Тест 9-ти SSD накопителей Mtron 16GB Pro в RAID 0 массиве

Автор: Dominick V. Strippoli
Источник: www.pc-ssd.ru

 то время как наш брат довольствуется новостями о SSD и только пускает слюни: в продаже у нас найти SSD накопители все еще практически нереально, а цены на них в любом случае внушительные, наш западный брат просто таки бесится с жиру и устраивает дерзкие тестирования RAID 0 массива сразу из 9-ти SSD накопителей Mtron 16GB Pro! Нам пока что остается только читать. Что ж, спасибо и на этом. Читать... и пускать слюни!



Предысторией написания данной статьи стал обзор твердотельного накопителя Mtron Professional 16GB. Благодаря нашему доброму другу Шону (Shawn) из NeoStore.com мы получили дополнительно 7 SSD дисков для нынешнего обзора. Таким образом, на нашем испытательном стенде был собран RAID 0 массив из 9 накопителей Mtron 16GB SSD. На данный момент (2007.12.13 - прим. ред.) стоимость подобного массива составляет более $7000. Мы подумали и решили, а почему бы не попробовать и проверить теоретический максимум пропускной способности, используя доступные на сегодня SSD накопители? Да, мы понимаем, вы думаете: кто же будет собирать себе подобный массив? Вот этим мы и занимаемся на Next Level Hardware.com. Мы ищем экстремальной производительности, любым путем. Когда-то работает уже достаточно быстро, мы ищем пути сделать это быстрее.

Прежде чем мы начнем обзор RAID 0 массива из 9 твердотельных дисков, хотелось бы озвучить немного фактов о наших SSD дисках, итак Mtron 16GB SSD.

Mtron 16GB Pro SSD - самый быстрый SATA-диск в мире. В скорости считывания информации и операциям общего пользования он сравним с HDD WD Raptor 150. Производительность этого твердотельного диска не может не поражать: 120 Мб/с стабильная скорость чтения и время доступа в 0.1 мс! В плане производительности данный SSD диск проигрывает только в одном - в скорости записи информации - в среднем она на 23% ниже по сравнению с винчестером WD Raptor 150. Mtron настоятельно рекомендует использовать чипсет NVIDIA 680i или полностью аппаратный Raid контроллер для максимальной производительности дисков. На Intel ICH9R устойчивая пропускная способность диска ограничивается значением в 81 Мб/с. Нынешние цены на Mtron Pro до сих пор застряли на отметке в $50 за гигабайт или, соответственно, $799 за диск. Так то!

Сегодняшнее тестирование RAID 0 массива из 9 SSD Mtron 16GB Pro мы будем проводить исключительно на аппаратных Raid контроллерах. В течение обзора мы будем тестировать различные контроллеры, имеющиеся в нашем распоряжении... и мы постоянно будем сталкиваться с фактами ограничения полосы пропускания, с чем до сегодняшнего дня мы еще никогда не сталкивались. Я должен сказать, что такой RAID массив позволяет компьютеру делать действительно невероятные вещи. Ну что же, приступим к самому обзору!

Наш тестовый стенд:

- процессор: Intel QX9650;
- материнская плата: Gigabyte X38T-DQ6;
- оперативная память: Corsair Dominator DDR3-1800 ([i]объем не уточняется, предположительно 2х1Гб - прим. ред.);
- видео карта: Sapphire HD 2900 XT;
- блок питания: Silverstone OP1000;[/i]

Так же мы использовали следующие Raid контроллеры: Areca ARC-1220, Areca ARC-1231ML

И винчестеры: Maxtor DiamondMax 300GB IDE, WD Raptor 150 SATA

Для нашего первого теста мы решили взять не сложную задачу для Raid контроллера Areca 1220 - использовать всего 2 SSD диска в режиме RAID 0. По результатам теста HDTach мы получили, по сути, идеальную картину масштабирования производительности двух твердотельных дисков. Как видите, наш массив устойчиво читал данные со средней скоростью под 240 Мб/с, что соответствует сумме производительности двух используемых SSD дисков.



Помните я писал об столкновении с ограничением полосы пропускания Raid контроллеров? Вот мы к этому и подошли. Mtron Pro SSD столь быстр (особенно говоря о скорости чтения и количества операций ввода/вывода в секунду), что нынешнее поколение Raid контроллеров не позволяют получить максимум их производительности в RAID 0 массиве. Поскольку наши Raid контроллеры используют PCIe 8X слот, теоретически пропускная способность интерфейса не должна их ограничивать. Следовательно, дело в самих карточках, а точнее - скорее всего в процессорах наших Raid контроллеров, по сути ARC-1220 является мейнстримом, а вот более производительный ARC-1231ML - еже ближе к хай-энду. Но мы еще доберемся до него. А пока вернемся к Areca ARC-1220 с 400 МГц процессором Intel IOP333 и взглянем на результаты тестов 5 SSD дисков в RAID 0 массиве:



Поскольку мы в тесте двух SSD накопителей в RAID 0 массиве уже выяснили, что сами Mtron в SSD имеют отличную масштабируемость, фактически, идеальную теоретическую, то можно определенно сказать, что со скриншотом выше точно что-то не так. Пять дисков выдали среднюю скорость чтения только в 386 МБ/с, когда мы должны были получить ее в пределах где-то от 550 до 600 МБ/с. Это и было то самое ограничение пропускной способности, которое создавал наш Raid контроллер Areca 1220. Как после выяснилось, его максимальная пропускная способность лежит в пределах порядка 400 - 450 МБ/с. Я быстренько раздобыл Raid контроллер Areca 1231ML и заменил им Areca 1220. По сути Areca 1231ML является идентичным рейд контроллером, единственные различия состоят в усовершенствованном кэше, наличии 12 SATA портов, и различием номер 1 - 800 МГц процессоре Intel IOP341. Я просто подключил мой уже существующий массив в новый контроллер и... БУМ! Как по велению волшебной палочки все стало на свои места:



Используя Areca и 1231ML и тот же RAID 0 массив из 5 SSD дисков, я поступательным образом взошел на отметку в 608 Мб/с, а скорость буферизированного чтения временами достигала невероятных 1200 Мб/с. Вот так вот, с нашим старым контроллером мы были ограничены скоростью в 400 Мб/с, этот нахал не давал нам по праву принадлежащие еще 200 Мб/с  скорости наших Mtron SSD дисков. Однако, в моей голове была цель добиться скорости чтения в 1 Гб/с, используя 9 или 10 твердотельных дисков, и тут я сделал небольшое исследование Areca 1231ML. Оказывается, не так уж много людей действительно имеют проблемы с ограниченной пропускной способностью Raid контроллеров, что и не удивительно, учитывая повсеместное применение винчестеров для создания RAID массивов. На потребительском уровне рейд контроллеров, как правило, нет необходимости масштабирования дисков с суммарной производительностью на уровне 1000 Мб/с. Но та информацию, что я смог найти на 1231ML, говорила о том, что данный контроллер сможет удерживать стабильную производительность массива на уровне порядка 800 Мб/с. Это были неприятные новости для меня, но так или иначе я решил продолжать тесты. Наша конечная дисковая подсистема стоила невероятно дорого, в ней было 9 X Mtron 16GB Professional в RAID 0 массива. Вот скриншот результатов ее теста:



Опять же вы можете видеть, что мы снова столкнулись с ограниченной производительностью Raid контроллера, на этот раз хай-эндового Areca 1231ML. Досадно, ведь теоретически мы должны быть получить 1100 Мб/с устойчивой скорости чтения с девятью SSD дисками, а в итоге недополучили порядка 300 Мб/с производительности в операциях чтения. Что ж, придется довольствоваться полученными 830 Мб/с.

На этом мы еще не заканчиваем с тестированием производительности RAID 0 массива из 9 твердотельных дисков, далее вы увидите, как данный массив покажет невероятно высокий уровень производительности сервера в тесте IOMeter, но прежде всего, рассмотрим синтетику и тесты в пользовательских приложениях. Для сравнения производительность мы добавим к нашему результаты тестирования производительности винчестеров. Да, и еще хочу заметить, что в тесты на скорость загрузки реальной ОС использовался таймер, так что тут возможна незначительная погрешность в виду наличия человеческого фактора.

Итак, наше первое испытание - загрузка Windows Vista Ultimate Edition 32-bit. Тестировалась скорость загрузки и выключения ОС. Время загрузки измеряется с момента появления первого бара в загрузочном окне и до времени, когда указатель мыши становится стрелкой, а не песочными часами.



Как видно, твердотельный диск Mtron 16GB значительно уменьшает время загрузки/выключения ОС даже в сравнении с настолько быстрым винчестером, как WD Raptor 150. Так же четко видно, что увеличения скорости работы дисковой подсистемы с переходом на RAID 0 из двух и более SSD накопителей не происходит. (С чем это может быть связано? Все просто - производительности в операциях чтения/записи одного SSD Mtron 16GB для процессов загрузки/выключения ОС вполне хватает. У внимательных читателей может появиться резонный вопрос: почему же тогда у одиночного HDD WD Raptor 150 такое огромное отставание в результатах по сравнению с опять же одиночным SSD Mtron, тем более если учесть, что по средней скорости чтения он не значительно уступает твердотельному накопителю, а по скорости записи и того более - даже превосходит его!? Ответ прост - хоть WD Raptor 150 и очень быстрый винчестер, но он все же винчестер, механическое устройство, которому надо время на позиционирование считывающих головок над необходимым участком диска. И хоть это время ничтожно мало - у WD Raptor 150 порядка 8-9мс, все же стоит учесть его для каждого файла. А таких файлов может быть сотни и тысячи - всевозможные системные файлы, файлы конфигурации, локализации, драйвера, утилиты, и прочее, прочее, прочее... Таким образом, Mtron 16GB, имея значительно меньшее время доступа - не более 0.1мс, легко выигрывает за счет его и получает такое огромное превосходство над монстром WD Raptor 150 - прим. ред.)

Последующая серия тестов будет синтетическая. Первые тесты будут выполнены в программе HDTach от Simpli Software. Они покажут средние скорость чтения и время доступа.





Как видно средняя скорость чтения нашего одиночного SSD диска на 30 Мб/с больше по сравнению с WD Raptor 150. Производительность же SSD RAID 0 просто поражает. Масштабирование 5 дисков дало нам 608 Мб/с что, кстати, означает, что эти же диски при подключении к аппаратному рейд контроллеру выдают в среднем порядка 121,6 Мб/с каждый, что фактически превосходит по рейтингу Mtron спецификацию в 120 Мб/с. С другой стороны, 9 SSD дисков в RAID 0 выдали 830 Мб/с что, как мы уже говорили, обусловлено ограниченной производительностью и так очень быстрого Raid контроллера. Теоретически эти диски имеют дополнительные 300 Мб/с производительности, стоит только подключить их к более мощному контроллеру. Ну, а с временем доступа все давно ясно. NAND-чипы, на базе которых изготавливаются твердотельные накопители, имеют примерно в 80 раз меньшее время доступа по сравнению с очень шустрым винчестером в лице WD Raptor 150.

Просто для подтверждения полученных результатов, я также решил воспользоваться Lavalys Everest Diskbench.



Следующим синтетическим тестом будет PCMark2005 Hard Drive Test Suite. Наши проблемы здесь заключаются в пропускной способности и производительности материнских плат Intel. Во многих случаях в отзывах о последней статье про Mtron, говорили о них хорошо, а временами показатели были ниже, чем ожидалось. И в редких случаях для некоторых пользователей, BIOS ожидал 2 минуты, опознавая диски каждый раз, когда компьютер включался. Исходя из моего личного опыта использования материнской платы Gigabyte Intel X38, я могу рекомендовать покупку Mtron SSD без каких-либо опасений о совместимости. Но, в любом случае, вы не получите хорошей производительности на X38 без использования аппаратного контроллера, так что вам стоит сходить в магазин за ним... или сразу за Nvidia 680i. Я же надеюсь, что Intel все же работает над багами ASAP южного моста. Но, поскольку у меня Intel X38, я вполне уверен, что результаты PCMark ограничены с применением одного диска.



Даже без использования Nvidia 680i, мы по-прежнему видим, что один диск SSD в среднем на 65% быстрее одного WD Raptor 150. Но обратите внимание на ограничения, снимаемые с дисков аппаратным Raid контроллером. Как вы видите, два диска RAID 0 уже в 5 РАЗ(!) быстрее одного диска. Это только подтверждает то, что Intel X38 действительно значительно ограничивает производительность дисков, подключенных к контроллерам ее логики. Еще более невероятным является массив из 9 SSD дисков, подключенным к Areca 1231ML. Синтетические тесты PCMark05 HDD показывают 16-ти кратный рост производительности массива по сравнению с одиночным диском.

Вот мы и подошли к тестированию уровня серверной производительности при помощи популярного теста IOMeter. Этот тест производит измерения IOP, или операций ввода/вывода в секунду и является стандартом измерения производительности дисковой подсистемы для всех корпоративных систем. Наш тест будет включать в себя стандартные базы данных/веб-сервера с чтением не последовательно размещенных 4k и 8k блоков данных, а также максимум IOP 512 байт при не последовательном доступе к информации. Помимо WD Raptor 150, в данных тестах будет участвовать и Maxtor IDE Diamondmax HDD.



Итак, давайте рассмотрим полученные результаты. Девять дисков показали хорошую производительность, но все же не ту, которую мы ожидали, в чем же дело? В случае с чтением небольших случайных участков информации по 512 байт, показатели массива с 9-ю SSD дисками лишь незначительно превышают показания массива с 5-ю SSD дисками. Это означает, что контроллеру тяжело даются показатели более 60K IOP. Совершенно очевидно, что эти SATA контроллеры никогда не имели дела с таким массивом и просто не рассчитаны под это. Обычные одиночные винчестеры SATA, SCSI, SAS выдают в среднем от 190 до 300 IOP. В то время как один твердотельный Mtron более чем в 70 быстрее, выполняя в среднем от 16000 до 19000 IOP! Таким образом, вы можете себе представить нагрузку на контроллер при использовании 9 дисков Mtron. Конечно, это очень огорчает, т.к. я надеялся достичь 100К IOP на 512 байтах и более 85К IOP с 4k блоками данных. Хорошая новость состоит в том, что с появлением более мощных рейд-контроллеров, рассчитанных на большие и быстрые массивы на основе SSD дисков, ситуация исправится и, вполне возможно, наши диски выдадут 100К IOP на чтении случайных 512 байт информации и читать, и, безусловно, порядка 85К IOP с 4k блоками. Чтобы дать вам представление, насколько быстры эти накопители в действии, мы будем использовать 8k блоки качестве примера.



Я решил использовать IOMeter и для тестирования скорости записи/чтения. Как видите, один Raptor в записи немного опережает один Mtron 16GB, разница ничтожная, но 2 Мб/с отличие есть. Однако уже два Mtron SSD полностью ликвидировать любые проблемы со скоростью записи на этом диске. Таким образом, существенная проблема NAND памяти - пониженная скорость записи, отпадает сама собой. Двигаемся дальше.





Чтобы дать вам наглядное представление, RAID 0 масштабирования, результаты тестирования производительности расположены вместе.

Теперь мы снова перейдем от синтетических к реальным тестированиям. Первые испытания будут проводиться в играх.



Как вы можете видеть во всех играх, скорость загрузки с Mtron 16GB возросла в среднем на 68% по сравнению с Western Digital Raptor 150. Увеличение скорости при использовании SSD поистине невероятное. Применение более 2-х SSD дисков в RAID 0 массивах не во всех случаях дает прирост в скорости загрузки приложений. Все дело в критичности каждой конкретной игры к производительности дисковой подсистемы, и в структуре данных самой игры, т.е. речь идет опять же о времени доступа. Добавляя новые диски в массив, мы увеличиваем его скорость, но время доступа остается тем же. Таким образом, если при загрузке игра активно использует огромное количество небольших файлов, на скорость ее загрузки мощные RAID массивы никак не повлияют. Исходя из всех моих результатов, можно сказать, что двух 16GB Mtron Pro в RAID 0 для игр вполне достаточно.

The next loading test will be based on the well known application Adobe Photoshop. I am using an older version 7.1 and we are double clicking on a 2MB Jpeg file from the Windows Vista Desktop to start timing, and we stop timing when the file ceases loading operation, and Photoshop is fully idle.

Следующий тест будет основываться на хорошо известном приложении Adobe Photoshop. Я использую старую версию 7.1, которая запускается и открывает 2 Мб Jpeg файл. Сроки замера времени: от клика по файлу и до момента, когда файл прекращает операцию погрузки и Photoshop полностью бездействует.



Мы видим огромное увеличение скорости при переходе к Mtron SSD. А с RAID 0 на SSD в данном случае все уже ясно. И я не думаю, что любое увеличение скорости дисковой подсистемы позволит ускорить загрузку на нашем тестовом ПК.

Идем далее. Следующий тест сочетает в себе операции чтения/записи.



По результатам видно, что в операциях записи, одиночный WD Raptor 150 опережает одиночный Mtron 16GB. Если говорить за результаты установки 3DMark03 и Photoshop 7.1, становится ясно, что в данном случае скорость дисковой подсистемы не является узким местом, по крайней мере, одиночного WD Raptor 150 или Mtron 16GB в данных целях вполне достаточно.

Нашим последним тестированием производительности будет копирование в Windows Vista папки с более чем сотней файлов, объемом 1 гигабайт (с диска на диск).



Как и следовало ожидать, показатели WD Raptor 150 и Mtron 16GB Pro очень близки. С добавлением второго Mtron 16GB Pro, время копирование сокращается практически в два раза. Массив из 9 дисков считывает и записывает 1GB  данных менее чем за 4 секунды. Эти диски делают просто невероятные вещи!

Приближаясь к итогам.

Потребляемая мощность - еще одна победная сторона твердотельных накопителей информации. Mtron потребляет до 2,95 ватт при нагрузке по сравнению с 10 ватт при полной нагрузке у WD Raptor. Таким образом, массив из 9 таких SSD накопителей будет потреблять 26 ватт, столько же, даже больше будут потреблять всего 3 WD Raptor в RAID 0.



Итоги.

В заключение, можно сказать, что несмотря не недостатки NAND Flash в плане более низкой скорости записи, добавление второго диска в RAID 0 полностью устраняет их. Для большинства задач, производительности RAID 0 с двумя SSD Mtron 16GB Pro хватит с головой. С ними вы получите устойчивую скорость чтения на уровне 240 Мб/с вместе с нулевой латентностью и высочайшими показателями IOP. Не стоит пренебрегать и хорошим Raid контроллеров, особенно, если вы планируете собрать большой массив SSD дисков. Применение большого количества SSD дисков в RAID 0 повышает производительность дисковой подсистемы до небывалых высот. Однако не стоит забывать о том, что растет только скорость дисковой подсистемы - операций чтения/записи. Время доступа остается неизменным, хоть и ничтожно малым по сравнению с этими показателями у винчестеров. Данные диски поставляются с 5-летней гарантией от производителя. Кроме SSD на сегодня имеются и другие перспективы - в том числе МО диски FusionIO, не говоря уже у нас уже о супер быстрой RamSan, или тот же Gigabyte I-RAM. 2008 год явно принесет нам еще много новинок. Ура!

Перевод и коррекция: http://www.rusdoc.ru/go.php?http://www.pc-ssd.ru/
Источник: http://www.rusdoc.ru/go.php?http://www.nextlevelhardware.com/
Ориганал на английском: http://www.rusdoc.ru/go.php?http://www.nextlevelhardware.com/storage/battleship/
Автор: Dominick V. Strippoli