Методика тестирования накопителей образца 2021 года
Интересно изучать топовые SSD на разнообразных современных платформах — ведь это самые технологичные накопители. Однако теоретический интерес разбивается о то, что с точки зрения запросов реального программного обеспечения продукты такого уровня просто избыточны. Вторая их неприятная особенность — стоят дороже прочих. Поэтому нет ничего удивительного в том, что приобретаются они в небольших количествах — и чаще всего по принципу могу себе позволить. А основную выручку обеспечивают бюджетные SSD, причем до сих пор нередко снабженные всего лишь SATA-интерфейсом (да и контроллеры прошлого десятилетия бюджетные, а совсем не лучшие даже в этом сегменте) и имеющие невысокую емкость. В их изучении тоже есть свой интерес — ведь производительность таковых как раз в некоторых сценариях до сих пор оказывается недостаточной, так что результаты имеют практическое значение. Особенно для тех, кто ничего более дорогого позволить себе не может, так что хочет распорядиться имеющимся бюджетом с максимальной отдачей. Одна проблема — «накопать» чего-то неожиданного в этом сегменте невозможно. Его пределы давно известны, так что всё, что пытаются сделать производители — снизить цены, но не убить скорость в ноль. Причем и это не всегда получается — поскольку при выборе между ценой и производительностью здесь выбирают цену. Хотя бы потому, что иногда иначе вообще не получается.
И есть на рынке некий условный средний класс. На сегодня это в основном накопители терабайтной емкости (хотя последнее снижение цен сделало более привлекательными модели на 2 ТБ, но многие потенциальные покупатели просто пока не придумали — зачем так много) на четырехканальных безбуферных контроллерах, но с поддержкой интерфейса PCIe. По производительности они как правило превосходят даже лучшие SATA-решения, по цене — радикально выигрывают у топовых SSD. А иногда — и у топовых SATA-накопителей — тех, которые сейчас могут продолжать считаться таковыми. Чем и интересны. В том числе, и их производительность тоже любопытна — и не столь избыточная, как у флагманов, и обращать на нее внимание их покупатели возможность имеют. И ей пользуются — иначе бы изначально смотрели в сторону совсем уж бюджетных SSD.
Причем в этом сегменте сейчас идет массовая миграция с PCIe Gen3 на Gen4 — которая в топовом сегменте давно уже закончилась, а бюджетному в ближайшее время вообще вряд ли удастся сбросить оковы SATA — многие из этих устройств покупают для модернизации старых и очень старых компьютеров. Но есть нюансы — топовым моделям таковой переход был действительно необходим, поскольку без него наращивать производительность уже не удавалось, а середнячки по-хорошему еще Gen3 не сносили. Новые контроллеры с поддержкой Gen4 за рамки Gen3 вылазить научились лишь в части сценариев, а продукты двухлетней давности (всё еще широко применяющиеся) и этого не умеют. Зачем же тогда переходить? А чтоб было! Во-первых, это красиво — привлекательно для покупателя. Во-вторых, новые контроллеры объективно быстрее предшественников. Не из-за интерфейса, а сами по себе быстрее, что мы прекрасно наблюдали в паре Phison E15T и E19T. А еще любые перемены — шанс застолбить местечко на рынке у новых производителей, которые постоянно появляются и сейчас. Но на стабильный рынок пробиться сложно, а вот найти нишу на растущем и меняющемся — всегда пожалуйста. Кто всего-то пару лет назад слышал про InnoGrit? А сегодня контроллеры этого разработчика используют многие компании. Прошлый же год дал нам еще одну темную лошадку — TenaFe. Причем компания уже анонсировала и свое восьмиканальное решение с поддержкой PCIe Gen5, то есть в ближайшее время явно собирается побороться и за места в высшей лиге. Но TenaFe TC2311 пока еще никто не видел — и мы тоже. А вот недорогие контроллеры этого разработчика в реальных продуктах уже с год применяются, так что пришла пора познакомиться с ними поближе.
Особенности китайского нейминга
Начать, правда, придется не с технических вопросов, а с давно набившей оскомину темы нестабильности аппаратных конфигураций SSD. Грешат этим давно уже практически все компании, однако серьезные бренды стараются ограничиваться бюджетными продуктами. Что же касается производителей из материкового Китая, то те нередко за пределы данного сегмента и не выходят. Да и когда выходят — ведут себя аналогичным образом. Практически все. Хоть появившиеся на рынке прямо вчера, хоть работающий на нем более двух десятилетий Netac. Что произошло и в данном случае.
Линейки Netac NV5000 и NV7000 появились в ассортименте этого китайского производителя в первой половине прошлого года. Продаются и сейчас — однако не имеют ничего общего с тем, что представляли собой тогда. Об NV7000 мы уже писали — изначально там был Phison E18 в паре со 176-слойной памятью Micron B47R, летом чаще начал встречаться InnoGrit IG5236 со 128-слойной памятью YMTC, затем память от Micron туда вернулась, а вот контроллер InnoGrit остался. Или почти остался — недавно в серии начались очередные процессы замены компонентов.
Но пока разберемся с NV5000 — в котором использовался Phison E16 и 112-слойная память Kioxia BiCS5. Контроллер — первенец рынка Gen4 еще от 2019 года, зато восьмиканальный и с DRAM. Но в топовых SSD платформа перестала применяться еще в 2021 году, поскольку появился тот же Е18 и аналоги, да и обновление памяти еще немного снизило производительность относительно канонического уровня — зато по сходной цене покупатели на NV5000 находились массово. Насколько это возможно для AliExpress — хотя эти модели активно завозили и крупные импортеры — особенно после ухода с нашего рынка некоторых привычных брендов. Но вот сами SSD довольно быстро поменялись — даже раньше, чем NV7000. И радикальнее — там контроллер остался на том же уровне, что и был, а тут как раз и появился TenaFe TC2200. Формально — деградация по всем направлениям: DRAM-буфер отпал, а количество каналов сократилось с восьми до четырех. Фактически же и новая версия в заявленные спецификации укладывалась. И вообще — на деле цифры в названии обеих моделей не более, чем максимальная последовательная скорость чтения, а в таких рамках производитель может чувствовать себя свободно. Чем он и воспользовался.
Обновленные NV5000 из Китая начали приезжать еще летом. В нашей рознице оригинальные встречались и до конца года, но потом в основном кончились. Осенью Netac на той же базе выпустил еще один «новый» SSD — NV5000-t, где большой составной радиатор (такой же, как в линейке NV7000) заменили на тонкую металлическую пластину-теплораспределитель. Зимой ассортимент пополнился NV5000-N — где никаких радиаторов вообще нет. Но сами платы и установленные на них компоненты давно уже во всех трех одинаковые: контроллер TenaFe TC2200 и 128-слойная TLC-память YMTC. Пока так, во всяком случае — с тех пор в этом семействе уже ничего не меняется.
Может ли измениться позднее? А почему бы и нет? Косвенным свидетельством в пользу этой версии является появление в продаже Netac NV7000-t, который не имеет ничего общего с ранними версиями NV7000 (причем всеми), а основан на четырехканальном безбуферном Maxio MAP1602 с 232-слойной TLC-памятью YMTC. Читать данные такая конфигурация может на скорости до 7000 МБ/с — так что все обещания выполнены. Полка неизвестно — появится ли такая версия NV7000 с радиатором, а не простой пластинкой, и будет ли NV7000-N, но такому развитию событий ничего не мешает. Равно как и переводу семейства NV5000 на тот же MAP1602, но со 128-слойной памятью YMTC — он физически тоже возможен. И никаких обязательств производителя не нарушит.
Страшно? 🙂 Если да, то лучше не связываться с китайскими китайцами, а выбирать что-нибудь более предсказуемое. Но, справедливости ради, с точки зрения обычного пользователя подобные пертурбации не так уж и страшны — как уже было сказано и не раз, потенциальные возможности даже современных «середнячков» с лихвой перекрывают реальные запросы программного обеспечения. Топовые же устройства обычно покупаются совсем не на последние деньги и вообще по принципу могу себе позволить, а не из-за какой-то насущной необходимости. А условные топы от Netac и подобных приобретаются в первую очередь потому, что стоят на деле как раз на уровне «середнячков» от серьезных производителей, но работают как минимум не хуже. Это выполнялось и продолжает выполняться. Но жутко бесит контрол-фриков, часто выбирающих те же банальные комплектующие с точностью до показателей низкоуровневых бенчмарков, не говоря уже о конкретном контроллере или наличии / отсутствии DRAM. Им такая продукция точно не подходит — поскольку нервные клетки не восстанавливаются. Прочие же могут с ней поиграться на свой страх и риск — хотя по большому счету тут страха нет, а риска не больше, чем в любом другом случае. Просто личный выбор каждого — мы такими философскими вопросами не занимаемся. А вот оценить появившуюся на рынке очередную SSD-платформу — можем.
Netac NV5000-t 1 ТБ
Для чего, естественно, выбирали устройство, где она представлена гарантировано. Точнее, гарантированно была на момент покупки — подобные SSD для тестов обычно проще покупать, чем использовать другие способы получения. Попытка оказалась успешной, так что сейчас и займемся изучением того, что получилось.
Причем про сам SSD больше ничего и не скажешь — слишком уж хорошо та пластина приклеена, так что попалась бы по сходной цене другая модификация — купили бы ее. Диагностических утилит для этого контроллера тоже пока нет. Да и вообще он достаточно экзотический — разработать подобный продукт ныне куда проще, чем продать кому-нибудь из производителей SSD.
Тут, хотя бы, покупатель нашелся. Есть еще пара компаний из Китая, использующих эту же платформу — но их ловить уже сложнее. А все версии NV5000, повторимся, долгое время отгружались в каноническом виде: контроллер TenaFe TC2200 и 128-слойная TLC-память YMTC. И как это работает, желательно понять — хотя бы в рамках повышения общей образованности.
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 Gen4 и «чипсетным» PCIe Gen3. Первое — как раз то, на что рассчитаны современные SSD, что позволяет им работать в полную силу. Но и «режим совместимости» тоже интересен — фактически чипсетный контроллер PCIe в таком виде появился еще в микросхемах Intel «сотой» серии (т. е. в 2015 году), а дальше принципиально не менялся. Так что аналогичные результаты «увидит» и владелец относительно старого компьютера, если решит установить туда современный накопитель. Есть ли в том вообще смысл? Нередко — да. Потому что современные модели среднего уровня и при ограниченном интерфейсе очень часто обходят былых флагманов. То есть, на самом деле, PCIe Gen4 не единственное достоинство новых SSD. Иногда и других хватает. Но чтоб понять, на сколько хватает, нужно тестировать.
Образцы для сравнения
Хорошо, что у нас есть результаты MSI Spatium M470 — это как раз SSD на базе Phison E16, то есть того контроллера, который использовался в первых версиях Netac NV5000. Это позволит нам проверить — насколько свое предложение компания ухудшила без объявления войны. Причем с запасом — как уже было сказано выше, SSD на E16 с BiCS4 работали побыстрее, чем с BiCS5 (во всяком случае, это верно для терабайтников). А BiCS5 у нас есть в паре с Phison E21T в лице Kingston NV2 — и это прямой конкурент уже обновленных NV5000 по позиционированию. Да и по цене — тоже, но есть нюанс: сейчас терабайтный NV2 гораздо проще «схлопотать» с QLC-памятью. Но есть шансы и на TLC — так что сравним в примерно равных (но не гарантированных) условиях.
Также нам не обойтись без SSD на той же 128-слойной памяти YMTC, но в паре с Maxio MAP1602 — в роли которого будет выступать TeamGroup MP44L 1 ТБ. И в качестве своеобразного эталона — WD Black SN770 той же емкости. В принципе, список можно пополнять и Adata Legend 840 на контроллере InnoGrit IG5220, но он помедленнее немного, чем MP44L, так что ограничимся таким набором — коего, как нам кажется, будет достаточно.
Заполнение данными
SLC-кэш на все ячейки с выходом в его пределах за ограничения PCIe Gen3 — это хорошо. Далее порядка 450 МБ/с, что даже ниже возможностей SATA — это плохо. Но с учетом невысокой цены — нормально.
Даже нельзя сказать, что выбранная схема кэширования как-то снижает скорость — второй проход «по мусору» занял столько же времени и вообще показал аналогичные скорости. Разве что кэш меньше стал — но освободить его контроллер способен и в процессе работы. В продуктах такого уровня — редкое умение. Но в целом — ничего особенного. Есть смысл посмотреть на то, что у других.
Phison E16 умел работать и без динамического кэширования, хотя большинство производителей предпочитали его включать. Netac тоже — так что, найди мы старый NV5000, графики были бы очень похожи. А чисто со статикой получаем куда более высокую скорость вне SLC-кэша. И меньшее время выполнения теста.
Впрочем, сейчас это имеет лишь историческую ценность. В отличие от MAP1602 — который из той же памяти выжимает больше. Причем динамический кэш здесь используется, но обычно (во всех виденных нами SSD на этом контроллере и его предшественнике) в количестве половины свободных ячеек. А это оставляет возможность потом записать большое количество данных на скорости в 1,3 ГБ/с… но потом всё же придется заняться уплотнением кэша и снижением скорости до тех же 500 МБ/с. Однако в целом результирующая скорость намного выше.
У WD Black SN770 же всё брошено на быстрый кэш. И относительно большой — поскольку тоже все ячейки задействованы. Поэтому времени на запись полного терабайта тратится меньше, чем у главного героя, но больше, чем у Team или MSI. Зато в пределах кэша (а в реальности большинство операций «системного» диска в кэш попадает, а не промахивается) он будет вне конкуренции.
Kingston NV2 тоже вне ее — но по-своему. Скорость записи в SLC-кэш маленькая — в пределах возможностей PCIe Gen3. Да и кэш маленький — треть свободных ячеек. И скорость прямой записи всё равно невысокая — вдвое ниже, чем у того же Team. А как место совсем кончится, так и вовсе до 200 МБ/с падаем. Хотя в итоге к финишу эти два SSD приходят почти одновременно. Так что важно не только «железо» (оно у NV5000-t явно побыстрее), но и алгоритмы работы с ним.
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.
Впрочем, «дожать» до обещанных 5 ГБ/с не удалось даже в идеальном случае. Однако не стоит забывать и о том, что мы не используем в этой программе настройки по умолчанию — они-то к бюджетной продукции относятся более щадящим образом. А вот выбор размера тестового файла в 16 ГБ сразу всю малину портит многим. Но основной момент — TC2200 за рамки PCIe Gen3 хотя бы выбирается, на что способны далеко не все четырехканальные контроллеры для Gen4: Phison E19T или Silicon Motion SM2267/SM2267XT такого точно не умеют. Да и E21T, как видим, по крайней мере в некоторых реальных продуктах оказывается ничуть не лучше их. А тут вполне себе Gen4 — не на уровне лучших образцов или, хотя бы, старого Phison E16, но всё же.
К счастью для бюджетных контроллеров, совсем уж «сурового рандома» на практике в персональном окружении не бывает. Но в приложении к чистому спорту нельзя не отметить, что в этой дисциплине TenaFe TC2200 отстал от всех.
На записи же его разгром еще более очевиден. Так что, определяй такие сценарии общее быстродействие, за подобные замены платформы Netac стоило бы облить смолой, вывалять в перьях и выставить из города.
На скорость работы реального ПО подобные операции оказывают куда большее влияние, чем предыдущие: «длинным» очередям взяться на практике неоткуда — зато блоки, отличные от 4К байт, встречаются очень часто. Количество операций в секунду на «больших» блоках немного снижается, но сами они больше — так что результирующая скорость в мегабайтах в секунду оказывается более высокой. Поэтому по возможности все и стараются работать именно так. Но нашему главному герою и здесь похвастаться снова нечем.
На записи данных современные SSD могут продемонстрировать «безумные» гигабайты в секунду. Причем относится это уже и не только к топовым моделям, но и бюджетные в меру сил и цен ускорились — и стали быстрее некогда топовых. Но все по-разному. И разработчикам из TenaFe, прямо скажем, поразить нас тут не удалось.
Смешанный режим тоже важен — ведь в реальности (а не в тестовых утилитах) редко бывает такое, что долгое время данные приходится только писать или только читать. Особенно в многозадачном окружении — и с учетом богатой внутренней жизни современных операционных систем. Но ничего нового мы тут не видим — все предсказуемо. Возможно, потому почти никто из производителей не клюнул на продукт нового разработчика, что не нашел в нем ничего интересного. Пусть даже в плане сферического быстродействия в бенчмарках — творчески обыграть в рекламе можно и это. А тут и обыгрывать нечего.
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-кэше 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, большую 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.
Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий. Но для современных контроллеров намного менее сложный. Особенно если сравнивать скорости чтения непосредственно из массива памяти — большинство контроллеров ныне способны использовать SLC-кэш и для ускорения чтения (что некоторые называют оптимизацией под бенчмарки, хотя на самом деле это оптимизация под временные файлы — на практике небесполезная). Но заметим, что даже лучшим контроллерам этого сегмента хватило бы и старого интерфейса, а TenaFe TC2200 к лучшим банально не относится.
Причем и в многопоточном режиме ему не удалось повторить бодрые показатели CDM. Какой-никакой эффект от поддержки PCIe Gen4 всё равно есть, но больше для галочки.
Kingston на записи порван вдребезги и пополам — но и только-то. От той же памяти можно получить больше — и обойдется это вряд ли дороже.
Алгоритмы работы «внутри» накопителя становятся такими же, как и в предыдущем случае, так что и проблемы те же. Основной является то, что при прочих равных, включая цену, большинство покупателей предпочтет пусть и потенциально, но более быстрое устройство. А основной вклад в цену дает память — то есть на контроллере слишком много не сэкономишь. Так что уже понятно становится — почти продукт фактически не взлетел: не нашлось в нем изюминки.
Так что просто продолжаем фиксировать результаты. Это не самая медленная платформа на рынке, но чтобы проиграть не обязательно играть плохо — достаточно играть хуже. А новичку нужно кровь из носа играть лучше — даже если это будет заметно только в бенчмарках. Иначе слона не продашь.
В общем, контроллер хорошо бы подошел для конкуренции с моделями предыдущего поколения, но все разработчики на месте тоже не стояли. Поэтому спасибо хоть Netac на эту разработку внимание обратил — иначе мы ее протестировать не смогли бы 🙂
Комплексное быстродействие
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.
С одной стороны, покупателям грех жаловаться на Netac — новая модификация NV5000 банально длиннее старой в этих попугаях. С другой, лучше бы на MAP1602 меняли — было бы еще быстрее. Впрочем, на момент начала перехода этого продукта у Maxiotek просто не было, а сэкономить на себестоимости этих SSD производителю уже хотелось. Вот и выпустил такую экзотику. Которую сейчас может уже спокойно и без шума перестать выпускать: мавр сделал свое дело — мавр может уходить.
Итого
Сделать хороший контроллер для SSD не так уж сложно — подобные компетенции есть у многих разработчиков, да и вообще дорога на этот рынок пока не заказана даже небольшим начинающим стартапам. Но при этом количество разработчиков все годы неуклонно сокращалось, поскольку «несложно сделать» не означает «просто продать». И всё большую активность на рынке проявляют собственно производители флэш-памяти, делающие контроллеры для себя — так оно дешевле, да и рынок сбыта гарантированный. А тем самым начинающим стартапам приходится из туфлей выпрыгивать, дабы как-то закрепиться. InnoGrit это не так давно удалось: компания представила несколько контроллеров, хороших альтернатив которым на тот момент не было. У TenaFe пока опыт скорее неудачный: слишком уж ненадолго открылось окно возможностей между началом перехода SSD бюджетного уровня на PCIe Gen4 и появлением интересных продуктов у тех же Maxiotek и InnoGrit. А за Phison и Silicon Motion был большой опыт работы и старые заказы. Если Kingston делал NV1 на смеси контроллеров этих двух производителей, то ему и в NV2 проще всего было продолжать использовать новые контроллеры тех же производителей — и всё так же в виде смеси. Так что остается лишь поблагодарить Netac, благодаря которой мы хотя бы сумели познакомиться с решением TenaFe. Практика показала, что этот контроллер работает нормально, но ничем выдающимся привлечь не может. Будем надеяться, что TenaFe попытки выхода на рынок не забросит и сумеет чем-нибудь приятно поразить покупателей (как непосредственных, так и конечных пользователей). Но не в этот раз.