Dos en uno: Intel Optane Memory H10 (parte 2)

Parte 1 >> Parte 2

Prueba de manejo de AnandTech - El destructor

El Destructor es una prueba extremadamente larga que replica patrones de acceso a aplicaciones con grandes cantidades de E / S. Como cuando se usa en condiciones reales, las unidades a veces tienen un breve descanso, lo que permite el uso de recolección de basura en segundo plano y limpieza de caché, pero estos tiempos de inactividad están limitados a 25 ms, por lo que no es necesario pasar una semana completa para realizar una prueba. Las pruebas de AnandTech Storage Bench (ATSB) no incluyen el lanzamiento de aplicaciones reales que generaron cargas de trabajo, por lo que las estimaciones no son muy sensibles a los cambios en el rendimiento de la CPU y la RAM de nuestro nuevo banco de pruebas, pero la transición a una versión más nueva de Windows y controladores nuevos puede tener un efecto notable.



Evaluamos los resultados de esta prueba informando el rendimiento promedio del disco, la latencia promedio de E / S y la energía total consumida por la unidad durante la prueba.



El Intel Optane Memory H10 en realidad funciona mejor en The Destroyer con el almacenamiento en caché deshabilitado, con el Optane completamente inactivo. Esta prueba no deja mucho tiempo para la optimización en segundo plano de la colocación de datos, y la cantidad total de datos movidos es mucho mayor que el caché Optane de 32 GB. 512 GB de QLC NAND carece de rendimiento para la limpieza oportuna de la caché.





El lado QLC del Optane Memory H10 en sí tiene puntajes de latencia promedio pobres del percentil 99, y la falta de memoria caché solo exacerba la situación. Incluso el disco duro 7200RPM funcionó mejor.





Las latencias promedio de lectura para el Optane Memory H10 son peores que todas las unidades basadas en TLC, pero mucho mejores que las HDD con o sin el caché Optane frente a él. En el caso de una grabación QLC H10, el SSD se envía al último lugar cuando finaliza el caché SLC.





El caché de Optane tiene un efecto positivo en el percentil 99 de la latencia de lectura H10, acercando la unidad al SSD Crucial MX500 y superando significativamente el modelo QLC 1LC 660p más grande. La latencia de escritura en el percentil 99 es terrible, pero incluso con un desbordamiento de caché que causa escrituras redundantes, el H10 no es tan malo como el Toshiba RC100 sin DRAM.

Prueba de manejo de AnandTech - Pesada

Nuestra prueba para cargas pesadas "Heavy" proporciona una carga de grabación proporcionalmente mayor que el "Destructor", pero lleva mucho menos tiempo. La cantidad total de datos grabados en la prueba pesada no es suficiente para llenar el disco, por lo que el rendimiento nunca cae a una condición de trabajo estable. Esta prueba es mucho más aplicable a los indicadores de consumo diario de energía, y su rendimiento máximo se ve significativamente afectado por el rendimiento máximo del variador. Los datos detallados sobre la prueba pesada se pueden encontrar en el artículo correspondiente en AnandTech. Esta prueba se ejecuta dos veces, una en un disco completamente borrado y una vez después de llenar el disco con grabación continua.



En la prueba pesada, el almacenamiento en caché acelera sin ambigüedades la Intel Optane Memory H10, llevando su velocidad de datos promedio al rango de SSD NVMe buenos basados ​​en TLC si la prueba se realiza en un disco vacío. El rendimiento de la tracción en las cuatro ruedas es aún mejor con un caché que sin él, pero en última instancia, Optane no puede ocultar el comportamiento del QLC NAND después de llenar el SLC. Ninguna de las unidades basadas en TLC se ralentiza cuando está llena tanto como las unidades QLC.





El promedio y el 99 por ciento de latencia para el H10 es aproximadamente el mismo que el de otras unidades TLC, solo cuando la prueba se ejecuta en un disco vacío. Cuando la Prueba pesada se ejecuta en un disco completo, con un caché SLC completo y un caché Optane inactivo, la latencia es aún peor que un disco duro de caché Optane. El retraso promedio de H10 en el caso de la tracción total sigue siendo significativamente mejor que cuando se usa solo una parte del QLC, pero el caché Optane no mejora en absoluto el percentil 99 del retraso.





La latencia de lectura promedio del H10 es significativamente peor cuando la prueba Heavy se ejecuta en una unidad completa, pero aún es ligeramente mejor que la SSD SATA. El retraso promedio de escritura es donde el QLC se ve particularmente mal, con un número entero H10 peor que el del HDD, y con el almacenamiento en caché de Optane deshabilitado, el retraso de escritura es diez veces mayor que el del SSD TLC.





El percentil de latencia de 99 lecturas para H10 sin almacenamiento en caché de Optane es un problema grave durante las pruebas de disco completo, pero el uso de la caché de Optane hace que la QoS de lectura vuelva a un rango decente para los SSD. 99 - El percentil de la demora de grabación se ve mal sin el caché Optane, y aún peor con él.

Prueba de manejo de AnandTech - Light

Nuestra prueba de conducción ligera tiene relativamente más sesiones consecutivas y menos profundidad de cola que la prueba The Destroyer o Heavy, y esta es, con mucho, la prueba más corta en general. Se basa principalmente en aplicaciones que no dependen mucho del rendimiento del disco, por lo que es más probable que los resultados de la prueba muestren el tiempo de inicio de las aplicaciones y las descargas de archivos. Esta prueba se puede considerar como la suma de todos los pequeños retrasos en el uso diario, pero si el tiempo de inactividad se reduce a 25 ms, se tarda menos de media hora en completarlo. Puede encontrar información detallada sobre la prueba Light en el artículo correspondiente en AnandTech. Como en el caso de la prueba ATSB Heavy, esta prueba se ejecuta dos veces: en una unidad que se ha limpiado completamente y después de llenar el disco con grabación secuencial.



La Intel Optane Memory H10 compite con las unidades NVMe de gama baja cuando la prueba Light se ejecuta en una unidad en blanco. Aunque el mayor rendimiento de una sola parte del QLC indica que la evaluación de todo el H10 probablemente se subestima. El rendimiento total del disco es peor que todos los SSD basados ​​en TLC, pero aún supera significativamente un HDD sin caché Optane.





La latencia promedio y del 99 por ciento de la Optane Memory H10 es competitiva en comparación con la TLC NAND, cuando la prueba se realiza en un disco vacío, e incluso con un disco lleno, los indicadores de latencia siguen siendo mejores que un disco duro mecánico.





El retraso promedio de escritura con un disco lleno es lo único que aísla e identifica el H10 como un disco NVMe por encima del nivel de entrada. Un Toshiba RC100 sin DRAM basado en TAM resultó ser peor en este escenario.





En contraste con los retrasos promedio, los retrasos del percentil 99 de lectura y escritura en el Optane H10 muestran que experimenta dificultades significativas al llenar. El caché de Optane no es suficiente para compensar la falta de caché SLC.

Rendimiento de lectura aleatoria

La primera prueba de rendimiento de lectura aleatoria utiliza lotes muy cortos de operaciones que se realizan de una en una y sin cola. Los discos obtienen suficiente tiempo de inactividad entre paquetes para que el ciclo de trabajo general sea del 20%, por lo que no es posible la regulación térmica. Cada paquete consta de 32 MB de lecturas aleatorias de 4 KB, de 16 GB de datos en disco. La cantidad total de datos leídos es de 1 GB.



Al probar la lectura aleatoria de paquetes cortos, los datos se colocan fácilmente en el caché Optane en la Optane Memory H10, por lo que supera todas las unidades de estado sólido basadas en flash, pero mucho más lento que los dispositivos de almacenamiento con Optane puro.

Largo rendimiento de lectura aleatoria

La prueba de rendimiento de la lectura aleatoria continua es similar a la prueba de nuestro conjunto de pruebas de 2015: se verifican las profundidades de cola de 1 a 32, y la productividad promedio y la eficiencia energética por QD1, QD2 y QD4 se indican como los principales indicadores. Cada profundidad de cola se verifica durante un minuto o 32 GB de datos transferidos, que es más rápido. Después de verificar la profundidad de cada cola, la unidad se enfría un minuto, por lo que es poco probable que la acumulación de calor afecte las profundidades más altas de la cola. Las operaciones de lectura separadas siguen siendo de 4 KB y ocupan 64 GB de disco.



Con una prueba de lectura aleatoria larga que abarca un rango de disco mayor que el que puede soportar el caché Optane, el rendimiento del H10 está a la par con los SSD basados ​​en TLC.


El caché Optane ofrece una pequeña ventaja en comparación con un almacenamiento QLC limpio a baja profundidad de cola, pero a mayores profundidades H10 con almacenamiento en caché habilitado, comienza a tomar una ventaja real sobre la parte QLC. Desafortunadamente, el rendimiento sigue siendo bastante bajo, y las unidades SSD flash superaron la legibilidad aleatoria de H10.

Rendimiento de escritura aleatoria

La primera prueba de rendimiento para la escritura aleatoria de paquetes cortos está estructurada de manera similar a la prueba de lectura, pero cada paquete toma solo 4 MB y la longitud total de la prueba es de 128 MB. Las operaciones de escritura aleatoria de 4 KB se distribuyen en un disco de 16 GB y se realizan de una en una, sin una cola.



El rendimiento de la grabación aleatoria de paquetes H10 cortos con el almacenamiento en caché habilitado es superior al que puede manejar cualquier mitad del disco individualmente, pero mucho menos que la suma de sus dos partes. El caché SLC adecuado en una unidad TLC es aún mejor que un caché Optane encima de QLC.

Al igual que con la prueba de lectura aleatoria continua, nuestra prueba de escritura aleatoria estable de 4 KB se ejecuta hasta un minuto o hasta 32 GB por profundidad de cola, que abarca 64 GB de disco y le da al disco hasta 1 minuto de tiempo de inactividad entre las profundidades de cola para garantizar el vaciado de caché. y enfriar el disco.



Con una larga prueba de escritura aleatoria que abarca un rango mucho más amplio que el caché Optane, el Optane Memory H10 va a la zaga de todos los competidores en función de la memoria flash. El software de almacenamiento en caché finalmente crea una carga adicional que proporciona un rendimiento mucho más bajo que la parte QLC en sí, utilizando solo el caché SLC.


El rendimiento de escritura aleatoria en el Optane Memory H10 es inestable, pero tiende a disminuir a medida que aumenta la profundidad de la cola. Dos capas de almacenamiento en caché, que se cruzan entre sí, no es la mejor receta para un funcionamiento estable.

Rendimiento secuencial de lectura

La primera prueba de rendimiento de lectura secuencial utiliza paquetes de datos cortos de 128 MB emitidos por operaciones fuera de turno de 128 KB. La prueba promedia el rendimiento en ocho paquetes, para un total de 1 GB de datos transferidos desde un disco que contiene 16 GB de datos. Entre cada paquete, el disco tiene suficiente tiempo de inactividad para mantener un ciclo de trabajo general del 20%.



El rendimiento de lectura secuencial de la Optane Memory H10 es mucho menor que el de las unidades basadas en TLC de alto rendimiento, pero comparable a las unidades NVMe de bajo nivel que se limitan a PCIe3 x2. El almacenamiento en memoria caché de Optane solo proporciona un aumento de velocidad de aproximadamente el 10% sobre la velocidad QLC pura, por lo que obviamente este no es el caso cuando los controladores de almacenamiento en caché pueden compartir efectivamente el acceso entre Optane y NAND.

La segunda prueba, lectura secuencial continua, utiliza profundidades de cola de 1 a 32, mientras que el rendimiento y la potencia se calculan como el promedio de QD1, QD2 y QD4. Cada profundidad de cola se prueba durante un minuto o hasta 32 GB de datos recibidos de un disco que contiene 64 GB de datos. Esta prueba se ejecuta dos veces: una desde el disco preparado mediante la grabación secuencial de los datos de la prueba, y otra vez después de que la prueba de grabación aleatoria mezcló todo, lo que condujo a una fragmentación dentro del SSD que es invisible para el sistema operativo. Estas dos estimaciones representan los dos extremos del uso real del disco, donde la distribución del desgaste y la modificación de los datos existentes crearán cierta fragmentación interna que afectará negativamente el rendimiento, pero generalmente no en la medida extrema que se muestra aquí.



En una prueba de lectura secuencial más larga, el almacenamiento en caché de Optane todavía no combina eficazmente el rendimiento de las piezas Optane y NAND H10. Sin embargo, al leer datos que no se han escrito secuencialmente, el caché Optane es de gran ayuda.


En esta prueba, el caché Optane es un poco molesto para las lecturas secuenciales en profundidades de cola poco profundas. Pero en el nivel de QD8 y superior, ofrece algunas ventajas en comparación con el uso exclusivo de QLC.

Rendimiento de escritura secuencial

Los paquetes de datos para la primera prueba de escritura secuencial están estructurados de manera idéntica a la prueba de lectura secuencial, con la excepción de la dirección de transferencia de datos. Cada paquete escribe 128 MB como operaciones de 128 KB realizadas en QD1. Se escribe un total de 1 GB de datos en un disco que contiene 16 GB de datos.



La velocidad de escritura secuencial de los paquetes cortos en la parte Optane en sí es muy baja, por lo que este es el caso cuando el lado QLC NAND ayuda mucho al Optane H10. Por lo tanto, el QLC H10 compite con unidades basadas en TLC, pero cuando el software de almacenamiento en caché interfiere con el H10, se obtiene un rendimiento de nivel SATA.

La prueba de escritura secuencial continua está estructurada de manera idéntica a la misma prueba de lectura, excepto por la dirección de la transferencia de datos. La profundidad de la cola varía de 1 a 32, y cada profundidad de cola se verifica durante un minuto o hasta 32 GB de datos transferidos, y luego hasta un minuto de tiempo de inactividad cuando el disco se enfría y recoge basura. La prueba se limita a una unidad de 64 GB.



La situación es generalmente similar a la prueba anterior, aunque aquí algunos NVMe de bajo nivel cayeron tan bajo que el puntaje de Optane Memory H10 ya no se ve tan terrible. Sin embargo, la parte QLC en sí misma es aún mejor en escritura secuencial continua que la configuración en caché.


No hay una tendencia clara en el rendimiento de H10 durante la prueba de escritura secuencial continua. Funciona principalmente entre las capas QLC y Optane, lo que significa que el software de almacenamiento en caché interfiere y no permite que las dos mitades trabajen juntas y proporcionen un mejor rendimiento que cada una de ellas individualmente. Es posible que al permitir más tiempo para borrar los cachés de Optane y SLC, veremos un comportamiento completamente diferente.

Rendimiento mixto de carga aleatoria

La prueba de lectura y escritura aleatoria mixta incluye mezclas que van desde lectura pura a escritura pura en incrementos del 10%. Cada mezcla se prueba durante 1 minuto o 32 GB de datos transferidos. La prueba se realiza con una profundidad de cola de 4 y está limitada por una capacidad de disco de 64 GB. En el intervalo entre cada mezcla, el variador recibe un tiempo de inactividad de hasta un minuto, por lo que el ciclo de trabajo total es del 50%.



El rendimiento del Optane Memory H10 en la prueba de E / S aleatoria mixta es peor que el de cualquier mitad del disco. La prueba cubre un rango más amplio que el que puede soportar el caché Optane de 32 GB, por lo que los intentos de almacenamiento en caché serán perjudiciales.


El Q10 H10 funciona de manera similar a la configuración de la memoria caché Optane durante la mitad de la prueba cargada de lectura, aunque el almacenamiento en caché hace que el rendimiento sea inconsistente. Durante la carga de escritura, la configuración del QLC puro tiene una velocidad significativa en comparación con el dispositivo H10 completo, hasta que el caché SLC se agota al final.

Rendimiento de carga secuencial mixto

La prueba de lectura y escritura secuencial mixta difiere de la prueba mixta al realizar un acceso secuencial de 128 KB en lugar de 4 KB en lugares aleatorios. También se lleva a cabo una prueba secuencial en la profundidad de la línea 1. El rango de mezclas probadas es el mismo, el tiempo y las restricciones en la transferencia de datos también son los mismos que los descritos anteriormente.



En la prueba de E / S mixtas en serie, el Optane Memory H10 es en promedio un poco mejor que el SSD SATA, pero sigue habiendo una brecha significativa entre el H10 y las unidades TLC de alto rendimiento. Este es otro escenario en el que el software de almacenamiento en caché de Optane no puede ayudar todo el tiempo, y el rendimiento general de H10 es ligeramente más bajo que un QLC NAND puro con su propio caché SLC.


El software de almacenamiento en caché conduce a un rendimiento inestable de Optane Memory H10. Pero la tendencia general es disminuir el rendimiento cuando la carga de trabajo se vuelve cada vez más laboriosa al grabar. QLC , .

Conclusión

La idea detrás de Optane Memory H10 es bastante intrigante. QLC NAND necesita mejoras de rendimiento para ser competitivo con los SSD basados ​​en TLC, y la memoria Intel 3D XPoint sigue siendo el sistema de almacenamiento no volátil más rápido del mercado. Desafortunadamente, demasiados factores reducen el potencial de H10. Estos son dos SSD separados en la misma tarjeta, por lo que en el lado NAND de la unidad, todavía se requiere una cierta cantidad de RAM, lo que aumenta el costo. El almacenamiento en caché está totalmente controlado por software, por lo que el controlador SSD NAND y el controlador Optane no pueden coincidir entre sí, y el software de almacenamiento en caché de Intel a veces tiene dificultades para usar ambas partes del disco al mismo tiempo.

Algunos de estos problemas se ven agravados por las condiciones de prueba; nuestro conjunto de pruebas fue diseñado teniendo en cuenta el almacenamiento en caché de escritura SLC, pero no un caché de dos niveles, que a veces funciona más como RAID-0. Ninguna de nuestras pruebas sintéticas logró activar la agregación de ancho de banda entre las partes Optane y NAND H10. Intel advierte que solo optimizaron sus algoritmos de almacenamiento en caché para patrones de almacenamiento reales, y es fácil ver cómo algunas de nuestras pruebas muestran diferencias que pueden ser muy significativas. (En particular, muchas de nuestras pruebas solo le dan al sistema la capacidad de usar solo el almacenamiento en caché a nivel de bloque, pero el software Intel también puede realizar el almacenamiento en caché a nivel de archivo). Pero esto solo enfatiza que Optane Memory H10 no es una solución universal para todos los sistemas de almacenamiento.

Para las cargas de trabajo más pesadas e intensas, colocar el pequeño caché Optane frente al QLC NAND solo aplaza la inevitable caída en el rendimiento. En algunos casos, intentar almacenar los datos correctos en la memoria caché provoca más problemas de rendimiento que buenos. Sin embargo, es poco probable que las aplicaciones reales que generan una cantidad tan grande de operaciones de E / S funcionen bien en un procesador portátil de 15 vatios. Agregar el caché Optane no podría convertir mágicamente una unidad de estado sólido de bajo nivel en un campeón, y el Optane Memory H10 probablemente nunca sea una buena opción para las PC de escritorio que pueden acomodar fácilmente una gama más amplia de opciones de almacenamiento que un ultrabook delgado.

Con cargas más bajas, que son más típicas para un ultrabook, Optane Memory H10, por regla general, compite con otros NVMe económicos y en buenas condiciones puede responder mejor que cualquier unidad flash NAND. Para el uso diario, el H10 es ciertamente preferible a una unidad QLC solamente, pero en comparación con las unidades basadas en TLC, se ve bastante débil. No tuvimos la oportunidad de realizar mediciones detalladas del consumo de energía de la Optane Memory H10, pero es poco probable que pueda proporcionar una mejor duración de la batería que las unidades de estado sólido de primera línea basadas en TLC.

Si Intel se toma en serio la idea de almacenar en caché QLC + Optane y quiere proporcionar un competidor serio para las unidades TLC, tendrán que hacer algo mejor que Optane Memory H10. Los SSD TLC casi siempre tendrán un perfil de rendimiento más estable que un dispositivo en niveles. El caché Optane en el H10 no es lo suficientemente eficiente para un buen rendimiento bajo cargas de trabajo pesadas, y con cargas bajas no puede aumentar el rendimiento lo suficiente como para darle al H10 una ventaja notable sobre los mejores discos TLC. En condiciones ideales, el rendimiento máximo de incluso QLC puro se ve muy rápido debido al almacenamiento en caché de SLC. Y, obviamente, Intel debería centrarse en mejorar el rendimiento en el peor de los casos, en lugar de optimizar los casos de uso que parecen casi instantáneos de todos modos.

Optane ha logrado un gran éxito en algunos segmentos del mercado de almacenamiento de datos, pero en el mercado de consumo todavía está buscando un nicho adecuado. QLC NAND también es relativamente joven e incomprensible, aunque recientemente la promesa de una reducción significativa de precios finalmente ha comenzado a cumplirse. La combinación de QLC y Optane aún puede crear un producto de consumo impresionante, pero Intel necesitará más trabajo que este SSD, que parece hecho a toda prisa.

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