Для твердотельных накопителей интерфейс SATA III стал узким горлышком – лимит пропускной способности в 6 Гбит/с себя исчерпал. Новым этапом эволюции SSD стали решения, работающие посредством шины PCIe. Полезными столь высокоскоростные накопителя могут быть как для серверов, так и для геймеров и компьютерных энтузиастов. В этой статье мы сравним три PCIe SSD: два производства Intel и топовую модель HyperX, геймерского бренда компании Kingston Technology.

1. Наименование объекта испытаний

Сервера под управлением Windows Server 2012R2 на базе материнской платы Supermicro, которая поддерживает конфигурацию на процессорах Intel серии V3, в дальнейшем Система. Испытания проводят для Системы в целом и отдельных ее составляющих. Для испытаний представлена следующая документация:

  • руководство пользователя тестовым программным обеспечением (ПО) (на английском языке);
  • листы технической информации на составные части (диски, контроллеры, материнские платы и т.д.) Системы.

2. Цель испытаний

Целью предварительных испытаний является:
проверка производительности подсистемы ввода/вывода, которая представлена тремя вариантами: Intel SSD DC P3600, Intel SSD DC P3700 и HyperX Predator.

3. Сведения о продолжительности испытаний

Начало проведения испытаний 03.06.2015
Окончание проведения испытаний 05.06.2015
Общая продолжительность проведения испытаний 3 рабочих дней

4. Исходные данные по тестируемым образцам

Тестируемые образцы позиционируются в разных сегментах рынка (сегменты маркетингового
рынка):

  • Intel SSD DC P3600 и DC P3700 – предназначены для сегмента «Enterprise»;
  • HyperX Predator SSD (SHPM2280P2H/480G (with HHHL Adapter)) – сегмент «gamer».

Абсолютно разные сегменты, но тестирование производилось с целью наблюдения за тем, как эти сегменты, благодаря новым технологиям, могут «сузить» границу между собой. Представители тестирования представляют две конфигурации интерфейса:

  • Intel – интерфейс NVMe (интерфейс подключения PCIe Gen.3.0);
  • HyperX – интерфейс AHCI (интерфейс подключения PCIe Gen 2.0 x4)

Что важно для пользователей этих сегментов – это комфортность, т.е. производительность и время «простоя» (реакция системы на «запрос» пользователя), т.е. производительность и латентность Системы. Но для «enterprise» систем очень важными являются параметры: отказоустойчивости Системы и «живучести» запоминающего устройства (или системы ввода/вывода).

  • На образцах «Enterprise» – сектора (Intel) установлены конденсаторы, которые обеспечивают возможность завершения операции ввода/вывода на устройстве при исчезновении питания.. Но эту же проблему, возможно решить за счет источников бесперебойного питания (UPS). Установка UPS увеличивает стоимость системы, просто необходимо в каждом случае считать. А если сервер устанавливается в Дата-Центре, то эта услуга входит в стоимость «сервиса».
  • «Живучесть» – разные задачи, разные требования. Все относительно, HyperX® Predator SSD (SHPM2280P2H/480G) имеет Total Bytes Written (TBW) = 1.7 DWPD (перезаписи всего объема в день), но это не сегмент «Enterprise». Например, Intel DC S3500 480GB имеет Total Bytes Written (TBW) = 275 TBW, т.е. 0.3 DWPD – и это «Enterprise».

Если говорить о надежности (отказоустойчивости), то все эти устройства используются дискретно, т.е. создать возможно только программный рейд при помощи средств операционных систем (ОС). В перспективе на 2016 год фирма Intel планирует ввести в чипсет функцию RAID1 для SSD, подключаемых к PCIe.

5. Перечень пунктов “Программы испытаний”, по которым проведены испытания

Перечень пунктов “Программы испытаний”

№ п/п Наименование испытания
1. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «База данных» – IOMeter)
2. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Случайное чтение (100%) и запись (100%)» – IOMeter)
3. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Случайное чтение и запись, с процентным распределением» – IOMeter)
4. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Последовательное чтение и запись» – IOMeter)
5. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Работа с видео контентом» (Rd -90% / Wr – 10%» – IOMeter))
6. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Disk Benchmark» – ATTO)
7. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «PassMark Disk – PassMark)

5.1. Структура тестового стенда

Структура тестового стенда (ТС) для реализации испытаний Системы приведена на рисунке.

PCIE_1

5.2. Конфигурация стенда

№ п/п Наименование К-во Ед. изм.
1. Сервер x…….. 1 комп.
800GB SSD Intel 3700 Series 2.5in SATA 6Gb/s, 25nm,
MLC {SSDSC2BA400G301}
1 шт.
400GB SSD Intel P3600 Series, 1/2 Height PCIe 3.0, 20nm, MLC {SSDPEDME400G401} 1 шт.
HyperX® Predator SSD (SHPM2280P2H/480G (with
HHHL Adapter))
1 шт.
CPU Intel Xeon E5-1630 v3 (4×3.7GHz, 10MB Cache,
HT, Turbo Boost 3.8GHz, 140W, LGA2011)
{BX80644E51630V3}
1 шт.
DDR4-2133 16GB reg HyperX {KVR21R15D4/16} 8 шт.
Supermicro X10SRi-F LGA 2011 v3 !!!!! S2011-Narrow 1 шт.

5.3. ПО стенда

Для проведения испытаний было использовано следующее ПО: в качестве ОС сервера был использован Microsoft Server 2012R2 1 (пробная версия).

6. Тестовая среда

В качестве генерации нагрузки и измерения производительности использовалось ПО IOMeter v. 2008.06.18-RC22, ATTO и PassMark.

7. Проверка настроек конфигурации Системы.

После того как стенд был собран необходимо проверить его конфигурацию. Для этого воспользуемся программой AIDA. Проверяем реальные частоты работы процессора и памяти.

PCIE_2

8. Краткая справка по характеристикам

Specification Unit HyperX Predator
480GB
Intel SSD DC P3600 Series 400GB Intel SSD DC P3700 Series 800GB
Random 4KB Read/Write IOPS 117000 / 70000 320000 / 30000 460000 / 90000
Sequential Read MB/s 1400 2100 2800
Sequential Write MB/s 1000 550 1900
Latency
Read Sequential/Random
µs 20/120 20/115
Latency Sequential/Random µs 20/30 20/25
Power Consumption Active Write W 8.25 8 18
Power Consumption
Active Read
W 1.99 7 9
Power Consumption
Idle
W 1.38 4 4
Endurance Rating PBW 1.7 2.19 14.6
Price (Avr) USD

9. Выполнение программы тестирования

9.1. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «База данных» – IOMeter)

При больших нагрузках преимущество SSD Intel очевидно. Рассмотрим ситуацию при небольших нагрузках. Для сравнения производительности взяты параметры Q=4 и Q=8, размер блоков 8К и 64К.

Из предыдущих графиков видно, что HyperX на небольших очередях не очень уступает Intel. Проанализируем их производительность в процентном отношении друг к другу.

Комментарии к графику: если значение положительное, то производительнее Intel, а если отрицательное, то он уступает (например, при Q=2 и размере блока 64К имеем, примерно, -35% – это означает, что производительность HyperX на 35% выше, чем у его «коллеги»).

Сравним второй Intel:

Для очередей от 1 до 16 – первенство за HyperX.

9.2. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Случайное чтение (100%) и запись (100%)» – IOMeter)

Данные приводятся для значения очереди (Q=8) – как переломный момент победоносного шествия Intel P3700. До этого значения очереди, HyperX еще мог потягаться при операции «чтения» (блок 64К) 7…20%. При «записи» во всем диапазоне очереди Intel имеет превосходство порядка 55%.

Если сравнивать на этом тесте Intel P3700 и P3600, то превосходство Р3700 при «чтении» составляет примерно 35%, а при «записи» все 65%.

9.3. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Случайное чтение и запись, с процентным распределением» – IOMeter)

По оси абсцис указаны значения процентной составляющей операций записи в запросах ввода/вывода.

9.4. Тест «Последовательная запись/чтение» (IOMeter)

Размер блока 128 КБ используют для тестирования производительности SSD при последовательном чтении/записи. Блоки 512КБ …. 16МБ (соответствуют видиоформатам). Для тестирования выбираем блоки 128 КБ и 8 МБ и длину очереди 2.

9.5. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе SSD (Тест «Работа с видео контентом» (Rd – 90% / Wr – 10%» – IOMeter))

При работе с видео контентом «запись» – это однопотоковые операции, а «чтение» – многопотоковые операции.

9.6. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе NVMe SSD (Тест «Disk Benchmark» – ATTO)

9.7. Тестирование подсистемы ввода/вывода на основе NVMe SSD (Тест «PassMark Disk – PassMark)

PCIE_18

Выводы

Как показало тестирование, геймерский твердотельный накопитель HyperX Predator с интерфейсом PCIe ничуть не уступает, а в некоторых тестах даже превосходит серверные аналоги Intel. Мощный контроллер и отборные чипы флеш-памяти позволили де-факто потребительскому продукту сравняться по быстродействию с куда более дорогостоящими корпоративными решениями. Ознакомиться с другими продуктами HyperX – памятью, накопителями, наушниками – можно на официальном сайте компании либо на официальном YouTube-канале.