Использование SSD-кэширования в серверах. Контроллеры Adaptec (Microsemi) и LSI (BROADCOM). Тестирование и настройка. Дисковая система: HDD, SSD и NVMe

Детальное исследование влияния SSD-кэширования на производительность жестких дисков

Почти два года назад в свет вышел топовый на тот момент чипсет Intel Z68 , а вместе с ним дебютировала и технология Smart Response. Казалось бы, новая, но на деле имеющая глубокие корни - идея совместить в одной системе сильные стороны традиционных винчестеров и твердотельных накопителей давно витала в воздухе. Что для этого нужно? Нужно к винчестеру добавить некоторый объем флэша в качестве кэш-буфера. В идеальном случае в него со временем должны попасть секторы, к которым система обращается чаще всего, что и приведет к серьезному повышению производительности - доступ к SSD осуществляется быстрее. А на винчестере будут просто лежать данные и редко выполняемый код, благо его емкости для такого достаточно, а скорость запуска редко используемых программ не слишком критична. Еще более идеальным вариантом, конечно, является использование SSD большой емкости, но это решение идеально лишь с точки зрения производительности - стоимость хранения информации на твердотельных накопителях в разы выше, чем на винчестерах. А гибридизация позволяет обойтись относительно небольшим количеством флэша, что недорого и, в идеале, почти столь же быстро, как и использование одного только SSD.

Производители винчестеров подошли к решению вопроса со своей стороны, встраивая флэш-буфер прямо в винчестеры. С такими решениями мы уже знакомились и, в общем и целом, пришли к выводу, что они оправданы. Правда, до последнего времени они встречались лишь среди ноутбучных моделей, в чем есть большой смысл: сделать в условиях ноутбука гибридную систему своими руками (т. е. из нескольких накопителей) не всегда возможно. Поэтому надо ужиматься в один корпус, причем такой, который поместится в ноутбук, что всегда заставляло идти на компромиссы. В частности, те же Seagate Momentus XT содержали лишь 4 ГБ флэш-памяти в первом поколении и 8 ГБ - во втором. А вот в настольном компьютере гибкость больше. Можно, в общем-то, и просто поставить SSD гигабайт так на 240, чтоб туда все программы влезли, и большой винчестер для данных. А можно взять SSD поменьше и воспользоваться Smart Response. Тем более, что год назад количество «пригодных» чипсетов сильно увеличилось : к Z68 добавились новые Z77, H77 (несколько более дешевый), корпоративный Q77 и некоторое количество ноутбучных модификаций. Словом, есть где развернуться.

Поэтому сегодня мы решили более подробно исследовать работу технологии Smart Response. Вкратце-то мы с ней уже познакомились когда изучали Z68, но именно, что вкратце. А вот теперь - посмотрим подробно: что ускоряет, как ускоряет, что замедляет…

Что ускоряем?

В качестве рабочего тела мы решили взять Western Digital Green WD30EZRX, уже знакомый нам по одной из предыдущих статей . Очень хороший, как нам кажется, объект - «зеленая» серия (стало быть, не самая высокая производительность), да и в ее рамках накопитель не самый выдающийся из-за использования пластин низкой (с точки зрения современности) плотности. В общем, как мы уже убедились, использование его в роли системного и единственного - не слишком оправдано. Но может быть, Smart Response позволит нам переломить ситуацию?

Чем ускоряем?

Производители SSD постепенно раскачались, и сегодня выпускают уже немалое количество специальных кэширующих серий накопителей. Хотя, в принципе, подходят и обычные. Тем более, у многих энтузиастов остались некогда купленные твердотельные накопители емкостью 32-64 ГБ (на что, очень может быть, в Intel и рассчитывали, запуская Z68). Но мы решили подойти к вопросу «честно» и взяли кэширующий SSD AData Premier Pro SP300. Впрочем, ориентацию на подобное применение в основном выдает только его емкость в 32 ГБ и интерфейс mSATA. А так - вполне типичный твердотельный накопитель на базе уже немного устаревшего контроллера LSI SandForce SF-2141 с прошивкой версии 5.0.2a. В общем, если кому-то нужен небольшой SSD с таким интерфейсом (например, к такой вот плате в пару), то можно пользоваться. Мы же сегодня используем SP300 по прямому назначению:)

Как ускоряем?

Для работы технологии требуется плата на соответствующем чипсете, как минимум Windows Vista, установленный Intel Rapid Storage и RAID-режим дискового контроллера. Абсолютно все эти условия нашим стандартным тестом выполняются. В том числе, и RAID-режим, который мы используем всегда (даже для одиночных накопителей) как раз ради совместимости (т. е. пригодности для сравнения) результатов.

А дальше - все просто. Обнаружив наличие свободного SSD после загрузки компьютера, Intel Rapid Storage предлагает включить «ускорение работы». Далее нужно выбрать SSD, кэшируемый накопитель (если их несколько, как в нашем случае), определиться с выделяемой для кэширования емкостью (20 ГБ или весь объем SSD, но не более 64 ГБ - это полезно, если хочется «откусить» кусочек от большого накопителя, а оставшуюся часть использовать «нормальным» образом) и, самое главное, выбрать режим кэширования. Последних два: Enhanced и Maximized, отличающихся подходом к записи. Первый (который и выбран по умолчанию) ее, фактически, не кэширует - данные попадают на SSD только по решению драйвера: в основном по критерию частоты использования. Второй же, по сути, встраивает SSD между винчестером и системой: практически все операции записи перенаправляются именно на твердотельный накопитель, а на винчестер копируются уже с него - большими порциями и спустя определенный промежуток времени. Понятно, что вести они должны себя по-разному: в первом случае остается больше места для быстрого запуска программ, зато второй в теории должен позволять сильно ускорить операции записи со случайным доступом. Однако в нем больше вероятность вытеснения полезных данных чем-нибудь, что планировалось просто «сбросить и забыть», да к тому же есть определенная вероятность потерять данные: а вдруг SSD выйдет из строя до того, как успеют обновиться файлы на винчестере? В общем, Intel рекомендует использовать Enhanced, но мы, естественно, проверили оба режима.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье . Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Тестирование

Буферизованные операции

Тот самый случай, когда ускориться ничего в принципе не может, зато может замедлиться: одно дело - записать что-то в буфер винчестера, и совсем другое - хаотические метания драйвера в попытках понять, нет ли этих данных на SSD (при чтении) и что вообще с ними надо делать (при записи). В общем итоге, как и следовало ожидать, ничего хорошего.

Время доступа

Запросы идут по всем 3 терабайтам винчестера, так что нет ничего удивительного, что в SSD они ничего не находят. Но хоть медленнее не становится - и то хорошо.

Здесь хорошо видно отличие режима Maximized ото всех остальных: записали на SSD, получили ответ о том, что операция выполнена успешно, и можно к следующим операциям переходить, а не ждать ответа именно от винчестера, что, как видим, требует в 50 раз больше времени.

В AS SSD та же картина. Только запись ускорилась сравнительно с Everest в «обычных» режимах, но не в Maximized - там уже и улучшать-то нечего:)

Последовательные операции

С определенного момента читать начинаем с SSD, а не с винчестера, а первый у нас пошустрее (хоть и не какая-нибудь модель «реактивной» производительности), так что все ускоряется. А вот в Maximized все плохо из-за усложненной логики: сначала драйвер проверяет, не были ли эти данные недавно записаны на SSD, а потом уже обращается к винчестеру, так что порцесс замедляется.

При записи картина обратная - тут уже режим Maximized способен немного увеличить производительность. Особенно на небольших блоках, что для SSD является более удобной операцией. А вот Enhanced лишь замедляет процесс: ведь нужно не только записать данные на винчестер, но и провести анализ, не стоит ли их сразу же и в кэш поместить.

В общем, как видим, иногда технология Smart Response способна повысить и производительность операций низкого уровня, но способна и понизить ее, как только мы переходим к нагрузке другого типа. Причем, как и следовало ожидать, Enhanced и Maximized по поведению отличаются кардинально.

Случайный доступ

Что естественно, при чтении данных все ведут себя одинаковым образом: запросы-то непосредственно к винчестеру. Но есть и нюансы: как видим, при большом количестве запросов гибридный накопитель из-за накладных программных расходов оказывается медленнее, чем собственно винчестер. Не так чтобы очень - каких-то 15%. Но и этим пренебрегать не стоит.

А здесь отличается только режим Maximized из-за слишком уж сложной логики работы: быстро записываем данные на флэш, получаем следующий запрос, выполняем его, получаем следующий - и выясняем, что пора бы уже данные предыдущих записать на винчестер. В общем, несмотря на то, что на совсем низком уровне, как мы видели выше, этот режим сильно ускоряет накопитель, на практике это способно не дать ничего или даже обеспечить отрицательный эффект.

Что особенно отчетливо наблюдается в шаблонах баз данных, где Enhanced не дает ничего (почти ничего - немного, все же, скорость падает), а Maximized умудряется замедлить винчестер (хотя, казалось бы, куда уж дальше). Впрочем, как раз при большой доле операций записи все варианты приходят к общему знаменателю, так что это немного другая проблема - слишком запутанные алгоритмы.

Производительность в приложениях

Вот, собственно, то, ради чего все затевалось - производительность вырастает в два и более раз. Даже VelociRaptor в PCMark7 набирает лишь 2737 баллов, а это самый быстрый винчестер в настольном сегменте - так что, казалось бы, вот оно счастье. Но не будем спешить открывать шампанское - у нас еще много тестов.

На трассе «защитника» выигрыш в скорости уже приблизился к трехкратному.

Режим Maximized отыгрался за два предыдущих случая и показал, что когда речь идет о записи данных, именно он может оказаться самым быстрым.

И звездный час технологии - тут даже порядок величин разный. Одиночный SSD, конечно же, в пару раз быстрее (если говорить о высокопроизводительных моделях), но это уже разы. А от «обычных» винчестеров гибридную систему отделяет уже порядок величин.

На «игровой» трассе прирост скромнее, но он все-таки есть. Причем такой, что, опять же, даже самым быстрым винчестерам нечего ловить рядом с «зеленой» моделью, ускоренной при помощи Smart Response.

Приехали. Даже если не обращать внимание на то, что Maximized «завалил» работу на шаблоне ContentCreation (это-то легко поддается объяснению), остальные результаты оптимизма тоже не вызывают. Почему же так различается поведение PCMark7 и NASPT? А они работают по-разному. В PCMark7 есть семь записанных трасс, имеющих не такой уж большой суммарный объем. Причем прогоняются они по три раза, и первый - столь же медленный, как и при использовании винчестера. Однако ко второму все данные уже оказываются на SSD, так что тестируем мы по большей части именно его. Причем, заметим, три трассы все равно ускорить не удалось.

В NASPT тоже используется многократный запуск тестов, но всех - включая и шаблоны, «ворочающие» файлами по 32 ГБ. Таким образом, между двумя исполнениями «рабочих» шаблонов в обе стороны успевает «пролететь» пара сотен гигабайт. И каким бы умным ни был драйвер, в подобном раскладе, судя по всему, его мыслительных способностей недостаточно для того, чтобы разобраться, что надо держать в кэше, а что «записали и забыли». Если немного изменить методику тестирования, «прогоняя» несколько раз только группы из указанных шаблонов, подыграв тем самым технологии, все становится замечательно - начиная со второго раза скорость резко возрастает. Однако очевидно, что в реальной жизни бывает всякое: и «хорошие» ситуации, и «плохие», так что неудивительно, что и в тестировании оказались и те, и другие.

Эту диаграмму мы помещаем, скорее, из озорства, однако раз уж у нас есть результаты, то почему бы на них не посмотреть? А пример весьма показательный и открытым текстом намекающий на то, что пытаться ускорить при помощи Smart Response несистемные диски смысла не имеет. Впрочем, остановимся на этом вопросе чуть более подробно.

Работа с большими файлами

Как и следовало ожидать, никакого эффекта - кэширование при помощи технологии Smart Response не упреждающее. Да и упреждающее не слишком бы помогло при последовательном (пусть и многопоточном в одном тесте) чтении объема данных, равного полному объему флэш-кэша.

При записи данных Smart Response сильно замедляет работу. В максимальной степени - при использовании режима Maximized, что понятно: попытка реализовать отложенную запись 32 ГБ данных при помощи флэшки на те же 32 ГБ изначально обречена на провал. Ну а в режиме Enhanced этой проблемы нет, но есть другая: драйверу надо данные не только записывать, но и анализировать для последующего (возможного) использования. Так что неудивительно, что «прямая запись» оказывается самой быстрой - тут-то никаких сложностей нет.

Вот что иногда может улучшиться - так это производительность псевдослучайной записи одновременно с чтением. И то - незначительно. При последовательном же доступе к информации Smart Response немного замедляет работу. Тоже - незначительно.

Общий средний балл

Несмотря на все виденное выше, мы получили вполне уверенный прирост от Smart Response в среднем. Почему? Ну, как мы видели, в том же PCMark7 выигрыш очень весомый, что оказалось лишь частично скомпенсировано проигрышем в других тестах. К тому же низкоуровневая синтетика часто ведет себя очень интересным образом, причем далеко не все выкрутасы SR были показаны выше. Для примера рассмотрим пару шаблонов AS SSD, активно используемых нами в тестах SSD, но обычно «спрятанных с глаз» при тестировании винчестеров.

Все просто - тест работает с файлом размером 1 ГБ, который, естественно, мгновенно оказывается на SSD, так что в режиме Enhanced мы, практически, SSD и измерили. Maximized из-за своей специфики медленно работает с одним потоком чтения (накладные расходы сравнимы с основными), хотя даже тут «ускоряет» винчестер в 4 раза. Ну а на 64 потоках - во все 20 раз.

Запись практически ничего не дает Enhanced, поскольку данные все равно приходится записывать в файл на винчестере, зато если выбрать режим Maximized, получаем подтверждение рекламы Smart Response: ваш HDD будет работать как SSD! :) Такие результаты, естественно, тоже сказались на среднем балле, хотя, как видим, общий итог не такой уж и внушительный.

С подробными же результатами всех тестов, как мы и обещали, можно познакомиться, скачав таблицу в формате Microsoft Excel .

Итого

Анонс Z68 и Smart Response заинтересовал многих красотой идеи: берем маленький и дешевый SSD, емкий винчестер и… Получаем быструю гибридную систему хранения данных, собравшую в себе плюсы обеих технологий. Многим нравилось, что SSD вроде как будет кэшировать весь винчестер, что казалось преимуществом по сравнению с использованием SSD и HDD по отдельности - когда дисковая система четко разделена на «быструю» и «медленную» части. Словом, сплошной профит. Однако реальное положение дел оказалась чуть-чуть более сложным и неоднозначным.

Во-первых, как мы видим, от кэширования всего жесткого диска больше вреда, чем пользы - многие «типично винчестерные» операции замедляются, а не ускоряются. Во-вторых, дала трещину концепция «маленький и дешевый», поскольку сильно упали цены на твердотельные накопители. Работать над Smart Response в Intel начали порядка трех лет назад (может, двух с половиной, но не меньше - два года назад уже готовые продукты появились), когда стоимость 1 ГБ информации на твердотельном накопителе составляла порядка 3 долларов. Сейчас она упала ниже одного доллара, причем, поскольку снижение происходило в основном за счет увеличения плотности новых микросхем, цена от объема зависит нелинейным образом - чем больше, тем относительно дешевле. В практическом смысле это приводит к тому, что сегодня твердотельные накопители на 32 и 128 ГБ по цене различаются всего в два раза, а в абсолютных цифрах вся экономия скукоживается до примерно 50 долларов. А что такое 128 ГБ? Это емкость, достаточная для операционной системы и большого количества прикладных программ. У многих пользователей еще и на хранение данных при этом место останется. Ну а для той информации, скорость доступа к которой не критична, в настольной системе можно просто использовать винчестер большого объема. Самое же главное, что такой подход дает предсказуемость, которой не может похвастаться Smart Response, т. е., независимо от сценариев работы, программы всегда запускаются быстро . А не как получится:) В гибридной же системе может быть почти так же быстро, как с SSD, а может быть и столь же медленно, как при использовании одного лишь винчестера. Говоря простым языком, если какой-нибудь геймер день за днем играет в одну и ту же игру, то от Smart Response он получит такой прирост, как мы выше видели на трассе «Gaming» PCMark7 - ускорение в весомые два-три раза. А вот если у него установлен десяток игр, и каждый раз он выбирает из них одну случайным образом (что называется, «под настроение»), то получит он… шиш с маслом, который нам продемонстрировал NASPT: данные в флэш-кэше будут постоянно меняться, так что загрузка уровней, к примеру, останется столь же медленной, как и при использовании только винчестера: ведь, в основном, именно он и будет работать.

С другой стороны, назвать технологию бесполезной мы тоже не можем - все зависит от сценария использования. В том же игровом компьютере может быть интересной схема с двумя SSD и винчестером. Просто потому, что современные игры велики по объему, и держать их на основном твердотельном накопителе накладно - слишком большой и дорогой требуется. Но проблем можно избежать. К примеру, ставим SSD на 128 ГБ - под систему и основные приложения. Для игр и прочих «тяжелых» программ, которые не поместятся на первом накопителе, используем быстрый винчестер относительно небольшой емкости, дополнительно ускоренный при помощи SSD на 32 ГБ. А для хранения всяких мультимедийных данных, типа фильмов и прочего (что нынче нередко «живет» в больших количествах и на игровых компьютерах) - еще один винчестер. Большой по объему, низкооборотистый (стало быть, экономичный) и безо всяких «бустеров», которые при таком сценарии использования могут только помешать, но не помочь. Сложно? Дорого? Да, но вполне реализуемо. И такой способ использования разных технологий как раз и позволяет получить тот максимум, на который они способны.

В общем, как видим, несмотря на снижение цен на флэш-память (и, соответственно, твердотельные накопители), технология Smart Response до сих пор имеет право на жизнь, поскольку в некоторых сценариях использования увеличивает производительность системы хранения данных. Важно только учитывать, что панацеей на все случаи жизни она не является: где-то полезна, а где-то и напротив - вредна. Таким образом, прежде чем ей пользоваться, стоит заранее взвесить все pro и contra, понять, что именно вы собираетесь сделать и как это должно работать. Впрочем, это верно для всех современных технологий.

Здравствуйте админ! Хочу купить жёсткий диск объёмом 1-2 Тб, один знакомый компьютерщик посоветовал купить диск SSHD (гибрид жёсткого диска и твердотельного накопителя SSD), так как он работает заметно быстрее обычного HDD, но не такой дорогой, как твердотельный накопитель SSD. Что вы можете сказать о таких дисках?

Привет друзья! Очень хороший вопрос. Да, гибридный жёсткий диск SSHD (Solid State Hybrid Drive) работает быстрее обычного жёсткого диска на 30 %, и дороже примерно на столько же. Если обычный жёсткий диск на 1 Тб стоит 4 000 рублей, то SSHD можно купить за 5 400 рублей. Выпускаются такие диски, как для обычных компьютеров, так и для ноутбуков.

Во-первых, ч то из себя представляет гибридный жёсткий диск

Технология производства жёстких дисков (единственного комплектующего компьютера имеющего движущиеся механические части) давно зашла в тупик и увеличить быстродействие работы жёсткого диска производственным путём практически невозможно, что доказывает появление на рынке твердотельных накопителей SSD и гибридных жёстких дисков SSHD. Но если твердотельный накопитель представляет из себя полностью немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти, то гибридный жёсткий диск, это в первую очередь обычный жёсткий диск с распаянной на нём платой быстрой флеш-памяти MLC (объём 8 Гб), применяемой в производстве твердотельных накопителей, то есть получается, что SSHD, это гибрид обычного жёсткого диска и твердотельного накопителя SSD .

Во-вторых, почему гибридный жёсткий диск SSHD работает быстрее обычного жёсткого диска

В гибридных дисках SSHD от Seagate применяется технология самообучения - Seagate Adaptive Memory , исследующая с первых секунд работы установленную на диске операционную систему, в результате чаще всего используемые программы и файлы копируются на флеш-память диска SSHD, к таким файлам относятся прежде всего элементы участвующие в загрузке операционной системы, а значит Windows со второго, третьего раза будет загружаться быстрее, ведь загрузка винды будет происходить уже из флеш-памяти. Например, на моём компьютере загрузка Windows 8.1, установленной на обычный HDD, происходит в течении 35-40 секунд, а на SSHD - 20 секунд, на обычном твердотельном накопителе SSD - 15 секунд. Тоже самое относится к постоянно используемым вами приложениям, запускаться они будут несколько быстрее. Возьмём например, требовательную к ресурсам компьютера современную игру, в которую вы постоянно играете, по моим наблюдениям, загружаться такая игра будет в три раза быстрее, чем на обычном HDD.

Гибридные жёсткий диск SSHD, это золотая середина

Вообще, идеальный вариант конфигурации накопителей в системном блоке обычного домашнего пользователя выглядит так: покупается два накопителя, первый - твердотельник SSD (объём 120-240 Гб) под установку операционной системы, а второй - обычный HDD для хранения файлов (объём) 2-3 ТБ, нужно на всё это примерно 10 000 рублей. А если вы приобретёте один гибридный диск SSHD на 1 ТБ, то он обойдётся вам в 5 400 рублей, а SSHD на 2 ТБ - 7 000 рублей. Конечно летать всё (как в случае с SSD) не будет, но может вам такие скорости и не нужны. Выходит гибридный диск SSHD, это золотая середина - за небольшие деньги вы приобретаете хорошее быстродействие и большой объём дискового пространства.

Какой SSHD купить

До недавнего времени гибридные диски SSHD производила компания, которая их и разработала - Seagate. Всего сейчас на рынке присутствуют три модели Seagate Desktop SSHD объемом 1, 2, 4 Тбайт.

Seagate Desktop SSHD ST1000DX001 1 Тб

Seagate Desktop SSHD ST2000DX001 2 Тб

Seagate Desktop SSHD ST4000DX001 4 Тб

Также с недавнего времени SSHD стала выпускать Western Digital, но на рынке они представлены мало, а та модель, которая попалась мне - WD Blue SSHD, WD40E31X объёмом 4 Тб ничем не отличалась по скоростным характеристикам от аналогичной модели Seagate ST4000DX001 4 Тб.

Предлагаю вам в сегодняшней статье рассмотреть модель Seagate Desktop SSHD ST2000DX001 объём 2 Тб и вот почему. Если взять модель Seagate Desktop SSHD 1 Тб, то размера дискового пространства 1 Тб уже мало для современного пользователя компьютера. Если взять модель Seagate Desktop SSHD 4 Тб, то наоборот, большой объём 4 Тб дискового пространства не всем нужен, да и цена его достаточно высокая (11 500 рублей), и что ещё немаловажно - скорость вращения шпинделя этого накопителя: 5900 об/мин, то есть он чуть медленнее, чем другие SSHD объемом 1 и 2 Тбайт (скорость вращения шпинделя 7200 об/мин) и на быстродействии операционной системы это обязательно скажется.

Итак, я вас уговорил и перед нами модель Seagate Desktop SSHD ST2000DX001 2 Тб

При ближайшем рассмотрении гибридный диск Seagate Desktop SSHD ST2000DX001 2 Тб оказался обычным жёстким диском, только вот написано на нём SSHD.

Объем дискового пространства - 2 Тб

Объем SSD буфера - 8 Гб

Объем кэш-памяти - 64 Мб

Скорость вращения шпинделя - 7200 rpm

На обратной стороне накопителя видим специальную печатную плату Adaptive Memory, с распаянными 8 Гбайт быстрой MLC-памяти и контроллером «гибрида».

Очень просто устанавливаем накопитель в системный блок.

SMART винчестера в программе CrystalDiskInfo и Виктории.

Гибридный диск новый и отработал 0 часов.

Тесты на чтение и запись

Чтобы убедиться в том, что наш диск на самом деле хорош, произведём несколько тестов на чтение и запись с помощью специальных программ: CrystalDiskMark 2.0, ATTO Disk Benchmark и SiSoftware Sandra. Данные утилиты произведут последовательные чтение и запись информации на наш гибридный диск небольшими блоками, затем покажут нам результат.

CrystalDiskMark 2.0

Самая простая и часто используемая в этом отношении программа, скачать можно на моём Яндекс.Диске

Утилита очень простая, выберите только нужную букву диска (в нашем случае E:)

И нажмите AII , начнётся тест SSHD диска на производительность.

1. Тест последовательного чтения и записи большими блоками данных;

2. Тест случайного чтения и записи блоками 512 Кб;

3. Тест случайного чтения и записи блоками 4 Кб;

Могу сказать, что результат очень достойный, особенно можно отметить запись блоками 512 Кб и 4 Кб.

ATTO Disk Benchmark

Протестируем гибридный диск ещё одной программой - ATTO Disk Benchmark .

Выбираем букву диска гибридного накопителя SSHD и жмём Start.

Результат.

SiSoftware Sandra

Глобальная программа способная произвести диагностику всех комплектующих компьютера и имеющая свой официальный рейтинг.

В итоге, наш диск опережает 94% результатов. Отличная производительность.

Недостатки SSHD

По моему мнению, единственный минус SSHD, это небольшой объём встроенной флеш -памяти 8 Гб, было бы здорово, если бы её размер вырос до 32 Гб, тогда в кэш твердотельника помещалось больше работающих программ и быстродействие Windows было бы точно таким, как если бы она была установлена на SSD.

Традиционная система хранения подразумевает размещение данных на жестких дисках HDD и твердотельных дисках SSD. В последние годы емкости HDD растут стремительными темпами. Однако, скорость их при случайном доступе по-прежнему мала. Для некоторых приложений, таких как базы данных, облачные технологии или виртуализация, требуется как высокая скорость доступа, так и большой объем. Получается, что использование только HDD не приемлемо, а использование SSD неоправданно дорого. Использование SSD только в качестве кэша является лучшим соотношением цена/производительность для системы в целом. В этом случае сами данные будут располагаться на емких HDD, а дорогие SSD будут давать прирост производительности при случайном доступе к этим данным.

Чаще всего SSD-кэш будет полезен в следующих случаях:

1. Когда скорость работы HDD в IOPS при чтении является узким местом.
2. Когда операций ввода/вывода на чтение существенно больше, чем на запись.
3. Когда объем часто используемых данных меньше размера SSD.

Решение

SSD-кэширование – это дополнительный кэш для увеличения производительности. Один или несколько SSD должны быть назначены виртуальному диску (луну) для использования в качестве кэша. Обратите внимание, что эти SSD будут недоступны для хранения данных. В настоящее время размер SSD-кэша ограничен 2.4ТБ.

Когда производится операция чтения/записи, копия данных помещается на SSD. В следующий раз любая операция с этим блоком будет производиться напрямую с SSD. В итоге это уменьшит время реакции и, как следствие, увеличит общую производительность. Если, к несчастью, SSD откажет, то данные не потеряются, т.к. в кэше содержится копия данных с HDD.

SSD-кэш делится на группы – блоки, каждый блок делится на субблоки. Характер операций ввода/вывода для виртуального диска определяет выбор размера блока и субблока.

Заполнение кэша

Чтение данных с HDD и запись их на SSD называется заполнением кэша. Эта операция выполняется в фоновом режиме сразу же после того, как хост производит операции чтения или записи. Работа кэша ограничена двумя параметрами:

• Populate-on-read threshold
• Populate-on-write threshold

Эти значения больше нуля. Если они равны нулю, то кэш на чтение или запись не работает. В соответствии с этими значениями каждый блок соотносится с его счетчиком чтения или записи. Когда хост производит операцию чтения, и данные расположены в кэше, счетчик чтения увеличивается. Если в кэше нет данных и счетчик чтения больше или равен значению Populate-on-read threshold, то данные копируются в кэш. Если же значение счетчика меньше Populate-on-read threshold, то данные читаются мимо кэша. Для операций записи ситуация аналогична.

Сценарии работы SSD-кэша

Тип ввода/вывода

Тип ввода/вывода определяет конфигурацию SSD-кэша. Эта конфигурация выбирается администратором и определяет параметры блока, субблока, populate-on-read threshold и populate-on-write threshold. Имеются три заранее определенные конфигурации согласно типам ввода/вывода: базы данных, файловая система и web-сервисы. Администратору необходимо выбрать конфигурацию SSD-кэша для виртуального диска. В процессе работы можно сменить тип конфигурации, но в этом случае содержимое кэша будет сброшено. Если предопределенные конфигурации не подходят под используемый профиль нагрузки, то имеется возможность задать собственные значения параметров.

Размер блока влияет на время «прогрева» кэша, т.е. когда наиболее востребованные данные переместятся на SSD. Если данные расположены на HDD близко друг к другу, то лучше использовать блок большого размера. Если же данные расположены хаотично, то логичнее использовать блок малого размера.

Размер субблока также влияет на время прогрева кэша. Больший его размер уменьшает время заполнения кэша, но увеличивает время реакции на запрос с хоста. Помимо этого, размер субблока также влияет на загрузку процессора, пропускную способность памяти и канала.

Для расчета примерного времени прогрева кэша можно воспользоваться следующим методом.

• Т – время прогрева кэша в секундах
• I – значение IOPS для HDD при случайном доступе
• S – размер блока ввод/вывода
• D – количество HDD
• C – полный объем SSD
• P - populate-on-read threshold или populate-on-write threshold

Тогда T = (C*P) / (I*S*D)
Для примера: 16 дисков с 250 IOPS, один SSD 480ГБ в качестве кэша, характер нагрузки – web-сервисы (64КБ) и populate-on-read threshold = 2.
Тогда время прогрева будет Т = (480ГБ*2) / (250*64КБ*16) ≈ 3932 сек ≈ 65.5 мин

Тестирование

Для начала рассмотрим процесс создания SSD-кэша

1. После создания виртуального диска нажмите ↓, затем Set SSD Caching
2. Выберите Enable
3. Выберите конфигурацию из ниспадающего списка
4. Нажмите Select Disks и выберите SSD, которые будут использоваться в качестве кэша
5. Нажмите ОК

Ограничения

• Только SSD могут использоваться в качестве кэша
• SSD может быть назначен только одному виртуальному диску в каждый момент времени
• Поддерживается до 8 SSD на один виртуальный диск
• Поддерживается общий объем до 2.4ТБ SSD на систему
• Для SSD-кэширования требуется лицензия, которая приобретается отдельно от системы

Результаты

Тестовая конфигурация:

• HDD Seagate Constellation ES ST1000NM0011 1TB SATA 6Gb/s (x8)
• SSD Intel SSD DC3500, SSDSC2BB480G4, 480GB, SATA 6Gb/s (x5)
• RAID 5
• I/O Type Database Service (8KB)
• I/O pattern 8KB, random read 90% + write 10%
• Virtual disk 2TB

Согласно формуле время прогрева кэша T = (2ТБ*2) / (244*8КБ*8) ≈ 275036 сек ≈ 76.4 ч

Если вы решили приобрести твердотельный SSD накопитель, то на это может быть несколько причин:

• Вас не устраивает скорость работы вашего HDD.
• Вам необходима быстрая работа windows и определенных типов приложений, игр.

Однако установить ССД в компьютер или ноутбук, а затем заполнить его информацией недостаточно. Необходимо также оптимизировать его работу с работой вашей OC.

Рассмотрим основные методы оптимизации SSD диска.

AHCI SATA

Технология, позволяющая использовать функцию TRIM для различных твердотельных накопителей. Ее включение производится на уровне BIOS вашего ПК или ноутбука.

Включение AHCI SATA:

1. Открываете командную строку комбинацией клавиш win + R.
2. Вводите команду: «regedit» (доступ в реестр).
3. Переходите по следующему пути: HKEY_LOCAL_MACHINE → SYSTEM → CurrentControlSet → Services → storahci.
4. Измените значение подраздела ErrorControl на 0 (по умолчанию 3), вызвав контекстное меню и нажав параметр «Modify».
5. Перейдите в ветку с название «StartOverride» и измените его значение на 0 (по умолчанию 3).
6. Перезагрузите ваш ПК (ноутбук), зайдите в BIOS/UEFI (как зайти в BIOS, смотрите отдельно для модели вашего ноутбука или материнской платы ПК). В разделе «storage configuration», и в подразделе «SATA port» выставить AHCI или же в разделе «SATA RAID/AHCI Mode», выставить AHCI (Для разных версий BIOS, свои разделы и подразделы).
7. Проверьте работоспособность функции в Windows. Перейдите по следующему пути: Панель управления → Диспетчер устройств → IDE ATA/ATAPI controllers. В последнем подразделе должно появиться устройство: «Standard SATA AHCI Controller».

Функция TRIM

По умолчанию данная функция включена на windows 7 и выше, однако, лучше вручную проверить работает ли эта функция. Смысл TRIM в том, что после удаления файлов, windows передает SSD накопителю информацию, что определенная область диска не используется и ее можно очистить для записи. (в HDD данные остаются и запись производится «поверх» существующей). Со временем, если функция отключена, будет происходить падение производительности накопителя.

Проверка TRIM в Windows:

1. Запустите командную строку, нажав комбинацию клавиш win + R.
2. Введите команду: «fsutil behavior query disabledeletenotify».
3. Если после ввода выводится сообщение: «DisableDeleteNotify = 0», то функция TRIM включена, если «DisableDeleteNotify = 1», то TRIM не функционирует. Если TRIM не работает, введите команду: «fsutil behavior set DisableDeleteNotify 0», затем повторите пункты 2 и 3.

Дефрагментация

Данная функция помогает оптимизировать и ускорить работу HDD, но для SSD, она оказывает пагубное влияние. Для SSD, функция «автоматическая дефрагментация» по умолчанию отключена. Чтобы проверить работает ли она необходимо:

1. Нажать комбинацию win + R.
2. В окне командной строки ввести команду: «dfrgui» и нажать «ОК».
3. В открывшемся окне, выделите ваш ССД и посмотрите на пункт «Оптимизация по расписанию». Для нашего твердотельного накопителя она должна быть отключена.

Индексация

Функция Windows, помогающая выполнять быстрый поиск файлов на диске при больших объемах информации, однако, увеличивающая нагрузку по записи на SSD. Для ее отключения:

1. Переходим в раздел «Этот компьютер», «Мой компьютер», «Компьютер» (для каждой ОС по-разному).
2. Выбираете ваш ССД и в контекстном меню выбираете «Свойства».
3. В открывшемся окне, снимаете флажок напротив параметра: «Разрешить индексирование содержимое файлов на этом диске в дополнение к свойствам файла».

Служба поиска

Ее функция создает файловый индекс, благодаря которому нахождение разнообразных файлов и папок производится быстрее. Однако скорости ССД вполне достаточно чтобы от нее отказаться. Для ее отключения необходимо:

1. Переходите по следующему адресу: Панель управления → Система и безопасность → Администрирование → Управление компьютером.
2. Переходите во вкладку: «Службы».
3. Находите службу «Windows search» и во вкладке «Тип запуска» выбираете «Отключена».

Гибернация

Режим, который позволяет сохранять содержимое оперативной памяти на жёстком диске, благодаря чему при последующем включении, сохраняется информация и открытые приложения с предыдущего сеанса.

При использовании ССД смысл этой функции теряется, так как накопитель и так быстро стартует. А «Гибернация», создавая циклы «запись-перезапись», уменьшает продолжительность жизни SSD диска.

Отключение гибернации:

1. Запускаете вновь cmd.exe сочетанием клавиш win + R.
2. Вводите команду: «powercfg -h off».

Кэширование записи

Данная функция повышает производительность вашего твердотельного накопителя. При ее включении используется технология записи и чтения NCQ. NCQ – принимает несколько запросов одновременно, а затем организовывает их порядок выполнения таким образом, чтобы достичь максимальной производительности.

Для подключения необходимо:

1. Вызвать командную строку комбинацией win + R
2. Ввести команду: «devmgmt.msc».
3. Открыть «Дисковые устройства», выбрать SSD и в контекстном меню выбрать «Свойства».
4. Перейти во вкладку «Политика».
5. Поставить «галочку» напротив параметра: «Разрешить кэширование записей для этого устройства».

Prefetch и Superfetch

Prefetch – технология, с помощью которой часто используемые программы загружаются в память заранее, тем самым ускоряется последующий их запуск. При этом на дисковом пространстве создается одноименный файл.

Superfetch – технология похожая на Prefetch с тем отличием, что ПК предугадывает какие приложения будут запущенны, заблаговременно загружая их в память.

Обе функции не имеют пользы при использовании SSD. Поэтому их лучше всего отключить. Для этого:

1. Вызываем командную строку сочетанием клавиш win + R.
2. Выполняем команду: «regedit» (переход в реестр).
3. Переходите по пути: HKEY_LOCAL_MACHINE → SYSTEM → CurrentControlSet → Control → Session Manager → Memory Management → PrefetchParameters.
4. Находите в подразделе реестра несколько параметров: «EnablePrefetcher» и «EnableSuperfetch», устанавливаете их значение в 0 (по умолчанию 3).

Утилита SSD Mini Tweaker

Все вышеперечисленные действия можно выполнять вручную, но руками программистов были созданы программы – твикеры, предназначение которых кастомизация ОС windows, а также отдельных ее компонентов с помощью нескольких кликов. Одной из таких программ является SSD Mini Tweaker .

SSD Mini Tweaker – программа, разновидность твикеров, позволяющая без особых усилий оптимизировать ваш SSD.

Преимущества:

• Полная русификация.
• Работает на всех ОС начиная с Windows 7.
• Бесплатная.
• Понятный интерфейс.
• Не требует установки.

Другие способы

Такие манипуляции, как перенос кэша браузеров, файлов подкачки, временных папок Windows, бэкапа системы с SSD диска на HDD (или отключение данной возможности) являются бесполезными, так как хоть и увеличивают продолжительность жизни ССД, но ограничивают потенциал его использования.

Тем самым выполнив несложные вышеперечисленные манипуляции с вашей ОС, вы сможете продлить жизнь вашего накопителя, а также настроить его на режим максимальной производительности.