Samara Portal Technology, Computers

Самарский портал "Технологии, компьютеры"

Если, путь прорубая отцовским мечом,
Ты солёные слезы на ус намотал,
Если в жарком бою испытал что почём, –
Значит, нужные книги ты в детстве читал!
Владимир Высоцкий, 1975 г.

Об использовании SSD в ноутбуках написано уже много. Пишут также об использовании SSD в серверах, больших системах хранения данных, десктопах. Так получилось, что после бесед с руководителем компании InPrice Ярославом Кузьмицким, я стал иначе смотреть на организацию домашних сетей. Я бы даже сказал, что всё круто изменилось после появления в доме сетевого накопителя от компании Synology. Это совсем не противоречит концепции Intel Viiv, предусматривающей доступность любого контента на любом устройстве в любое время. Только вот на момент презентации Intel Viiv ещё не существовал процессор Atom. Впрочем, обо всём по порядку.

Сфера информационных технологий на то и сфера, что развивается и разрастается по многим направлениям. Понимая умом, что без огромных центров обработки данных, суперкомпьютеров и магистральных коммутаторов современные прелести ИТ были бы невозможны, ближе к телу ощущаю всё же «свою рубашку». Причём не только в форме персональных, клиентских устройств, но и устройств, которые принято относить к аппаратным средствам для дома и малого бизнеса.

Однако по моему впечатлению (если хотите, опыту), малый бизнес у нас представлен в основном людьми, которые если и вкладываются в ИТ, то по остаточному принципу, и почему-то именно на это денег постоянно не хватает. Одновременно эти же люди к обустройству собственного дома относятся более основательно: здесь, как правило, есть телевизор с разрешением Full HD и интерфейсом HDMI, фото- и видеокамеры (прилагательное «цифровые», пожалуй, уже потеряло смысл – а какие же ещё?), как минимум DVD-плеер и высокоскоростной интернет. Только вот, к сожалению, всё это «богатство» существует независимо и разрозненно. Вплоть до таких патологических случаев, когда отснятые фотографии распечатываются в автономном режиме, и тут же удаляются с фотоаппаратной флешки, благо (хотя какое же это благо – провокация в чистом виде!) сейчас многие МФУ снабжены картридерами.

В общем, хочу в очередной раз пропеть осанну домашним сетевым накопителям, чаще всего выступающим под аббревиатурой NAS. Устройства эти постоянно совершенствуются и дешевеют, что в сфере ИТ, конечно, не удивительно. Быстрая смена платформ и моделей делает малоактуальными совсем ещё недавние тесты, однако нынешний повод для тестирования был не обычным эволюционным ростом: появилась возможность проверить работу NAS`ов с принципиально новыми носителями информации – SSD. Возможна и другая формулировка: тестирование работы SSD на NAS`ах.

Всё не так просто, как кажется: поскольку SSD очень сильно отличаются от HDD не только физическим принципом записи, но и взаимодействием с ОС, для начала надо было убедиться в их работоспособности в NAS`ах. Во-первых, сомнение вызывала в первую очередь реализация команды Trim в прошивках тестируемых накопителей. Второй вопрос – преимущества SSD перед HDD, и третий (если на первые два будет дан положительный ответ) – целесообразность использования SSD в NAS`ах.

Здесь самое время раскрыть содержание эпиграфа. Дело в том, что всю работу по тестированию выполнил мой сын Константин, студент 3 курса Самарского Государственно Аэрокосмического Университета (СГАУ). Я только участвовал в обсуждении методик и представлении результатов, а также в доведении материала до читабельного вида. Сам я начинал трудовой путь с исследовательской работы на кафедре теории двигателей СГАУ, так что мне вдвойне приятно – и что сын поступил на тот же факультет, и что тоже начинает с работы исследователя.

В качестве тестового стенда использовался компьютер в конфигурации:

  • материнская плата Gigabyte X58A-UD3R с поддержкой SATA 3;
  • процессор Intel i7-970;
  • оперативная память Corsair 3*1Gb RAM KIT.

Связь компьютера с NAS`ами обеспечивал D-Link DGS-1008G Switch.

Варианты конфигураций дисков (drives) в NAS: RAID0 (Stripe), RAID1 (Mirror), один диск (Single).

Словом «диск» здесь за неимением другого термина мы называем как SSD, так и HDD.

Используемые диски: два Seagate ST3750528AS (HDD), два Intel X25-M модель SSDSA2MH160G2R5 (SSD).

Для тестирования SSD во всех конфигурациях – система установлена на RAID0 из HDD. Для тестирования HDD во всех конфигурациях система была установлена на SSD. Также с системой на SSD был проведен тест одиночного SSD.

Тестируемые накопители: Synology DS209, Synology 710+, QNAP TS-509 Pro, Fujitsu Q600.

На всех накопителях (NAS) была установлена последняя версия прошивки на момент тестирования: DSM 3.0-1337 на Synology, 3.3.3 Build 0928T на QNAP, 3.2.8 Build 0615 на Fujitsu.

Для тестирования использовалась программа Intel NAS Performance Toolkit v1.7.1 и операционная система Windows 7 со всеми установленными драйверами (от производителя материнской платы) и обновлениями. После прогона каждого теста компьютер перезагружался.

Производились следующие тесты:

HDV1 HD Video Playback Воспроизведение 720p видео
HDV2 2x HD Playback Воспроизведение 720p видео, 2 потока
HDV4 4xHD Playback Воспроизведение 720p видео, 4 потока
HDV_1R HD Video Record Запись 720p видео
V_1P1R HD Playback and Record Воспроизведение и запись 720p видео одновременно
Content Content Creation 95% чтение блоков до 4Кб, остальное – запись до 64Кб
Office Office Productivity Чтение блоков до 4Кб, запись блоков в основном 1Кб
FCopyTo File copy to NAS Запись одного файла большого размера
FCopyFrom File copy from NAS Чтение одного файла большого размера
DCopyTo Dir copy to NAS Запись множества файлов малого размера
DCopyFrom Dir copy from NAS Чтение множества файлов малого размера
PhotoA Photo Album Только чтение – файлы разного размера, до 8Мб

Необходимые пояснения:

  • Битрейт фильма с разрешением 1080p составляет около 20 Мбит/с.
  • Воспроизведение запускалось на скорости, которую способно обеспечить оборудование, то есть компьютер «тянул» с накопителей поток, который они способны были отдать.

Обозначение конфигураций дисков:

NAS-SSD-S,
Comp-SSD
На накопителе установлен один (S=Single) SSD,
на компьютере один SSD
NAS-SSD-R0,
Comp-HDD
На накопителе установлены SSD в RAID0 (R0=RAID0, R1=RAID1),
на компьютере – HDD (всегда в RAID0)

Остальное – аналогично.

Полученные в тестах результаты сведены в таблицу.

Общие выводы:

    1. В накопителях со слабым процессором (DS209+ и Q600) тип диска роли не играет. Самым слабым местом системы является процессор, он и ограничивает скорость. Это мы наблюдаем на диаграмме 1.

Диаграмма 1.

    1. Похоже, что в устройствах с мощным процессором (DS710+, 509 Pro) скорость копирования больших файлов ограничивается сетью: для гигабитной локальной сети теоретический предел – 125 Мбайт/с. Хотя, может быть, виноват и процессор – формально скорость всё же немного не дотягивает до предела гигабитной сети.
    2. Даже в этих самых мощных устройствах скорость при работе со множеством мелких файлов в несколько раз ниже предела сети, как это видно на диаграмме 2. Ограничение – либо процессор устройства, либо контроллер.

Диаграмма 2.

    1. На диаграмме 3 показано, что использование SSD даёт прирост только в тех задачах, где требуется чтение большого количества файлов малого объёма и только на NAS`ах с процессорами Intel. В этом случае прирост скорости достигает 50%. Конфигурация SSD на скорость влияет, но как-то неочевидно: в устройствах Synology RAID0 работает медленнее, чем RAID1 или одиночный SSD (верно только для SSD!). Объясняется это тем, что для деления файла на две части нужна бОльшая производительность, чем для записи целого файла. Для HDD это было оправдано – чтение двух половинок происходит быстрее, чем чтение целого файла.

Диаграмма 3.

    1. Тест на комбинацию чтения и записи не показывает столь однозначных результатов, что отражено на диаграмме 4.

Диаграмма 4.

    1. В случае использования на компьютере SSD, значения скоростей для записи на накопитель файлов большого размера превысили теоретически допустимые (пропускная способность локальной сети, 125 Мбайт/с). Это видно на диаграмме 5 – горизонтальная линия обозначает предел сети.

Диаграмма 5.

  1. Использование SSD на десктопе с мощным процессором даёт значительный эффект – запуск системы ускоряется примерно в 2 раза, скорость запуска различных приложений – тоже. Чисто по субъективным ощущениям – пропали различные «тормоза», работать стало комфортнее.

Немного мыслей по поводу новой версии прошивки для Synology (DSM 3.0): На мой взгляд, новый интерфейс нельзя назвать удачным. Раньше все настройки были упорядочены по списку в левой части экрана, теперь часть собрана в «Панель управления», а другая часть – в аналог меню «Пуск» в Windows. Причем принцип деления лично для меня не совсем понятен. Тем не менее, у новой оболочки есть большое преимущество – многозадачность, точнее, многооконность, то есть возможность открыть сразу несколько окон и легко переключаться между ними.

Мы не включили в диаграммы накопитель Fujitsu Q600 т.к. получили это устройство, когда бОльшая часть тестов была уже пройдена. Однако оставшиеся тесты показали, что этот накопитель, имеющий внутри «смартфонный» RISK-процессор по производительности аналогично Synology DS209+, что вполне закономерно. Прошивка Fujitsu совпадает с прошивкой QNAP. Программа QNAP Finder, как и Fujitsu Finder, нашла в сети оба накопителя – постоянно работающий домашний QNAP 509 и подключённый в ту же сеть для теста Fujitsu Q600. Производитель и не думает скрывать, что это и есть QNAP, выходящий под брендом Fujitsu. Причина простая – в линейке Fujitsu нет устройств такого класса, а клиент, бывает, требует – вот и сделали «по просьбе трудящихся».

Главный вывод тестирования: производительность современных домашних сетевых накопителей зависит в первую очередь от установленных в них процессоров.

Сравнение различных платформ накопителей с очень разными по производительности дисками позволяет однозначно сделать вывод о том, что накопители с RISK-процессорами сильно отстают от накопителей с процессорами x86. Ожидаемый, но от этого не менее приятный результат: накопитель с процессором Intel Atom показал себя даже лучше, чем с процессором Intel Celeron. SSD во всех накопителях работают нормально, но преимущество перед HDD они показали только на устройствах с процессором x86, причём преимущество не очень большое и только в одном тесте: на чтение большого количества файлов малого объёма. В этой ситуации о замене в накопителях HDD на SSD для широкого круга пользователей говорить пока рано, однако если необходим бесшумный NAS максимальной производительности, то это будет Synology DS710+ на процессоре Intel® Atom™ D410 с SSD Intel® X25-M.

Анализ ситуации, с учётом проведённого тестирования, позволяет предположить, что с удешевлением SSD (а в корпорации Intel говорят об этом с уверенностью), изменением форм-фактора (здесь также обещают уйти от «винчестерных» корпусов и резко уменьшить размеры) и создании специализированной «атомной» платформы, заточенной именно под накопители, мы можем в скором времени увидеть компактные, абсолютно бесшумные и дешёвые NAS`ы, способные завоевать домашний рынок.

Выражаем благодарность корпорации Intel, предоставившей SSD и платформу для тестирования, компаниям InPrice и Fujitsu, предоставившим NAS`ы.

Ложка мёда, или Вместо эпилога

Хотя целью нашего тестирования был анализ целесообразности использования SSD в сетевых накопителях, мы всё же провели сравнительные испытания и на десктопе. График 1 объединяет тесты линейного скорости чтения и произвольного доступа. Обращаем внимание, что строить графики пришлось в разных масштабах, иначе бы значения времени доступа для SSD слились бы с осью абсцисс. Этим, собственно, уже всё и сказано. Также следует отметить строго горизонтальный вид для SSD и наклонный для HDD. Это связано с тем, что у HDD скорость чтения и время доступа зависят от линейной скорости, которая при постоянной угловой скорости шпинделя пропорциональна радиусу дорожки, а у SSD нет ни шпинделя, ни дорожек, оттого нет и зависимости.

График 1. Скорость линейного чтения (синия линия, шкала слева от графика) и времени произвольного доступа (желтые точки, шкала справа от графика) для SSD (слева) и HDD (справа).

График 1. Скорость линейного чтения (синия линия, шкала слева от графика) и времени произвольного доступа (желтые точки, шкала справа от графика) для SSD (слева) и HDD (справа).

График 2 показывает некую интегральную, усреднённую величину – скорость чтения или записи вместе со «скоростью» обработки фрагмента. Оттого чтение или запись файла большими кусками происходят с большей скоростью, чем маленькими. Преимущество SSD неоспоримо и здесь, но обращает на себя внимание один момент: если у SSD скорость стабилизируется только на 128-килолобайтных кусочках, то у HDD стабилизация наступает уже на 16 килобайтах, при этом чем меньше размер фрагментов, тем меньше отличаются скорости. Это ни хорошо и не плохо, но, скорее всего, существуют ситуации, в которых такую особенность следует учесть.

График 2. Скорость чтения и записи файла длиной 64 Мб при разделении на фрагменты от 0,5 до 8192 Кбайт (горизонтальная шкала). SSD (слева) и HDD (справа).

График 2. Скорость чтения и записи файла длиной 64 Мб при разделении на фрагменты от 0,5 до 8192 Кбайт (горизонтальная шкала). SSD (слева) и HDD (справа).

Fujitsu HMD: с ним бы я в разведку пошёл

«КРОК Поволжье» зовёт к диалогу