DOM, в котором живёт Flash.

Введение

Большинство пользователей если не сталкивались на практике с устройствами Flash-памяти, то, по крайней мере, представляют, что это такое и где их можно использовать. До недавнего времени также считал и я, но, как оказалось, был не вполне прав. Известие о том, что Flash-память используется в устройствах хранения данных, имеющих IDE-интерфейс, станет для некоторых читателей если не откровением, то, по крайней мере, неожиданностью. Попробуем вместе с Вами разобраться, что представляют подобные накопители, и чем они отличаются от других - более традиционных и привычных для нас винчестеров. Производителей интригующих новинок на рынке пока немного, а точнее сказать всего один: компания Transcend - с ее продуктом нам и предстоит познакомиться.

Transcend TS64MDOM40V

Официальное название интересующих нас устройств - IDE Flash Module. Существуют они у компании Transcend в двух исполнениях: 40- и 44-контактном. Первый тип устройств является низкопрофильным, а второй - высокопрофильным. В нашем случае разговор мы поведем о 64 мегабайтном модуле с 40-контактным разъемом. Маркировка продукта сразу позволяет понять, с чем именно Вы имеете дело. Цифры после буквенного сочетания TS говорят об объеме устройства, выраженного в мегабайтах, а две цифры в конце перед буквой V информируют о количестве контактов в разъеме.

Фотографии IDE Flash модуля, установленного в материнскую плату, дают представление о его размерах: они очень небольшие - 59х27.3х7.3 мм. Устройство рассчитано на работу с напряжением 3.3 или 5 В. Носитель поддерживает режим PIO4, позволяющий осуществлять передачу данных со скоростью до 16.7 Мб/с. Диапазон температуры, пригодный для функционирования модуля, составляет от 0 до 85 градусов Цельсия. Носитель способен выдержать миллион циклов записи/стирания и имеет время наработки на отказ 1000000 часов. Надежность разъема оценивается производителем в 10000 подключений.
Для того чтобы охарактеризовать данное устройство более подробно, следует отметить, что оно полностью совместимо с устройствами и операционными системами, поддерживающими стандарт IDE. Встроенная функция ECC позволяет обеспечить передачу данных без ошибок. Поддерживаются режимы Auto Sleep и Power Down. В модуле реализована функция защиты от записи. Необходимо также добавить, что диапазон объемов подобных устройств компании Transcend составляет от 16 Мб до 1 Гб.
Модуль Flash-памяти поставляется в прозрачной пластиковой упаковке, где помимо него находится также силовой кабель, имеющий с одной стороны стандартный четырехконтактный разъем, а на другом конце миниатюрный двухконтактный разъем, подключаемый непосредственно к накопителю.

Методика тестирования

Несмотря на всю свою внешнюю непохожесть на винчестеры, продукт компании Transcend «претендует» на аналогичное функциональное применение, поэтому для его тестирования использовались следующие программы:

WinBench 99 2.0;
IOMeter 2003.02.15.

Тестовая система была следующей:

Системная плата – Albatron PX865PE Pro;
Центральный процессор – Intel Pentium 4 2.4 ГГц;
Жесткий диск – IBM DTLA-307015 15 Гб;
Графический адаптер – Radeon 7000 32 Мб;
ОЗУ – 256 Мб;
Операционная система – Microsoft Windows 2000 с Service Pack 4.

Для того чтобы сопоставить результаты, полученные для IDE Flash-модуля компании Transcend c аналогичными показателями для жестких дисков в большинстве тестов принимал участие винчестер Samsung SP0411N, который тестировался в режиме UDMA/133 на контроллере Promise Ultra133 TX2.

Результаты тестирования

К сожалению, из за малого объёма DOM полный цикл тестов Winbench нам пройти не удалось. Так что придётся ограничиться графиком линейного чтения:

Transcend TS64MDOM40V
Samsung SP0411N

На графиках внутреннего трансфера мы видим характерную картину для устройств подобного рода. Модуль Flash-памяти демонстрирует в целом постоянную линейную скорость чтения, за исключеним ряда вертикальных остроконечных провалов. График скорости чтения данных с поверхности пластин у винчестера Samsung можно считать практически идеальным. Ряд горизонтальных участков ступеньками постепенно опускается по мере продвижения к центру диска. Но даже при подобном пошаговом падении скорости чтения у винчестера Flash-модуль практически на порядок уступает по быстродействию своему оппоненту. Сразу становится понятно, что по данному показателю продукт компании Transcend вряд ли сможет составить конкуренцию любому современному жесткому диску.



IOMeter: Access Time

Для измерения Average Access time был сделан паттерн для IOMeter, в котором при глубине очереди=1 на диск посылались запросы на чтение и запись блоков данных по 512байт.


Определение времени доступа у Flash модуля дает очень впечатляющий результат при чтении: всего лишь 0.59 мс, что примерно на порядок меньше типового значения для лучших SCSI-винчестеров. Для записи время доступа получилось значительно больше: оно в десятки раз больше того, что мы видим для операции чтения. Связано это с особенностью технологии Flash-памяти: запись данных (программирование) осуществляется в нее побитно или побайтно.

IOMeter: Sequential Read

При помощи этого паттерна мы измеряем зависимость скорости линейного чтения от размера блока данных. В таблице приведена скорость чтения (в МБ/сек.) с модуля DOM и жёсткого диска Samsung SP0411N от размера блока данных.

Этот тест очень наглядно показывает, что Flash-модуль никоим образом не может составить конкуренцию жесткому диску по этому показателю. Единственный момент, в котором он выглядит предпочтительнее – так это то, что он меньшими темпами теряет скорость при уменьшении размера блока данных до минимальной величины.

IOMeter: Sequential Write

Этот паттерн отличается от предыдущего только "знаком" операции - мы теперь не читаем данные с диска, а пишем на него.

Картина, получившаяся после проведения теста на последовательную скорость записи, также говорит явно не в пользу накопителя компании Transcend. Винчестер выглядит значительно предпочтительнее. Правда, вновь можно отметить тот факт, что при уменьшении размера блока данных у Flash-модуля падение скорости происходит в значительно более слабой степени.

IOMeter: Random Read/Write

Чтобы понять, при каком размере запрашиваемого блока данных для Flash-модуля заканчивается случайный доступ и начинается последовательный, попробуем нагрузить его при помощи еще одного специфического паттерна.


График значений, полученных в ходе определения скоростей случайного чтения и записи, показывает, что наиболее «уязвимой» характеристикой Flash-модуля является вторая. Причина этого, как уже говорилось выше, связана с технологическими аспектами. При чтении модуль выходит на максимальную скорость при блоках больше 32КБ, а максимальная скорость записи, по всей видимости, не была достигнута даже на 1МБ блоках.

IOMeter: Workstation


Использование паттерна Workstation, имитирующего работу дисковой подсистемы обычного настольного компьютера и характеризующегося большой долей запросов на запись, приводит к тому, что Flash-модуль демонстрирует стабильные результаты при всех глубинах очереди команд, используемых в запросах, и также «стабильно» он отстает от жесткого диска.
Причины подобного отставания, очевидно, кроются в не слишком впечатляющих показателях Flash-памяти, примененной в накопителе Transcend при выполнении им операций записи. Определенное увеличение превосходства винчестера, наблюдающееся при увеличении глубины очереди команд, вызвано его способностью осуществлять оптимизацию своей работы в отличие от своего конкурента.

IOMeter: Fileserver

А теперь попробуем померить скорость DOM в качестве дисковой подсистемы сервера. В таблице приведены значения Total I/O (т.е. количество обработанных диском запросов в секунду).

Наконец, пришел праздник и на улицу накопителя компании Transcend. При применении паттерна Fileserver, имитирующего типовую нагрузку на файл-сервер, он совершенно явно и уверенно берет верх над своим оппонентом. Причина подобного превосходства кроется в том, что в отличии от предшествующего паттерна в текущем используется значительно меньший удельный объем операций записи. А уж случайное чтение flash-диск делает значительно быстрее, чем жёсткий диск.
Сокращение отрыва Flash-модуля от винчестера по мере увеличения глубины очереди команд опять связано со способностью последнего оптимизировать свою работу.

IOMeter: Webserver


Еще один тест, где видно неоспоримое преимущество Flash модуля над жестким диском, связан с использованием паттерна Webserver, воссоздающего типичную нагрузку на Web-сервер. Накопитель Transcend снова демонстрирует значительное превосходство над винчестером в подобной роли. Пожалуй, в этом случае оно даже более значимо, чем в случае применения паттерна Fileserver. Преимущество IDE-модуля, как и в предыдущем случае также уменьшается при увеличении глубины очереди запроса, но происходит это несколько меньшими темпами. Причиной очередной победы накопителя Transcend вновь стало минимальное время доступа при чтении, а в паттерне Webserver используются только такие операции.

Подведение итогов

Испытания, которым мы подвергли Flash-накопитель компании Transcend, имеющий несколько непривычное для нас исполнение и предназначение, позволили дать некоторые ответы на мучавшие нас с момента знакомства вопросы. В первую очередь: могут ли в ближайшее время подобные изделия реально заменить собой жесткие диски? Ответ здесь достаточно очевиден: нет, их время еще не пришло.
Основные рабочие характеристики IDE Flash-модулей в большинстве своем отстают от тех, какими обладают современные винчестеры. Это касается объема, скоростей последовательной записи и чтения. Немаловажным фактором является и ценовой фактор. Нет необходимости объяснять, что мегабайт емкости жесткого диска по-прежнему стоит значительно меньше, чем у продуктов, выполненных на основе Flash памяти. Но не все так плохо. Протестированный нами IDE-модуль обладает таким ценным качеством как очень небольшое время доступа при считывании данных. По этому параметру он значительно превзошел противопоставляемый ему винчестер. Очевидно, что благодаря именно этому показателю накопитель компании Transcend смог продемонстрировать свое преимущество над жестким диском Samsung при тестировании, когда использовались паттерны Fileserver и Webserver. Таким образом определилась область его предпочтительного применения – IDE-модуль вполне подойдет для установки в небольшие сервера, не требующие очень больших емкостей у накопителей, и в работе которых лимитирующим фактором является время доступа при чтении. Само собой, что оптимальной ситуацией будет та, когда Flash-накопитель будет использоваться только для считывания с него данных, поскольку один миллион гарантированных производителем циклов перезаписи может существенно ограничить его срок службы в роли элемента дисковой подсистемы File- или Web-сервера – даже, несмотря на его превосходство в скорости произвольной записи перед винчестерами. Тем более, что последовательная скорость записи у IDE-модуля Transcend все равно значительно меньше чем скорость чтения, а время доступа во время этой процедуры достаточно велико. По этой причине Flash-накопители являются наилучшим выбором для использования в Web-серверах, где в случае необходимости динамичного изменения хранимой на них информации для этих целей можно использовать дополнительный жесткий диск.
Возьмем на себя смелость предположить, что в обозримом будущем существенного изменения на рынке накопителей с традиционным IDE- интерфейсом глобальных изменений не произойдет и главенствовать здесь будут все же жесткие диски, но появление более совершенной Flash-памяти с улучшенными характеристиками способно изменить ситуацию и значительно увеличить ее привлекательность для использования в подобных модулях. Если новый продукт компании Transcend начнет пользоваться покупательским спросом на рынке, то вполне вероятно, что мы увидим и IDE Flash-накопители от других производителей.

Благодарим компанию "АК-Цент Микросистемс" за предоставленный на тесты Transcend TS64MDOM40V.