DigitalArtSpace

Методика тестирования накопителей, разработанная в 2021 году

Попадание QLC-памяти в твердотельные накопители среднего ценового диапазона, зачастую без предварительных объявлений и переименования моделей, увеличивает неопределенность для потребителей. В то же время, для бюджетных серий это, наоборот, может внести ясность. Однако воспользоваться этими сведениями многие могут лишь одним способом – избегая приобретения продукции в этом сегменте. Кто и так это делает, не нуждается в дополнительных предупреждениях. Ведь известно, что даже память, формально идентичная (а не просто одного типа), обладает различными уровнями качества, что и определяет ее стоимость. Поиск наилучшего варианта в самых доступных продуктах представляется несколько неоправданным. Гарантийные обязательства формируются исходя из наихудшего сценария, поэтому и имеют достаточно строгие условия. Экономия на контроллерах и других компонентах, на фоне вышеперечисленных факторов, уже не столь значительна, но в абсолютном выражении все равно имеет значение.

Если же приоритетом является не производительность (в этом вопросе ясность имеется), а долговечность, то не ясно, что окажется предпочтительнее при сопоставимой стоимости: качественный QLC или TLC из категории третий сорт — не брак. В быту, как правило, не возникают значительных нагрузок (те, кто сталкивается с ними, обычно изначально не рассматривают бюджетные накопители), поэтому условным рабочим износом можно пренебречь – ключевое значение имеет начальное качество памяти. К тому же, вопрос гарантии, составляющей седьмую часть от общей стоимости, в последние три года часто представляет собой сложную ситуацию. Особенно это актуально при покупке не в крупной торговой сети, а на онлайн-платформах. Поэтому более четкое определение конфигурации – это, по сути, большая определенность. Не нужно больше гадать, повезет или нет, и искать что-то максимально удачное. Риск переносится в более высокий ценовой сегмент, где в него играть необязательно – там уже доступны стабильные конфигурации. Поэтому важно решить, стоит ли вообще связываться с бюджетным сегментом или нет. Недостатки этого уровня хорошо известны, но есть и преимущество – цены сами по себе ниже. Понятно, что они и так давно уже относительно невысоки для эпизодических покупок, а приобретенное устройство можно использовать длительное время, поэтому, казалось бы, разовая экономия не слишком уж оправдана. Но она, по крайней мере, точно присутствует. А будет ли какая-то ощутимая выгода от дополнительных затрат – отдельный вопрос. Не говоря уже о том, что существуют области применения, где ее заведомо не будет.

Именно поэтому бюджетные SSD пользуются значительным спросом, и их тестирование необходимо. Однако количество тестов не соответствует этому спросу, что вполне объяснимо. Производители не заинтересованы в продвижении подобных продуктов, и зачастую тестирование проводится без их поддержки. Несмотря на это, объемы продаж высоки, поэтому ключевую информацию о применяемых конфигурациях можно извлечь даже из кратких сообщений в блогах или из отзывов в онлайн-магазинах. Важно знать конфигурации, поскольку их разнообразие на рынке значительно меньше, чем количество представленных моделей. Таким образом, вы знаете, из каких компонентов оно состоит, и представляете, как оно будет функционировать. И, разумеется, в отношении таких моделей речь идет лишь о приблизительных представлениях: ведь еще предстоит узнать, что именно окажется внутри приобретенного диска. Не исключено, что там будет что-то, что ранее никто не описывал — от подобного никто не застрахован.

Поэтому к обзорам следует подходить с осторожностью, о чем мы неоднократно предупреждали. В данном случае мы тестируем не конкретную модель, а попавшуюся под определенной маркировкой конфигурацию. Полученные результаты будут соответствовать другим SSD с аналогичными характеристиками, но будут отличаться от той же модели с иным набором компонентов. Однако и в этом случае существенных различий не предполагается.

Теперь подробнее рассмотрим новую линейку SSD Kingston NV3. Для начала приведем немного исторической справки, чтобы полностью понять происхождение этого семейства накопителей и причины его уникальности.

Kingston NV1, NV2, NV3… NVx: упорядоченный беспорядок

Первыми накопителями Kingston, внутреннее устройство которых не было определено, стали SATA-накопители серии А400. Однако это происходило постепенно — первоначально покупатели не ожидали, что эти SSD могут существенно отличаться друг от друга. Когда стало известно, что модели с одинаковой маркировкой могут иметь разную степень удачности, у покупателей возникли вопросы к производителю. В ответ на это компания заявляла, что заявленные скоростные показатели соответствуют всем версиям, а условия гарантии остаются неизменными, и задавала риторический вопрос: «А вам какая разница?». Покупатели остались недовольны таким объяснением (те, кому разница была не важна, вопросов не задавали), но выяснилось, что подобным образом поступают и другие производители. В итоге все это приписали действиям зеленых маркетологов и другим подобным заговорам.

При подготовке к выпуску доступных NVMe-накопителей Kingston решила заранее информировать покупателей о возможных конфигурациях устройств. Уже в момент анонса было заявлено, что в Kingston NV1 будут использоваться контроллеры Phison E13T или Silicon Motion SM2263XT, а также память от различных производителей. Тип памяти – TLC или QLC – также варьировался. Наибольшее значение имела именно эта характеристика, поскольку контроллеры, хоть и различаются в деталях, относятся к одному классу, а производитель памяти менее критичен. Тем не менее, компания сразу сообщила, что NV1 я слепила, из того, что было, а потом что было, то и продала.

Несмотря на это, в те годы существовала определенная ясность. Заявленные скорости сразу указывали на использование памяти TLC в SSD объемом 250 и 500 ГБ. Выбранные контроллеры однозначно свидетельствовали о том, что 2 ТБ TLC вряд ли будет реализовано. На практике большинство накопителей емкостью 1 ТБ использовали память QLC. Выбор конкретной версии (контроллеры одного класса, но с небольшими различиями) был доступен даже при покупке, до распаковки, благодаря информации о версии прошивки, указанной на этикетке.

В целом NV1 можно считать своеобразным первым опытом — рынок уже настаивал на хотя бы формальном использовании PCIe Gen4, что и было реализовано в Kingston NV2. Здесь производитель также заявлял о применении контроллеров Phison E21T или Silicon Motion SM2267XT и аналогичной памяти. К моменту завершения жизненного цикла линейки в ней использовалось больше контроллеров, чем было объявлено изначально, причем не только из упомянутых разработчиков, но и TenaFe TC2200. При этом, иронично, что в этой линейке было много моделей с TLC-памятью. Это произошло в момент общего снижения стоимости флэш-памяти, что стало приятным сюрпризом для покупателей. Однако, как только цены начали расти, доля QLC-памяти также возросла, преимущественно в версиях на 1 и 2 ТБ. По техническим причинам версии на 250 и 500 ГБ по-прежнему выпускались исключительно с TLC-памятью. А выпуск SSD емкостью 4 ТБ, последовавший позднее, ознаменовался довольно забавной ситуацией – обе доступные модификации использовали TLC-память. И появление третьей модификации маловероятно, поэтому NV2, возможно, является единственным бюджетным SSD подобной емкости, который не вызывает опасений при покупке 🙂

Хотя приобрести NV2 все еще не составляет труда, эта модель официально исключена из ассортимента Kingston – это произошло в пользу NV3. В чем заключаются ключевые различия? По сути, в них нет. Дело в том, что SSD линейки NV1 использовали интерфейс PCIe Gen3, который для них был даже избыточен, NV2 – PCIe Gen4, но с производительностью, соответствующей «полному» Gen3, а NV3 – это уже «настоящие» Gen4-накопители, где скорость последовательного чтения может достигать и 6 ГБ/с. Впрочем, для потребителей бюджетных накопителей это не столь критично, но смена модельного номера необходима. Более существенное отличие заключается в том, что недавно в этой линейке стали появляться SSD формата M.2 2230, в дополнение к привычным 2280, что расширяет возможности их использования. И еще один важный аспект – срок гарантии увеличен до пяти лет вместо привычных трех, хотя и с сохранением довольно строгих ограничений по объему записи (TBW). Однако воспользоваться этим предложением пока не удастся – импорт продукции Kingston оказался не таким уж и беспрепятственным, из-за чего импортеры не ограничивают гарантийный срок, это относится к более старым моделям. Для NV3 продавцы обычно предоставляют гарантию сроком в 36 месяцев, как и для NV2. С другой стороны, три года – это лучше, чем год, который предлагают на продукцию других крупных брендов.

В части аппаратной реализации произошли изменения лишь в заявленных скоростных показателях, а не в самой идее. За время существования в ассортименте было замечено не менее трех контроллеров и пять различных типов флэш-памяти. Два из них – TLC, однако их доля в общем объеме отгрузок невелика. Это неудивительно, ведь это бюджетная линейка, соответствующая тенденциям данного сегмента. Огорчает тот факт, что и 500 ГБ больше не являются безопасным выбором (а 250 ГБ и вовсе исчезли из-за переориентации спроса на более емкие модели) – современная QLC позволяет вместить достаточное количество данных в пределах SLC-кэша для соответствия заявленным параметрам. Поэтому, если необходим недорогой SSD такой емкости и именно от Kingston, стоит обратить внимание на NV2 – пока они еще доступны. Вероятно, это справедливо и для 4 ТБ – выпуск NV2 на QLC пока не осуществили. А для более популярных 1 и 2 ТБ выбор затруднен, и теперь нет простого способа определить платформу по версии прошивки – начиная с NV2, она пропала с этикетки. С другой стороны, QLC может присутствовать и в NV2 при такой емкости, а у NV3 более высокие заявленные характеристики и немного более низкие цены. Да и рано или поздно старая модель будет снята с продажи.

Появление новых моделей вполне вероятно. Покупатели всегда делают выбор в пользу тех или иных товаров, и в Kingston продажи лотерейных моделей всегда были достаточно высокими. Трудно представить, чтобы эта ситуация изменилась в обозримом будущем – некоторые производители уже внедрили аналогичные решения незаметно, без предварительного объявления. Однако, маловероятно, что условная модель NV4 будет выпущена в ближайшее время, поскольку все доступные возможности PCIe Gen4 уже использованы в спецификациях NV3, а полноценный бюджетный PCIe Gen5 появится не ранее следующего года.

Сейчас мы рассмотрим Kingston NV3. Необходимо выяснить, что можно найти внутри этого SSD и как он функционирует. По крайней мере, один из возможных вариантов, которых уже насчитывается не менее семи — и, вероятно, их количество будет увеличиваться.

Kingston NV3 1 ТБ

Относительно самого накопителя, сложно выделить какие-либо особенности, поскольку большинство SSD выглядят одинаково, особенно бюджетные модели в формате M.2 2280. Различить их по NV1 или NV2 можно лишь по маркировке, поскольку в остальном все имеют одинаковую одностороннюю плату, как и все остальные. В маркировках, начиная с NV2, как уже упоминалось, нет ничего примечательного — ранее там указывалась версия прошивки, позволявшая определить платформу, а теперь можно лишь строить догадки на основе косвенных признаков.

Задняя поверхность накопителя обычно не заполнена – это характерно для SSD с четырехканальными бюджетными контроллерами. В последнее время это становится всё более важным, поскольку производители ноутбуков активно используют низкопрофильные слоты для улучшения теплоотвода через печатную плату. В результате, двухсторонние модели (которые до сих пор часто встречаются в высокопроизводительных решениях) всё больше и больше становятся продуктами для энтузиастов, использующих настольные компьютеры.

Так как гарантийные обязательства не являются для нас приоритетными, снимаем наклейку.

Идентифицировать контроллер оказалось несложно — это Silicon Motion SM2268XT2. Ранее мы не работали с подобными решениями, однако оно относится к тому же классу, что и уже знакомые нам Phison E27T или Maxio MAP1602. Теоретически, он может обеспечивать скорость до 7,4 ГБ/с, однако в характеристиках терабайтного Kingston NV3 указана скорость 6 ГБ/с, что, вероятно, связано с ограничениями других компонентов системы.

В настоящее время скорость работы в первую очередь определяется памятью, которая представляет собой сложный вопрос. Kingston — самый крупный производитель SSD, не входящий в состав более крупной корпорации, его доля на рынке превышает суммарную долю следующих четырех лидеров вместе взятых. Поэтому компаниям выгодно приобретать память в виде пластин и самостоятельно проводить ее тестирование и комплектацию корпусов. В результате получается собственная маркировка.

Программные средства идентификации не оказывают на это влияния, благодаря чему мы получили точный ответ: это 162-слойная QLC-память Kioxia BiCS6. Ранее мы не работали с подобной памятью (в отличие от аналогичной TLC), однако по своим характеристикам она весьма схожа, например, с недавно рассмотренной 232-слойной памятью YMTC. Кроме того, она сопоставима с современным TLC-флэш-памятью. Здесь также используются терабитные 4-plane кристаллы, как и в TLC BiCS6. В однобитном режиме (то есть в пределах SLC-кэша) производительность будет примерно одинаковой. А что произойдет при записи (как минимум) за его пределами – становится ясно сразу.

В настоящее время эта платформа всё чаще используется в продуктах различных производителей. Kingston NV3 – не единственное и не самое лучшее решение из представленных на рынке, однако оно оказалось у нас для тестирования. Провести его анализ представляется интересным, даже без привязки к конкретной модели, поскольку для нас это относительно новая технология. Но, повторимся, характеристики могли бы быть и более высокими, особенно в части используемой памяти. Например, контроллеры, подобные Phison E27T, и аналогичные им, применялись в этих накопителях в сочетании с высокоскоростной памятью Micron B58R, что позволяло им занимать лидирующие позиции в бюджетном сегменте. QLC-память к ним не подходит. Однако, что есть — то есть.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в ней представлена информация об используемом программном и аппаратном обеспечении. Также здесь в сжатой форме указано, что для тестирования используется стенд, построенный 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. Первым сегодня и ограничимся, поскольку второе уже постепенно превратилось в достояние истории. Старые компьютеры, конечно, тоже нуждаются в модернизации временами, но тестировать каждую платформу в таком режиме уже не обязательно.

Образцы для сравнения

Сегодня нам не понадобится большое количество устройств, что является позитивным моментом, поскольку это упрощает анализ результатов. Выбор будет осуществляться творчески, так как ни контроллер, ни память пока не знакомы нам. Однако примерные характеристики определены и полностью соответствуют недавно проверенному SSD Adata Legend 900 на базе Maxio MAP1602 с 232-слойной QLC-памятью YMTC.

Digma Meta P7, казалось бы, принадлежит совершенно другому классу устройств — ведь она также оснащена 162-слойной памятью Kioxia BiCS6, но не QLC, а TLC. Это сравнение интересно, поскольку многие характеристики двух видов флэша этой компании весьма схожи. В совершенстве подобное сравнение возможно было бы с идентичным контроллером, однако Phison E27T вполне сопоставим с MAP1602 и SM2268XT2. Такая же конфигурация встречалась (возможно, и сейчас можно ее обнаружить, но это сложно) в Kingston NV3. Естественно, по той же цене, что и наша модификация.

Цены всех трех SSD очень похожи, поэтому мы решили добавить к ним еще один диск — Kingston NV2 в варианте с контроллером Phison E21T и 112-слойной памятью Kioxia BiCS5, состоящей из кристаллов объемом 512 Гбит. Это тоже TLC-память, как уже отмечалось выше, и в NV2 она встречалась чаще, чем QLC. По крайней мере, на момент тестирования этой модели, и сейчас на это нельзя полагаться. Однако с точки зрения Kingston это непосредственный предшественник рассматриваемого диска, поэтому их сравнение вполне обосновано. При этом цены находятся на одном уровне, а улучшенные условия гарантии пока недоступны в нашем регионе.

Заполнение данными

Главная трудность при записи данных на QLC-накопителях заключается в их невысокой скорости в стандартном режиме, что и объясняет, почему прямая запись в прошивку обычно не предусмотрена. Вся информация записывается через кэш, объем которого в данном случае выгодно увеличивают до максимума. Впоследствии, конечно, скорость снижается, но фактически примерно до того же уровня, который бы достигался и напрямую в QLC-режиме. Для TLC же разница между результатами этих двух сценариев может достигать и целого порядка — почему такой режим работы и нежелателен. Для QLC же с ее собственными скоростями как раз он является наиболее правильным. И, кстати, BiCS6 выглядит неплохо — скорость записи ниже 100 МБ/с не снижается. Не б-г весть какое достижение для 2025 года, конечно. Но можно вспомнить огромное количество бюджетных SATA-платформ, у которых положение дел хуже даже при использовании TLC-памяти, а стоят они не дешевле (или совсем не на много дешевле).

Да и многие одноклассники слабее. MAP1602 быстрее записывает данные в кэш, однако при очистке в сочетании с QLC-флэш-памятью YMTC скорость падает до 40 МБ/с в некоторых случаях. Общее время выполнения теста увеличивается в полтора раза, что также является заметным фактором. Понятно, что увеличение объема памяти несколько повысит и скорости — терабайт, по нашему мнению, мал для QLC, но аналогичным образом будет улучшена и NV3. В целом, можно утверждать, что QLC-память, производимая совместно Kioxia и SanDisk, начала получаться достаточно хорошо. Хотя это и было очевидно по большому количеству новых SSD WD и Kioxia, использующих именно ее (включая серверные) — ранее обе компании и сами не использовали подобную продукцию, и не поставляли ее другим. BiCS8 должна быть еще быстрее, и она начала появляться уже и в NV3 — значит, старая проблема полностью не решена, но ее влияние уменьшилось.

Скорость накопителя хороша лишь в сравнении с решениями конкурентов, например, BiCS6, хотя TLC-память потенциально способна работать значительно быстрее. Мы ранее отмечали, что Phison E27T имеет невысокую скорость последовательной записи, однако это справедливо лишь в сопоставлении с его конкурентами. В целом, после усреднения показателей, мы получаем около 45 ГБ/мин, в то время как в лучшем случае можно ожидать 12 ГБ/мин. Дополнительные пояснения не требуются.

Максимальные скорости работы контроллера Phison E21T в Kingston NV2 намеренно снижались, чтобы не превосходили производительность других контроллеров, используемых в этой линейке. Однако скорость последовательной записи остается достаточно высокой – на первый взгляд, она не уступает показателям E27T. Фактически, на это повлияла различная плотность памяти: каждый кристалл TLC BiCS5 имел объем в 512 Гбит, что при одиначном объеме памяти означало вдвое больше кристаллов по сравнению с другими моделями, участвовавшими в тестировании. Тем не менее, уже можно сделать вывод о том, что NV3 сложно назвать полноценной заменой NV2. Точнее, это не всегда справедливо: с использованием памяти одного типа новая модель демонстрирует стабильно более высокую скорость, а при использовании разных типов во многих ситуациях она уступает. При этом стоит напомнить, что QLC-память в новой линейке встречается гораздо чаще, чем в предыдущей. Островки стабильной работы, например, в конфигурациях на 500 ГБ или 4 ТБ, где применялась исключительно TLC-память, были не так уж редки. А в новом семействе QLC можно встретить при любом объеме, что влечет за собой определенные последствия.

Предельные скоростные характеристики

Базовые тесты производительности, включая CrystalDiskMark 8.0.1, уже давно не способны показать реальную картину из-за SLC-кэширования – они замеряют только его работу. Однако и данные о скорости, предоставляемые производителями, также ограничены возможностями этого кэша, поэтому их проверка всегда актуальна. Особенно учитывая, что оптимизация кэширования направлена на повышение производительности и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Последовательные операции (128К Q8T8), МБ/с

	Чтение	Запись	Смешанный режим
Adata Legend 900 1 ТБ	5897,4	5217,1	4173,9
Digma Meta P7 ТБ	7058,1	6306,0	5077,0
Kingston NV2 1 ТБ	3632,8	2945,9	3133,8
Kingston NV3 1 ТБ	5839,8	5524,4	4099,6

Пиковые скорости контроллера E21T в модели NV2 были искусственно ограничены для того, чтобы он не выделялся среди других контроллеров линейки, где поддержка PCIe Gen4 часто была лишь номинальной. CDM измеряет только пиковые показатели, поэтому NV3 оказывается существенно быстрее, чем NV2.
Он также не уступает Adata Legend 900 по производительности, а Digma Meta P7 заметно его опережает. Но многие всё ещё пугаются выбора в пользу Digma.

Чтение данных блоками размером 4 КБ из произвольных областей памяти с использованием различных уровней очередей и показателей IOPS

	Q1T1	Q4T1	Q4T4	Q4T8	Q32T8
Adata Legend 900 1 ТБ	21078	86966	293469	507028	844302
Digma Meta P7 ТБ	22324	83047	217461	315035	824002
Kingston NV2 1 ТБ	19039	64424	195631	288245	622267
Kingston NV3 1 ТБ	19866	81340	270617	453586	774103

Phison E27T в данном случае не демонстрирует выдающихся результатов, а E21T, вероятно, окажется самым медленным, даже если не применять дополнительные ограничения. Однако, как неоднократно отмечалось ранее, это лишь демонстрация возможностей в условиях специализированных тестов, а в реальных условиях длинные очереди не возникают.

Запись данных блоками 4K в произвольные адреса с использованием очередей различной глубины и производительности ввода-вывода (IOPS

	Q1T1	Q4T1	Q4T4	Q4T8	Q32T8
Adata Legend 900 1 ТБ	86183	140664	206949	231177	241277
Digma Meta P7 ТБ	103721	167549	401964	395406	396856
Kingston NV2 1 ТБ	94138	124377	297228	409196	453031
Kingston NV3 1 ТБ	78722	156969	304777	317749	385452

Обычно производительность при работе в пределах SLC-кэша не зависит от типа используемой памяти, однако важную роль может играть структура массива. Тем не менее, мы не придаем этому сценарию особого значения, поскольку для него справедливы выводы, сделанные ранее. Наблюдать за деятельностью разработчиков в этой области все еще увлекательно, но не более того.

Чтение данных с произвольных адресов блоками различного размера с использованием единичной очереди, МБ/с

	4К	16К	64К	256К
Adata Legend 900 1 ТБ	86,3	258,4	712,8	2269,0
Digma Meta P7 ТБ	91,4	214,8	621,1	1885,6
Kingston NV2 1 ТБ	78,0	91,0	339,8	1153,5
Kingston NV3 1 ТБ	81,4	265,4	652,9	1933,3

На практике длинные очереди не формируются, поскольку скорость обработки запросов системой, даже в наихудших сценариях, превышает скорость их поступления (за исключением ситуаций с использованием бенчмарков). «Крупные» объемы данных действительно встречаются, и при работе с ними количество операций уменьшается, однако общая скорость возрастает – это оптимизация, существующая еще со времен использования жестких дисков (то есть, она применяется уже несколько десятилетий). Поэтому результаты этого теста ранее достаточно точно отражали реальную производительность – до тех пор, пока потенциальные возможности твердотельных накопителей (SSD) не стали значительно опережать возможности реальных приложений. В целом, наблюдается, что четыре контроллера относятся к одному классу, но имеют свои особенности, а четвертый показывает более низкие результаты, поскольку он принадлежит к предыдущему поколению.

Запись данных по различным адресам блоками переменного размера с использованием единичной очереди, МБ/с

	4К	16К	64К	256К
Adata Legend 900 1 ТБ	353,0	1030,9	2532,6	3888,1
Digma Meta P7 ТБ	424,8	1326,2	3144,1	4738,4
Kingston NV2 1 ТБ	385,6	1185,9	2553,1	2831,8
Kingston NV3 1 ТБ	322,4	968,5	2145,2	3461,5

Контроллеры SSD уже давно оптимизируют и распараллеливают работу, причем делают это уникальным образом. Пропустить кэш при тестировании в простых бенчмарках практически невозможно – и именно поэтому уже давно наблюдаются результаты в гигабайтах в секунду. Но, повторим еще раз, это происходит в полном соответствии с известным анекдотом: в полночь Золушка превратилась в тыкву, но принца было уже не остановить . Ранее скорость работы накопителей не позволяла выполнять сложные запросы, генерируемые программным обеспечением. Переход на новую технологию устранил эту проблему. Сейчас пользователи ожидают, когда разработчики освоят все новые возможности. Производители контроллеров SSD продолжают совершенствовать свои продукты, поскольку имеют такую возможность.

Обеспечение чтения и записи данных по любому адресу блоками переменного размера с использованием однопоточной системы обработки

	4К	16К	64К	256К
Adata Legend 900 1 ТБ	77,6	220,1	626,8	1766,5
Digma Meta P7 ТБ	123,9	284,8	804,9	2179,4
Kingston NV2 1 ТБ	98,3	111,3	412,4	1378,7
Kingston NV3 1 ТБ	68,6	247,9	697,4	1923,9

Смешанный режим также имеет значение, поскольку в реальных условиях (в отличие от тестов) редко встречаются ситуации, когда данные приходится только записывать или только читать в течение продолжительного времени. Это особенно актуально в многозадачной среде и с учетом сложной внутренней структуры современных операционных систем. Однако, интересные результаты мы получим только после того, как выйдем за пределы SLC-кэша. Оптимизация работы контроллеров в пределах этого кэша не представляет для разработчиков особой сложности — именно этим они и занимаются. В действительности, не всегда приходится работать с недавно записанными данными, а их локальность может быть значительно меньше, чем в низкоуровневых бенчмарках. Тем не менее, последние служат своеобразным ориентиром для оценки масштаба — поэтому мы и используем их. Конечно, мы предпочитаем делать более общие выводы, основываясь на других сценариях.

Работа с большими файлами

Несмотря на хорошие результаты, демонстрируемые в специализированных программах, достичь подобных скоростей в реальных условиях удается не всегда. Это связано с тем, что подобная задача представляет собой более трудоемкий процесс. Например, CrystalDiskMark использует небольшие (по сравнению с другими) объемы данных, работая при этом с одним файлом. Прежде всего, в современных условиях он неизменно и гарантированно находится в SLC-кэше на протяжении всего тестирования. Кроме того, не требуется учитывать служебные операции файловой системы – запись одного файла включает в себя и модификацию MFT, а также работу с журналами (которые используются в журналируемых файловых системах, таких как NTFS). В результате, запись производится не в одном последовательном месте, а в разные (и частично — мелким блоком). В целом, наиболее достоверные результаты демонстрирует Intel NAS Performance Toolkit. С его помощью можно оценить не только производительность кэша, но и протестировать ситуацию, приближенную к реальной, когда свободного места на накопителе практически не остается — а не только работу на пустом устройстве, где кэш имеет максимальный размер. Именно так мы и поступаем.

Чтение 32 ГБ данных (1 файл), МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	3201,0	2216,4
Digma Meta P7 ТБ	3379,7	3270,1
Kingston NV2 1 ТБ	2561,7	2485,9
Kingston NV3 1 ТБ	3307,3	2660,6

Наиболее распространенный (146% случаев) сценарий работы — однопоточный, однако и самый сложный. При этом даже бюджетные платформы достигли скорости передачи данных в два, а теперь и в три гигабайта в секунду, хотя на практике многим приложениям и в рамках интерфейса SATA хватает ресурсов. Важно проводить измерения корректно: скорость чтения данных, извлеченных из кэша, значительно уменьшается, а результаты низкоуровневых тестов это не отражают. Особенно сильно это проявляется у твердотельных накопителей с ячейками QLC.

Чтение 32 ГБ данных (32 файла), МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	5564,2	2601,1
Digma Meta P7 ТБ	7137,5	5627,6
Kingston NV2 1 ТБ	3525,8	3470,2
Kingston NV3 1 ТБ	5076,0	3704,3

В многопоточной среде проблема, как правило, обостряется. Неудивительно, что этот вопрос не является ключевым: программисты, уставшие от многолетней зависимости от жестких дисков, стараются не применять несколько потоков для операций ввода-вывода. Однако, часто это происходит самопроизвольно, из-за одновременной работы различных программ. В данном конкретном случае выясняется, что производительность экземпляра NV3 при чтении из основного массива не сильно отличается от NV2, который был протестирован ранее. Но хоть и так – Legend 900 демонстрирует еще более низкую скорость. Контроллер того же класса и поколения, но в сочетании с TLC, оказался значительно быстрее. Таким образом, как мы видим, тип памяти при текущих скоростях может влиять и на операции чтения.

Запись 32 ГБ данных (1 файл), МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	4193,1	4168,0
Digma Meta P7 ТБ	4925,2	4715,9
Kingston NV2 1 ТБ	3069,2	582,2
Kingston NV3 1 ТБ	4144,3	4169,4

Скорость записи зависит от попадания данных в кэш и возникающих штрафов при промахах на стороне SSD, а также от возможностей функций работы с файлами операционной системы. Последние начинают ограничивать даже недорогие SSD, хотя пока это происходит нечасто и не сильно заметно – собственные ограничения системы зачастую оказываются более существенными. Важна и организация кэширования: небольшой кэш позволяет избежать значительного снижения производительности при обращении к данным за его пределами, в то время как большой кэш способен вместить больше информации. Однако для связки из E27T с быстрой памятью все эти ухищрения практически не требуются. Несмотря на то, что кэш у него еще меньше, чем у NV2, а скорость записи за его пределами не выше, результирующая скорость оказывается значительно выше – и здесь уже больше всего мешают как раз системные ограничения. Оба SSD с QLC показывают хорошие результаты по меркам сегмента, поскольку в них имеется большой SLC-кэш, так что его почти хватило. На это и расчет производителей — поскольку объемы записываемых данных на практике обычно ограниченные, нужно просто постараться справиться с ними при помощи кэширования. Проблемы начинаются лишь если это не удается.

Запись 32 ГБ данных (32 файла), МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	3929,4	3868,9
Digma Meta P7 ТБ	4460,7	4237,9
Kingston NV2 1 ТБ	2870,7	573,1
Kingston NV3 1 ТБ	4148,1	3805,2

Два описанных варианта существенно отличаются с точки зрения работы жёстких дисков, в то время как SSD сводят всё к единому принципу. Почти к единому – бюджетные контроллеры до сих пор справляются с этой задачей несколько сложнее. Однако принципиальных различий при этом не наблюдается, поэтому и выводы остаются прежними.

Скорость чтения и записи данных объемом 32 ГБ (при последовательном доступе) составляет МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	3989,3	2845,2
Digma Meta P7 ТБ	3950,5	3870,0
Kingston NV2 1 ТБ	3123,9	878,6
Kingston NV3 1 ТБ	3808,5	3225,5

«Работа в разных направлениях представляется еще более сложной задачей, чем многопоточность в одном направлении, поскольку в таких сценариях кэширование, которое в современных условиях ускоряет не только запись, иногда уже может оказаться неэффективным. Однако, мы не видим здесь никаких существенных проблем, а скорее, наоборот.

Поддержка чтения и записи данных объемом 32 ГБ (прямой доступ), МБ/с

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	2712,5	2194,5
Digma Meta P7 ТБ	3016,2	2950,4
Kingston NV2 1 ТБ	2388,2	850,6
Kingston NV3 1 ТБ	2660,6	2407,1

Переход от последовательного доступа к данным к произвольному, как отмечалось ранее, губителен для традиционных жестких дисков, но не для твердотельных накопителей. Именно поэтому переход на SSD оправдан везде, где критична производительность. Он также несколько уступает по скорости последовательным операциям, но этот недостаток незначителен. При небольших объемах считываемых и записываемых данных обычно удается скрыть особенности работы памяти с помощью SLC-кэширования. По крайней мере, это заметно в тестовых сценариях. Однако в реальных условиях могут возникать определенные трудности, например, когда не удается подготовить кэш к приему следующей партии данных, что приводит к заметному снижению скорости работы. Поэтому мы по-прежнему советуем избегать QLC-памяти во всех случаях, когда нет абсолютной уверенности в отсутствии проблем.

Комплексное быстродействие

В настоящее время наиболее подходящим комплексным тестом для оценки производительности накопителей является PCMark 10 Storage, подробное описание которого представлено в нашей статье. В ней же мы указали, что не все три теста, входящие в состав набора, одинаково эффективны — наиболее информативным является «полный» Full System Drive, охватывающий практически все типичные задачи: от загрузки операционной системы до копирования файлов (как внутренних, так и внешних). Два других теста являются лишь его частью, и, по нашему мнению, не обладают достаточной информативностью. Данный тест полезен благодаря точному измерению не только реальной скорости работы при решении практических задач, но и возникающих при этом задержкам. Усреднение полученных показателей по различным сценариям с последующим преобразованием в единое значение, безусловно, несколько условно, но именно что немного: на текущий момент отсутствуют всеобъемлющие и достоверные данные, позволяющие сделать реалистичные выводы. Поэтому рекомендуется изучить этот документ.

Стоит еще раз напомнить, что суммарный объем данных, записываемых всеми подтестами, достигает 200 ГБ, что означает, что мы точно превысим объем кэша, когда доступно всего 100 ГБ свободного места. Оперативное освобождение пространства не представляется возможным из-за практически отсутствующих перерывов. Тестирование производительности дисковой подсистемы в PCMark 10 Storage имитировало реальные условия, однако демонстрирует не самый оптимистичный сценарий их развития. Причина кроется в высокой интенсивности рабочих задач – то, что тест выполняет за час, в реальных условиях может занимать один день или даже неделю, что вполне достаточно для очистки системы и снижения вероятности возникновения проблем. Однако, как мудрый игрок в преферанс, следует учитывать не только потенциальные выигрыши, но и возможные потери – поэтому мы придерживаемся подобного пессимистичного подхода при планировании. Ошибаться в этом случае не так уж и страшно 🙂

PCMark 10: Тест накопителей с полной системой

	Пустой SSD	Свободно 100 ГБ
Adata Legend 900 1 ТБ	3762	3253
Digma Meta P7 ТБ	3344	2838
Kingston NV2 1 ТБ	2305	1493
Kingston NV3 1 ТБ	3603	2407

Извечная проблема брони и снаряда приводит уже к тому, что QLC-версию платформы Maxiotek этот тест на чистую воду вывести уже не может — результаты почти неотличимы от демонстрируемых тем же контроллером с TLC-памятью. Несложно заметить, что что SM2268XT так не умеет — здесь просадка производительности при нехватке кэша всё еще очень заметная. Другой вопрос, что всё познается в сравнении — такой NV3 выглядит по крайней мере всегда лучше, чем попавшийся нам в свое время экземпляр NV2, несмотря на использование более дешевой памяти. Почему мы при этом считаем такие модели не слишком удачными? Потому, что они менее дуракоустойчивы. Уж очень многое зависит от функционирования системы кэширования, которая со своей работой может и не справиться. К примеру, в фоне качается большой файл. Это может быть обновление игры (а игры сейчас могут весить уже и несколько сотен гигабайт, так что и обновления увесисты) или просто очередной сезон любимого сериала с торрентов — не имеет значения. Высокая скорость записи полученных из интернета данных не нужна, но запись такими SSD всегда ведется через кэш. В итоге последнего может не хватить приложениям переднего плана, пишущим данные в небольших количествах, но быстро. Если получится — быстро. А если не получится, то задержки по этой причине уже будут видны и пользователем. Тесты подобные ситуации пока почти не ловят, а вот в работе с ними столкнуться несложно. Для SSD же на TLC они критичными не являются — даже при меньшем уровне пиковой производительности, минимальная останется достаточной в любых условиях.

Итого

Kingston NV3 – это очередное поколение доступных NVMe-накопителей от компании Kingston. Отличительной чертой данной модели является непредсказуемость комплектующих. Это распространенная практика в бюджетном сегменте, но в данном случае она официально заявлена и зафиксирована: контроллеры и память могут существенно различаться. Если бы характеристики контроллеров не совершенствовались с каждым поколением, выпуск новых моделей был бы нецелесообразным. Подобная ситуация сложилась и с первым представителем этого направления: A400 изначально ограничен интерфейсом SATA, и поэтому уже около восьми лет сохраняет свое название и спецификации. Он и продолжит существовать до тех пор, пока не исчезнет сам сегмент SATA (что произойдет быстрее, чем полагают многие покупатели, считающие его чем-то неизменным), поскольку внутри корпусов будет меняться всё. А бюджетные NVMe-контроллеры с каждым поколением становятся лучше, их производительность растет, а новая память работает быстрее, что и определяет развитие линейки NVx с соответствующим изменением последней цифры.

Можно ли говорить о полноценном прогрессе? Замечание относительно памяти «того же типа» остается существенным, поскольку она не всегда соответствует действительности. Точнее, это справедливо не во всех случаях: длительная запись по-прежнему является проблемой для QLC-памяти, и в таких задачах новейшие устройства могут уступать даже более старым SSD с TLC-памятью. Однако важно помнить, что QLC-память применялась и в NV1 (при емкости 2 ТБ она была единственным возможным вариантом), но и сама была медленнее современных моделей, а также работала в сочетании с менее мощными контроллерами, что также влияло на производительность. Кроме того, в обычных условиях практически никто не записывает данные сотнями гигабайт непрерывно, а если и приходится, то приобретение бюджетного SSD для таких задач в любом случае является неудачной идеей. И еще один момент: TLC-память встречается и в Kingston NV3, поэтому вам может повезти больше, чем нам. Рассчитывать на это не стоит, но такой приятный бонус вполне возможен. В целом это типичное бюджетное предложение со всеми присущими ему достоинствами и недостатками: оно действительно доступно по цене, и для некоторых задач вполне достаточно, но все остальное – это сплошные минусы, включая неопределенность конфигураций, делающая покупку подобного SSD своеобразной лотереей. По крайней мере, Kingston изначально предупреждал об этом, а многие производители вообще молча проводят «ценовую оптимизацию» своих продуктов.