HyperOS HyperDrive 4: самый быстрый твёрдотельный накопитель – THG.RU

HyperDrive 4: самый быстрый накопитель в мире?

2005 год стал годом твёрдотельных накопителей на оперативной памяти. Gigabyte и небольшая компания HyperOS выпустили свои продукты, которые призваны заменить традиционные жёсткие диски скоростной оперативной памятью SDRAM. Обе модели позволили взглянуть на производительность будущих накопителей, поскольку они обходили любой жёсткий диск. Gigabyte i-RAM оказался быстрее благодаря интерфейсу SATA/150, а HyperDrive III был ограничен UltraATA/100, зато поддерживал больший объём памяти. HyperOS решила уравнять возможности с четвёртым поколением HyperDrive, которое поддерживает интерфейсы как SATA/150, так и UltraATA/133. HyperOS даже называет HyperDrive 4 самым быстрым жёстким диском в мире.

Память обычно разделяют на энергозависимую и энергонезависимую. Оперативная память компьютера (ОЗУ) энергозависимая, поскольку состояние ячеек памяти теряется при отсутствии питания, как и все хранимые данные. Флэш-память, оптические и жёсткие диски, а также и такие редкие разновидности, как магнитно-оптические диски, являются энергонезависимой или постоянной памятью, поскольку они сохраняют своё содержимое даже после прекращения подачи энергии. Впрочем, даже энергозависимую память можно превратить в не зависящую от внешней энергии. Всё, что для этого нужно, – соответствующая логика и источник энергии, который бы постоянно подавал питание. В итоге мы получаем твёрдотельный накопитель.

Сегодня флэш-память всё чаще используют для создания твёрдотельных накопителей, однако у неё есть свои недостатки. Флэш-память может легко конкурировать с оперативной памятью по производительности чтения и показывает прекрасное время доступа по сравнению с обычными жёсткими дисками. Но задержка записи очень велика – твёрдотельные накопители (SSD) на флэш-памяти уступают в тестах случайной записи даже быстрым традиционным жёстким дискам. В этом отношении ячейки DRAM не только обеспечивают более высокую производительность, но часто и стоят дешевле в расчёте на каждый хранимый бит информации.

За прошедшие годы Bitmicro выпустила разные продукты на рынок твёрдотельных накопителей, но большинство из них относились к профессиональной сфере. Два других продукта, которые мы упоминали выше, а именно, Gigabyte i-RAM и HyperDrive III от HyperOS Systems, нацеливаются на верхний сегмент массового рынка, а также на профессиональных пользователей. Решение Gigabyte питается через слот расширения PCI и содержит резервный аккумулятор для хранения содержимого четырёх модулей DDR1 на протяжении до 16 часов. Продукт HyperOS (четвёртая версия) выпущен в 5,25″ форм-факторе и поддерживает восемь модулей памяти, то есть ёмкость до 16 Гбайт. Система питания, содержащая небольшой резервный аккумулятор и внешний блок питания, не способна защитить от длительных перебоев с питанием. Опять же, компания Bitmicro предлагает твёрдотельные накопители с резервным хранилищем.

HyperDrive 4 поставляется с набором интерфейсов Serial ATA/150 и UltraATA/133, восемью гнёздами памяти вместо шести, более мощным резервным аккумулятором и опциональным резервным хранилищем в виде 2,5″ винчестера UltraATA.

Жёсткие диски, флэш-накопители, RAM-диски

Обычный жёсткий диск имеет два существенных преимущества: он относительно дешёвый и доступен с разными ёмкостями от 80 Гбайт до одного терабайта. Если нужно хранить сотни гигабайт, то альтернативы жёсткому диску просто нет, поскольку цена оперативной или флэш-памяти в расчёте на гигабайт всё ещё слишком высока. С другой стороны, жёсткий диск чувствителен к ударам и механическим воздействиям, он тяжелее, работает с определённым шумом, выделяет тепло, да и производительность случайного доступа к данным несколько ограничена. Причина кроется в подвижных головках чтения/записи, которые закреплены на механических кронштейнах и получают доступ к требуемым секторам на вращающихся пластинах. Жёсткие диски вполне хорошо подходят для длительного хранения данных, но пользователи рабочих станций и энтузиасты хотели бы получить более производительную подсистему хранения, куда, собственно, и позиционируются флэш-накопители и RAM-диски.

Жёсткие диски на основе флэш-памяти играют сегодня важную роль, поскольку плотность флэш-памяти достигла уровня, когда можно выпускать доступные накопители с ёмкостью до 32 Гбайт. Однако мы по-прежнему говорим о нескольких сотнях долларов, за которые вы можете купить или твёрдотельный накопитель на 32 Гбайт, или один обычный винчестер на 1 Тбайт, но разница в производительности ощутимая. У флэш-памяти очень низкая задержка чтения, да и этот тип памяти сегодня можно считать надёжным, несмотря на ограниченное число циклов записи. Алгоритмы нивелирования износа у современных твёрдотельных накопителей гарантируют, что все ячейки будут использоваться равномерно. Однако флэш-накопители подходят ещё даже меньше, чем жёсткие диски, если требуется осуществлять большое число случайных записей. Для настольных ПК это не проблема, так как только пользователи и некоторые службы выполняют случайную запись. Но в серверном окружении накопители должны обеспечивать достаточно высокое число операций ввода/вывода в секунду, что необходимо, например, для работы базы данных или доступа нескольких пользователей. В данном случае флэш-накопители могут работать даже медленнее обычных винчестеров.

Твёрдотельные накопители на оперативной памяти зависят от постоянного питания, да и стоят ещё дороже. Идеальный SSD на оперативной памяти должен иметь достаточную ёмкость, чтобы работать в качестве системного винчестера (сегодня это 8 Гбайт или больше), содержать резервный источник питания (для непродолжительных сбоев питания) и дополнительный накопитель для резервирования данных в случае длительного сбоя питания. С ёмкостью 16 Гбайт или больше вы легко перейдёте за четырёхзначную сумму в долларах, но преимущества тоже весомые: SDRAM обеспечивает минимальные задержки на чтение и запись, а пропускная способность может составлять сотни мегабайт в секунду. В теории, SSD на SDRAM даже более надёжны, поскольку они устойчивы к ударам и механическим воздействиям. Наконец, вы можете совсем забыть про дефрагментацию.

Конкуренты: Gigabyte i-RAM, HyperDrive III

Gigabyte i-RAM – накопитель быстрый, но максимальная ёмкость составляет 4 Гбайт из-за ограниченной доступности 2-Гбайт модулей DDR1 DIMM. Аккумулятор тоже является слабым местом, поскольку замену достать проблематично.

На рынке популярны две модели RAM-накопителей, а именно: i-RAM от Gigabyte и предшественник HyperDrive 4, который мы рассмотрим в данной статье. HyperDrive III устанавливается в 5,25″ отсек и обеспечивает до 12 Гбайт ёмкости с помощью шести модулей DDR DIMM. В отличие от Gigabyte i-RAM, HyperDrive III требует памяти с поддержкой ECC, позволяющей исправлять одиночные битовые ошибки “на лету”. С этой точки зрения HyperDrive III является более надёжным решением по сравнению с i-RAM, который оснащён всего четырьмя слотами памяти и устанавливается в 5-В слот PCI.

Оба решения оснащены резервным аккумулятором, защищающим содержимое памяти от сбоев питания. Однако аккумулятора i-RAM хватает не больше, чем на 16 часов, по информации Gigabyte, а резервного питания HyperDrive III хватит на несколько часов. HyperOS использует резервный аккумулятор, но, конечно, это не помогает в случае длительного сбоя сети питания. В таких случаях даже блок бесперебойного питания (UPS) не является панацеей, поскольку его хватает тоже ненадолго. Единственным разумным выходом можно считать функцию резервирования на какой-либо энергонезависимый носитель.

HyperDrive III устанавливается в 5,25″ отсек и поддерживает до 12 Гбайт памяти DDR1, но ограничен интерфейсом UltraATA/100. Кроме того, он в несколько раз дороже i-RAM.

HyperDrive 4 от HyperOS

Теперь перейдём к новому HyperDrive 4. Первое, что мы обнаружили при просмотре сайта компании: огромный объём информации, которая нетипична для производителя накопителей – у большинства компаний на сайте есть лишь спецификации и огромное число маркетинговых ресурсов. Так и случилось в случае http://www.hyperossystems.co.uk/, но все данные подкрепляются тестами и информацией на основе личного опыта сотрудников, что позволяет лучше прочувствовать HyperDrive. Хотя результаты наших тестов явно дают понять, что перед нами одна из самых быстрых замен жёсткому диску, числа – это ещё не всё.

Строение HyperDrive 4 похоже на HyperDrive III: перед нами по-прежнему модуль для 5,25″ отсека, который поддерживает до восьми модулей DDR1 ECC DIMM и легко устанавливается в свободный отсек. HyperOS добавила два 40-мм вентилятора спереди, которые обеспечивают лучшее охлаждение устройства. Нельзя сказать, что накопитель сильно нагревался, но в подобных мерах предосторожности нет ничего страшного. К сожалению, вентиляторы шумят достаточно сильно, чтобы их нельзя было назвать тихими. Конечно, HyperDrive 4 нацеливается на профессиональный рынок и на энтузиастов, однако твёрдотельные накопители всё же достаточно удобны для сборки бесшумных систем. По крайней мере, HyperOS упоминает на своём сайте, что следующее поколение будет полностью бесшумным…

На задней панели расположены гнездо питания Molex, через которое питается накопитель, порты UltraATA и SATA. В отличие от HyperDrive III, который использовал интерфейс UltraATA/100, четвёртое поколение построено на UltraATA/133. Но порт SATA тоже ограничен теоретическим максимумом в 133 Мбайт/с. Обидно, что это решение не поддерживает “родной” интерфейс SATA, но мы понимаем, что переход с UltraATA/100 на 133 был легче, да и не менее эффективен, чем переход на SATA/150. Новые модели HyperDrive, которые появятся в первой половине 2008 года, будут поддерживать SATA/300.

Очень интересно посмотреть на результаты SYSmark 2007 Preview, поскольку данный тест приложений, симулирующий работу популярных программ, существенно выигрывает, если операционная система и тестовый пакет установлены на HyperDrive 4. Вполне понятно, что так тест реагирует на изменение задержек, присутствующих у обычных жёстких дисков, да и даже у флэш-накопителей SSD (задержка записи), которые у HyperDrive 4 заметно меньше.

Единственным значимым недостатком HyperDrive 4 остаётся цена. Накопитель без памяти стоит около 1 700 евро. За такие деньги можно купить обычный ПК и ноутбук. Если вам нужна версия с поддержкой до 32 Гбайт памяти, то приготовьтесь отдать на 50% больше. А ведь вам ещё нужно покупать память! Можно купить память DDR ECC в магазине по своему выбору или взять предложение HyperOS: восемь 1-Гбайт модулей обойдутся в 535 евро, а восемь 2-Гбайт DIMM – в 1 420 евро. 32-Гбайт набор памяти обойдётся в пять раз дороже! Кроме того, нужно оставить деньги ещё и на резервный жёсткий диск или флэш-накопитель, которые по сравнению с HyperDrive 4 и памятью смотрятся вообще даровыми.

HyperOS также предлагает большой набор таких аксессуаров, как внешние модели eSATA, оснастки и даже поставляет несколько HyperDrives с памятью и RAID-контроллерами. Нет предела совершенству… К сожалению, HyperOS не может ощутимо влиять на стоимость памяти. Однако с этой точки зрения мы бы порекомендовали переход на DDR2, которая уже обходится дешевле DDR1, пусть даже и с поддержкой ECC.

В итоге накопитель HyperDrive 4 всё равно оставил прекрасное впечатление, поскольку он работает, как любой другой жёсткий диск, не требует драйверов или сложной установки, а производительность замечательная, если судить как по результатам тестов, так и по субъективным впечатлениям.

На передней панели расположены два 40-мм вентилятора.

HyperDrive 4 поставляется с мощным аккумулятором (голубой слева), блоком питания и всеми необходимыми кабелями.

HyperDrive 4 внутри

Внутренняя раскладка немного поменялась: слоты DIMM были сдвинуты к стенкам, что обеспечило место для установки опционального 2,5″ винчестера UltraATA, который служит для резервирования данных в случае пропадания питания. Устройство автоматически резервирует данные на подключённый жёсткий диск или флэш-накопитель, а при восстановлении питания автоматически восстанавливает данные в память. Однако следует следить за тем, чтобы накопитель имел объём не меньше, чем у памяти, поскольку 16-Гбайт флэш-накопитель Samsung, который мы использовали, имел “чистую” ёмкость всего 15,5 Гбайт. Так как у нас было доступно 16 Гбайт памяти, её общая ёмкость была снижена до 15,5 Гбайт.

Мы смогли использовать смешанную конфигурацию на модулях разной ёмкости, разве что в одном банке должны использоваться модули равной ёмкости. Каждая сторона накопителя соответствует банку памяти. Мы смогли установить четыре 512-Мбайт DIMM и четыре 1-Гбайт DIMM, и на производительности это никак не сказалось, поскольку поддержка многоканальной работы отсутствует. Хорошо то, что можно использовать любую память ECC DDR1 (DDR200, DDR333 или DDR400).

HyperOS указывает, что энергопотребление HyperDrive 4 составляет от 12 до 14 Вт, что мы смогли подтвердить (14,2 Вт, максимум).

Сравнение производительности HyperOS

Источник: HyperOS.

Из-за ограничений по времени мы не смогли проверить все утверждения, которые HyperOS упоминает в таблице, да и результаты между разными системами будут различаться. Но мы всё же попытались выполнить ряд проверок. Однако принимайте во внимание указанные значения с долей скепсиса, поскольку они приведены производителем. Мы решили добавить таблицу по той причине, что она позволяет оценить, на что способны твёрдотельные накопители на основе оперативной памяти за пределами той информации, что вы получите из наших тестов. Говоря в двух словах, задержки уменьшаются очень сильно. И, увы, флэш-накопители на это не способны.

Сравнительная таблица твёрдотельных накопителей

Тестовая конфигурация

Для тестов подсистемы хранения данных

Для тестов подсистемы хранения данных мы использовали контроллер Areca ARC1280ML.

Для теста SYSmark 2007 Preview

Драйверы подсистемы хранения данных

Мы протестировали HyperDrive 4 в качестве отдельного жёсткого диска с восемью 2-Гбайт DIMM DDR333 ECC, а также проверили производительность на RAID-контроллере Areca ARC1280ML, как у одного HyperDrive 4, так и на двух накопителях в массиве RAID 0.

Диаграммы передачи данных

HyperDrive 4 обеспечивает скорость чтения 114 Мбайт/с и скорость записи 82 Мбайт/с на всём протяжении массива из 16 Гбайт. Оба результата великолепны. Жёсткие диски способны выйти вперёд только по скорости чтения, да и то лишь последние модели SAS на 15 000 об/мин.

Работа HyperDrive 4 на RAID-контроллере с кэш-памятью даёт примерно такие же результаты по пропускной способности чтения и записи, но кэш-память контроллера замечательно себя проявляет на операциях записи: как можно видеть, последовательная скорость записи “взлетает” до 450 Мбайт/с для первых 500 Мбайт данных, поскольку данные записываются в кэш DDR2 у контроллера.

Работа двух HyperDrive 4 в массиве RAID 0 приводит практически к удвоению последовательной пропускной способности как для чтения, так и для записи. Преимущество RAID-контроллера Areca ARC1280ML по кэшированию тоже наглядно заметно.

Время доступа

HyperOS заявляет о времени поиска по чтению 1 100 нс и 250 нс по записи. Общая задержка доступа, судя по результатам c’t magazine h2benchw, составила 0,04 мс. В любом случае, задержки можно считать мизерными. SanDisk Flash SSD5000 требуется примерно в два раза больше времени, чтобы получить доступ к данными на чтение.

Пропускная способность интерфейса

Результаты действительно впечатляют: на контроллере Areca ARC1280ML с кэш-памятью общая пропускная способность составила 562 Мбайт/с для одного HyperDrive 4 и 603 Мбайт/с для RAID 0, состоящего из двух HyperDrive 4. WD Raptor WD1500 по результатам обгоняет один HyperDrive 4, но это связано с тем, что тест пропускной способности интерфейса считывает данные напрямую из кэш-памяти жёсткого диска, при этом скорость упирается в SATA/150. А у HyperDrive 4 тест пропускной способности интерфейса отображает результаты для последовательного считывания данных.

Скорость чтения

Результаты говорят сами за себя. Один HyperDrive 4 такой же быстрый, как два флэш-винчестера SanDisk SSD5000 в массиве RAID 0. Если объединить два накопителя HyperDrive 4 в массив RAID 0, то мы получаем удвоение последовательной скорости чтения: 243 Мбайт/с. И этот результат поддерживается на протяжении всей ёмкости накопителя HyperOS.

Скорость записи

Производительность записи выглядит похоже, но ни один из накопителей не смог показать такие же высокие результаты, как по чтению. Обратите внимание, что максимальная производительность вновь наблюдается на RAID-контроллере Areca: это случилось по причине кэширования данных, которое обеспечивает ощутимый прирост по сравнению с начальными результатами. Если посмотреть на среднюю и минимальную производительность, то можно оценить, насколько быстр в действительности HyperDrive 4 по записи в память DDR.

Производительность запуска Windows XP (PCMark05)

Эти результаты наглядно показывают, почему HyperDrive 4 требуется всего несколько секунд для загрузки Windows, хотя остальные жёсткие диски тратят на это 10-20 секунд, в зависимости от конфигурации. Результаты производительности запуска Windows XP в PCMark05 выводятся в мегабайтах в секунду.

Производительность записи файлов (PCMark05)

Производительность записи вновь выигрывает от опциональной кэш-памяти DDR2 у RAID-контроллера. 80,5 Мбайт/с на SATA-контроллере относятся к “чистой” производительности без кэшей. Удаление кэш-памяти у контроллера Areca приводит к максимуму 155 Мбайт/с в режиме RAID 0.

Производительность ввода/вывода

А вот и доказательство утверждений HyperOS о приросте производительности в сотни и тысячи раз у HyperDrive 4 по сравнению с обычными жёсткими дисками или RAID-массивами. Даже один HyperDrive 4 обеспечивает почти 8 800 операций ввода/вывода в секунду в тесте файлового сервера, и результат увеличивается до 13 800 операций ввода/вывода в секунду на массиве RAID 0 из двух HyperDrive 4. Даже самый быстрый жёсткий диск даёт всего лишь около 200 операций ввода/вывода в секунду. WD Raptor WD1500, расположенный в самой нижней части диаграммы, обеспечивает от 123 до 174 операций ввода/вывода в секунду.

Web-серверы требуют немного операций записи, именно поэтому флэш-накопители от SanDisk достойно себя показывают. Опять же, HyperDrive 4 даёт 7 000 операций ввода/вывода в секунду.

Работа с базами данных предусматривает большое количество случайных обращений, зачастую маленькими блоками. Поэтому и производительность ввода/вывода накопителя на оперативной памяти вновь великолепная: примерно 12 000 операций ввода/вывода в секунду на одном накопителе HyperDrive 4 или до 23 000 для конфигурации RAID 0 – такой уровень не могут дать ни обычные жёсткие диски, ни массивы на них.

В тесте рабочей станции ситуация не изменилась. HyperDrive 4 явно доминирует над флэш-накопителями и WD Raptor WD1500.

Результаты теста приложений

Для теста приложений мы использовали систему с процессором Core 2 Duo E6850 на материнской плате Asus Blitz Formula, поскольку это окружение более реалистично для данной задачи, чем наша стареющая эталонная платформа на двух процессорах Xeon.

SYSmark 2007 Preview

Преимущества в производительности HyperDrive 4 по сравнению с SanDisk Flash SSD5000 или WD Raptor WD1500 просто огромны, мы даже не пытались протестировать конфигурацию RAID 0 на контроллере Areca. Эти результаты были получены на обычной системе Core 2 Duo на материнской плате P35, а не на нашей эталонной системе для тестирования накопителей. Больше всего радует прирост производительности при загрузке, который намного больше, чем может обеспечить любая модернизация процессора или платформы.

Заключение: HyperDrive 4 – самый быстрый накопитель

Заявление, что HyperDrive 4 является “самым быстрым жёстким диском в мире” звучит как рекламный лозунг, но это правда. HyperDrive 4 обеспечивает великолепную пропускную способность до 114 Мбайт/с и мизерные задержки на чтение и запись, что и даёт рекордную производительность. При этом неважно, установите ли вы 2 Гбайт памяти или 16 Гбайт.

Результаты тестов, в которых последний продукт HyperOS доминирует, говорят сами за себя. И насчёт производительности есть ещё и личные впечатления, которые говорят больше, чем результаты тестов HyperDrive 4. В целом, отзывчивость системы выросла лучше, чем после любого другого обновления “железа”, а знакомые всем задержки (например, при запуске таких мощных приложений, как Adobe Photoshop) почти исчезли. Даже переход с одного ядра на два или схожие технологические улучшения, не дают прирост производительности такой же величины.

Мы хотели бы порекомендовать HyperDrive всем энтузиастам, но цена этого продукта, увы, далека от доступной. Несмотря на существенный прирост производительности и скорость, я бы не стал тратить 1 700 евро (и даже больше, так как нужно покупать память) на подобный продукт. Профессиональные пользователи, которые могут обернуть высокую производительность в доход, или администраторы баз данных, наверняка будут счастливы с подобным решением. По сравнению с RAM-накопителями предыдущего поколения здесь есть даже функция резервирования данных на жёсткий диск, предотвращающая их возможную потерю.

Кроме того, в ближайшие месяцы появится ещё больше SSD-накопителей на флэш-памяти, которые обещают быть лучше, а в 2008 году выйдет версия HyperDrive с интерфейсом SATA/300. В любом случае, нам нравится идея использования памяти SDRAM для сборки накопителей: она ещё покажет себя в лучшем свете, когда цены на оперативную память упадут, как и цены на флэш-память. Если оценивать сферу использования подобных дисков, то неплохо записать на них операционную систему и часто использующие приложения. Конечно, если ёмкость доступных решений составит 16 или 32 Гбайт. В скором будущем, как мы надеемся.