Обзор Intel Optane SSD 900P: самый быстрый SSD с лучшим откликом

Компания Intel представила нам возможности своей технологии Optane применительно к настольным пользовательским системам, выпустив несколько месяцев назад технологию Optane Memory. Эти компактные накопители вносят большой вклад в дело хранения данных, предлагая соответствующим системам с более медленными жесткими дисками огромную прибавку в части времени отклика и общей производительности. Однако многие энтузиасты с нетерпением ждали появления более быстрых и емких SSD с Optane Memory для компьютеров класса high-end. К счастью, ожидание подошло к концу. Недавно Intel выпустила новую серию накопителей под маркой Optane SSD 900P, и мы можем с уверенностью сказать, что они оправдали эти ожидания.

Мы приобрели один из этих твердотельных накопителей – Intel Optane SSD 900P емкостью 280 ГБ, и теперь нам есть о чем рассказать. Прежде чем перейти к деталям, мы предлагаем вам самостоятельно ознакомиться со спецификациями, и далее мы поясним, в чем состоит особенность технологии Optane и почему технология памяти 3D Xpoint, лежащая в основе этих накопителей, – это реально технология из разряда «всех порвём»...

Технические характеристики SSD Intel Optane 900P

Характеристика	Optane 900P SSDPED1D280GASX	Optane 900P SSDPED1D480GASX
Емкость накопителя	280 Гб	480 Гб
Ресурс SSD	5233 TBW	8970 TBW
Ресурс DWPD	10 перезаписей всего объема накопителя в день (DWPD – Drive Writes Per Day) в течение 5 лет
Тип чипов	3D XPoint
Размеры (Ширина x Высота x Глубина)	168 x 69 x 19 мм (PCI-Ex)
Масса	230 г
Скорость чтения	До 2500 Мб/с
Скорость записи	До 2000 Мб/с
IOmeter, скорость записи 4Кб файлов, глубина очереди=32	500000 IOPS
Техпроцесс	20 нм
Контроллер	Intel EAU01D76 SLL3D (данные из неофициальных источников)
Интерфейс SSD	PCI-Express 4x rev. 3.0
Пропускная способность интерфейса	8 Гб/с
Шифрование данных	AES 256 бит
Потребление энергии	14 Вт в режиме Active, 5 Вт в режиме Idle
Поддержка NVMe	Есть

Диски Optane SSD 900p емкостью 280 и 480 ГБ сначала будут выпускаться в двух форм-факторах. Карты расширения Optane SSD 900P на базе PCIe будут доступны в двух вариантах – емкостью 280 и 480 ГБ, также будет выпущен диск в формате U.2 2.5” емкостью 280 ГБ. После беглого просмотра спецификаций у вас, вероятно, сложилось благоприятное впечатление, но вы могли упустить главное – чем обусловлены характеристики этих накопителей. По скорости последовательного чтения/ записи (2,5/ 2,0 ГБ/с) они не выделяются на фоне других высококлассных SSD на базе NAND и NVMe. Задержка при чтении/ записи у Optane, однако, существенно меньше (менее 10 мкс). Скорость случайного чтения/ записи 4 Kб файлов также очень хорошая, особенно с учетом глубины очереди. Кроме того, SSD Intel Optane (емкостью и 280, и 480 ГБ) имеют запредельный ресурс – 10 полных перезаписей в день, в течение 5 лет. Речь идет о тысячах петабайт (10¹⁵ байт). Карты расширения PCIe Express у Optane 900P напоминают аналогичные у SSD Intel предыдущего поколения. Они имеют низкопрофильную (half-height) PCB (68,9 мм х 17,2 мм х 168 мм) с двумя радиаторами: сзади – плоский, спереди – рельефный ребристый. Крепежная планка снабжена вентиляционными отверстиями, чтобы воздух мог обдувать передний радиатор, но у карты нет собственного вентилятора, и охлаждается она за счет циркуляции воздуха внутри корпуса ПК. На практике, когда мы проводили тестирование SSD в стандартном корпусе mid-tower, 900P оказывался теплым на ощупь, но не "горячим", при этом система охлаждения включала в себя только два вентилятора (всасывающий и вытяжной).

SSD Optane 900P оснащен многоканальным (7 каналов) контроллером, который был разработан в Intel и настроен специально под технологию 3D Xpoint. Аналогичный контроллер используется в SSD корпоративного класса DC P4800X. Диск Optane 900P имеет пиковое энергопотребление (в режиме максимальной нагрузки) 14 Вт, но в режиме простоя и активного чтения потребляемая мощность составляет всего 5 и 8 Вт соответственно.

Перед тем как перейти к цифрам, давайте посмотрим, что же нового несут в себе твердотельные накопители Intel Optane и технология памяти 3D Xpoint...

Чем обусловлены высокие характеристики Intel Optane?

Как мы уже упоминали, продукция Intel Optane опирается на технологию памяти 3D Xpoint. Optane – это брэнд Intel, объединяющий целый ряд технологий, позволяющих системе использовать память 3D Xpoint. Тем не менее, Optane и 3D Xpoint не означает одно и то же. Вся продукция, выходящая под маркой Optane, опирается на технологию 3D Xpoint, но эти два термина не являются синонимами. Мы просто хотим прояснить этот момент, поскольку иногда здесь возникает путаница.

3D Xpoint позиционируется как революционная технология энергонезависимой памяти, которая может предложить на порядок лучшую производительность, чем у NAND и памяти с временем доступа как у DRAM, а также больший ресурс по сравнению с традиционной флэш-памятью NAND примерно при той же емкости и плотности записи.



Optane 900P похож на некоторые предыдущие накопительные устройства Intel на базе NVMe и PCIe, но это совершенно другой вид накопителя, начиная с контроллера и заканчивая технологией записи и хранения данных: SSD Optane 900P принципиально отличается от твердотельных накопителей на основе NAND-памяти.

Спецификации намекают нам на эти отличия. В части пропускной способности диски Optane 900P не выглядят продукцией следующего уровня по сравнению с другими NVMe накопителями для энтузиастов, но заметьте – значения IOPS при записи 4 Kб файлов с полностью случайной или смешанной (70/30) нагрузкой указаны для большой глубины очереди. Диски Intel Optane SSD 900P имеют блестящие характеристики при большой глубине очереди, которая является камнем преткновения для накопителей на основе NAND. Ресурс дисков также исключительно высок. SSD Optane рассчитаны на 10 полных перезаписей в день в течение 5 лет, причем, по словам Intel, это скромный подсчет.

Различия между технологиями 3D Xpoint и NAND

Диски Intel Optane на основе технологии 3D Xpoint не требуют пространства под резервную область (over-provisioning), в отличие от SSD на основе технологии NAND. Показатели случайной записи у SSD с NAND можно улучшить за счет увеличения количества резервной емкости, поскольку при этом перезапись происходит более эффективно. Технология 3D XPoint позволяет перезаписывать ячейки памяти сразу (write-in-place), без предварительного стирания данных, поэтому контроллеру не нужно расходовать часть производительности на перезапись через резервную область. Некоторое пространство резервируется под ECC и метаданные с целью снижения уровня ошибок на протяжении всего срока службы накопителя, но в традиционном смысле диски Optane не имеют резервных областей. Следует отметить еще одно существенное различие между технологиями 3D XPoint и NAND. Например, в NAND внутри каждой страницы имеется большое количество добавочной емкости, используемое при очистке блоков памяти, а также для управления кодами ECC. Технология памяти 3D XPoint не требует добавочной емкости, поэтому резервные области фактически не применяются. При этом резервная емкость (помимо области, определенной для пользователя) выделяется под ECC, прошивку и другие служебные операции.

Кроме того, в SSD Intel Optane 900P управление запросами осуществляется иначе, чем в SSD с NAND. Например, когда диск получает запрос на чтение, обычные дорожки чтения/ записи реализуют низкую задержку на аппаратном уровне. Помимо этого, один запрос на чтение 4 Kб файла теперь распределяется на несколько каналов и страниц. В современных SSD на базе NAND для чтения 4 Kб файла обычно выделяется только один канал. В дисках Optane совокупная производительность многих каналов и страниц переходит в более высокую общую производительность. Здесь также не используются резервные области, и комбинация прошивки и технологии прямой перезаписи (write in place) в результате обеспечивает стабильно низкую задержку, в пределах 10 мкс, а также более эффективную приоритизацию траффика (quality of service, QoS).



На рисунке для сравнения приведены характеристики SSD корпоративного класса Intel DC P3700 и Optane DC4800X, показывающие задержку чтения с QoS при смешанной нагрузке; видно, насколько хорошо проявляет себя Optane по сравнению с SSD на базе NAND, у которого разброс величины задержки при чтении занимает всю площадь графика.



Твердотельные накопители Optane также демонстрируют намного лучшие показатели задержки при работе под нагрузкой. На следующем рисунке представлены результаты тестирования SSD Optane 900P и SSD на базе NAND Toshiba OCZ RD400 по программе QD1, показывающие задержку при смешанном чтении/ записи 4 Kб файлов, в том числе под нагрузкой с непрерывной записью. При отсутствии дополнительной нагрузки SSD Optane 900P уже демонстрировал значительно более низкую задержку, чем RD400. При подключении нагрузки задержка RD400 резко возросла, тогда как задержка Optane только слегка увеличилась.

На практике это означает, что системы с SSD Optane по сравнению с системами, оснащенными SSD на базе NAND, будут сохранять лучший отклик при работе с интенсивной сопутствующей нагрузкой, которая может быть возложена на подсистему хранения данных.

Результаты тестов

Заключение

Общий вывод: новые SSD Intel Optane 900P обладают универсальной производительностью. Характеристики задержки этих дисков под нагрузкой намного лучше, чем у NVMe накопителей на основе NAND. Optane SSD 900P также продемонстрировал лучшие показатели случайного чтения/ записи 4 Kб файлов, намного лучшую пропускную способность и задержку при смешанной нагрузке, а скорость записи оставалась стабильной на протяжении всего времени тестирования. Он также заметно превзошел другие SSD в тестах, имитирующих реальные приложения. Только при последовательном чтении больших массивов данных SSD Intel Optane 900P немного отстают от более высококлассных NVMe SSD на базе NAND, но даже в этом случае пропускная способность Optane 900P стабильно превышает 2 ГБ/с.

В части показателей пропускной способности, задержки и ресурса первые SSD Intel Optane для энтузиастов просто потрясают. Подавляющее большинство задач для накопителей пользовательских настольных систем обрабатываются быстро при большой глубине очереди; характеристики случайного чтения/ записи 4 Kб файлов имеют первостепенное значение для систем с хорошим откликом, и именно здесь SSD Intel Optane 900P проявляют себя блестяще. На рынке просто нет других SSD с такой стабильно низкой задержкой и высокой пропускной способностью, предлагаемыми в таком широком диапазоне нагрузок и режимов работы. Чтобы сделать вашу покупку еще более приятной, Intel заключила договор о партнерстве с разработчиками MMO Star Citizen. В комплект поставки Intel Optane SSD 900P входит код на доступ к игре и получение космического корабля Sabre Raven Fighter. Обратной стороной Optane SSD 900P является цена. Рекомендуемая розничная цена, установленная Intel, составляет $599 за диск емкостью 480 ГБ и $389 за диск емкостью 280 ГБ. Однако рыночная цена, которая в настоящий момент немного выше указанной MSRP, в будущем скорей всего вырастет еще больше. Сейчас Optane SSD 900P стоит примерно вдвое дороже самых быстрых современных NVMe SSD на базе NAND. Вместе с тем, характеристики производительности и ресурса Optane SSD 900P легко оправдывают высокую цену в глазах многих энтузиастов и пользователей профессиональных рабочих станций. Проще говоря, если вам нужен самый надежный SSD с лучшим откликом, то на данный момент это Optane SSD 900P.