Методика тестирования накопителей образца 2018 года
В конце прошлого года мы решили оценить, что можно получить от серверного SSD в роли «обычного порошка», для примера взяв Western Digital Ultrastar DC SN200 емкостью 3,2 ТБ. Практическая проверка показала то, что и должна была показать: подобные устройства существенно отличаются от массовых моделей «внутренне», а воспользоваться большинством их преимуществ в настольном окружении не получится. В то же время, что будет заметно хорошо и сразу — так это цена, которую приходится платить за все «серверные» отличия. В общем, пользоваться можно — но обходится это слишком дорого с точки зрения индивидуального покупателя, а посему последнему абсолютно не нужно.
Но SN200 (как и было отмечено) — достаточно старая линейка. На момент ее появления «бытовых» устройств, подходящих для сравнения по всем параметрам, просто не было. Сейчас — появились. Но также появились и обновленные серверные модели, где процесс осовременивания шел, в том числе, и в сторону снижения цен. Иногда и с неожиданным эффектом. Например, семейство Western Digital Ultrastar DC SN640, анонсированное в августе прошлого года, изначально позиционировалось производителем как «эффективное по цене». Стоило моделям появиться в рознице (да — они и туда попадают), как оказалось, что линейка и правда очень эффективна по этому параметру. Например, в одном из московских магазинов на момент написания данной статьи SN640 на 960 ГБ стоил всего на 15% дороже, чем терабайтный WD Black SN750 — топовое решение компании для настольного рынка. На более высокой отметке все еще смешнее: между SN640 1,92 ТБ и двухтерабайтным SN750 не нашлось и 1000 рублей разницы в цене. Разумеется, SN750 тоже стоит недешево, но популярностью пользуется. Причем на 2 ТБ как раз кончается — как и многие «потребительские» модели, а в линейке SN640 есть и модели большей емкости. Причем, кстати, даже старшая модификация на 7,68 ТБ все равно немного дешевле, чем упомянутый выше SN200 на 3,2 ТБ. В общем, по сути, компания действительно сумела снизить цены накопителей для ЦОД (пусть и отдельных линеек) до потребительского уровня. Значит, можно потреблять.
Даже и не по прямому назначению. С последним же все еще проще — потребности во флэш-памяти со стороны серверного рынка постоянно растут, так что и на нем нужны емкие и недорогие накопители. Вплоть до моделей с SATA-интерфейсом, тоже активно выпускаемыми всеми производителями. Таковые еще дешевле, но обеспечивают существенно более низкий уровень производительности, чем свойственен NVMe-накопителям. Особенно это касается операций чтения, с которыми все просто: любой флэш читается быстро, да и на «здоровье» устройства это не сказывается, что позволяет немного сэкономить. Поэтому и в Western Digital одновременно анонсировали не одну, а две линейки накопителей. DC SN340 — младший брат нашего героя, рассчитанный в первую очередь как раз на чтение при небольшом объеме записи данных. А DC SN640 — накопитель для т. н. смешанных нагрузок: когда ежедневные объемы записи могут быть большими или, даже, очень большими. Что делает его более универсальным — но и более дорогим, конечно. Но, как уже было сказано выше, цены не такие уж и высокие — сопоставимы с «хорошими» бытовыми моделями. Причем одно преимущество перед таковыми видно сразу — емкость может быть более высокой. А что со скоростными показателями и другими особенностями — сейчас изучим более предметно.
Важно! Комментарий производителя:
«Компания Western Digital не согласна с позиционированием в данной статье enterprise-продукта Ultrastar DC SN640, который предназначен исключительно для корпоративных задач. Для настольных систем мы рекомендуем обратить внимание на WD Gold SSD, характеристики которого приближены к SN640, но между тем он является продуктом для широкого потребителя»
WD Ultrastar DC SN640 3,84 ТБ
Основной целевой рынок накладывает свою специфику: модели семейства SN640 доступны в трех форм-факторах: M.2 22110, U.2 и EDSFF E1.L («рулер»). Последние интересны емкостью до 30 ТБ — но слишком уж в стороне от обычных компьютеров (как и их максимальная емкость). Слоты M.2 22110 на данный момент есть на многих системных платах высокого уровня, хотя, как нам кажется, такое исполнение не слишком интересно само по себе — устройств M.2 на рынке много во-первых, а во-вторых — такой вариант нравится далеко не всем пользователям, поскольку зачастую заставляет заботиться об охлаждении: тем более, что в типовом десктопе такие слоты обычно расположены невдалеке от видеокарт и прочих устройств с высоким тепловыделением. А вот U.2 — сам по себе привлекателен: изначально серверный формат, позволяющий устанавливать накопитель в традиционные дисковые корзины и «посвободнее» располагать компоненты на плате, что полезно для теплового режима. Тем более, что версия под M.2 22110 ограничена емкостью в 3,84 ТБ, а U.2 — до 7,68 ТБ. Так что, если уж высокая емкость и правда нужна (а это одно и априорных преимуществ SN640 над, например, SN750) — может потребоваться и очень высокая.
Сам же накопитель отлично подходит к любой корзине — если изначально SSD U.2 как правило имели высоту корпуса в 15 мм (как у высокооборотистых жестких дисков), то сейчас более частой практикой являются 7 мм — как в SATA-накопителях. В общем, хоть в ноутбук ставь :)
Правда подойдет только «специально подготовленный» — разъем совсем другой, естественно. Поэтому на практике придется использовать соответствующие корзины, а в обычном ПК — например, специальный адаптер U.2-M.2. Но сложностей особых не приносит даже второе, не говоря уже о первом.
Еще одним отличием U.2-семейства от M.2 и «рулеров» является не только емкость, но и то, что оно фактически включает в себя две линейки: с шагом 960 и 800 ГБ. Первая (соответственно 0,96/1,92/3,84/7,68 ТБ) обеспечивает покупателю более низкую цену хранения гигабайта информации. Вторая (0,8/1,6/3,2/6,4 ТБ) оптимизирована под более высокую производительность на Random Write — и вообще больший «разрешенный» объем записи тоже: 2 DWPD против 0,8 DWPD. У DC SN200, напомним, при аналогичном подходе было 3 и 1 DWPD. Первый вариант остается полезным и сейчас, а вот младшие модели можно спокойно заменять на более дешевые устройства на базе TLC-памяти — как раз DC SN640. Особенно младшую, поскольку и 0,8 DWPD на практике достаточно много — для нашего экземпляра это, например, почти 3 ТБ записи ежедневно, а всего за пять лет — 5,61 ПБ. Для персонального компьютера этим можно и ограничиться, а целевая аудитория тепло встретит и модели с 2 DWPD, которые (как и следовало ожидать) еще и быстрее справляются со случайной записью и смешанными нагрузками.
Что внутри? Мы недаром вспоминали выше именно WD Black SN750, основанный на собственном контроллере WD. Эта микросхема разрабатывалась как семейство решений для разных сегментов рынка — в частности, ее родственники используются и в бюджетных линейках WD Blue SN500/SN550, лишенных DRAM-буфера. В SN640 он, разумеется, есть (в виде DDR4L-2400), причем присутствует и аппаратная защита от сбоев питания (PLP) в виде десяти танталовых полимерных конденсаторов (семь по 47 мкФ и три по 100 мкФ). Отметим, что в бытовых моделях подобное некогда встречалось, но давно — так что на сегодняшний день это серьезное различие линеек, пусть и сказывающееся на себестоимости. А вот кэширование операций записи силами операционной системы DC SN640 попросту запрещает — как делают и все серверные модели. Это может немного снизить производительность в персональном окружении. Насколько — проверим ниже. Пока же просто отметим, что выбранное решение (PLP + запрет кэширования записи) потенциально повышает надежность. Понятно, что полагаться только на это не принято, обеспечивая защиту от пропадания питания и другими способами, но дополнительная степень защиты лишней не бывает. Поэтому и активно применяется в данном классе накопителей — в том числе и в DC640.
Пока же остается еще один момент — заявленная скорость записи для SN640/3,84 всего 1800 МБ/с, что существенно меньше, чем у «обычных» накопителей для ПК, щеголяющих цифрами в 2500, 3500, а в последнее время — иногда и 5000 МБ/с. Однако при использовании TLC-памяти активно применяются технологии SLC-кэширования — и именно в рамках буфера скорости (причем лучшие пиковые) и декларируются.
А к заявленным скоростным показателям DC SN640 (равно как и других устройств для ЦОД) можно относиться с большим доверием: тут как раз «прописано» то, что будет получено гарантировано. 96-слойные кристаллы BiCS4 3D TLC NAND при такой емкости позволяют не использовать SLC-кэширование — вот оно и не используется. Соответственно, накопитель стабильно выдерживает более 1,7 ГБ/с «по всей поверхности» и в худшем случае — это в спецификации и вошло. Так что можно не волноваться. Причем отметим — не так давно и «ходовые» устройства на MLC столько не всегда умели. Вот и еще один плюс устройства.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.
Образцы для сравнения
С кем устройство сравнивать? В первую очередь с WD Ultrastar DC SN200 емкостью 3,2 ТБ — чтобы понять как сказывается «экономичный» дизайн (отметим, что SN640 3,84 ТБ стоит заметно дешевле, чем SN200 даже на 1,6 ТБ). Еще нам нужен WD Black SN750 — ближайший родственник. К сожалению, мы тестировали его только в терабайтной версии. Зато успели познакомиться и с двумя SSD по 2 ТБ — Gigabyte Aorus NVMe Gen4 SSD и Kingston KC2000. Отметим, что для накопителей в формате M.2 2280 это и сейчас практический потолок по емкости — т. е. к SN640, как уже было сказано, стоит присмотреться и когда ее просто не хватает. Вот и сравним. Понятно, что в нецелевых условиях — однако для «правильного» тестирования в «правильном» окружении, потребуется и само окружение, и подходящие ориентиры для сравнения, и соответствующие нагрузки (в идеале — реальные, а не синтетические). Все это немного выходит за рамки основного направления :) Но сделать определенные выводы о производительности можно и в таких условиях.
Производительность в приложениях
Поскольку узким местом с точки зрения системных нагрузок не является и бюджетный (почти любой) твердотельный накопитель, всех можно считать равными. Потенциально — не совсем равным, причем SN640 оказывается самым медленным. Но лишь потенциально — во-первых. Во-вторых, и общий уровень такой, что на 5% разницы можно не обращаться внимания. Да и на 20% тоже — на деле для того, чтобы «ничего не тормозило» достаточно 100 МБ/с в тесте пропускной способности PCMark8. А у нас тут 500+.
В предыдущей версии пакета наблюдаем практически полное совпадение результатов с Black SN750 — что и ожидалось с учетом примерно одинаковой платформы. Это не рекордный, но очень высокий уровень. Достигнутый не какими-то специальными оптимизациями: сама по себе аппаратная платформа такова, что шутя справляется с подобными нагрузками. Хоть и не может в их случае ставить какие-то рекорды — вот это уже следствие отсутствия оптимизации и не более того.
Последовательные операции
AIC-версия SN200 имеет интерфейс PCIe 3.0 x8, так что напрямую сравнивать ее результаты с остальными испытуемыми нет смысла. А вот они практически идентичны — разве что KC2000 помедленнее, а Aorus побыстрее прочих. SN640 и SN750 практически равны.
В данном случае SN640 формально отстающий из-за отказа от SLC-кэширования — а фактически не стоит забывать о постоянстве скорости. Тройка бытовых устройств умеет «проваливаться» и ниже 1 ГБ/с — SN200 и SN640 таким гадостям не обучены. Обратная сторона — высоких пиковых скоростей, конечно, тоже не будет.
Случайный доступ
Какие-то отличия от всех остальных, опять же, может иметь только «взрослый» SN200 — поскольку это как раз его стезя. SN640 имеет не только цену на уровне бытовых накопителей (топового уровня, но бытовых), но и производительность. Соответственно, подходит как раз для таких же нагрузок и ровно в той же степени. Хотя и специальным образом для получения высоких пиковых результатов не оптимизирован, но это и не требуется — в этом классе у всех запас «дури» избыточный по определению.
Работа с большими файлами
Большая емкость предполагает под собой большие объемы работы — с чем NVMe-накопители справляются быстро, но вот емкость у них обычно ограничена. Во многом — из-за исполнения, поскольку и в SATA-сегменте самыми емкими являются устройства в «стандартных» корпусах. Но они медленные. А подобный форм-фактор в «бытовых NVMe» не встречается — что и делает интересными «небытовые» (но на недорогой платформе), где будет и емкость, и скорость. Последняя, как и ожидалось, очень похожа на WD Black SN750 — с небольшим преимуществом как раз за счет емкости. Возьми мы младший SN640 на 960 ГБ — так он мог бы и отстать в части сценариев: поскольку тоже не использует SLC-кэш, так что ограничен собственными возможностями флэш-памяти, а это при такой емкости дает скорость записи уже только в 1100 МБ/с например. Поэтому в быту младшие модификации SN640 и не слишком интересны. А старшим просто особо не с кем конкурировать — ведь тот же Black SN750 может предложить покупателю лишь 2 ТБ емкости, что, повторимся, до сих пор является общей особенностью большинства устройств формата M.2 2280 — стандартного для массового семейства. Нужно больше? Вариантов не остается.
Рейтинги
Казалось бы, отсутствие SLC-кэширования должно сильно «портить» результаты WD Ultrastar DC SN640 в низкоуровневых бенчмарках. На практике такого не происходит — большого количества быстрой памяти достаточно, чтобы демонстрировать высокую производительность и без таких ухищрений. Что немаловажно — стабильно высокую. В общем, как уже не раз было сказано, высокая емкость полезна не только сама по себе, но и как фактор повышения скорости. Не до рекордного уровня — но и «увидеть» те рекорды на практике в обычной работе все равно невозможно. А вот отсутствие тормозов — легко.
В целом же (с учетом и результатов тестов высокого уровня) SN640 встраивается в плотные ряды современных топовых NVMe-устройств. Во всяком случае, использующих флэш-память: понятно, что Optane — это совсем другой уровень. Но слишком уж дорого обойдется «выход» на него — за цену 3,84 ТБ в исполнении SN640 не купишь даже Optane SSD 905Р на 960 ГБ, ну а 1,5 ТБ можно будет сравнить разве что со старшей моделью линейки, почти в 8 ТБ емкостью. Поэтому всегда приходится идти на компромиссы: вплоть до SATA-накопителей, до сих пор сохраняющих популярность (особенно в сегменте 4+ ТБ). Здесь же и с производительностью все куда лучше, да и с емкостью проблем нет.
Итого
WD в первую очередь старалась выпустить недорогое устройство, поэтому в SN640 аппаратная платформа практически идентична топовым накопителям «для пользователей». Зато и цена каждого гигабайта получается аналогичной им — а вот самих гигабайтов тут бывает больше. Рекорды производительности WD Ultrastar DC SN640 не ставит, поскольку «отказывается» и от SLC-режима, и даже от кэширования записи в оперативной памяти компьютера, зато такой подход дает стабильность скоростных характеристик и немного повышает надежность. Понятно, что «недорогой» — понятие относительное. С точки зрения покупателей бюджетных SSD на 120-250 ГБ накопитель как раз очень дорогой (цена этой модели на момент публикации статьи составляла 66 тысяч рублей) — только вот цена всегда пропорциональна емкости, так что если последняя нужна, деваться все равно некуда. Разве что выбирать SATA-накопитель — это позволит немного сэкономить, но производительность будет в разы ниже. В общем, разумный компромисс между скоростью, емкостью и ценой. Чаще всего такие потребности возникают в корпоративном сегменте, так что подобные устройства, как правило, официально позиционируются именно для него. Но никаких противопоказаний к использованию WD Ultrastar DC SN640 в персональном ПК нет: если требуется такая совокупность характеристик, данная модель окажется очень удачным выбором.
На самом деле, при разработке данного семейства в WD о нуждах частных пользователей никто в принципе не заботился. Серверный же рынок потребляет все больше и больше флэш-памяти, так что актуальна как общая емкость массивов накопителей, так и единичная каждого из них. Стабильность производительности и защита от сбоев питания — в данном сегменте не приятное дополнение, а необходимые характеристики. Объемы записи тоже далеко выходят за «стандарты» ПК и даже рабочих станций, поэтому нужна не только «основная» линейка (0,8 DWPD), но и модели с большей выносливостью (2 DWPD), тем более что они будут демонстрировать и бо́льшую производительность в устоявшемся состоянии. Все это в WD Ultrastar DC SN640 есть. А вот относительно невысокие для данного сегмента цены — уже как раз дополнительное преимущество. Преимущество, конечно, тоже немаловажное — переплачивать не хочет никто и нигде. Как минимум, «сэкономленные» деньги можно потратить как раз на увеличение емкости, которой вечно не хватает. А это, опять же, увеличит итоговую производительность и надежность всей системы хранения данных, что на практике куда важнее, чем рекордные характеристики одиночного устройства.
