43 PCI-Express SSD’s vergelijkingstest: Snel wordt mainstream!

Door


Prestaties over tijd (consistency)

In tegenstelling tot bij een harde schijf is bij ssd’s het prestatieniveau niet constant. Wanneer een ssd langdurig tussen pauzes wordt belast en/of wanneer een ssd vrij vol zit, kunnen de prestaties (flink) inzakken. Het prestatieniveau van ssd’s onder de meest extreme omstandigheden (ofwel het worst case scenario) kunnen vasthouden worden de steady state prestaties genoemd.

Garbage collector

Eerst wat achtergrondinformatie. Data kan op een ssd per zogenaamde 'pagina', hoeveelheden van meestal 4, 8 of 16 kB, weggeschreven en uitgelezen worden. Om data te kunnen wegschrijven moeten datacellen echter eerst gewist worden: dat kan alleen per blok. Zo'n blok bestaat uit 128, 256 of 512 pagina's. Dit gegeven zorgt ervoor dat ssd’s slimme trucjes moeten uithalen. Wanneer een aantal pagina's aan data verwijderd moet worden, moet eerst de rest van de data uit het blok gekopieerd worden naar een ander blok, waarna het gehele blok geleegd kan worden. In de praktijk betekent het dat ssd-controllers schrijfacties zoveel mogelijk opsparen, deze vervolgens tegelijk naar nieuwe, vers geleegde blokken uitvoeren en tegelijkertijd verwijderacties pas op gezette tijden uitvoeren. Op die momenten, wanneer de ssd niets te doen heeft, schakelt de in de controller ingebakken garbage collector in, die verwijderacties daadwerkelijk doorvoert op chipniveau en overgebleven data zo veel mogelijk combineert in volle blokken, om op die manier zo veel mogelijk blokken volledig leeg te kunnen maken. Wanneer de ssd echter lange tijd continu, dus zonder een seconde rust, gebruikt wordt, kan de garbage collector niet tussendoor aan de slag. Op een gegeven moment zijn er dan geen lege blokken meer over en zal de ssd tussen het uitvoeren van commando's door aan garbage collection moeten gaan doen. Het resultaat: de prestaties worden lager.

Overprovisioneren

Dat effect wordt versterkt als de ssd erg vol zit; het aantal geheel lege blokken waar direct data in geschreven kan worden is dan per definitie beperkt. Nu is iedere ssd altijd enkele procenten geoverprovisioneerd, wat betekent dat er fysiek meer geheugen inzit dan je via het besturingssysteem kunt gebruiken. Zo heeft een 512 GB ssd in de regel 512 échte gigabytes (512 x 1024 x 1024 x 1024 = 549.755.813.888 bytes) aan boord, terwijl er voor het besturingssysteem slechts 512 GB berekend met 1000 bytes per kilobyte beschikbaar is (512 x 1000 x 1000 x 1000, ofwel 512.000.000.000 bytes, ofwel 476,8 échte gigabytes). Het verschil van 7,5% is wat de garbage collector kan legen, ook wanneer de ssd helemaal volgeschreven is. Duurdere ssd’s zijn in de regel veel meer dan 7,5% geoverprovisioneerd, wat maakt dat ze minder snel en minder vaak de garbage collector tijdens het verwerken van data hoeven te gebruiken.

TLC, SLC, MLC

Er is nog een reden waarom ssd’s tijdens een workload na enkele seconden, minuten of nog langer qua prestaties kunnen inzakken. Veel consumenten-ssd's maken gebruik van zogenaamd tlc-geheugen, waarbij drie bits per cel kunnen worden opgeslagen. Handig om de kosten laag te houden, maar het beschrijven van tlc-geheugen gaat veel langzamer dan bij slc of mlc (1- resp. 2-bits per cel) geheugen. Dit wordt door sommige fabrikanten opgevangen door een buffer; een geheugenchip en/of een deel van het flashgeheugen dat als slc wordt aangestuurd en dus sneller kan worden beschreven. Het idee is dat schrijfacties eerst naar buffer gaan en later naar langzaam tlc worden weggeschreven. Is de workload echter zo lang dat de buffer vol zit, dan moet er rechtstreeks naar tlc worden geschreven, met lagere doorvoersnelheden en hogere toegangstijden tot gevolg.

PCMark 8 consistency test

Wij testen de steady state prestaties met behulp van de PCMark 8 consistency test. Hierbij wordt de gehele PCMark 8 storage test, dus alle tien de reeds gesproken traces, 18 keer gedraaid.

Vooraf wordt de gehele schijf twee keer volledig met data beschreven. Dit gebeurt twee keer, om er voor te zorgen dat ook de volledige overprovisionering ‘bezet’ is. Gedurende de acht degradatiefases van de testen wordt de volledige PCMark 8 benchmark gedraaid, met daar tussenin telkens een constante workload van random schrijfopdrachten gedurende achtereenvolgens 10, 15, 20, tot maximaal 45 minuten. Gedurende de steady state fase wordt de benchmark nogmaals vijf keer gedraaid, met telkens opnieuw vooraf 45 minuten random schrijfworkloads. Tijdens de recovery-fase mag de schijf weer ‘op adem komen’ en wordt de benchmark vijf keer gedraaid met telkens 5 minuten idle tijd vooraf. Gedurende die tijd kan de ssd de garbage collector en andere interne optimalisaties z'n werk laten doen.

Op de productpagina's kun je van elke geteste ssd uitgebreid de resultaten bekijken: voor elk van de achttien runs vind je daar zowel de gemiddelde doorvoersnelheid als de gemiddelde toegangstijden bij zowel de lees- als de schrijfacties. In de grafieken op deze pagina staat de gemiddelde doorvoersnelheid alsook de gemiddelde lees- en schijftoegangstijd van de vijf tests in de steady state fase. Deze waardes geven een uiteindelijk beeld van de prestaties van SSD's in een worst case scenario.

  • Bandwidth
  • Gemiddelde lees access time
  • Gemiddelde schrijf access time


Vergelijken

In deze review besproken 43 producten

  Meer producten (43)  

Lees ook deze harde schijf/ssd artikelen op Hardware.Info

Vond je deze review nuttig?

Lees dan voortaan onze uitgebreidste reviews als eerste én steun deze site, met een abonnement op Hardware.Info Magazine - nu ook alleen digitaal beschikbaar!

Hardware.Info maakt gebruik van cookies.
*