На что влияет скорость чтения ssd

Особенности работы SSD — что такое SLC-кэш и как он влияет на скорость

Содержание

Содержание

Ты купил современный SSD и довольный устанавливаешь его в свой ПК. Сразу же, на высокой скорости, начинаешь переносить на него данные с других накопителей. И вдруг в какой-то момент скорость записи на SSD падает в несколько раз. Что произошло? Почему падает скорость записи? Все дело в SLC-кэше.

Сегодня существуют твердотельные накопители на четырех типах памяти:

Samsung — единственная компания, которая продолжает называть всю свою память MLC, лишь добавляя количество бит на ячейку. И часто это вводит покупателей в заблуждение. Например, 3-bit MLC, хотя по факту это TLC.

Сегодня самыми распространенным типом памяти в твердотельных накопителях является усовершенствованный 3D NAND TLC. Невысокая цена производства, высокая плотность данных, современные контроллеры и использование технологий SLC-кэширования позволили производителям значительно повысить скорость и ресурс TLC накопителей. Но все ли так хорошо, как кажется на первый взгляд?

Что такое SLC-кэш, и как он реализован

Чтение и запись данных на SSD-накопитель происходит по битам. Запись в ячейки SLC памяти самая быстрая, так как одна ячейка содержит лишь один бит. С TLC-накопителями сложнее. Чтобы записать одну ячейку, необходимо несколько раз считать с нее данные, для того чтобы далее их правильно записать. А дополнительные операции чтения с ячейкой значительно увеличивают время.

И для того, чтобы повысить скорость записи в TLC ячейки, производители прибегли к простой хитрости. В начале записи контроллер сохраняет данные по одному биту на ячейку, что называется режимом SLC. Это значительно увеличивает скорость записи. Продолжая запись, контроллер в фоновом режим уплотняет записанные данные в ячейку, преобразуя ее в трехбитную. Но такая быстрая запись не может быть постоянной. Объем накопителя все же рассчитывается из трех бит на ячейку. Следовательно, после заполнения SLC-кэша, скорость падает и достаточно сильно. SLC-кэш бывает реализован разными способами:

Следовательно, на QLC накопителях в таком режиме максимальная скорость будет на четверть свободного объема накопителя или меньше — все зависит от реализации SLC-кэша. Пример SLC-кэша на Smartbuy Nitro 480GB (SBSSD-480GQ-MX902-25S3). Объем SLC-кэша на QLC накопителе составил всего 23 % от общего свободного объема SSD.

Большинство пользователей не столкнутся с заполнением SLC-кэша при работе с SSD накопителем и вот почему:

Как определить объем SLC-кэша?

SLC-кэш на разных тестах и при разных условиях может показывать разные значения. Все зависит от того, как в данный момент используется накопитель. Поэтому все тесты лучше проводить на абсолютно новом пустом SSD накопителе, при этом не используя его в качестве системного. При установке операционной системы на SSD, даже в покое происходят операции чтения и записи, а следовательно результат будет не совсем точный.

Подготовка SSD накопителя

Если накопитель уже используется как дополнительный, лучше его очистить или отформатировать. Дальше необходимо выполнить команду TRIM через оптимизацию накопителя средствами Windows. Для этого переходим в «Этот компьютер» («Мой компьютер»).

Правой кнопкой мыши нажимаем на наш SSD и выбираем Свойства.

Переходим во вкладку Сервис и нажимаем кнопку Оптимизировать.

После чего выбираем снова наш SSD накопитель и наживаем кнопку Оптимизировать.

После данной операции необходимо дать накопитель «отдохнуть» примерно 15 минут и не выполнять с ним никаких операций.

Первый способ

Для определения SLC-кэша нам понадобятся программы, которые могут непрерывно линейно записывать данные на накопитель. Это можно сделать утилитой AIDA64, в разделе Сервис → Тест диска.

Далее в новом окне AIDA64 Disk Benchmark, в первом выпадающем списке меню выбираем Тест линейной записи (Linear Write), а затем накопитель, который необходимо протестировать.

ВАЖНО! Сразу после начала этого теста все данные с накопителя будут удалены!

Второй способ

Не настолько точный, как тесты утилитами, но тоже наглядный и очень понятный. Для этого нам понадобится второй SSD-накопитель, назовем его «исходный». (исходный SSD накопитель может быть даже системным). Для максимальной точности скорость чтения Исходного SSD должна быть выше, чем скорость записи тестового SSD, на котором будем определять объем SLC-кэша. На исходном накопителе создаем папку с объемными видеофайлами. Даже если у вас есть один видеофайл, просто копируем его несколько раз. Объем папки будет зависеть от объема тестового SSD — папка должна быть кратна 100 ГБ, чтобы можно было легко увидеть объем SLC-кэша. Также объем папки должен быть больше, чем треть общего объема тестового SSD накопителя, чтобы на примере одного копирования мы смогли все увидеть. Не забываем подготовить SSD по инструкции выше. Давайте скопируем папку объемом 100 Гб на SSD накопитель ADATA Falcon 256GB (AFALCON-256G-C) и посмотрим на SLC-кэш.

По графику объем SLC-кэша составил примерно 85 Гб. А вот скорость до заполнения SLC-кэша и после составили 1,05 ГБ/сек и 123 МБ/сек соответственно.

Как сильно скорость SSD накопителя может падать после заполнения SLC-кэша?

Ответить на это вопрос однозначно для всех накопителей не получится. И тому есть несколько причин:

Вот пример недорого SATA SSD накопителя Patriot P210 128GB (P210S128G25)

Скорость после заполнения SLC-кэша падает до 71,5 МБ/сек. И это скорости прямой записи в TLC режиме.

Теперь давайте посмотрим, на что способны топовые NVMe SSD накопители на примере Samsung 970 EVO Plus 1TB (MZ-V7S1T0BW).

Даже после заполнения SLC-кэша скорости падают не значительно и остаются высокими до полного заполнения SSD-накопителя.

Если мы посмотрим на Smartbuy Nitro 240GB с QLC чипами памяти, то тут сразу видно еще более сильное снижение скорости до 22 МБ/сек. Даже не нужно ждать окончания теста — по графику все и так понятно.

Без SLC-кэширования не обходится ни один современный SSD-накопитель. Причем не важно, на каком типе памяти он построен — TLC или QLC. Благодаря SLC-кэшу мы имеет такие высокие скорости. И пусть на разных накопителях разный объем кэша, при обычном использовании мы никогда не увидим значительное снижение скорости, так как просто не сможем заполнить SLC-кэш. Конечно, если вы работаете с видеофайлами, особенно с разрешением 4К, и вам постоянно приходится перемещать их, например при видеомонтаже, то не стоит покупать дешевые SSD накопители. Лучше заранее посмотреть тесты и обзоры и выбрать оптимальный вариант. В большинстве же случаев SLC-кэш так и останется чем-то неизвестным.

Источник

990x.top

Простой компьютерный блог для души)

SSD — на что влияет скорость чтения диска?

Основное влияние — скорость запуска софта, Windows, открытие файлов, копирование файлов/папок, установка игр/программ. Все данные процессы происходят намного быстрее. Система запускается за считанные секунды, как и многие программы. Тяжелые программы — тоже запускаются молниеносно, но при условии мощного процессора.

В принципе можно было бы закончить. Однако — нет. Скорость чтения SSD не стоит путать с линейной. Например у современных жестких дисков линейная скорость может доходить до 200 мб/с. У SSD равна примерно 500 мб/c. Но почему тогда на жестком диске софт и работа ПК в целом намного медленнее, куда больше чем в 2 раза. Потому что дело — не в линейной скорости.

SSD прекрасный как раз из-за другого параметра — скорости случайного доступа. Именно она позволяет молниеносно находить обьекты файловой системы, из которых состоит файл. Именно она — не равняется 500 мб/с и часто по факту даже меньше 200 мб, а то и 100. Такой скорости много не нужно, чтобы софт запускался быстро. Однако у жесткого диска данная она катастрофически мала:

Именно она влияет на запуск программ. На скорость загрузки операционной системы.

Что такое скорость случайного доступа? Например это можно заметить по копированию:

Почему так? Нужно разобрать из чего состоит процесс копирования:

Так вот за 1 и 3 пункты — отвечает скорость случайного доступа. А 2 пункт — это линейная. Поэтому мелкие файлы копируются очень медленно на жестком диске, а на SSD — быстрее, но все равно не также быстро, как если бы копировался файл одним куском.

Теперь надеюсь вы понимаете, что скорость чтения SSD — влияет на запуск софта, программ, открытие файлов, быстроту загрузки операционки. Однако важно понимать, что при этом используется случайная скорость доступа.

Для домашнего обычного компьютера чтение важнее чем запись. Но если вы используете специфический софт, то запись — тоже важна. Например некоторые приложения, пока не запишут данные на диск — будут тормозить или полностью зависать. Но это часто рабочие программы, не игры и не офисный софт.

Источник

Не думай о секундах свысока

Те, кто интересовался веб-хостингом, знают, что сегодня ряд провайдеров предлагают хостинг с опцией SSD (Solid State Drive). Насколько это необходимо для веб-сайта? Что дает использование твердотельных накопителей в сравнении с традиционными дисками – HDD? Стоит ли игра свеч?

Как известно, накопители SSD не содержат движущихся частей и могут считывать и записывать данные намного быстрее HDD. SSD — это запоминающие устройства, скорость работы которых значительно выше, чем у привычных жестких дисков c механически перемещающимися головками чтения-записи.

«Правила игры» меняются

Прогресс в поверхностной плотности записи у HDD и флэш-памяти (Гбайт на кв.дюйм).

Хотя скорость линейного чтения на HDD за последние годы значительно выросла, и плотность записи на пластину продолжает увеличиваться, скорость перемещения головки чтения-записи меняется мало, так что часто эти диски работают медленно. Скорость работы твердотельных накопителей может в разы превышать потенциал жестких дисков.

В настоящее время 90% хостинг-провайдеров в мире используют серверы с HDD, поскольку это самый дешевый вариант, дисковые накопители обладают большой емкостью, легко конфигурируются для работы с серверами, не требуют специальных аппаратных средств.

Между тем, по прогнозу Gartner, уже в 2017 году накопителей SSD корпоративного класса будет продано больше, чем HDD. В ближайшие три года в корпоративном сегменте объем продаж SSD (в денежном выражении) будет расти в среднем на 20% в год, в то время как HDD — лишь на 4%. В Transparency Market Research (TMR) тоже считают, что до 2022 года быстрее всего будет развиваться сегмент накопителей SSD корпоративного класса: среднегодовые темпы роста продаж таких продуктов могут превысить 76%.

Наряду с увеличением быстродействия растет и вместимость SSD. В 2016 году Seagate, Samsung, Toshiba, Western Digital и с десяток других вендоров представили SSD большой емкости, которые могут использоваться для ранее несвойственной флэш-накопителям задачи архивирования данных. Samsung к 2020 году собирается выпустить флэш-накопитель форм-фактора 2,5 дюйма емкостью 100 Тбайт. В ее SSD большой емкости применяется 64-слойная память 3D V-NAND. Скорость передачи данных одной микросхемы емкостью 64 Гбайт достигает 800 Мбит/с.

Samsung представила также BGA (Ball-Grid Array) SSD с тремя битами на ячейку. При весе 1 г он вмещает 1 Тбайт данных. Скорость последовательного чтения составляет 1500 Мбайт/c, а записи — 900 Мбайт/c. В числе других новинок Samsung — SSD форм-фактора M.2 емкостью 2 Тбайт.

Многие SSD-накопители предназначены специально для центров обработки данных. Например, выпущенные в августе 2016 года Intel SSD DC P3520 Series – это устройства PCIe SSD, которые оптимизированы для достижения высокой производительности при разумной цене. Накопители серии SSD DC P3520 подходят для работы в облачных окружениях в приложениях с большим количеством операций чтения, например, при виртуализации систем хранения или для организации веб-хостинга. Твердотельные накопители Intel PCIe SSD на базе технологии 3D NAND становятся доступной альтернативой при внедрении массивов хранения с поддержкой NVMe, где необходимо обрабатывать большие наборы данных.

Как утверждают в Intel, твердотельные накопители серии Intel SSD DC S3520 обеспечивают хорошее сочетание низкой цены и высокой производительности для центров обработки данных и дают значительный прирост в производительности и сокращение уровня задержек по сравнению с традиционными HDD-накопителями, используемыми в ЦОД. Устройства серии SSD DC S3520 ориентированы на тех, кто желает заменить дисковые накопители на SSD-накопители с интерфейсом SATA.

Оснащенные флэш-накопителями серверы и СХД уже сегодня позволяют решать самые ресурсоемкие задачи, такие как поиск в крупных базах данных, оперативная обработка транзакций, бизнес-аналитика и крупномасштабная виртуализация в облачных вычислениях.

Практически решена проблема долговечности SSD: современные накопители рассчитаны на пять лет интенсивного использования. SSD имеют все шансы в ближайшее время заменить HDD в серверах, а в будущем — и в СХД. Уже анонсированы SSD емкостью 16 Тбайт, а к 2020 году появится флэш-накопитель емкостью 40 Тбайт. Новые разработки могут привести к существенным изменениям во многих сегментах ИТ- отрасли.
Но что все это означает с точки зрения сегодняшних задач хостинга сайтов?

SSD: «за» и «против»

В целом, при использовании SSD быстрее загружается операционная система и приложения, ускоряется доступ к данным, в то время как у HDD более привлекательные стоимостные показатели, выгоднее хранить на них большие объемы данных. Емкость на SSD обходится пока что заметно дороже. Попробуем детальнее взвесить все «за» и «против».

Жесткие диски, HDD

Флэш-накопители, SSD

И в конкретных цифрах:

А вот еще одно сравнение, более наглядное (для разных моделей накопителей и интерфейсов данные могут отличаться):

HDD против SSD: скорость, производительность, задержка.

Отсюда следует, что SSD как минимум в 15 раз быстрее, в 4-10 раз надежнее HDD. На большом сервере их использование сэкономит около 100 Вт потребляемой мощности и освободит 6% вычислительной мощности. Но какие преимущества все это дает при хостинге веб-сайтов?

Веб-сайт: время загрузки

На самом деле на время загрузки страницы сайта влияет несколько факторов:

Провайдеры нередко используют надежные и быстрые SSD-накопители корпоративного класса с типом памяти eMLC. Объединенные в RAID-массивы диски достигают скорости передачи данных до 100 тыс. IOPS, а ОС Windows VPS стартует в пределах 7 сек.

Оптимизация производительности сайта за счет ускорения считывания данных сервером особенно и мгновенная работа с файлами на SSD желательна для сайтов следующих категорий:

Цена вопроса
А сколько стоит это удовольствие? Цены на SSD-хостинг обычно начинаются с нескольких долларов в месяц. Приведем примеры некоторых предложений провайдеров:

Так что хостинг на SSD — правильное решение не только для серьезных проектов. За 95 рублей в месяц можно вполне раскрутить небольшой сайт гигабайт на десять на SSD. Конечно, сайты, требующие дополнительной емкости, выделенных вычислительных ядер, полосы пропускания или других сервисов, обойдутся дороже, но, если большой емкости не требуется, то хостинг на SSD – вполне приемлемый по цене вариант.

SSD vs HDD

Прежде, чем перейти к заключению, подытожим сказанное:

Скорость. SSD-накопители на 300% быстрее HDD, что отражается на скорости чтения-записи, передачи файлов и пр. HDD быстро считывает только те данные, которые находятся близко к головке чтения.

Шум. Поскольку у SSD-накопителей нет движущихся частей, работают они бесшумно.

Время загрузки системы. В случае SSD-накопителей оно составляет в среднем 10-13 сек, HDD – 30-40 сек.

Вес. SSD-накопитель намного легче, так как состоит в основном из микросхем.

Энергопотребление. SSD потребляет менее 2 Вт даже при пиковой нагрузке, HDD – 6-7 Вт. Использование SSD-накопителей позволяет на 80% снизить энергопотребление, они не требуют значительных затрат на охлаждение. Если учесть экономию в масштабах ЦОД, то становится очевидной перспективность использования твердотельных накопителей для сокращения эксплуатационных затрат.

Надежность. Современные накопители SDD обладают высокой надежностью, в то время как отказы дисков – нередкое явление.

Дефрагментация. SSD-накопители в ней не нуждается. HDD без дефрагментации теряет производительность.

Время отклика. У SSD-накопителей оно почти в сто раз меньше, чем у HDD и составляет 35-100 мс против 5000-10000.

Производительность. У HDD она намного ниже, чем у SSD-накопителей, где не требуется механических операций.

Коэффициент отказов. Механика HDD выходит из строя чаще. У SSD-накопителей уровень отказов очень низкий.

Отказ диска – беда для владельца сайта, ведь зачастую все данные, которые располагаются на жестком диске, бывают утеряны (если пренебречь резервным копированием). В случае SSD отказ обычно не фатален: у «постаревшего» накопителя становится невозможна, но хранимая информация остается доступной. Кроме того, SSD-накопители меньше подвержены механическим повреждениям. Тестирование показывает, что даже самые дешевые модели твердотельных накопителей при ежедневной записи могут исправно работать более 10 лет.

Время — деньги

Может быть, это некоторое преувеличение, но для сайтов электронной коммерции потери миллисекунд могут означать потерю прибыли. И не только для них. Даже небольшое улучшение в скорости работы сайта подчас дает весомые результаты: увеличивается число посетителей сайта, среднее время просмотра сайта, это отражается на финансовых показателях. Например, для динамических сайтов на HDD оно может составлять 15-20 мс, в то время как на SSD — 0,2 мс.

Сайт может растерять посетителей, если страницы грузятся слишком долго, или они будут быстрее покидать его. По статистике KISSmetrics, если сайт загружается порядка 4 сек, то до четверти клиентов уходят со страницы. Так что небольшие инвестиции в хостинг на SSD-накопителях в конечном счете могут многократно окупиться. Чем быстрее загружается сайт, тем активнее растут продажи.

Вместе с тем, вполне вероятно, что SSD-накопители будут не оптимальным по стоимости выбором для таких задач как веб-хранилища, большие архивы видео, фото или музыки, либо другие задачи, требующие хранения больших объемов данных. Да, видео запустится быстрее, но на постоянной скорости передаче данных, стриминге, SSD практически не даст преимуществ.

Общий вывод таков: все зависит от требований. Например, SSD-хостинг ускоряет доступ к базе данных на сервере. Для многих сайтов это не просто желательный показатель, а необходимое условие их корректной работы, например, если сайт строится на одной из популярных CMS, то для быстрой загрузки страниц может потребоваться хостинг на SSD.

Быстрый хостинг будет полезен и сайтам, получающим доход от рекламы, ведь прибыль в этом случае зависит от времени, проведенного посетителями на сайте, а также от количества просмотров страницы. но существует и третий вариант.

SSD+HDD

Несмотря на все свои преимущества, SSD-накопители все еще довольно дороги. Некоторые хостинг-провайдеры предлагают гибридный хостинг — на SSD в сочетании с дисками SATA. Место на специализированных серверах с SSD-накопителями используется под самые нагруженные процессы сайтов — для работы с базами данных.

Объединение накопителей SSD и HDD в одном плане хостинга — достаточно оригинальное решение. Основной объем данных в этом случае может храниться на емких, но относительно медленных HDD, а запросы кэшируются на высокопроизводительных, но менее емких SSD. Механизм кэширования может работать следующим образом: когда запрос поступает к дисковой системе, наличие запрашиваемых данных проверяется сначала на SSD (в кэше), и если они там отсутствуют, то запрашиваются из основного. дискового хранилища, передаются клиенту и одновременно кэшируются.

Это похоже на использование встроенной кэш-памяти, дискового накопителя, но емкость SSD-кэша гораздо больше, и работает он не эффективнее. Основное преимущество данного подхода – рациональное использование возможностей двух технологий – высокой производительности SSD и большой емкости HDD (при низкой стоимости хранения) без существенной потери производительности. Конечно, это компромиссный вариант.

Как правило, сервер только на твердотельных носителях будет работать быстрее, хотя рекламные предложения нередко обещают, что при хостинге с кэшированием на SSD-накопителях скорость будет столь же высокой при более низкой цене и с большей емкости.

Опять же, все зависит от задачи, от того, как будет использоваться виртуальный сервер. Если это динамичный проект с большим числом запросов (посещаемый сайт, база 1С, игровой сервер), то комбинация SSD-HDD будет значительно уступать SSD по скорости работы. Если же на размещаемые на сервере в основном не очень «активны» и запрашиваются достаточно редко, то скорость при хостинге с кэшированием на SSD может быть близка к «чистому» SSD-хостингу. HDD же лучше использовать в случае, когда скорость доступа не играет принципиальной роли, например, в небольших проектах, при архивном хранении и пр.

Источник