в разы больше. Однако, как нам кажется, массовое использование PCIe в NAS (напомним, что накопители позиционируются именно в данный сегмент) — дело даже не завтрашнего, а может и не послезавтрашнего дня. Для начала им нужно подешеветь хотя бы до уровня SATA-моделей, после чего можно будет начинать использовать в качестве кэширующих, а потом... подешеветь еще — чтобы на этот интерфейс начали ориентироваться производители NAS :) SATA можно использовать и в уже выпущенных накопителях — вот и используют, когда (и если) винчестеры начинают «жать».

Скорость записи можно было спрогнозировать и на основании тестов низкого уровня — относительно невысокая, хотя, как видим, бывает и хуже. Модификации большей емкости будут работать побыстрее (что обещано официально), но забавнее здесь практически полное совпадение с результатами «исторической» модели от PNY: которая, напомним, использовала MLC-кристаллы, да еще и по 64 Гбит каждый. Сейчас такие используются разве что в некоторых топовых устройствах, благо, как видим, недорогая TLC-память под управлением современных контроллеров обеспечивает ничуть не худший уровень производительности, чем был свойственен лучшим SSD начала десятилетия.

А вот при одновременных операциях записи и чтения производительность выше, чем у «исторических» накопителей, да и с точки зрения современности находится на очень хорошем уровне. С учетом целевого назначения накопителя — объяснимо: рекордов-то и в таких сценариях не поставишь, но что может быть сделано — должно быть сделано. Поскольку на практике это как раз будет близко к основным рабочим нагрузкам.

И здесь стоит заострить внимание на еще нескольких фактах, пусть и не новых: для твердотельных накопителей как таковой разницы между «последовательным» и «случайным» доступом к данным нет — и то, и другое практически одинаково быстро. Это радикально отличает любые SSD от винчестеров. Второе отличие — чтение информации из нескольких файлов выполняется заметно быстрее, чем из одного. А в удачных случаях это же верно и для записи. Жесткие диски ведут себя обратным образом. Как раз эти два момента и вынуждают в корпоративных NAS «уходить от механики», как уже и было сказано в начале — несколько потребителей при активной работе рискуют вообще никогда не сталкиваться с линейными операциями, а вот Random-шаблон одновременного чтения и записи — как раз то, что и будет происходить на практике. Лучшие винчестеры в нем выдают 50-60 МБ/с (и массивами эту ситуацию не исправить), типовые SSD — 300+. Вот, собственно, и всё :)

Рейтинги

Как мы уже видели выше, рекордсменом в низкоуровневых тестах накопитель не является. Впрочем, в немалой степени это обусловлено его емкостью — все SSD этого уровня на четверть терабайта заметно медленнее, чем, например, на полтерабайта или больше (счастливым исключением является разве что 860 Evo, но для получения такого результата Samsung пришлось пойти на определенные ухищрения). Но в целом результаты сопоставимы с SanDisk Ultra 3D / WD Blue или... «старыми» накопителями на SandForce, но с «быстрой» MLC-памятью. Чего, на самом деле, на практике более чем достаточно.

В итоге даже младший IronWolf 110 даже в младшей модификации бодро встраивается в плотные ряды SATA-накопителей, даже если рассматривать те нагрузки, для которых он официально не позиционируется: потребительские «компьютерные» SSD в ассортименте Seagate — это «типичные» Phison, вплоть до новенького NVMe-решения E12 (с этим контроллером мы подробно познакомимся в одной из ближайших статей). IronWolf 110 — «диск для NAS», где требования к производительности пониже, а вот специфические запросы к firmware (причем и в вопросах его совместной работы с прошивками массовых NAS) могут иметься и иметь высокое значение. Да и, опять же, для модификаций от 480 ГБ компания «обещает» более высокую производительность — и ей в этом вопросе можно верить, поскольку у всех так.

Итого

Если бы в Seagate позиционировали устройство на рынок ПК/ноутбуков, к его производительности можно было бы предъявлять определенные претензии. Не в том плане, что она низкая, все-таки, а что и незачем было огород городить со специфическими контроллерами и т. п. На самом деле, никто и не городит — в качестве массовых «персональных» устройств Seagate предлагает SSD на базе разных платформ Phison, причем недорого — и с той же пятилетней гарантией. IronWolf 110 справляется и с такими сценариями использования, но основной упор здесь сделан вовсе не на скоростные показатели, а, например, на очень хорошие гарантийные условия. Которым, естественно, можно верить — все-таки для крупного производителя нереальные обещания чреваты вполне реальными финансовыми потерями, если обращающихся по гарантии становится слишком много. Поэтому этот фактор все учитывают. Да и с технической точки зрения в данном случае есть все предпосылки к тому, чтобы накопители данной линейки лучше массовых устройств справлялись с «тяжелыми» нагрузками. Или хорошо себя чувствовали в системе, с отключенной (или отсутствующей) поддержкой команды TRIM, что до сих пор актуально в серверном окружении даже для одиночных накопителей, не говоря уже о RAID-массивах. В принципе, все это всегда было сильной стороной контроллеров SandForce, из-за которой им нередко прощали многое. Nytro 1000 и IronWolf 110 — как раз продолжатели дела SF-2000, ориентированные на те же сферы применения. Чем в первую очередь и хороши. Хотя могут использоваться и в ПК — как мы сегодня убедились, в этом случае рекордов скорости не будет, но, в принципе, достаточный уровень производительности обеспечен. И голова на тему «ресурса» болеть не будет, опять же — тоже полезный результат :) А что можно получить от таких накопителей в NAS — оценим отдельно, в соответствующем материале.

14 июня 2019 Г.