Najnovšie disky SSD / Testovali sme

Na poli SSD dochádza k neustálej inovácii, aj keď to pri nedávnej stabilnej dominancii diskov s radičom SandForce takto možno nevyzeralo. Po dlhšom čase sa však konečne môžeme pozrieť aj na SSD s novými radičmi, ktoré predvádzajú odlišné chovanie od nekonečnej rady diskov so SandForce. Za poslednými inováciami stoja – ako inak – obvyklí „podozriví“: Intel a OCZ.

20 nm NAND flash pamäť s kapacitou 64Gb

Intel SSD 335 (240 GB)

Prekvapivo začneme diskom s radičom SandForce, priamo s tým najpopulárnejším: SF-2281. Intel je spoločnosť, ktorá sa v poslednom čase nebojí používať radiče tretích strán, no prísne dohliada na validáciu a testovanie spoľahlivosti diskov. Či si následne upravuje firmvér po svojom alebo si zmeny objednáva u dodávateľa radiča, to netuší asi nikto okrem týchto spoločností. Pre nás je však podstatné, že ak si kúpite SSD so SandForce a s nálepkou Intel, máte záruku, že nehrozí správanie, pre ktoré mali radiče SF pamätný zlý štart a pre ktoré si doteraz musia naprávať reputáciu. Len na pripomenutie: SF-2281 kedysi spôsobovali nestabilitu systému, spoločnosti SandForce navyše trvalo dosť dlho, než chybu priznala a odstránila. Intel si skrátka dokáže postrážiť spoľahlivosť, a to aj napriek tomu, že jeho mladá pobočka Intel NSG (NAND Solutions Group) ešte nemá za sebou toľko produktov a skúseností ako procesorová časť firmy.

Intel SSD 335

SSD 335 je len mierny update predchodcu SSD 330, čo bol prijateľne rýchly disk, orientovaný skôr na cenovú dostupnosť. Výkonovo pritom nebolo ďaleko za svojím cenovo vyššie postaveným bračekom SSD 520. Novinka je so SSD 330 totožná skoro vo všetkých ohľadoch okrem jedného kľúčového – ide o prvý disk s najnovším druhom pamätí flash. Úložná kapacita v tejto verzii prechádza z dobre známej 25 nm synchrónnej pamäte NAND na novšiu 20 nm synchrónnu NAND (synchrónne pamäte flash sú o niečo rýchlejšie než asynchrónne). Flash pochádza z tovární spoločností Intel a Micron, nesie teda ich spoločné označenie IMFT. Vzhľadom na začatie výroby len v niektorých továrňach sa budú tieto nové disky predávať len vo verzii s 240 GB kapacitou.

Z viac miniaturizovanej pamäte flash je ľahko odvoditeľný zoznam výhod a jedna nevýhoda. Výroba menších obvodov logicky znamená vyššiu mieru integrácie na jednom waferi, a teda nižšie výrobné náklady a možnosť produkovať lacnejšie flash vo vyšších kapacitách. Zo začiatku budú, samozrejme, nové disky drahšie, ide predsa len o najnovší produkt, vyrábaný len v limitovanom množstve závodov, časom však prinesie zlacnenie technológie SSD. Miniaturizovanejšie flash majú takisto nižšiu spotrebu a všeobecne o niečo vyšší výkon. Platia za to však krutú daň v podobe kratšej životnosti amenšieho počtu prepisov. V prípade 25 nm flash bolo možné jednu bunku MLC prepísať približne 3000-krát (ide o minimálny garantovaný počet). Zdá sa to dosť malé číslo, ale ako už sme neraz vysvetľovali, pri použití algoritmov, ktoré rozdeľujú záťaž na rôzne bunky (wear leveling), a pri použití zvyškovej kapacity dostávate veľmi dlhú životnosť, ktorá bežného používateľa nemusí trápiť. Rozhodovanie o životnosti má zmysel len v podnikovej sfére, kde môžu byť disky prepisované celé niekoľkokrát denne, tu sa však využíva iný druh pamätí flash. Nová 20 nm pamäť NAND je však našťastie svojou výdržou na rovnakej úrovni ako 25 nm NAND, takže životnosť diskov bude zhruba rovnaká ako pri zabehaných modeloch Intel SSD 520/330.

Novinku rozhodne chválime za výhodnosť v porovnaní s predošlými modelmi Intelu – rýchlosť disku sa oproti SSD 330 zvýšila dosť na to, aby dobehla či miestami predbehla drahší model Intel SSD 520. Dá sa povedať, že sú oba modely ekvivalentné, takže je určite výhodnejšie siahnuť po SSD 335. Jediný problém tohto SSD je momentálna cena modelov Samsung 830, odchádzajúcich ztrhu, ktoré predvádzajú podobný až lepší výkon za nižšiu cenu. Intel musíme pochváliť za pribalenie adaptéra 2,5" na rozmer 3,5" na ľahšiu inštaláciu do starších PC skriniek.

OCZ Vertex 4

Akvizícia spoločnosti Indilinx konečne začína prinášať zaujímavé plody. Keď OCZ kúpili autorov legendárnych čipov Barefoot, nastalo napäté očakávanie prvého spoločného produktu, ktorý by využil know-how oboch silných firiem. Výsledkom boli SSD OCZ Octane, v ktorý sa nachádzal radič Indilinx Everest. Testovaný disk SSD od OCZ Vertex 4 stavil na jeho nasledovníka, teda Everest 2. Okolo oboch radičov je však ešte jedna zaujímavá zápletka: v skutočnosti sú oba radiče Everest čipy vyrábané spoločnosťou Marvell, pričom Indilinx pre OCZ iba vytvára špecifický firmvér pre ne. Marvell je firma stojaca za stále vynikajúcim a dobre sa predávajúcim SSD Marvell m4, ktorý sme aj my v minulosti odporúčali ako výbornú kúpu, takže ich radiče iste majú silný potenciál. Prvý radič reálne dizajnovaný priamo firmou Indilinx pre OCZ je až Barefoot 3, ktorý sa nachádza v čerstvo vydanom SSD OCZ Vector. Na ten si posvietime, len čo sa dostaneme k funkčnej vzorke a budeme mať istotu, že OCZ počas testov či krátko po nich nevydá zásadný update firmvéru.

OCZ Vertex 4

Tak to bolo napríklad v prípade Vertexu 4. IT žurnalisti, ktorí ako prví dostali do rúk vzorky tohto SSD, totiž zažili peklo neustáleho updatovania článkov a prepisovania záverov, pretože OCZ neúnavne zlepšovali a látali firmvér Vertexu 4 za behu. Ak ste sa teda v minulosti dočítali, že toto SSD je pomalé sklamanie, je možné, že šlo o testy na základe firmvéru verzie 1.3. Ten sa však podstatne zrýchlil vo verzii 1.4. Lenže tá zase priniesla degradáciu výkonu po zaplnení SSD, na čo OCZ reagovalo vydaním verzie 1.5, ktorá už je relatívne výkonovo stabilná, navyše ponúka jednu netradičnú funkciu – režim Performance. V tom Vertex 4 pracuje, pokiaľ je zaplnených menej ako 50 % kapacity. Odhaduje sa, že používa algoritmus, ktorý obsadzuje bunky MLC podobne, akoby šlo o bunky SLC, a celý disk je tak svižnejší. Po dosiahnutí 50-percentného zaplnenia musí prebehnúť krátka údržba, ktorá dáta preorganizuje a nastaví disk do režimu storage, v ktorom už funguje ako každé iné zaplnené SSD. Oproti výsledkom v testoch je rýchlosť v režime storage nižšia minimálne o 15 %, v niektorých situáciách aj viac. Toto je však pri SSD vcelku bežný jav.

V plnej rýchlosti je však Vertex 4 nedostihnuteľný, a to nielen podľa našich testov, ale aj podľa správ spokojných používateľov. Aspoň to teda platilo v čase testovania, medzitým by sa na trh mali dostať OCZ Vector a Samsung 840, ktoré by mali zviesť tvrdý boj o korunu najrýchlejšieho SSD pre zbernicu SATA 6 Gb/s. Vertex 4 v našich testoch ukázal zatiaľ rekordnú rýchlosť zápisu 4K blokov dát, takže ani jeho najhorší scenár zápisu nie je vyložene pomalý. Pri čítaní je na tom rovnako ako konkurenti, možno len o pár IOPS vyššie. 128 GB verzia je podľa OCZ o niečo pomalšia v sekvenčnom zápise než vyššie kapacity (240 GB sľubuje zápis nad 400 MB/s), čo môžeme potvrdiť nameraním len 225 MB/s, no aspoň je dostupná za veľmi dobrú cenu. A tento parameter aj tak nemá zásadný vplyv na dojem z použitia SSD.

Intel SSD DC S3700

Druhá z noviniek od Intelu má zvláštne označenie, tak trochu nesediace k ostatným modelom. Dôvodom je jej zacielenie na úplne iný trh – do podnikovej sféry. Ide totiž o disk s vysokou výdržou, stavaný tak, aby garantoval nízke prístupové doby k dátam. Pretože, ako nám iste dá za pravdu každý pokročilý používateľ diskových úložísk, najväčšia katastrofa nastáva, ak jeden z diskov v poli RAID spôsobuje dlhé prestoje celého poľa pre svoju vnútornú latenciu. Jednoducho povedané, Intel vytvoril disk, ktorý nebude nikdy zdržovať svoje ostatné SSD. A aby to dosiahol, vytvoril si úplne nový vlastný radič. Zatiaľ je to len jeho tretí radič pre SSD. A ešte k tomu označeniu – DC znamená Data Center a S pred modelovým číslom hovorí o zbernici SATA. V podnikovej sfére sa totiž využíva na pripojenie nielen SATA, ale i zbernice SAS alebo PCI-Express. Novinka sa teda snaží nadviazať tam, kde veľmi neuspel model SSD 710, ktorý občasne predvádzal priveľké oneskorenia v prístupe k dátam.

Intel SSD DC S3700

Nový radič, označený poeticky Intel PC29AS21CA0, ide na celú problematiku adresovania dát tak trošku od lesa. Kde sa doteraz používala pamäťovo efektívna štruktúra binárneho stromu, podľa ktorého radič vyhľadával, na akej adrese na SSD má dáta hľadať, tam prechádza novinka na jednoduchú tabuľkovú reprezentáciu adries. Tento nový spôsob má jasnú výhodu v rýchlosti – vyhľadanie príslušnej adresy je skoro okamžité, no tabuľka zaberá podstatne viac miesta. SSD teda musí byť vybavené poriadne veľkou pamäťou cache, v prípade 800 GB kapacity spotrebuje SSD dokonca 1 GB cache. Intel teda disky vybavuje pamäťou 1 GB DDR3-1333.

Keďže ide o podnikový disk, je dôležitá aj výdrž. Intel teda využíva 25 nm HET flash, kde HET znamená vysokú výdrž (High Endurance Technology). Testovali sme 800 GB model, ktorý má garantovanú prepísateľnosť až 14,6 petabajtu, čo je vskutku veľa. Na ilustráciu: keby ste kompletne celý disk prepísali 10-krát denne, čo robí denný zápis 8 terabajtov dát, vydrží vám minimálne 5 rokov. A to ešte hovoríme o najhoršom možnom scenári. Intel vybavil disk aj ochranou proti strate napätia, takže aj pri výpadku elektriny disk stihne pomocou napájania zo svojich kondenzátorov dopísať na flash dáta ostávajúce v pamäti cache. Strata dát teda nehrozí, rovnako ani chybný zápis, proti ktorému bojuje kontrola CRC priamo zabudovaná vo firmvéri. Tieto funkcie dopĺňa hardvérová podpora pre 256-bitovú enkrypciu priamo v radiči.

A čo výkon? Cez SATA 6 Gb/s je horná hranica na sekvenčné čítanie aj zapisovanie rýchlosť okolo 550 MB/s, ktorú už najrýchlejšie SSD dávno dosahujú. Intel sa teda sústredil skôr na stabilitu rýchlosti, teda aby disk čítal a zapisoval dáta ohromnými rýchlosťami aj pri náhodnom čítaní a zápise. A tento cieľ sa im podarilo splniť na jednotku, disk predvádza zďaleka najvyššie rýchlosti náhodného čítania azápisu, aké sme v testoch zaznamenali. V prípade zápisu podľa rýchlosti nespoznáte, či zapisujete sekvenčne alebo náhodne, v prípade čítania je badateľný len minimálny prepad pri náhodných dátach. Disk stíha aj mnoho vstupno-výstupných operácií: 75 000 IOPS pri náhodnom čítaní a36 000 IOPS pri náhodnom zápise sú skvelé údaje.

Čitateľ sa zrejme pozrie na toto SSD a zľakne sa vysokej ceny, lenže vo svete podnikových SSD je toto veľmi agresívna cena, ktorá je podstatne výhodnejšia v pomere ceny za gigabajt, než sú ceny ostatných serverových SSD Intelu. Napokon 100 GB verzia (so životnosťou prepisovania 1825 petabajtov) začína na 180 eurách, čo je takmer označiteľné za „dostupné SSD“. Predstava takéhoto SSD v úlohe systémového disku nám dráždi slinné žľazy, veď tento disk nespomaľuje skoro pri žiadnom druhu záťaže okrem tradičného náhodného prístupu k 4K blokom dát, ktoré sú však len teoretickou najhoršou situáciou, k akej zvyčajne dochádza len počas testovania.

Svetlejšie zajtrajšky: Výdrž pamätí flash porastie

Hoci momentálny technologický trend hovorí, že s každou miniaturizáciou klesá výdrž pamäťových buniek pamätí NAND flash, existuje šanca, že v budúcnosti dokážu SSD svoje bunky „regenerovať“. Výskumníci z taiwanskej spoločnosti Macronix vyvinuli metódu, ktorá pomocou prudkého ohrievania buniek zregeneruje ich stav na podobný, ako mali pred začatím používania. Tento efekt bol známy už dávnejšie, no nepovažovali ho za praktický, čipy totiž na regeneráciu potrebovali dlhšie pečenie pri teplote nad 250 °C. V Macronixe však vyvinuli flash čip, ktorý dokáže bunkám dodať krátke silné dávky tepla, ktoré ich ohrejú približne na 800 °C. Tento proces vlastne ani netreba opakovať často, pokojne ho možno vykonávať napríklad len vtedy, keď je zariadenie s pamäťou flash (notebook či mobil) pripojené na nabíjačku. Vo výsledku bunky takejto flash potom dosahujú životnosť nie 3-tisíc či 10-tisíc, ale aj 100 miliónov prepísaní! Na reálnu aplikáciu v praxi si zrejme ešte počkáme.