Ssd kingston программа для тестирования. Как узнать информацию по SSD и протестировать его с помощью SSD-Z

Как мы тестируем HDD и SSD | Введение

В этой статье мы расскажем о нашей новой методике, программах и процедурах для тестирования пользовательских твердотельных накопителей и механических жестких дисков. Не все издания используют одинаковые методики. Зная, на основе каких данных делаются выводы в обзорах, вы сможете более уверенно принимать решения о покупке. Вы можете взять один из изученных нами SSD или HDD и сравнить его с другим продуктом, побывавшем у нас ранее, ведь мы используем одинаковый алгоритм тестирования, который позволяет делать прямые сравнения разных моделей.

В обзорах отдельных продуктов публикуются результаты далеко не всех протестированных нами ранее устройств, но вы можете самостоятельно провести сравнение новых и старых моделей, открыв соответствующие обзоры.

В статьях мы учитываем различные параметры производительности, рассматриваем упаковку, аксессуары в комплекте и технические характеристики устройств. Для начала давайте разберемся, что на самом деле означаю спецификации, указываемые производителями.

Как мы тестируем HDD и SSD | Спецификации продуктов

Компании публикуют спецификации, основанные на производительности устройства в свежем состоянии или "из коробки". Разные производители представляют информацию разного типа. Для формирования спецификаций даже нет стандартных процедур. За общее правило принято указывать четыре показателя скорости: последовательное чтение, последовательная запись, произвольное чтение и произвольная запись.

Простая утилита ATTO с графическим интерфейсом предлагает два метода определения скорости последовательных операций. Она тестирует накопители на глубине очереди четыре или десять команд, но не позволяет проверить скорость при обработке одной большой команды, отчего генерирует результаты, которые редко встречаются в реальном мире. SanDisk и ряд других компаний отказались от ATTO в пользу CrystalDiskMark для тестирования скорости последовательного чтения и записи.

Скорость выполнения произвольных операций можно измерить разными способами. Большинство компаний использует Iometer с блоками 4 Кбайт на глубине очереди 32 команды. Хотя получаемые результаты впечатляют, но с реальным поведением накопителей имеют мало общего. Чуть позже мы обсудим эту тему более подробно.

Просматривая характеристики продуктов на сайте производителя или на коробке, нужно помнить ряд моментов. Протестировав множество накопителей в реальных тестах, мы поняли, что не стоит ожидать от производителя указания реалистичных данных. В конце концов, типичного утвержденного сценария использования не существует. Даже на одной системе нагрузки в разные дни варьируются. И особенно нельзя сравнивать спецификации продуктов одного поставщика со спецификациями других производителей. Для получения данных они используют различные конфигурации и методики, и результаты буду сильно отличаться.

Как мы тестируем HDD и SSD | Методика

В наших тестах мы стараемся получить результаты, которые потом можно будет сравнивать с другими. Для этого требуется строгий регламент тестирования. В случае с твердотельными накопителями, любая задача, выполненная накопителем перед процессом тестирования, повлияет на получаемые в дальнейшем результаты. Естественно, все SSD-накопители поступают на тесты в чистом виде, то есть в состоянии "из коробки".

В этом состоянии контроллер способен записывать данные на флэш-память напрямую, минуя процедуру чтения, изменения и записи. Но после заполнения накопителя данными, контроллеру необходимо прочитать блок данных, внести изменения и затем записать его обратно. Это происходит, даже если изменения касаются только одной ячейки. Процесс чтения, изменения и записи может удвоить или даже утроить задержку, в зависимости от типа информации, с которой работает накопитель.

Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовое оборудование

Через наши лаборатории проходит много накопителей, примерно по восемь штук в месяц. Нередко приходится проверять устройства, которые еще находятся в разработке, часто с различными неофициальными версиями прошивки. Чтобы поддерживать такой темп и при этом предоставлять качественные комментарии, не нарушая очередность, необходимо использовать сразу несколько тестовых стендов.

Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовая система для SATA

Тестовая система для SATA
Системная плата	Asus Z87 ROG Maximus VI Extreme
Процессор	Intel Core i7-4770K @ 4,5 ГГц
ОЗУ	Corsair Vengeance DDR3-1866
Графика	Intel HD Graphics 4600
Блок питания	Corsair AX860i
Корпус	Rosewill RSV-L4000
	Thermaltake MAX-1562
Сеть	Mellanox ConnectX-3 VPI
Операционная система	Microsoft Windows 8.1 Pro

Вышеуказанная конфигурация является стандартной для тестов потребительских SSD и жестких дисков. Таких систем у нас четыре. Эти машины предназначены для тестирования накопителей с интерфейсом SATA. Время от времени с их помощью тестируются накопители для серверных систем. Чтобы сохранить системы в исходном состоянии, мы изолировали их от Интернета, отключив тем самым автоматические обновления, которые могут повлиять на получаемые результаты.

Как мы тестируем HDD и SSD | Тестовая система для PCIe

Тестовая система для PCIe
Системная плата	ASRock Z97 Extreme6
Процессор	Intel Core i7-4790K @ 4,5 ГГц
ОЗУ	Corsair Vengeance DDR3-1866
Графика	Intel HD Graphics 4600
Блок питания	Corsair AX860i
Корпус	Rosewill RSV-L4000
Модуль с функцией горячей замены накопителей	Thermaltake MAX-1562
Сеть	Mellanox ConnectX-3 VPI
Операционная система	Microsoft Windows 8.1 Pro

Накопители на базе интерфейса PCIe тестируются на двух одинаковых отдельных стендах. Материнская плата ASRock Z97 Extreme6 обеспечивает прямое подключение четырех линий PCIe 3.0 от процессора к интерфейсу M.2. Это идеальный вариант для установки накопителя M.2 в высокопроизводительный пользовательский ПК. Эти системы также изолированы от сети Интернет. Конфигурация операционной системы и программного обеспечения для тестирования соответствует тестовому стенду для накопителей на базе SATA.

Кроме того, у нас есть еще несколько систем для специализированных тестов, клонирования системы, создания образов системы, тестов времени автономной работы от батареи ноутбука и операций безопасного стирания. Всего в нашем распоряжении есть 29 современных систем, начиная от ноутбуков на базе Sandy Bridge для тестирования накопителей на выставках и заканчивая 10 идентичными системами с двумя процессорами Xeon для тестирования сетевых устройств хранения данных (NAS) с подключением до 120 клиентов, использующих Hyper-V.

Для измерения времени работы от батареи мы используем два разных ноутбука. Стандартные SATA-накопители формата 2,5 дюйма тестируются в Lenovo T440 – это один из немногих ноутбуков с поддержкой функции DEVSLP. Для проверки SSD формата m.2 с интерфейсом SATA или PCIe используется ноутбук Lenovo X1 Carbon Gen 3. Этот ноутбук поставляется с накопителем M.2 от Lenovo. Подобных моделей мало, но в ближайшие месяцы их число должно увеличиться.

Как мы тестируем HDD и SSD | Почему важна упаковка

Многие из нас покупают комплектующие для ПК в Интернете. Но иногда желание подержать продукт в руках перед покупкой перевешивает желание немного сэкономить. В любом случае, розничная упаковка является важным фактором, независимо от того, где вы покупаете гаджет.

Онлайн-заказы подразумевают доставку, и нет ничего хуже, когда долгожданная посылка оказывается поврежденной. В наших обзорах мы обязательно смотрим на упаковку розничных SSD-накопителей и жестких дисков. Твердотельные диски по большей части нечувствительны к вибрации, а техническое развитие производства жестких дисков позволило значительно повысить их стойкость к вибрации и ударам в выключенном состоянии. Тем не менее, мы приветствуем наличие вибропоглощающего материала в упаковке.

У SSD производительность варьируется в зависимости от емкости. Меньшие накопители, как правило, медленнее более емких моделей одного семейства. Некоторые производители публикуют спецификации для каждой модели, а некоторые только максимальные скоростные показатели серии, выбирая для этого лучший сценарий. На практике модели на 128 Гбайт и даже 256 Гбайт, как правило, работают немного медленнее версий емкостью 512 Гбайт и 1 Тбайт.

Делая покупку в розничном магазине, нам хочется посмотреть техническую информацию о продукте. Опять же, некоторые производители предоставляют полный список характеристик на коробке, в то время как другие указывают минимум данных. Когда в обзорах мы говорим, что есть, а чего нет, мы надеемся убедить производителей делать более информативное описание продукта для своих клиентов.

Как мы тестируем HDD и SSD | Тестирование по четырем направлениям

Четыре основных направления тестирования включают скорость последовательного чтения, последовательной записи, произвольного чтения и произвольной записи. Не все обозреватели или компании используют аналогичный подход.

Скорость последовательных операций обычно измеряется блоками по 128 Кбайт, хотя некоторые авторы любят использовать блоки по 64 Кбайт, а некоторые даже доходят до 8 Мбайт. В основном, мы используем 128 Кбайт, но сделали отдельную диаграмму, в которой показан диапазон размеров блоков от 512 бит до 8 Мбайт как для последовательного, так и для случайного доступа. Кроме того, глубина очереди на этом графика растет с 1 до 32 команд.

Последовательное чтение блоками по 128 Кбайт, Мбайт/с (больше – лучше)

Последовательная запись блоками по 128 Кбайт, Мбайт/с (больше – лучше)

Скорость произвольных операций почти повсеместно измеряется блоками по 4 Кбайт при очередности 32 команды. Хотя этот показатель не совсем точно отражает реальную производительность, он демонстрирует то, что нам хотят показать производители. Мы показываем скорость произвольных операций блоками 4 Кбайт при различной очередности от 1 до 32 команд. Поскольку производительность PCIe-накопителей хорошо масштабируется, в некоторых тестах мы повышаем очередность до 128 команд.

Произвольное чтение блоками по 4 Кбайт, IOPS (больше – лучше)

Произвольная запись блоками по 4 Кбайт, IOPS (больше – лучше)

В каждом обзоре мы проводим сравнение между скоростью последовательного чтения и записи на глубине очереди в две команды. Также для каждой глубины очереди мы разбиваем скорость произвольного чтения на гистограмме по группам. Графики произвольных операций по 4 Кбайт поделены на высокие и низкие глубины очередей.

Как мы тестируем HDD и SSD | Смешанные задачи

В типичном представлении в смешанных задачах на пользовательских системах операции чтения занимают 80%, на рабочих станциях - 70%.

Произвольное чтение (80%) блоками по 4 Кбайт, IOPS (больше – лучше)

Устройства на базе SATA полудуплексные. Они могут осуществлять либо чтение, либо запись, но не обе операции одновременно. Накопители, использующие набор команд SCSI (в том числе SAS), являются дуплексными, то есть они могут считывать и записывать одновременно. Дуплексные устройства справляются со смешанными задачами намного лучше.

Загрузочные накопители подвергаются смешанным нагрузкам, так как система постоянно читает и записывает небольшие объемы данных. При запуске приложения программа не только запускает серию операций чтения, но также регистрирует (записывает) данные на хост. И это происходит сотни раз в минуту.

Накопители, используемые лишь для хранения больших объемов данных, имеют иное соотношение операций чтения/записи. Они не выполняют мелких регистрирующих операций, но осуществляют запись и чтение при передаче файлов в и из системы. Большинство таких второстепенных накопителей используется для хранения данных, которые передаются последовательно. Фильмы, музыка, изображения и другие медиафайлы занимают основную часть второстепенного хранилища.

В следующем разделе мы рассмотрим различные соотношения операций чтения/записи и то, как последовательные данные реагируют на многозадачность во второстепенных средах.

Как мы тестируем HDD и SSD | Устойчивое состояние

Устойчивое состояние производительности часто ассоциируется с задачами производственного класса. По большей части, это действительно так. Пользовательские твердотельные накопители большую часть времени находится в простое. Команда TRIM, алгоритмы сбора мусора и выравнивания износа призваны очищать ячейки NAND, чтобы они оставались чистыми и готовыми для записи новых данных.

4К устойчивое состояние

4К устойчивое состояние, последние сто блоков данных

Два графика выше демонстрируют то, что мы привыкли называть устойчивой производительностью. В клиентской среде на SSD никогда не ведется запись блоками по 4 Кбайт в течение нескольких часов подряд. Первый график показывает второй проход операций записи. В отличие от первого, в котором все ячейки чистые и готовы принимать данные, тут уже нужна предварительная очистка. Нас больше интересует второй график. Он иллюстрирует скорость произвольных операций в худшем сценарии. В идеальном случае на нем вы должны увидеть высокий уровень выполнения операций IOPS и ровный график без особых отклонений.

Последовательные смешанные операции в устойчивом состоянии

Бывают ситуации, когда данные о производительности в устойчивом состоянии являются более актуальным показателем, например, в полупрофессиональных задачах. Тест, включающий смешанные операции с последовательным доступом в устойчивом состоянии, показывает нам, как накопитель ведет себя после тяжелой операции редактирования мультимедиа на вторичном накопителе. Так как в разных пользовательских задачах соотношение операций чтения/записи разное, мы показываем весь диапазон, начиная от 100% операций чтения и заканчивая 0% чтения (то есть тестовым прогоном со 100% операций записи).

Как мы тестируем HDD и SSD | Тесты в реальных приложениях

После синтетических тестов, измеряющих предельные значения производительности, мы переходим к анализу накопителей в реальных программах. Эмуляции действий пользователя для систем хранения мы берем из пакета Futuremark PCMark 8.

Примечание от лаборатории:

Мы используем бенчмарк PCMark 8 Storage для тестирования производительности твердотельных накопителей, жестких дисков и гибридных накопителей, где эмулируется работа с приложениями Adobe Creative Suite, Microsoft Office и нескольких популярных игр. С его помощью можно проверить системный диск или любое другое распознанное устройство хранения, включая внешние накопители. В отличие от синтетических тестов систем хранения, PCMark 8 Storage выявляет реальные различия в производительности между накопителями.

Стандартный тест накопителей в PCMark 8 основывается на работе ряда реальных приложений. Запускается требуемая программа, и во время ее работы записывается вся последовательность ее операций ввода/вывода. Затем PCMark 8 воспроизводит эту последовательность на компьютере, как будто эта задача выполняется в данный момент в режиме реального времени. Тест также воспроизводит остановки потока данных в тех местах, где они появляются в реальной программе. Это самый продвинутый тест, доступный для эмулирования работы такого широкого спектра реальных программ.

Как мы тестируем HDD и SSD | Тест хранилища Futuremark PCMark 8 Storage

	Послед. чтение	Произв. чтение	Послед. запись	Произв. запись	Прочитано данных, Мбайт	Записано данных, Мбайт
Photoshop Light	1508	17525	18342	1743	313	2336
Photoshop Heavy	4277	18655	44742	2065	468	5640
Illustrator	1036	21923	682	532	373	89
InDesign	2359	22207	4874	927	401	624
After Effects	1772	17793	86	500	311	16
Word	152	4302	748	205	107	95
Excel	72	3148	119	87	73	15
PowerPoint	56	3441	147	107	83	21
World of Warcraft	1415	14927	10	659	390	5
Battlefield 3	5782	43487	218	431	887	28

Стандартный тестовый прогон предоставляет результат для каждого отдельного теста в виде суммарного времени обслуживания задачи накопителем. Чаще всего эти цифры демонстрируют только небольшие различия между премиальными и бюджетными продуктами. В реальности происходит примерно то же самое.

Привет админ! Решил на днях купить твердотельный накопитель! Пришёл в компьютерный магазин и говорю продавцу:

Продайте мне самый быстрый SSD!

а они мне в ответ:

Вот пожалуйста, Kingston HyperX 3K (120 ГБ, SATA-III) скорость 555 МБ/с, превосходный SSD, быстрее не бывает.

Докажите!

Видимо им так хотелось продать мне этот SSD, что они установили его на компьютер и запустили тест в программе CrystalDiskMark, затем показали результат теста, вот скришнот:

Скорость последовательного чтения 541 МБ/с и записи 493 МБ/с, я его даже сфоткал на телефон.

Короче купил я этот SSD, пришёл домой подсоединил к своему компьютеру, затем скачал и запустил программу "CrystalDiskMark" и провёл такой же тест, но результат оказался хуже!

Скорость последовательного чтения 489 МБ/с и записи 127 МБ/с. Почему?

В магазине тест проводили на компьютере с процессором Intel® Core™ i5 и объёмом памяти 4ГБ, мой же компьютер мощнее и построен на базе процессора Intel® Core™ i7 и имеет объём памяти 8ГБ.

Объясни админ, в чём подвох, а то спать не буду, всё-таки этот SSD стоит 3 с половиной рубля.

Привет всем! Да, такое может быть друзья, просто нужно уметь пользоваться программой CrystalDiskMark. Сейчас я Вам всё покажу.

• Примечание: Возможно Вас заинтересуют другие наши статьи о твердотельных накопителях SSD

Тест SSD будем проводить в программе CrystalDiskMark 3 0 3

Программу можно скачать на официальном сайте http://crystalmark.info/download/index-e.html

CrystalDiskMark тестирует наш твердотельный накопитель таким образом:.

All: Проводятся все 4 теста (Seq, 512K, 4K, 4K QD32);

Seq: Тест последовательной записи/чтения (размер блока= 1024Кб);

512K: Тест случайной записи/чтения (размер блока = 512Кб);

4K: Тест случайной записи/чтения (размер блока = 4Кб);

4K QD32: Тест случайной записи/чтения (размер блока = 4Кб, глубина очереди = 32) для NCQ и AHCI;

Итоговый результат.

Во первых, правильно тестируйте твердотельный накопитель SSD или любой другой жёсткий диск! Наиболее быстро SSD прочитает и запишет информацию на участок заполненный одними нулями. Для этого в CrystalDiskMark в меню файл выбираем Файл->Тестируемые данные->All 0x0000 (Fill) .

У меня тоже есть этот твердотельный накопитель SSD Kingston HyperX 3K (120 ГБ, SATA-III) и сейчас я произведу простой тест.

В операционной системе накопитель SSD под буквой D:, значит в настройках программы выбираем букву D: и жмём

Начинается тест нашего твердотельного накопителя на скорость последовательного чтения и записи!

Через минуту получаем результат. Скорость последовательного чтения и записи 543 МБ/с (чтение), 507 МБ/с (запись)

Теперь проводим тест по другому. Файл->Тестируемые данные->По умолчанию (Случайное)

Через минуту получаем результат совсем не такой, как при тестировании вариантомAll 0x0000 (Fill) . Скорость последовательного чтения и записи 499 МБ/с (чтение), 149 МБ/с (запись)

Также важно для хорошей работы SSD правильно подсоединить его к Вашей материнской плате. Все твердотельные накопители имеют высоко скоростной интерфейс SATA 3.0 (6 Гбит/с) и на вашей материнской плате наверняка имеются такие разъёмы. К примеру моя материнская плата ASUS P8Z77-V PRO имеет четыре порта SATA 6 Гбит/c и они соответствующе промаркированы SATA 6G , значит подключаем SSD согласно маркировке.

Для подсоединения SSD интерфейса SATA 6 Гбит/c используйте родной информационный кабель SATA 6 Гбит/c!

В данной статье вы узнаете о том, как узнать основные характеристики твердотельных накопителей , а также, как их протестировать. Для этой операции мы взяли утилиту SSD-Z, на которую мы и будем сегодня делать обзор. Она бесплатна и имеет полезные функции в своем арсенале. Сразу скачать её можно отсюда .

При первом запуске программы многие пользователи сразу скажут, что она похожа на или другие аналогичные утилиты, да это так, поэтому им будет легче разобраться в ней.

На вкладке Device показаны все сведения о диске. Сейчас я поясню по каждому представленному пункту, это для тех, кто не знает английский.

• Device name – название твердотельного накопителя;
• Firmware – ;
• Serial Number – серийный номер;
• Controller – контроллер, который используется в диске;
• Technology – технология производства;
• Сells – тип используемых ячеек памяти;
• Launch Date – дата создания накопителя;
• TRIM – Наличие ;
• Capabilities – технологии поддерживаемые в SSD;
• Interface – интерфейс, по которому подключается диск;
• SMART – состояние диска;
• Temperature – текущая температура диска;
• POH – время работы;
• Capacity – ёмкость диска;
• Bytes Written – записано байт;
• Volumes – буквенное обозначение диска;
• Partitions – тип разделов ();
• Sector Size – размер одного сектора.

Это интересно:

Как видите параметров очень много и это только на одной вкладке. Все сведения важны и в некоторых ситуациях могут пригодиться. Конечно, если в базе утилиты присутствует модель вашего накопителя, то информация непременно найдется. К сожалению, распознать сведения о только что вышедшем диске не удастся. Хотя есть утилиты, которые берут информацию из системы и прочих источников для абсолютно любых накопителей.

Проверка состояния SSD

Я уже писал статью о том, в этой программе есть похожая функция и называется она S.M.A.R.T. О данной технологии я еще напишу, поэтому следите за обновлениями сайта.

В данном разделе вы найдете информацию по ошибкам чтения, время работы диска, температуру и другую полезную информацию. Конечно, при использовании утилиты вы получите куда больше информации.

При переходе на вкладку Partitions мы получаем данные о разделах и дисках, существующих на компьютере. Для выбора другого диска нужно выбрать его внизу программы.

Тестирование скорости SSD

В утилите SSD-Z также наличествует функция тестирование скорости SSD. Находится она на вкладке Benchmark . Так как программа еще сырая, то от результатов объективных сведения лучше не ждать.

Остальные вкладки не несут особо полезной информации. Думаю, программа не плоха и ей еще есть куда стремиться. Было бы не плохо, если бы все функции были организованы в лучшем в виде и собраны в одном месте, чтобы не использовать по несколько программ.

Бытует мнение, что одним из самых существенных недостатков твердотельных накопителей выступает их конечная и притом относительно невысокая надёжность. И действительно, в силу ограниченности ресурса флеш-памяти, которая обуславливается постепенной деградацией её полупроводниковой структуры, любой SSD рано или поздно теряет свою способность к хранению информации. Вопрос о том, когда это может произойти, для многих пользователей остаётся ключевым, поэтому многие покупатели при выборе накопителей руководствуются не столько их быстродействием, сколько показателями надёжности. Масла в огонь сомнений подливают и сами производители, которые из маркетинговых соображений в условиях гарантии на свои потребительские продукты оговаривают сравнительно невысокие объёмы разрешённой записи.

Тем не менее, на практике массовые твердотельные накопители демонстрируют более чем достаточную надёжность для того, чтобы им можно было доверять хранение пользовательских данных. Эксперимент, показавший отсутствие реальных причин для переживаний за конечность их ресурса, некоторое время тому назад проводил сайт TechReport . Им был выполнен тест, показавший, что, несмотря на все сомнения, выносливость SSD уже выросла настолько, что о ней можно вообще не задумываться. В рамках эксперимента было практически подтверждено, что большинство моделей потребительских накопителей до своего отказа способны перенести запись порядка 1 Пбайт информации, а особенно удачные модели, вроде Samsung 840 Pro, остаются в живых, переварив и 2 Пбайт данных. Такие объёмы записи практически недостижимы в условиях обычного персонального компьютера, поэтому срок жизни твердотельного накопителя попросту не может подойти к концу до того, как он полностью морально устареет и будет заменён новой моделью.

Однако убедить скептиков данное тестирование не смогло. Дело в том, что проводилось оно в 2013-2014 годах, когда в ходу были твердотельные накопители, построенные на базе планарной MLC NAND, которая изготавливается с применением 25-нм техпроцесса. Такая память до своей деградации способна переносить порядка 3000-5000 циклов программирования-стирания, а сейчас в ходу уже совсем другие технологии. Сегодня в массовые модели SSD пришла флеш-память с трёхбитовой ячейкой, а современные планарные техпроцессы используют разрешение 15-16 нм. Параллельно распространение приобретает флеш-память с принципиально новой трёхмерной структурой. Любой из этих факторов способен в корне изменить ситуацию с надёжностью, и в сумме современная флеш-память обещает лишь ресурс в 500-1500 циклов перезаписи. Неужели вместе с памятью ухудшаются и накопители и за их надёжность нужно снова начинать переживать?

Скорее всего - нет. Дело в том, что наряду с изменением полупроводниковых технологий происходит непрерывное совершенствование контроллеров, управляющих флеш-памятью. В них внедряются более совершенные алгоритмы, которые должны компенсировать происходящие в NAND изменения. И, как обещают производители, актуальные модели SSD как минимум не менее надёжны, чем их предшественники. Но объективная почва для сомнений всё-таки остаётся. Действительно, на психологическом уровне накопители на базе старой 25-нм MLC NAND с 3000 циклов перезаписи выглядят куда основательнее современных моделей SSD с 15/16-нм TLC NAND, которая при прочих равных может гарантировать лишь 500 циклов перезаписи. Не слишком обнадёживает и набирающая популярность TLC 3D NAND, которая хоть и производится по более крупным технологическим нормам, но при этом подвержена более сильному взаимному влиянию ячеек.

Учитывая всё это, мы решили провести собственный эксперимент, который позволил бы определить, какую выносливость могут гарантировать актуальные сегодня модели накопителей, основанные на наиболее ходовых в настоящее время типах флеш-памяти.

Контроллеры решают

Конечность жизни накопителей, построенных на флеш-памяти, уже давно ни у кого не вызывает удивления. Все давно привыкли к тому, что одной из характеристик NAND-памяти выступает гарантированное количество циклов перезаписи, после превышения которого ячейки могут начинать искажать информацию или просто отказывать. Объясняется это самим принципом работы такой памяти, который основывается на захвате электронов и хранении заряда внутри плавающего затвора. Изменение состояний ячеек происходит за счёт приложения к плавающему затвору сравнительно высоких напряжений, благодаря чему электроны преодолевают тонкий слой диэлектрика в одну или другую сторону и задерживаются в ячейке.

Полупроводниковая структура ячейки NAND

Однако такое перемещение электронов сродни пробою - оно постепенно изнашивает изолирующий материал, и в конечном итоге это приводит к нарушению всей полупроводниковой структуры. К тому же существует и вторая проблема, влекущая за собой постепенное ухудшение характеристик ячеек, - при возникновении туннелирования электроны могут застревать в слое диэлектрика, препятствуя правильному распознаванию заряда, хранящегося в плавающем затворе. Всё это значит, что момент, когда ячейки флеш-памяти перестают нормально работать, неизбежен. Новые же технологические процессы лишь усугубляют проблему: слой диэлектрика с уменьшением производственных норм становится только тоньше, что снижает его устойчивость к негативным влияниям.

Однако говорить о том, что между ресурсом ячеек флеш-памяти и продолжительностью жизни современных SSD существует прямая зависимость, было бы не совсем верно. Работа твердотельного накопителя - это не прямолинейная запись и чтение в ячейках флеш-памяти. Дело в том, что NAND-память имеет достаточно сложную организацию и для взаимодействия с ней требуются специальные подходы. Ячейки объединены в страницы, а страницы - в блоки. Запись данных возможна лишь в чистые страницы, но для того, чтобы очистить страницу, необходимо сбросить весь блок целиком. Это значит, что запись, а ещё хуже - изменение данных, превращается в непростой многоступенчатый процесс, включающий чтение страницы, её изменение и повторную перезапись в свободное место, которое должно быть предварительно расчищено. Причём подготовка свободного места - это отдельная головная боль, требующая «сборки мусора» - формирования и очистки блоков из уже побывавших в использовании, но ставших неактуальными страниц.

Схема работы флеш-памяти твердотельного накопителя

В результате реальные объёмы записи в флеш-память могут существенно отличаться от того объёма операций, который инициируется пользователем. Например, изменение даже одного байта может повлечь за собой не только запись целой страницы, но и даже необходимость перезаписи сразу нескольких страниц для предварительного высвобождения чистого блока.

Соотношение между объёмом записи, совершаемой пользователем, и фактической нагрузкой на флеш-память называется коэффициентом усиления записи. Этот коэффициент почти всегда выше единицы, причём в некоторых случаях - намного. Однако современные контроллеры за счёт буферизации операций и других интеллектуальных подходов научились эффективно снижать усиление записи. Распространение получили такие полезные для продления жизни ячеек технологии, как SLC-кеширование и выравнивание износа. С одной стороны, они переводят небольшую часть памяти в щадящий SLC-режим и используют её для консолидации мелких разрозненных операций. С другой - делают нагрузку на массив памяти более равномерной, предотвращая излишние многократные перезаписи одной и той же области. В результате сохранение на два разных накопителя одного и того же количества пользовательских данных с точки зрения массива флеш-памяти может вызывать совершенно различную нагрузку - всё зависит от алгоритмов, применяемых контроллером и микропрограммой в каждом конкретном случае.

Есть и ещё одна сторона: технологии сборки мусора и TRIM, которые в целях повышения производительности предварительно готовят чистые блоки страниц флеш-памяти и потому могут переносить данные с места на место без какого-либо участия пользователя, вносят в износ массива NAND дополнительный и немалый вклад. Но конкретная реализация этих технологий также во многом зависит от контроллера, поэтому различия в том, как SSD распоряжаются ресурсом собственной флеш-памяти, могут быть значительными и здесь.

В итоге всё это означает, что практическая надёжность двух разных накопителей с одинаковой флеш-памятью может очень заметно различаться лишь за счет различных внутренних алгоритмов и оптимизаций. Поэтому, говоря о ресурсе современного SSD, нужно понимать, что этот параметр определяется не только и не столько выносливостью ячеек памяти, сколько тем, насколько бережно с ними обращается контроллер.

Алгоритмы работы контроллеров SSD постоянно совершенствуются. Разработчики не только стараются оптимизировать объём операций записи в флеш-память, но и занимаются внедрением более эффективных методов цифровой обработки сигналов и коррекции ошибок чтения. К тому же некоторые из них прибегают к выделению на SSD обширной резервной области, за счёт чего нагрузка на ячейки NAND дополнительно снижается. Всё это тоже сказывается на ресурсе. Таким образом, в руках у производителей SSD оказывается масса рычагов для влияния на то, какую итоговую выносливость будет демонстрировать их продукт, и ресурс флеш-памяти - лишь один из параметров в этом уравнении. Именно поэтому проведение тестов выносливости современных SSD и вызывает такой интерес: несмотря на повсеместное внедрение NAND-памяти с относительно невысокой выносливостью, актуальные модели совершенно необязательно должны иметь меньшую надёжность по сравнению со своими предшественниками. Прогресс в контроллерах и используемых ими методах работы вполне способен компенсировать хлипкость современной флеш-памяти. И именно этим исследование актуальных потребительских SSD и интересно. По сравнению с SSD прошлых поколений неизменным остаётся лишь только одно: ресурс твердотельных накопителей в любом случае конечен. Но как он поменялся за последние годы - как раз и должно показать наше тестирование.

Методика тестирования

Суть тестирования выносливости SSD очень проста: нужно непрерывно перезаписывать данные в накопителях, пытаясь на практике установить предел их выносливости. Однако простая линейная запись не совсем отвечает целям тестирования. В предыдущем разделе мы говорили о том, что современные накопители имеют целый букет технологий, направленных на снижение коэффициента усиления записи, а кроме того, они по-разному выполняют процедуры сборки мусора и выравнивания износа, а также по-разному реагируют на команду операционной системы TRIM. Именно поэтому наиболее правильным подходом является взаимодействие с SSD через файловую систему с примерным повторением профиля реальных операций. Только в этом случае мы сможем получить результат, который обычные пользователи могут рассматривать в качестве ориентира.

Поэтому в нашем тесте выносливости мы используем отформатированные с файловой системой NTFS накопители, на которых непрерывно и попеременно создаются файлы двух типов: мелкие - со случайным размером от 1 до 128 Кбайт и крупные - со случайным размером от 128 Кбайт до 10 Мбайт. В процессе теста эти файлы со случайным заполнением множатся, пока на накопителе остаётся более 12 Гбайт свободного места, по достижении же этого порога все созданные файлы удаляются, делается небольшая пауза и процесс повторяется вновь. Помимо этого, на испытуемых накопителях одновременно присутствует и третий тип файлов - постоянный. Такие файлы общим объёмом 16 Гбайт в процессе стирания-перезаписи не участвуют, но используются для проверки правильной работоспособности накопителей и стабильной читаемости хранимой информации: каждый цикл заполнения SSD мы проверяем контрольную сумму этих файлов и сверяем её с эталонным, заранее рассчитанным значением.

Описанный тестовый сценарий воспроизводится специальной программой Anvil’s Storage Utilities версии 1.1.0, мониторинг состояния накопителей проводится при помощи утилиты CrystalDiskInfo версии 7.0.2. Тестовая система представляет собой компьютер с материнской платой ASUS B150M Pro Gaming, процессором Core i5-6600 со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.

Список моделей SSD, принимающих участие в нашем эксперименте, к настоящему моменту включает уже более пяти десятков наименований:

1. (AGAMMIXS11-240GT-C, прошивка SVN139B);
2. ADATA XPG SX950 (ASX950SS-240GM-C, прошивка Q0125A);
3. ADATA Ultimate SU700 256 Гбайт (ASU700SS-256GT-C, прошивка B170428a);
4. (ASU800SS-256GT-C, прошивка P0801A);
5. (ASU900SS-512GM-C, прошивка P1026A);
6. Crucial BX500 240 Гбайт (CT240BX500SSD1, прошивка M6CR013);
7. Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR021);
8. (CT250MX500SSD1, прошивка M3CR010);
9. GOODRAM CX300 240 Гбайт (SSDPR-CX300-240, прошивка SBFM71.0 );
10. (SSDPR-IRIDPRO-240 , прошивка SAFM22.3);
11. (SSDPED1D280GAX1, прошивка E2010325);
12. (SSDSC2KW256G8, прошивка LHF002C);

Эпиграф

«Никогда не доверяй компьютеру, который не можешь выбросить из окна»
Стив Возняк

Два месяца назад поставил себе в ноутбук SSD диск. Работал он великолепно, но на прошлой неделе он внезапно умер из-за истощения ячеек (как я полагаю). Эта статья посвящена тому, как это случилось, и тому, что я делал неправильно.

Описание окружения

• Пользователь: Веб-разработчик. То есть в ходу такие вещи как: виртуалки, eclipse, частые обновления репозиториев.
• ОС: Gentoo. То есть часто «пересобирается мир».
• ФС: ext4. То есть пишется журнал.

Итак, история начинается в апреле, когда, наконец, у меня дошли руки, чтобы скопировать разделы на 64Гб SSD веник, купленный ещё в сентябре. Намеренно не сообщаю производителя и модель, ибо пока я ещё не сильно разобрался что случилось, да это и не имеет большого значения.

Что я сделал, чтобы он работал дольше

Конечно же, я изучил многочисленные публикации, о том как беречь SSD-диски. И вот что я сделал:

• Поставил noatime для разделов, чтобы при обращению к файлу не обновлялась запись о времени последнего доступа.
• Увеличил оперативку до максимума и отключил своп.

Больше я ничего не делал, так как считал, что компьютер должен служить пользователю, а не наоборот, и излишние пляски с бубном - неправильно.

S.M.A.R.T.

За три дня до падения я озаботился вопросом: а как узнать насколько мне хватит счастья? Я попробовал утилиту smartmontools , но она выводила неверную информацию. Пришлось скачать Datasheet и написать патч для них.
Написав патч, я нарыл один интересный параметр: среднее_количество_стираний/максимальное_количество_стираний = 35000/45000. Но прочитав, что MLC ячейки выдерживают только 10000 циклов, я решил, что эти параметры значат не совсем то, что я думаю, и забил на них.

Хроника падения

Внезапно, во время работы стали происходить необъяснимые вещи, например новые программы не запускались. Ради интереса посмотрел на тот самый S.M.A.R.T. параметр, было уже 37000/50000 (+2000/5000 за три дня). Перезапуститься уже не удалось, не читалась файловая система основного раздела.
Я запустился с компакта и начал проверку. Проверка показала, много битых нодов. В процессе починки утилита начала тестировать на битые сектора и их помечать. Завершилось это всё на следующий день со следующим результатом: 60Гб из 64Гб оказались помеченными как плохими.

На заметку: В SSD винчестерах ячейка считается битой, если туда нельзя записать новую информацию. Чтение из такой ячейки по прежнему будет возможным. По этому эли запустить утилиту badblocks в режиме только чтения, то врядли она что-то найдёт.

Я решил запустить утилиту перепрошивки, ибо она не только перепрошивает, но и переформатирует диск. Утилита начала форматировать, покряхтела и выдала, что превышено разумное допустимое количество битых секторов, а также что есть сбои, поэтому завершить форматирование не возможно.
После этого диск стал определяться как диск с очень странным именем, номером модели и размером в 4Гб. И, в дальнейшем, кроме специализированных, утилит его никто не видит.
Я написал письмо в поддержку производителя. Они порекомендовали мне перепрошить, если не получится, то вернуть продавцу. Гарантии ещё 2 года, так что попробую.
Завершаю данный раздел благодарностями Стиву Возняку, который научил делать меня периодические бекапы.

Что произошло

Честно говоря, я и сам не знаю. Предполагаю следующее: S.M.A.R.T. не врал и ячейки действительно поизносились (это косвенно подтверждает бекап, который я делал за два дня до падения, он при распаковке показал, что даты создания некоторых файлов обнулены). А при проверке на бед сектора контроллер диска просто разрешил помечать все ячейки как битые, в которых превышено допустимое количество циклов записи.

Что нужно делать, если у вас SSD

Windows

Поставить Windows 7 в ней максимально всё оптимизировано для таких дисков. Также поставить много оперативки.

MacOs

Скорее всего оптимизированы только те компьютеры, которые будут сразу продаваться с SSD.

FreeBSD

Поставить 9.0. Почитать советы для линукса, подумать что из них можно сделать.

Linux

• Поставить ядро 2.6.33, в котором есть оптимизация для таких дисков в виде команды TRIM.
• Увеличить памяти, чтобы можно было безболезненно отключить своп.
• Поставить для монтируемых разделов noatime .
• Использовал файловую систему, сделанную по принципу copy-on-write или нежурналируемую файловую систему (например ext2).

  На текущий момент copy-on-write ФС использовать достаточно сложно. ZFS пока работает только через FUSE. А nilfs и btrfs при монтировании ругаются, что их формат ещё окончательно не финализирован.

• Включить NOOP IO Scheduler он позволит не выполнять лишних бесполезных действий для SSD.
• Концептуально верно, но не сильно поможет диску - переброс временных файлов на tmpfs .
• Для систем интенсивно пишущих в лог нужно хранить в другом месте. В основном это актуально для серверов, для которых без проблем подымается лог сервер.
• Обзавестись S.M.A.R.T.-утилитами корректно отображающих состояние SSD-диска, чтобы можно было периодически следить за диском.
• Просто щадить диск. А для гентушников это дополнительно значит не «пересобирать мир».

Вопросы к хабрасообществу

• Действительно ли за 2 месяца можно убить MLC-ячейки? Я, конечно понимаю, что диск я не жалел, но ничего сверхъестественного я не делал, просто работал как обычно.
• Гарантийный ли это случай?

UPD : Диск у меня был Transcend TS64GSSD25S-M.
UPD2 : В комментах очень хорошие отзывы о SSD Intel и SAMSUNG. Кроме того люди удивляются как можно так быстро убить SSD веник. Поверьте мне, я недоумевал точно также. Тем не менее возможно, что это наспех скроенная SSD серия и её можно быстро убить.
UPD3 : В комментах и