Korábban már beszéltünk arról, hogyan használhatjuk az M.2 SSD gyorsítótárazást a késleltetés csökkentésére és az átviteli sebesség növelésére. A fogyasztói és vállalati SSD-k közötti különbségeket is elmagyaráztuk, valamint azt is, hogy utóbbit miért javasoljuk a tartós teljesítmény fenntartásához.
A fogyasztói és vállalati SSD-k két nagy kategóriának számítanak, amelyek a különböző teljesítményprofilok széles skáláját ölelik fel. Az egyes gyártók tesztelési- és értékelési eljárásainak különbségei miatt nem érdemes csupán a feltüntetett számok alapján vásárlási döntést hozni. Ebben a bejegyzésben megvizsgáljuk, hogy a NAND típusok hogyan befolyásolják a teljesítményt, és miért számít ez a vásárlási döntésnél.
NAND flash típusok
A NAND flash memórián tárolt adatok digitális jelekként (bitekként) jelennek meg, amik memóriák celláiban tárolódnak. Az egyes cellákban tárolt bitek száma határozza meg a használt flash memória típusát. A Single-level cell (SLC) flash memória cellánként egy bitet tartalmaz. A Multi-level cell (MLC) megduplázza a kapacitást, cellánként két bittel. A Triple-level cell (TLC) cellánként három, míg a Quad-level cell (QLC) cellánként négy bitet tartalmaz, így az SLC flash memóriánál négyszer nagyobb kapacitást biztosít.
Az SSD-k kapacitása piacra kerülésük óta fokozatosan növekedett. A jelenlegi iparági trendek a költségek csökkentésére és a tárolási kapacitás növelésére törekednek. Ez a sűrűbb memóriacellák kifejlesztéséhez vezetett, miközben lassan megközelítik (még nem teljesen) a hagyományos merevlemezek költségeit.
Az olcsóbb és nagyobb meghajtókra való törekvés az SLC- és MLC-alapú SSD-k hanyatlását okozta. A TLC használata mára mindenhol elterjedt, és a legnagyobb piaci részesedéssel rendelkezik. A QLC még viszonylag új, azonban arra számítunk, hogy alacsony költségei magára vonzzák a vásárlók figyelmét, különösen azért, mert ezeket gyakran HDD-k cseréjéhez választják.
A NAND-memóriacellák csak meghatározott számú programtörlési (P/E) ciklust (írási ciklust) tudnak végrehajtani, mielőtt elhasználódnának. Ebben a bejegyzésben nem megyünk bele túlzottan a részletekbe, így elég annyit tudnod, hogy a nagyobb sűrűségű cellák rövidebb élettartamúak, mint a kisebb sűrűségűek – pl. az MLC általában többet bír, mint a TLC.
Ugyan általánosságban elmondható, hogy az MLC gyorsabb, mint a TLC, ami szintén gyorsabb, mint a QLC, az új SSD-k többféle optimalizálási módszert tartalmaznak, amelyek segítenek helyrehozni vagy egyenesen megcáfolni a lassabb NAND-chipek hiányosságait. Jó példa erre az „SLC-caching”, ahol a meghajtó nem használt területei látszólagos SLC NAND-ként működnek. Ez kifejezetten jó teljesítményt nyújt a rövidebb, sorozat jellegű munkaterhelések esetén, ami gyakran előfordul a legtöbb PC-nél és a kliensszámítási környezetekben. Ez jól látható a korábbi fogyasztói és vállalati SSD-kről szóló cikkünkben.
Mindenre van egy meghajtó…
A már kiforrott HDD-piactól eltérően, ha SSD-t vásárolsz, annyi márkát és modellt fogsz találni, ami nagyon nem könnyíti meg a választást. Ma azt vizsgáljuk meg, hogy bár a fogyasztói TLC- és még a QLC-meghajtók is gyakran a felszínen lenyűgöző teljesítményadatokkal rendelkeznek, a gyakorlati helyzetekben azonban ezeknek a meghajtóknak a valódi teljesítményprofilja eltérő.
Minden célszegmensben két-két könnyedén elérhető meghajtót választottunk, így összesen hat meghajtót hasonlítottunk össze.
Burst teljesítmény
A CrystalDiskMark-ot használjuk, amely egy igen népszerű segédprogram a meghajtók teljesítményének mérésére. A nagyobb sormélység (Q – queue depth) és szálak (T – threads) használata általában jobb teljesítményt eredményez, azonban a legtöbb fogyasztói munkaterhelés csak alacsony sormélységet alkalmaz. A virtuális gépeket és adatbázistárolókat magába foglaló IT-infrastruktúrák általában magasabb sormélységet és szálakat alkalmaznak.
A fájlátviteli tesztekhez az AJA System Testet használjuk. Ez egy olyan eszköz, amelyet elsősorban a tartalomgyártóknak terveztek, hogy ellenőrizhessék, a tárolórendszereik támogatják-e a nagy felbontású adatfolyamok feldolgozását. Itt megszabtuk, hogy egy 64 GB-os fájlt kelljen írnia a rendszerbe, majd azt vissza is kelljen olvasnia. Ez még mindig alacsony munkaterhelésnek számít, de reprezentatív eredményt nyújt a nagy fájlokat mozgató felhasználóknak.
A rövid, burst típusú tesztek során mindegyik meghajtócsoport nagyon jól teljesített, ahogyan az az ilyen típusú szintetikus tesztek esetén várható volt. A fentebb látható teljesítményadatok alapján nem csodálkoznánk, ha arra a következtetésre jutnál, hogy valós körülmények között nem fogsz különbséget érezni. A nagy méretű SLC-gyorsítótár mérete garantálja, hogy még a lassabb QLC-meghajtók is kiválóan teljesítsenek.
Teljesítmény 65%-ban megtelt kapacitás mellett
A korábbi teszteket üres meghajtókon végeztük. Ez a dinamikus SLC-gyorsítótárral rendelkező meghajtóknak bőséges teret biztosított a munkához. A következő tesztben minden meghajtót a tárolókapacitás 65%-áig feltöltöttünk, hagytunk nekik néhány percet pihenni, majd az AJA System Testtel ugyanazt a 64 GB-os írási és olvasási terhelést folytattuk.
A teljesen üres állapothoz képest a vállalati meghajtók hibahatáron belül teljesítettek. A fogyasztói TLC-meghajtók olvasási teljesítménye kissé visszaesett, miközben továbbra is jó írási sebességet tartottak fenn, ami nem igazán észrevehető a mindennapi használat során. Mondanunk sem kell, hogy a QLC-csoport teljesítményének visszaesése azonban elég jelentős.
Teljes meghajtóteszt
Arra, hogy megállapítsuk a meghajtók állandósult állapotú teljesítményét, teljes meghajtókitöltési tesztet használtuk. Ez a teszt azt a fajta munkaterhelését is jelzi, ha az SSD-t gyorsítótárként használják egy NAS-on, mivel olyankor a meghajtók folyamatosan megtelnek a nemrég vagy sűrűn használt adatokkal. Ez a teszt teljesen kimeríti az SLC-gyorsítótárazási mechanizmusokat a meghajtón, mivel nem hagy elegendő időt a cellák helyreállítására.
A grafikonokon a vízszintes tengely a tárolókapacitás százalékos arányát jelzi. Az első mérés a csoportok sebességének átlagát mutatja. A második mérés a sebességet százalékos viszonylatban mutatja a teszt során elért maximális értékekhez képest. Ahogy az várható volt, a vállalati meghajtók itt szerepelnek a legjobban. A fogyasztói TLC-meghajtók eleinte gyorsak, de hirtelen visszalassulnak, ahogy elfogy a rendelkezésükre álló gyorsítótár. A QLC-meghajtók meglehetősen nagy gyorsítótárral érkeznek, aminek köszönhetően hosszabb ideig gyorsak tudnak maradni. Azonban, e mögött az az ok húzódik, hogy ellensúlyozza azt az abszolút gyenge írási sebességet, ami akkor észlelhető, ha a gyorsítótár megtelt és közvetlenül kell írni a NAND-chipre. Itt rosszabb szekvenciális írási sebességet láthatunk, mint amire a HDD-k képesek.
Annak ellenére, hogy a ma használt vállalati meghajtók többnyire belépő szintű modellek és inkább olvasásintenzív munkaterhelésre lettek optimalizálva, továbbra is stabil és tartós teljesítményt nyújtanak. A magasabb kategóriás (drágább) modellek általában jobb írási sebességet és DWPD-besorolást támogatnak.
Összegzés
Mindig fontos alaposan ellenőrizni az SSD-k feltüntetett teljesítményadatait. A tesztelési módszerek és feltételek gyártónként eltérnek, a fogyasztói meghajtók esetén pedig gyakran csak sorozatjellegű munkaterhelések értékeit tüntetik fel. Ennek ellenére a fogyasztói SDD-k továbbra is költséghatékony frissítésnek számítanak, amelyek jelentősen felgyorsítják a PC-k vagy NAS-ok tárolóhelyét a merevlemezekhez képest. Azonban figyelembe kell venni, hogy amint nagyobb és hosszabb munkaterhelést alkalmazol rajtuk, a teljesítményük (néha jelentősen) csökkenni fog.
A QLC-meghajtók nagyszerűek arra, amire kitalálták őket, vagyis költséghatékony alternatívák a HDD-k helyettesítésére intenzív olvasási terheléshez. Amíg csúcsteljesítményük felveszik a versenyt még a csúcskategóriás TLC-alapú meghajtókkal is, a teljesítményük állandósult állapotú helyzetekben sok kívánnivalót hagy maga után. Ellentétben a TLC NAND gyors bevezetésével mind a csúcskategóriás fogyasztói, mind a vállalati meghajtókban, ha a QLC-meghajtók állandósult állapotú teljesítménye nem javul jelentősen az elkövetkezendő években, nem fog egyhamar a TLC helyettesítőjévé válni.
A NAS-ban való használathoz szintén láthatod, hogy miért csak a vállalati szintű meghajtók használatát javasoljuk. Amellett, hogy nagyobb tartósságra lettek besorolva, teljesítményük fenntarthatósága rendkívül fontos, különösen akkor, ha a tárhelyet virtuális gépekhez és más kritikus infrastruktúrákhoz használod. Ilyen esetekben egyszerűen nincs helye a munkaterhelések alapján változó teljesítménynek.