PC Magazine/RE - Журнал PC Magazine/RE №10/2009

Прежде чем переходить к рассмотрению третьей группы накопителей – участников нашего тестирования, которая содержит SSD, необходимо остановиться на некоторых особенностях нынешнего поколения этих устройств. Дело в том, что пользователь, оставивший эти особенности без внимания, рискует обнаружить совсем не те показатели производительности полупроводникового накопителя, на которые рассчитывал при покупке. Что, в свою очередь, может привести к разочарованию в технологии SSD в целом.

Между тем технология эта очень перспективна. В рамках наших испытаний худшие результаты, продемонстрированные SSD в самых неблагоприятных условиях эксплуатации, оказываются на уровне лучших достижений скоростных 3,5-дюйм НЖМД, а то и превосходят их. Лидер группы полупроводниковых накопителей обеспечивает возможность записи и считывания данных со скоростями, превосходящими 200 Мбайт/с, – для жестких дисков такая величина недостижима. Даже высокая стоимость SSD не отпугнет пользователя, которому особенно важна скорость работы дисковой подсистемы его компьютера.

Однако SSD – не HDD. Разница между ними настолько велика, что привычные по опыту работы с жесткими дисками шаблоны обращения с накопителями раз за разом дают сбои. Конструктивные и эксплуатационные особенности полупроводниковых накопителей необходимо знать и учитывать, иначе вложение денег в эти недешевые устройства окажется неоправданным. Подчеркнем, что речь здесь идет не о каких-то родовых недостатках SSD, а именно об их особенностях: принятые в расчет, они позволяют достичь невиданных для жестких дисков показателей производительности.

Отличная иллюстрация сказанного – проблемы с использованием высокоскоростных SSD в тонких и легких ноутбуках. В нетбуки, как правило, устанавливают дешевые и весьма неторопливые полупроводниковые накопители; разговор сейчас не о них. В рассчитанных же на приличную нагрузку ноутбуках могут оказаться SSD с отменными скоростными характеристиками. И когда счастливый владелец такого ПК, стремясь еще более увеличить время его работы от батарей, выставляет в ОС максимально экономичный режим, то замечает вдруг, что производительность компьютера резко снижается. В чем дело? Накопителю не хватает энергии?.. Нет, просто при пропускной способности 200 Мбайт/с (или около того) хороший полупроводниковый накопитель уже не в состоянии полноценно обмениваться данными с прочими подсистемами ПК, если те работают не в полную силу. Узким местом в системе оказывается в таком случае переведенный в режим максимального энергосбережения процессор. Получается – парадокс! – что для наиболее эффективной работы с неторопливыми серхнизковольтными процессорами больше подходят как раз низкооборотные «ноутбучные» жесткие диски.

Источник проблем SSD нынешнего поколения кроется в их контроллерах. Ничего удивительного: разработкой этих микросхем занимаются в основном те же компании, которые годами и десятилетиями создавали контроллеры для жестких дисков. Перестроиться на новую парадигму хранения данных им, по всей видимости, непросто. В результате основная тяжесть взаимодействия с полупроводниковым накопителем ложится на плечи ОС. Если ОС не подозревает о существовании в природе SSD – Windows XP тому пример, – ожидать от полупроводникового накопителя под ее управлением по-настоящему высокой производительности наивно.

Дело здесь в том, что одна из важнейших задач контроллера SSD – равномерное распределение нагрузки между всеми ячейками накопителя. Ресурс циклов перезаписи этих ячеек ограничен (хотя сегодня уже в меньшей степени, чем на заре флэш-технологий), и если позволить данным постоянно обновляться лишь в одной из областей памяти накопителя, есть риск, что ячейки этой области выйдут из строя прежде, чем предусматривает эксплуатационный ресурс устройства. Поэтому контроллер SSD в каждый момент времени занят задачей оптимизации, с одной стороны, производительности устройства в целом, а с другой – равномерности нагрузки на все его ячейки.

И контроллер прекрасно справлялся бы со своей задачей, если бы нагрузка на накопитель была все время одной и той же. В реальности же из ОС на устройство хранения данных поступают различные запросы: записываются и считываются и объемистые монолитные файлы, и множество мелких раздробленных блоков данных. Такой вид активности, как интенсивная нагрузка торрент-клиента, вообще чуть ли не противопоказан нынешним накопителям SSD, – там приходится очень быстро оперировать мириадами крохотных файлов, и хотя пропускной способности устройства для этого более чем достаточно, вычислительной мощности контроллера часто уже не хватает.

Сказанное очень хорошо иллюстрирует таблица наших испытаний посредством утилиты Iometer. Видно, что в группе есть накопители, чьи контроллеры оптимизированы под сценарий активности «рабочая станция», а есть и такие, которые прекрасно справляются с нагрузкой файлового или Web-сервера. Операционная система, распознающая SSD-накопители как особый класс устройств и готовая предложить на своем уровне оптимальный сценарий их использования, безусловно, обладает куда большими возможностями для выявления потенциала таких накопителей – просто потому, что мощности ЦП современных компьютеров для этого вполне достаточно, в отличие от скромных вычислительных способностей контроллера. Поэтому от Windows 7, где как раз особенности SSD учтены на уровне драйверов, можно ожидать дополнительного прироста производительности скоростных полупроводниковых накопителей.

Дж. Ар. Вакабаяси, менеджер по маркетингу компании Patriot Memory

PC Magazine/RE:Насколько серьезным для разработчиков SSD может стать падение производительности полупроводниковых накопителей в процессе их работы? Насколько значительно это падение у современных SSD по сравнению с первыми серийными образцами?

Д. В.: На самом деле снижение производительности связано с особенностями работы современной Flash-памяти типа NAND. Запись в такую память осуществляется блоками по 4 Кбайт, а удаление можно производить только 512-Кбайт блоками. Поэтому SSD не удаляют данные сразу, откладывая это до момента, когда закончится свободное пространство. Со временем, по мере заполнения диска, требуется процедура, называемая «чтение – изменение – запись». При попытке записать даже небольшой файл компьютер фактически должен прочитать весь 512-Кбайт блок, а затем записать его обратно, что и замедляет весь процесс.

PC Magazine/RE:Какие особенности конструкции SSD и их контроллеров приводят к падению производительности? Какие методы используются для предотвращения этого падения как в существующих, так и в будущих моделях?