SSD-накопитель Seagate ST480FN0021

Накопитель Seagate ST480FN0021

Методика тестирования

Результаты тестирования

 

Несмотря на то что компания Seagate известна всему миру как производитель традиционных жестких дисков, успешное применение SSD-накопителей, а также их постоянная модернизация не могли не сказаться на ассортименте продукции этой компании. Если первоначально компания Seagate делала ставку на гибридные решения, которые совмещают в себе как флэш-память, так и традиционный жесткий диск, то теперь в ее ассортименте появилась широкая линейка полноценных SSD-накопителей, ориентированных на потребительский и корпоративный сегменты рынка. В нашу редакцию поступила одна из последних моделей SSD-накопителей корпоративного класса — Seagate ST480FN0021, о которой мы и расскажем в данной статье.

Seagate хорошо известна как одна из старейших компаний на рынке жестких дисков. Появление и массовое внедрение накопителей на основе флэш­памяти заставило Seagate перейти к производству подобной продукции. После небольшой заминки компания стала полностью соответствовать современным производителям SSD-накопителей, предоставляя пользователям широкий спектр подобных устройств, при этом не забывая обновлять все линейки эти продуктов, в том числе и жесткие диски. Необходимо отметить, что для большинства пользователей SSD-диск в компьютере все больше становится нормой, а спрос на эти производительные диски только растет. Цена за гигабайт у твердотельных дисков все еще достаточно высока, однако производители пытаются удешевить их производство за счет использования новых контроллеров и чипов памяти, которые сочетают в себе достаточную производительность с приемлемыми качеством и ценой. Стоит обратить внимание, что в корпоративном сегменте рынка SSD-накопители, несмотря на высокую стоимость гигабайта данных, уверенно вытесняют популярные прежде «высокооборотистые» SCSI/SAS-диски. Это объясняется высокими скоростями передачи данных, а также малым временем доступа к ним — по этим критериям SAS-диски часто проигрывают SSD-накопителям. Тем не менее надежность хранения данных на SSD-накопителях остается под большим вопросом, а кроме того, нет однозначного мнения насчет гарантии сохранности данных под высокими нагрузками.

Относительно недавно компания Seagate представила обновленные модели линейки корпоративных SSD-накопителей Enterprise SATA SSD. На данный момент в эту линейку включено семь моделей, отличающихся объемом доступного дискового пространства и потребляемой мощностью. Эта линейка ориентирована на установку в серверах предприятий, высокопроизводительных центров обработки данных с интенсивным обменом данных, систем виртуализации в мощных графических станциях и центрах с ограниченным энергоснабжением и пространством. Как заявляет производитель, накопители этой серии отличаются самым высоким уровнем операций ввода­вывода в секунду на ватт потребляемой мощности, а также высокой производительностью и стабильностью в сочетании с низкой задержкой чтения во время гарантийного периода. Компания полагает, что модели этой серии найдут применение в высокопроизводительных центрах, где происходит индексирование данных, периферийное кэширование, потоковая передача данных или доставка игр и программного обеспечения к пользователю. В наши руки поступила модель SSD-накопителя с наибольшим объемом — Seagate ST480FN0021.

Накопитель Seagate ST480FN0021

По своему внешнему виду большинство SSD-накопителей между собой отличаются мало, ведь внешняя оболочка в данном случае особой роли не играет, так как гораздо важнее, что у накопителя внутри. Seagate ST480FN0021 поступил к нам без упаковки, поэтому сказать, в каком виде его получают конечные пользователи, мы не можем. Корпус модели выполнен вполне добротно и не рассчитан на разборку пользователем, как многие другие модели. Корпус состоит из двух металлических пластин, которые соединены между собой с помощью специальных защелок, исключающих случайное открытие. Стоит отметить, что металлический корпус для данной модели выбран неслучайно, ведь при активной работе чипы памяти, а также контроллер накопителя заметно разогреваются, и в таком случае толстый металлический корпус со скругленными краями играет роль отличного радиатора. Корпус имеет толщину всего 7 мм, что позволяет устанавливать накопитель в любой ноутбук, ультрабук или другой мобильный гаджет, поддерживающий установку дисков формфактора 2,5 дюйма. Размеры накопителя составляют 70,1×7×100,45 мм, а вес — 80 г. Корпус модели за счет обтекаемых краев выглядит изящно, под стать технологическому совершенству. На лицевой части помещена большая наклейка с различной технической информацией: названием модели, серийным номером, штрих­кодом и пр.

 

На одной из боковых граней Seagate ST480FN0021 расположены разъемы для подключения шлейфа питания и SATA-кабеля. Как и большинство современных SSD-накопителей, эта модель поддерживает интерфейс SATA 6 Гбит/с. Средняя потребляемая мощность накопителя в рабочем режиме составляет 2,8 Вт, в режиме простоя — чуть больше 1,2 Вт, а в спящем режиме — 0,5 Вт.

Данная серия накопителей основывается на известном контроллере Link A Media Devices LM87800 с кэш­памятью DDR2-800 объемом 128 Мбайт (младшие модели) или 256 Мбайт (старшие модели). В качестве микросхем памяти используются созданные по 19-нм техпроцессу чипы MLC Toshiba TH58TEG9DDJBA89 с интерфейсом Toggle Mode 2.0. Общий объем памяти составляет 512 Гбайт, часть которой зарезервирована, поэтому общий объем доступной пользователю памяти составляет 480 Гбайт.

 

Напомним, что SSD-контроллер LAMD LM87800 впервые был применен в SSD-накопителях Corsair Neutron GTX и изначально разрабатывался для потребительских SSD-накопителей. Он поддерживает интерфейс SATA 6 Гбит/с и имеет восемь каналов для подключения флэш­памяти с возможностью использования до четырех микросхем NAND-памяти на каждый канал, что теоретически позволяет создавать SSD-накопители емкостью до 1 Тбайт. Контроллер LM87800 поддерживает как SLC-память, так и MLC- и eMLC-память с интерфейсами ONFi 2.3 и Toggle Mode 2.0. Основу контроллера LAMD LM87800 составляет двухъядерный ARM-процессор, причем одно ядро отвечает за работу с памятью и таблицей соответствия физических и логических адресов, а второе — за реализацию SATA-интерфейса. Как и положено современному SSD-контроллеру, LAMD LM87800 осуществляет выравнивание износа ячеек (wear leveling) и процедуру сбора мусора (Garbage collection). Кроме того, LAMD использует фирменные алгоритмы цифровой обработки сигнала (DSP) под названием eBoost, которые повышают долговечность памяти (видимо, речь идет об алгоритме исправления ошибок чтения). Установленный контроллер поддерживает функцию коррекции ошибок ECC 24-bit/1K, как и сами микросхемы NAND-памяти, а также команду TRIM. В модель LAMD LM87800 также встроен алгоритм шифрования по стандарту AES-128/256.

Согласно спецификации, максимальная скорость последовательного чтения накопителя Seagate ST480FN0021 составляет 520 Мбайт/с, а скорость последовательной записи — 400 Мбайт/с при запросах блоками 128 Кбайт. Скорость случайного чтения блоками размером по 4 Кбайт достигает 85 000 IOPS. При этом все параметры существенно зависят от используемой прошивки — в нашем случае, согласно отчету утилиты SSDLife 2.3.54, версия прошивки данной модели имела кодовое название B550.

Методика тестирования

Для тестирования SSD-накопителя мы использовали стенд следующей конфигурации:

  • процессор — Intel Core i7-4770K;
  • материнская плата — Intel DZ87KLT-75K;
  • чипсет системной платы — Intel Z87 Express;
  • объем памяти — 16 Гбайт (два модуля GEIL DDR3-1600 по 8 Гбайт);
  • режим работы памяти — двухканальный;
  • системный диск — Intel SSD 520 Series (240 Гбайт);
  • операционная система — Windows 8 Enterprise N 64 бит.

Дополнительно устанавливался драйвер Intel RST 10.6, а тестируемый SSD-накопитель подключался к порту SATA 6 Гбит/с, который был реализован через интегрированный в чипсет контроллер. К еще одному SATA-порту подключался SSD-накопитель Intel SSD 520 Series, на который устанавливались операционная система и все необходимые для тестирования приложения. Для всех SATA-портов задавался режим работы AHCI.

Для тестирования мы использовали утилиту IOmeter версии 2008.06.18, которая представляет собой очень мощный инструмент для анализа производительности накопителей (как HDD, так и SSD) и фактически является отраслевым стандартом для измерения производительности накопителей.

Чтобы не привязывать результаты тестирования к конкретной файловой системе, тестирование SSD-накопителя с помощью утилиты IOmeter мы проводили без создания на нем логического раздела.

При тестировании исследовалась зависимость скорости выполнения операций последовательного и случайного чтения, а также последовательной и случайной записи от размера блока данных.

Кроме того, анализировалась зависимость производительности накопителя, выражаемая в количестве операций ввода­вывода в секунду (IOPS), в операциях случайного чтения и записи от глубины очереди задач (количества одновременных запросов ввода­вывода) для блоков размером 4 Кбайт. Размер блока в 4 Кбайт для операций случайного чтения и записи выбран неслучайно, поскольку он типичен для операционной системы Windows и в операциях случайного чтения и записи наиболее часто встречаются блоки именно такого размера. В связи с этим размер блока в 4 Кбайт для операций случайного чтения и записи при измерении IOPS стал своеобразным стандартом де-факто.

SSD-накопители мы также тестировали на наличие эффекта старения, то есть выясняли, как меняется со временем производительность накопителя в операциях случайной записи.

Для определения скорости последовательного чтения, случайного чтения и последовательной записи использовались блоки данных следующих размеров: 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 и 32 Мбайт. В этих тестах в настройках IOmeter количество одновременных запросов вводавывода (# of Outstanding I/Os) задавалось равным 4, что типично для пользовательских приложений.

Для анализа зависимости производительности накопителя в операциях случайного чтения и записи от глубины очереди задач применялись блоки размером 4 Кбайт, а количество одновременных запросов вводавывода задавалось равным 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256. Отметим, что результаты этого теста особенно важны в случае использования накопителя в сервере, RAID-массиве или NAS-системе.

Для проверки накопителя на предмет старения мы построили график зависимости изменения скорости случайной записи от времени для блоков размером 4 Кбайт при количестве одновременных запросов ввода­вывода равном 1. Время тестирования составляло 10 часов, а результат фиксировался каждую минуту. Перед началом теста накопитель искусственно приводился к состоянию нового, для чего на накопителе создавался логический раздел максимального размера, который форматировался, а затем удалялся.

Тестирование SSD-накопителей проводилось по следующей схеме. Сначала на новом накопителе измерялась зависимость производительности в IOPS в операциях случайного чтения от числа одновременных запросов ввода­вывода (# of Outstanding I/Os). Затем на новом накопителе измерялась зависимость скорости последовательного чтения, случайного чтения и последовательной записи от размера блока данных. После этого проводился тест на старение накопителя, то есть на изменение скорости случайной записи в зависимости от времени для блоков размером 4 Кбайт. Затем на «состаренном» накопителе измерялась зависимость производительности в IOPS в операциях случайной записи от числа одновременных запросов ввода­вывода (# of Outstanding I/Os). На заключительном этапе тестирования на «состаренном» накопителе измерялась зависимость скорости случайной записи от размера блока данных.

Итак, еще раз подчеркнем, что измерение скорости последовательного и случайного чтения, а также последовательной записи мы проводили на новом (или приведенном к состоянию нового) SSD-накопителе, а измерение скорости случайной записи — на «состаренном» накопителе. Понятно, что эффект старения может проявляться лишь в падении скорости записи, но скорость чтения изменяться при этом не будет, то есть теоретически скорость чтения данных с нового и ранее использовавшегося накопителей должна быть одинаковой. Более подробно эту проблему мы рассматривали в нашей большой статье, посвященной сравнительному тестированию SSD-накопителей в декабрьском номере «КомпьютерПресс» прошлого года.

При тестировании с помощью утилиты IOmeter состаренный накопитель сначала подготавливается. В течение 5 мин выполняется операция случайной записи блоками по 4 Кбайт, но результаты этого теста (IOPS или скорость записи) не учитываются. После такой предварительной подготовки сразу же, без паузы, начинается тестирование накопителя.

Кроме того, для оценки скорости чтения и записи, на которую может рассчитывать пользователь в реальных условиях эксплуатации, была применена утилита FlashTest 4.0, разработанная в нашей лаборатории. Она использует вызовы функций из библиотеки WinAPI и производит копирование данных точно так же, как это делается стандартными средствами Windows 7 и 8, включая отображение на экране стандартного окна с прогресс-индикатором.

Работает утилита FlashTest 4.0 следующим образом: сначала производится копирование тестового набора файлов с накопителя на основной диск ПК, в процессе которого измеряется скорость передачи данных. Затем осуществляется копирование тех же данных в обратном направлении — также с измерением скорости. Тестовый пакет включает несколько сотен файлов разного размера суммарным объемом 18,17 Гбайт, размещенных в разных папках.

Результаты тестирования

Если рассматривать график случайной записи (рис. 1) накопителя Seagate ST480FN0021, то можно увидеть различия между «новым» и «состаренным» диском. Стоит отметить, что данные, полученные при тестировании «нового» диска в этом тесте, нельзя рассматривать как среднюю скорость передачи данных. Реальная средняя скорость передачи данных при случайной записи блоками от 512 байт до 1 Мбайт представлена графиком, построенным для «состаренного» диска на основе результатов, полученных после процесса «старения». Максимальная скорость в этом тесте составила 124,7 Мбайт/с при самом большом размере блока для «нового» накопителя и 44,8 Мбайт/с в случае «состаренного» SSD-накопителя.

 

Рис. 1. Случайная запись

На графике, приведенном на рис. 2, показан процесс «старения» накопителя Seagate ST480FN0021 на основе теста, который продолжался в течение 10 ч. Как видно по результатам тестирования, эта модель, как и другие SSD-диски, обладает свойством старения, то есть скорость случайной записи уменьшается по мере заполнения накопителя. На этом графике четко видна регрессия скорости случайной записи в зависимости от времени. Протестированная модель является типичным представителем тех дисков, которые при активных операциях случайной записи теряют в скорости. Уже после 2 ч активной работы скрипта скорость случайной записи в этом тесте упала более чем в четыре раза. С течением времени скорость случайной записи блоками по 4 Кбайт у данной модели стабилизируется на отметке 21,9 Мбайт/с. При этом начальная скорость случайной записи у данной модели составляет чуть более 87,1 Мбайт/с. Но не будем забывать, что речь идет о непрерывном и стрессовом режиме случайной записи, не учитывающем эффект самовосстановления накопителей. А вот в реальных приложениях скорость случайной записи для этих накопителей может оказаться существенно выше за счет эффекта самовосстановления. Стоит отметить, что ранее нами было установлено, что у накопителей на основе LAMD LM87800 даже после снижения и стабилизации скорость случайной записи остается высокой по сравнению с другими моделями.

 

Рис. 2. Старение диска

На рис. 3 представлены три типовых графика зависимости скорости передачи данных от размера блока в трех остальных основных операциях: последовательное чтение, последовательная запись и случайное чтение. Самая высокая скорость достигается при операциях последовательного чтения и составляет 529 Мбайт/с, что практически соответствует значению, заявленному в технических характеристиках. При последовательной записи насыщение у этой модели диска наступает при размере блока 32 Кбайт и составляет 442 Мбайт/с. В операциях выборочного чтения насыщение происходит при максимальном размере блока, а скорость чтения при этом составляет 509 Мбайт/с. Нестандартное поведение накопителя в тесте на выборочную запись, где насыщение должно происходить ранее, может объясняться особенностью взаимодействия контроллера с кэш­памятью. В тесте на последовательное чтение график скорости более похож на график теста выборочного чтения, только при этом накопитель показывает чуть большую скорость передачи данных.

 

Рис. 3. Последовательные чтение или запись и выборочное чтение

Из результатов тестирования с помощью утилиты FlashTest 4.0 (см. таблицу) видно, что при переносе информации с применением средств Windows скорость и записи, и чтения почти в два раза ниже тех значений, что получены в тесте с использованием IOMeter. В данном случае пользователю стоит обращать внимание именно на этот тест, а не на синтетические тесты, которые обычно показывают лучший результат. Также стоит учитывать, что в этом тесте применялись различные файлы как большого, так и малого размера, поэтому при переносе только больших файлов реальная скорость передачи данных будет выше.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 10'2013