Тестирование SSD WD Green SN350 2 ТБ на новом контроллере собственной разработке и с собственной же QLC NAND

Методика тестирования накопителей образца 2021 года

Накопители линейки WD Green редко становятся героями обзоров, хотя на них всегда приходилась огромная доля продаж SSD WD. Но и то, и другое легко объяснимо — и друг другу не противоречит. С самого начала своего существования это семейство позиционировалось как самое дешевое — поэтому отлично продавало само себя, а вот привлекать к нему внимание тестеров было чревато. Да и ничего интересного последние там найти не могли — просто SATA-накопители на TLC-памяти сначала в паре с контроллером Silicon Motion SM2258XT (так что работали и вовсе идентично многим бюджетным продуктам), а потом переехавшие на собственную разработку компании. Последняя была интересна реализацией прямой записи в TLC-массив (редкость в этом сегменте), но многих пользователей пугала очень низкими результатами в низкоуровневых бенчмарках. С другой стороны, основная целевая аудитория Green на бенчмарки никогда внимания и не обращала, ориентируясь исключительно на цены и личные предпочтения к разным брендам (что всегда было конкурентным преимуществом WD) — так что ничего плохого и не замечала. А те, кто выбирал эти устройства осознанно, тоже обращали внимание вовсе не на «попугаев» Crystal Disk Mark (коих было маловато), а на более важные характеристики (с которыми дела обстояли нередко как раз лучше, чем у прочих бюджетных продуктов). Но в целом — просто и скучно.

Скука кончилась с выходом первых Green SN350 в начале этого года — в отличие от базового семейства это уже NVMe-устройства. Казалось бы, интересные для изучения. Однако большинство изданий ограничились новостями, причем активно спекулируя на теме использования в линейке QLC-памяти. Косвенно на это намекали условия гарантии — стандартные три года были очень жестко ограничены полным объемом записи: 40, 60 или 80 ТБ для емкости 240, 480 и 960 ГБ соответственно. Для сравнения — WD Blue SN550 1 ТБ на том же контроллере SanDisk 20-82-01008 имеет пятилетнюю гарантию с ограничением в 600 ТБ пробега, т. е. почти на порядок больше. Казалось бы, все ясно. Однако на деле в WD всегда весьма творчески подходили к TBW (к вящему ужасу пользователей, пытающихся в этом юридическом термине найти какой-то физический смысл) — просто хотели развести линейки подальше. Контроллер в линейках SN550 и SN350 использовался один и тот же, память — практически одинаковая: 96-слойная 3D TLC NAND BiCS4 тоже собственного производства. Просто в Blue применялись кристаллы по 512 Гбит, а в Green — по 1 Тбит. На практике это сказывалось разве что на скорости записи за пределами SLC-буфера, что в типичных пользовательских задачах слабо заметно. Вот и пришлось «поиграть» с гарантийными условиями для бюджетной линейки — чтоб не слишком конкурировала с середнячками. Тем более, что с июля этого года на терабитные кристаллы BiCS4 переехали и Blue SN550, так что технических различий в парах на 240—250 и 480—500 ГБ осталось совсем мало. «Качество» самой памяти, впрочем, скорее всего тоже разное — так что при одинаковых нагрузках Blue и должны «жить» дольше, чем Green. А практически — всякое бывает: срок службы одиночного накопителя заранее спрогнозировать все равно невозможно.

Такая приверженность TLC-памяти на фоне того, как многие конкуренты внедряли в бюджетные накопители QLC, выглядела несколько странно. Но объяснимо — поэкспериментировав в лабораториях, компания решила не выпускать QLC на 96 слоях, а внедрить ее вместе с переходом на более эффективную 112-слойную BiCS5. Об ее разработке компания отрапортовала еще в прошлом году — однако на освоение процесса производства ушло (как обычно) определенное время. Кроме того, для «правильной» работы с новой памятью потребовался и новый контроллер — разработкой которого появилась возможность заняться лишь после того, как стало в точности ясно: какая именно память будет выпускаться.

К старту Green SN350 ни контроллеры, ни память готовы не были — поэтому SSD получились такими, как получились. На данный же момент все закончено — итогом чего стало появление TLC-линейки WD Blue SN570 и QLC-накопителей WD Green SN350. Последних всего два, хотя в продаже можно встретить пока целых пять модификаций. Кому-то, возможно, будет более интересна как раз стартовая тройка — на TLC. Нам же в первую очередь хотелось протестировать что-нибудь из реально новых устройств — на новой же элементной базе.

Не из-за большой любви к QLC — как уже не раз было сказано, мы пока не считаем эту память универсальным решением для всех сфер применения. Однако во многом это связано, что производители пока не умеют ее правильно готовить. Если взять самый дешевый маломощный контроллер, да добавить к нему 250 или 500 ГБ QLC… понятно — что получится. И вообще — такие конфигурации и TLC часто не слишком спасает. Консервативный подход Samsung — когда новая память используется только в объемах от 1 ТБ и в паре с мощным контроллером — уже интереснее. Но портит его то, что компания ограничивается SATA и форм-фактором 2,5” — такие устройства уже и не во всякий компьютер установишь. Скорее, это такой дополнительный SSD под холодные данные — а это все еще специфический случай на «персональном» рынке. Лучше всего, пожалуй, к решению проблемы подошли в Intel в семействе 660р/665р/670р — контроллеры не самые бюджетные, емкость как правило высокая, NVMe и M.2 2280. Понятно, что в таком исполнении есть масса и более быстрых устройств, причем на менее пугающей TLC-памяти. Но все они стоят дороже — так что подобный SSD в ряде случаев будет интересным компромиссом. Например, в игровом компьютере — размеры современных игр уже бодро перешагнули за 100 ГБ, так что высокая емкость нужна сама по себе. Быстрое чтение — не помешает как минимум. А вот операций записи — в целом немного. Да и их скорость будет часто лимитироваться внешними факторами — например, установка и обновление игр через интернет серьезно ограничена скоростью соединения и нагрузкой на серверы.

WD Green SN350 2 ТБ

С учетом написанного выше, смотрим на новинки WD и... Емкость на данный момент — исключительно 1 и 2 ТБ. Возможно, что со временем «осовременят» и младшие модели на 240 и 480 ГБ (960 ГБ с рынка уходит, заменяемый новым терабайтником) — но не факт, что в них будет использоваться QLC. Да и пока этого не сделано — рассуждать рано. Контроллер — новейший SanDisk 20-82-10048-A2. Специально разработан для 112-слойной BiCS5 — как TLC (в паре с ней используется в недавно анонсированной линейке WD Blue SN570), так и QLC. Не топовое решение — но способное из четырех каналов памяти «выжимать» до 3500/3000 МБ/с чтения/записи соответственно. Последнее, правда, достигается исключительно в терабайтном SN570, да и то — только в пределах SLC-буфера, но ранее такие скорости контроллерам такого класса были не свойственны даже с такими оговорками. Собственно, и 3200/3000 МБ/с для старшего SN350 выглядят очень внушительно.

Но, естественно, что-то похожее при записи мы видим только в пределах SLC-буфера. На весь объем как водится — т. е. до 25% свободного места. Вне его пределов — чуть более 180 МБ/с, что и плохо, и хорошо. Плохо — поскольку топовые накопители на TLC-памяти аналогичной и даже иногда меньшей емкости «умеют» на порядок быстрее. Хорошо — поскольку многие бюджетные накопители на QLC в таких условиях и вовсе «проваливаются» до 50—60 МБ/с. Да и в пределах буфера читают-пишут намного медленнее. Важна, конечно, выбранная политика кэширования (и освобождения буфера) — но это надо проверять в более сложных сценариях.

Но прежде, чем к ним переходить, придется упомянуть, что подвох, разумеется, есть. Причем подвох тот же, что и ранее: полный объем записи при том же трехлетнем сроке гарантии по-прежнему серьезно ограничен величиной 100 ТБ. Это не опечатка, от емкости он в новой линейке не зависит, просто такая верхняя планка и для 1 ТБ, и для 2 ТБ. Прямо намекающая, что эти устройства для активной записи не предназначены. И не менее прямо — что ограничение введено специально. Да, оно отпугнет часть потенциальных покупателей, поскольку в настоящее время большинство терабайтников на TLC ограничено минимум 120 ТБ в год, а тут в четыре раза меньше. Однако статистика гласит, что редкий пользователь ПК записывает больше 30 ТБ в год, а средние значения вообще не превышают 10 ТБ. Понятно, что и в первом случае гарантийный срок просто кончится одновременно с достижением лимита, а во втором — закончится намного раньше. К тому же, это всего лишь ограничение гарантии, а не какой-то срок службы устройства. Но что выглядит пугающе — бесспорно.

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье, в которой можно более подробно познакомиться с используемым программным и аппаратным обеспечением. Здесь же вкратце отметим, что мы используем тестовый стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и системной платы Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что дает нам два способа подключения SSD — к «процессорным» линиям PCIe 4.0 и «чипсетным» PCIe 3.0. Однако сегодня нам понадобится только второй, поскольку ничего более быстрого сегодняшние герои сами не поддерживают. Его результаты можно распространить и на многие «старые» системы, поскольку начиная со Skylake (LGA1151 «первой версии» 2015 года в настольных системах) и заканчивая прошлогодними Comet Lake (LGA1200 и соответствующие ноутбуки) у Intel в этом плане ничего не менялось — чипсетное подключение, практически одинаковые чипсеты, практически один и тот же контроллер PCIe 3.0.

Образцы для сравнения

Смена методики и тестовой платформы вынудила нас начать накапливать результаты почти с нуля. Однако за прошедшее с этого момента время два NVMe-накопителя на базе 2 ТБ QLC-памяти мы уже протестировали — сегодня они нам как раз и пригодятся.

Intel SSD 660p 2 ТБ использует контроллер Silicon Motion SM2263 с DRAM-буфером, да и имеет пятилетнюю гарантию — так что это устройство более высокого класса. Несколько устаревшее — его преемники и работать начали побыстрее, но их мы пока не тестировали, так что ограничимся этой моделью. А Kingston NV1 2 ТБ — скорее, оценка снизу либо и вовсе прямой конкурент. Поскольку в данном случае мы имеем также безбуферный контроллер Phison E13T и три года гарантии. Ее ограничения более мягкие, чем у Green SN350, да и стоит в рознице NV1 обычно меньше — но и заявленные скоростные характеристики у него куда скромнее.

Предельные скоростные характеристики

Низкоуровневые бенчмарки в целом и CrystalDiskMark 8.0.1 в частности давно уже пали жертвой в неравной борьбе с SLC-кэшированием — так что ничего, кроме самого кэша, протестировать и не могут. Однако и публикуемая производителями информация о быстродействии устройств тоже ограничена его пределами, так что проверить их всегда полезно. Тем более, что вся работа над кэшированием как раз и ведется для того, чтобы и в реальной жизни как можно чаще «попадать в кэш». И демонстрировать высокие скорости, несмотря на снижение стоимости памяти.

Как уже было сказано выше, новый контроллер, снабженный новой же памятью с быстрым интерфейсом, демонстрирует очень высокие для всего четырех каналов результаты. Впрочем, ничего удивительного — видели мы уже Silicon Motion SM2267, для которого сказанное тоже верно. Единственное, что омрачает радость — это, все-таки, только в пределах SLC-кэш в данном случае. Но и взятой для сравнения пары это тоже касается. Особенно Kingston NV1 — у Phison E13T даже скорость чтения «свежих» и не очень данных заметно различается.

WD в своем репертуаре — как плохо подходили «зеленые» SSD для охоты на мелкоблочных попугаев, так ничего и не меняется. Что представляет собой больше исследовательский интерес, поскольку на практике обычному ПК и такого уровня достаточно (большинство SATA-накопителей не быстрее), а длинных очередей там вовсе не бывает. Но что есть — то есть.

С записью, зато все получилось неплохо. Хотя вряд ли кто-то специально старался: просто контроллер относительно мощный, интерфейс с памятью — быстрый, так что получить высокие результаты при записи в кэш несложно.

Очереди в персональном окружении редки (успевают выстроиться разве что у староверов с жесткими дисками), а вот с блоками, отличными от 4К, активно работает и операционная система, и прикладные программы. И в этой важной на практике дисциплине WD Green SN350 можно сказать отыгрывается за 4К.

С записью же и отыгрываться не нужно было, так что просто стабильное лидерство. Пусть и только в своем классе.

И лидерами тут обычно оказываются контроллеры с DRAM — что сильно ускоряет работу с таблицей трансляции адресов. Вне зависимости от типа памяти и в немалой степени от интерфейса — просто такое слабое место безбуферников. За исключением разве что Optane SSD, которым костыли в виде DRAM не нужны. И, как видим, SanDisk 20-82-10048-A2 их отсутствие тоже не слишком мешает.

Работа с большими файлами

Как бы хороши не были показатели в низкоуровневых утилитах, достигнуть таких скоростей на практике удается далеко не всегда. Хотя бы потому, что это всегда более сложная работа — тот же CrystalDiskMark работает с небольшими (относительно) порциями информации, причем внутри одного файла. Во-первых, таковой в современных условиях практически всегда и гарантировано располагается в SLC-кэш все время тестирования, во-вторых, не нужно отвлекаться на служебные операции файловой системы — реальная запись одного файла это еще и модификация MFT, и журналы (основные используемые в работе файловые системы журналируемые — и не только NTFS), так что писать приходится не в одно место последовательно, а в разные (и частично — мелким блоком). В общем, бо́льшую практическую точность дает Intel NAS Performance Toolkit. При помощи которого можно протестировать не только кэш. И не только на пустом устройстве, где он имеет максимальные размеры — а и более приближенный к реальности случай, когда свободного места почти нет. Что мы всегда и делаем.

Работа в один поток — самый частый (146% случаев), но и самый сложный сценарий, поскольку здесь слишком мало возможностей для внутренних оптимизаций. По сути, для подавляющего большинства бюджетных SSD на четырехканальных контроллерах ранее и PCIe 3.0 x2 не было ограничением, а вот дальше можно было двигаться, только поставив «нормальный» контроллер. В этом плане новые четырехканальные чипы уже тоже могут считаться «нормальными» — благо обгоняют старые на целый гигабайт в секунду (для оценки масштаба напомним, что у некогда популярного SATA и теоретическая пропускная способность была почти вдвое ниже).

В многопоточном режиме разница может дойти и до двух гигабайт в секунду. Особенно если оценивать скорость чтения уже гарантированно вытесненных из кэша данных — для WD Green SN350 никакой разницы практически нет, а вот для Kingston NV1 она очень заметна.

Вот что роднит эти два SSD, так это стремление заранее по максимуму расчистить кэш. В итоге не всегда даже можно понять, что речь идет о накопителе на QLC-памяти — для этого его нужно действительно постоянно «долбать» запросами, не давая освободить место (и далее мы увидим, как это сказывается). Если же операции записи происходят нерегулярно (что бывает очень часто), то можно не волноваться.

При попытке писать сразу в 32 потока получаем ровно те же результаты, что и в однопоточном режиме — поскольку упираемся в любом случае именно в собственные возможности флэш-памяти. Либо в их маскировку средствами SLC-кэширования — когда свободного места в кэше достаточно. Чтоб было всегда достаточно — нужно освобождать заранее. А это SN350 делает — как и NV1.

В этом режиме (который не так уж и редко получается на практике сам собой — например, при копировании данных внутри накопителя без обработки) все отмеченные выше тенденции сохраняются без изменений. Хотя, казалось бы, три бюджетных накопителя на QLC-памяти — но насколько разные результаты!

И стратегически важным направлением является улучшение контроллеров — что позволяет если и не полностью нивелировать негативное влияние замедления флэш-памяти по мере роста плотности хранения данных (а это объективно необходимый процесс — никуда от него не деться), то значительно его сгладить.

Комплексное быстродействие

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage, с кратким описанием которого можно познакомиться в нашем обзоре. Там же мы отметили, что не все три теста, включенных в набор, одинаково полезны — лучше всего оперировать «полным» Full System Drive, как раз включающим в себя практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до банального копирования данных (внутреннего и «внешнего»). Остальные два — лишь его подмножества, причем на наш взгляд не слишком «интересные». А вот этот — полезен в том числе и точным измерением не только реальной пропускной способности при решении практических задач, но и возникающих при этом задержек. Усреднение этих метрик по сценариям с последующим приведением к единому числу, конечно, немного синтетично, но именно, что немного: более приближенных к реальности оценок «в целом», а не только в частных случаях, все равно на данный момент нет. Поэтому есть смысл ознакомиться с этой.

При постоянной активной работе редко встречаются что большие объемы записи — что длительные промежутки, когда можно заняться своими делами. Поэтому в данном случае производительность падает у всех накопителей на базе QLC-памяти: при отсутствии запаса свободных ячеек, размера SLC-кэша вечно не хватает. Но абсолютный результат оказывается разным: тот же Intel SSD 660p в худшем случае быстрее, чем E13T+QLC в лучшем, а Green SN350 — еще быстрее. При этом 660р из этой тройки хоть уже устаревший, но в рознице самый дорогой. Да и контроллер в нем хоть и старый четырехканальный, но с DRAM — т. е. классом повыше. И, что еще интересно — есть SATA-накопители, способные обогнать Kingston NV1 (в приближенных к реальности условиях, а не по пиковому быстродействию), а вот с 660р или SN350 такое не получится.

Итого

WD Green SN350 — уже не первый накопитель на базе QLC-памяти, протестированный нами, но, пожалуй, самый удачный с технической точки зрения. Что-то сопоставимое ранее получалось только при использовании некогда топовых контроллеров типа Phison E12 или E16, но они до сих пор недешевы, да и DRAM цену только увеличивает. При этом у производителей всегда был соблазн взять самый дешевый безбуферный контроллер (и Phison E13T тут еще не худший случай), поскольку сгорел сарай — гори и хата. Результат получался соответствующим. А в новой бюджетной модели WD мы видим недорогой (конструктивно) безбуферный четырехканальный контроллер, дешевую в производстве память — и отличные скоростные показатели. По большому счету, они хороши не только для своего класса: есть масса моделей на TLC, в ряде сценариев «тормозящих» еще сильнее. Или, как минимум, не меньше.

Однако понятно, что вряд ли эти модели на рынке долго продержатся в гордом одиночестве — рецепт-то их создания понятный. Контроллеры «подрастут» и у других разработчиков — Phison, например, уже выпустил на замену Е13Т новые Е15Т и Е19Т (внутри одинаковые, но второй даже PCIe 4.0 поддерживает). Да и память тоже постоянно улучшается. Кроме того, не стоит забывать о существенном ограничении гарантии: это для современных накопителей на TLC регламентируемый полный объем записи — давно уже пустой звук, а 100 ТБ реально превысить и в самом что ни на есть персональном окружении. И вообще, если уж дело дойдет до покупки, то последнее слово останется за конкретными ценами в выбранном розничном магазине. Так, серия Green SN350 — официально самая дешевая в ассортименте WD. Но реально на данный момент можно найти, например, терабайтный Blue SN550 (причем старых — неоптимизированных серий) дешевле, чем аналогичный Green SN350. Если же не ограничиваться только WD, то выбор еще шире. И большинство покупателей, как нам кажется, при равных (или сопоставимых) ценах предпочтет пока еще обойтись без пугающей QLC — тем более, с такими ограничениями гарантии. Всё так. Но с технической точки зрения нам эта модель очень понравилась. По сути, это первый попавший нам в руки SSD на QLC-памяти, где ее применение заметно, только если знать, что и где искать.