Тест интерфейса Thunderbolt | Массив накопителей
На недавней выставке CES главный редактор американского Tomshardware Крис Ангелини (Chris Angelini) встречался с представителями компании LaCie – производителем хранилищ премиум класса, которую недавно купила Seagate. Их непродолжительная беседа оставила после себя несколько не отвеченных вопросов: сколько хранилищ можно подключить по цепочке через интерфейс Thunderbolt и какова будет скорость, прежде чем система упрётся в бутылочное горлышко интерфейса? Что нужно сделать, чтобы полностью насытить флагманский периферийный интерфейс в области PC? LaCie вызвалась помочь нам это выяснить. Главный инженер компании Майк Михалик (Mike Mihalik) сделал всё возможное, чтобы создать и передать в руки наших испытателей хранилище Thunderbolt общей ёмкостью 240 Тбайт.
Тест интерфейса Thunderbolt | Особенности
В двух словах Thunderbolt можно описать как кабельное продолжение шины PCI Express. По электрическим показателям интерфейс идентичен DisplayPort. Тем не менее, DisplayPort может задействовать только 5,4 Гбит/с пропускной способности линии Thunderbolt, в то время как устройства хранения – все 10 ГБит/с. Thunderbolt использует четыре линии по 10 Гбит/с, по две в каждую сторону. Компания Apple первой разместила Thunderbolt в MacBook Pro в 2011 году. Производители PC-систем были более медлительны, хотя Acer, Asus и HP официально заявляли о поддержке технологии. Покупателям материнских плат будет полезно знать, что поддержкой Thunderboard сейчас обладают модели от Asus, ASRock, Gigabyte и MSI. Если вы хотите узнать о Thunderbolt более подробно, не пропустите нашу статью «Thunderbolt: всё, что необходимо знать об интерфейсе».
Тест интерфейса Thunderbolt | Почему Mac?
Следуя совету Михалика, мы проводим тесты на MacBook Pro с экраном Retina. У этого человека большой опыт в области тестирования систем хранения, и в частности с бенчмарками Disk Speed Test и AJA System Test, которые мы будем использовать. Сначала мы предполагали тестировать с помощью Iometer, также представленным на Mac, но Михалик находит этот бенчмарк не надёжным. Как вы могли заметить на изображении выше, оба разъёма Thunderbolt заняты. Apple Disk Utility может создать и управлять RAID-массивом либо через два разъёма сразу, либо через каждый по-отдельности. Поскольку утилита отслеживает диски по-отдельности, а не их позицию в хранилище, нам легко переключаться между двумя и одним разъёмом в цепочке и отслеживать влияние на производительность.
Тест интерфейса Thunderbolt | Различные накопители
По ходу статьи вы поймёте, что с помощью данного исследования мы пытаемся ответить на два вопроса:
- Сколько накопителей можно присоединить к одному или двум разъёмам Thunderbolt?
- Какова реальная максимальная скорость при подключении хранилища через Thunderbolt?
Чтобы на них ответить мы протестировали множество конфигураций, от одного накопителя USB 3.0 до массива из хранилищ. На изображении вы видите пару хранилищ LaCie Little Big Disk с разъёмом Thunderbolt, в каждом по два SSD на 512 Гбайт.
Тест интерфейса Thunderbolt | Негативная сторона хранилища на 240 Тбайт
Хотя тесты производительности хранилища на 240 Тбайт порадуют любого энтузиаста, Михалик сделал одно интересное замечание. Будет ли кто-нибудь на самом деле использовать 240 Тбайтовый том в RAID 0 состоящий из 60 накопителей? Нет. Если что-то случится с одним из 60 накопителей, то весь том даст сбой. Поэтому наше исследование носит исключительно теоретический характер, хотя и доказывает некоторые предположения. Если бы это был реальный массив для настоящих приложений, мы бы использовали конфигурацию RAID с определённым уровнем отказоустойчивости, например RAID 5 или RAID 6 (для двойного предотвращения отказов). Естественно, уровень производительности при этом изменится.
Тест интерфейса Thunderbolt | Когда программная среда лучше аппаратной
Мы спросили Майка Михалика (Mike Mihalik), не лучше ли было бы для тестов такого типа использовать систему с выделенным аппаратным RAID контроллером. Он ответил отрицательно. В наши дни процессоры уровня Core i7 в MacBook Pro настолько быстры, что в среднем процент выделенных на вычисления для RAID 0 ресурсов не превышает 2% — это незначительная цифра, которая на работу других приложений не повлияет. От дискретного контроллера прироста производительности мы не почувствуем. Кроме того, аппаратные контроллеры RAID обычно используют собственные процедуры форматирования, определяющие какие данные, на какой накопитель в хранилище должны записываться. При программной конфигурации RAID, которую обеспечивает Apple Disk Utility, пользователи могут доставать диски, менять их местами, а система сама переконфигурирует массив за несколько секунд. С обычными аппаратными конфигурациями RAID такое проделать невозможно.
Тест интерфейса Thunderbolt | Куда же без ошибок?
Теоретически к одному разъёму Thunderbolt по цепочке можно подключить до шести устройств. У нас есть двенадцать хранилищ, подключённых к двум разъёмам, в каждом по пять накопителей ёмкостью 4 Тбайт, в совокупности на одном ноутбуке мы должны получить том на 240 Тбайт. Однако под Mac OS 10.7.5, Михалик не смог заставить работать более шести хранилищ одновременно, будь то конфигурация 1 x 6 или 2x 3. Она должна работать, но не работает. В ОС версии 10.8.2, мы увидели все двенадцать хранилищ, но накопители определились только в одиннадцати из них. Если точнее, определись 59 из 60 накопителей, но чтобы хранилище 5big работало правильно, нужны все накопители. В результате мы получили 220 Тбайт активного пространства в одном томе. Михалик считает, что ошибка либо в драйверах, либо в ОС, сейчас он выясняет это со специалистами Apple.
Тест интерфейса Thunderbolt | Внутренний загрузочный SSD
Давайте начнём с самого начала. На изображении представлены результаты нашего внутреннего накопителя на 512 Гбайт в утилите Disk Speed Test. Обратите внимания, что это показатели теста загрузочного диска, поэтому надо сделать скидку на обмен данными, связанный с операционной системой и сопутствующими программами. Нам понравилось, что Disk Speed Test показывает список видео форматов и разрешений, которые будут без проблем работать с накопителем с таким уровнем пропускной способности, хотя хотелось бы, чтобы список доходил до разрешений вплоть до 4K.
Тест интерфейса Thunderbolt | Загрузочный SSD USB 3.0
Не желая отказываться от старых версий ОС, мы запустили Mac OS 10.8.2 с накопителями LaCie Rugged USB 3.0 Thunderbolt. Данная модель использует SSD на 120 Гбайт, а подключаем мы её через интерфейс USB 3.0. Результаты этого накопителя мы добавили для сравнения с более ёмким внутренним твердотельным накопителем. Загрузить Mac OS с внешнего накопителя довольно легко, но вы потеряете в производительности. Грустно видеть, как скорость SSD находится на таком низком уровне, особенно при подключении через интерфейс 5 Гбит/с.
Тест интерфейса Thunderbolt | Скорость одного хранилища Thunderbolt
Пришло время нагрузить работой наш первый разъём Thunderbolt. На изображении представлены показатели Disk Speed Test для одного хранилища 5big с пятью накопителями по 4 Тбайт в массиве RAID 0. В самом лучшем случае, работая на внешних дорожках пластин, скорость последовательных операций у последней модели HDD Barracuda XT достигала примерно 190 Мбайт/с, на внутренних дорожках она резалась почти вдвое. Пять таких дисков в корпусе дают вполне ожидаемые результаты, не считая некоторых потерь и учитывая, что том RAID 0 не всегда отлично масштабируется с добавлением новых накопителей. Обратите внимание, что производительность одного хранилища удовлетворяет требованиям всех вышеперечисленных видео форматов, кроме одного (1080p59.94, чтение 12-bit RGB 4:4:4).
Тест интерфейса Thunderbolt | 2 x 5big через отдельные каналы
Добавив ещё одно хранилище, мы провели другой тест, чтобы подтвердить результаты Disk Speed Test. AJA System Test – это простая утилита для измерения скорости работы системы хранения данных в OS X, результаты которой также выводятся в виде графика. Здесь мы тестируем два полных хранилища 5big подключённых к отдельным разъёмам Thunderbolt. На графике ввода/вывода больших перепадов нет, однако AJA показала скорость записи 1356 Мбайт/с, а Disk Speed Test — только 1103 Мбайт/с. Эти тесты мы проводим один за другим, но не одновременно. Михалик утверждает, что в зависимости от объема закэшированных данных, их расположения на дисках, сопутствующих вычислений и т.п., может получаться 10-ти процентная разбежка между тестами.
Тест интерфейса Thunderbolt | 2 x 5big по цепочке через один канал
Насколько снизится скорость при подключении цепочки хранилищ через один разъём Thunderbolt вместо двух? Говоря другими словами, если ли смысл платить за два разъёма вместо одного? Конфигурацию накопителей и тестов мы не меняли, а просто отключили одно хранилище от разъёма MacBook и присоединили его к свободному порту Thunderbolt первого хранилища. Результат – потеря производительности почти 40%. Несмотря на снижение скорости, этого всё равно достаточно для требований всех видео форматов представленных в Disk Speed Test.
Тест интерфейса Thunderbolt | 4 x 5big через отдельные каналы
Давайте удвоим количество накопителей. Мы подключили по два хранилища 5big на каждый разъём Thunderbolt в MacBook, или по 40 Тбайт на каждый канал. Если учесть 10-ти процентную разбежку, ситуация действительно отрезвляет. Судя по показателям, разницы между одним и двумя хранилищами на каждый разъём нет. 5big по максимуму использует пропускную способность Thunderbolt. Новость не очень радостная. Если подсчитать, что каждый канал интерфейса Thunderbolt обеспечивает 10 ГБит/с (1250 Мбайт/с), а мы имеем четыре канала, то автоматически рассчитываешь на большее.
Тест интерфейса Thunderbolt | 4 x 5big по цепочке через один канал
Когда мы подключаем том на 80 Тбайт к одному порту Thunderbolt, разницы нет. Пропускная способность находится в пределах 700 — 800 Мбайт/с, как у двух хранилищ, подключённых по цепочке в один разъём ноутбука. На данном этапе увеличение количества накопителей не влечёт повышение скорости.
Тест интерфейса Thunderbolt | 2 x Little Big Disk (SSD)
Чтобы вы не мучили себя сомнениями, что, возможно, SSD в таких условиях обгонят жёсткие диски, мы протестировали два небольших хранилища LaCie Little Big Disks, в каждом установлено по два SSD на 512 Гбайт с интерфейсом SATA 6 ГБит/с (по характеристикам LaCie их скорость составляет 635 Мбайт/с). В начале статьи есть их фотография. Начнём с хорошей новости: распределение хранилищ по двум разъёмам Thunderbolt даёт существенное преимущество, особенно в операциях чтения. Плохие новости: нам так и не удалось превысить показатели предыдущего тестирования, даже с четырьмя SSD, подключёнными к двум разъёмам. По словам Михалика, эти цифры совладают с результатами его тестирования в лаборатории LaCie. Сегодня система с двумя разъёмами Thunderbolt вряд ли сможет превысить уровень в 1400 Мбайт/с.
Тест интерфейса Thunderbolt | За кулисами LaCie
После нескольких часов тестирования, Майк Михалик (Mike Mihalik) и другие сотрудники компании провели для нас небольшую экскурсию по комплексу LaCie. Хотя штаб-квартира LaCie находится в Париже, производственное предприятие в США появилось в городе Тигард, штат Орегон, в 1987 году, а французское отделение называется D2, и было основано в Париже в 1989 году. Большую часть своей истории компания была независимой, но дважды меняла руководство: сначала была Quantum, теперь – Seagate, однако парижское подразделение по-прежнему проводит большую часть исследовательской работы и тестов. Отделение в Хилсборо занимается маркетингом и техподдержкой, а также содержит производственный участок. Было очень интересно посмотреть помещение живой телефонной поддержки LaCie. Хотим выделить слово «живой», поскольку при звонке в службу тех поддержки в США, вы действительно говорите со специалистом из США.
Тест интерфейса Thunderbolt | Итог наших стараний
Итак, к чему мы пришли? Ну, во-первых, мы наткнулись на недокументированную ошибку в Mac OS – это очень хорошо. Что более важно, нам удалось продемонстрировать, что Thunderbolt оправдал большую часть надежд и обеспечил работу с подсистемами хранения очень больших объёмов. Но мы считаем, что самое главное – нам удалось определить потолок производительности интерфейса Thunderbolt. Понятно, что для задач, подразумевающих высокую пропускную способность, как, например, редактирование видео формата 4K, потребуется либо средний по объёму массив SSD либо большой массив HDD, распределённый между двумя основными разъёмами Thunderbolt. А если приложению нужно больше 1200 — 1300 Мбайт/с пропускной способности? Тогда вам не повезло, два разъёма Thunderbolt здесь не подойдут. Но лучше узнать об этом сейчас, чем выяснить это во время какого-нибудь критически важного процесса.
