17 PCI-Express SSD's round-up: de snelste SSD's

Test

We hebben de PCI-Express SSD’s getest met een systeem gebaseerd op een Core i5 en een ASRock Z97 Extreme6 moederbord. Dit bord is een van de weinige die ondanks zijn Z97-chipset toch een M.2-slot volledig van bandbreedte kan voorzien. De tests worden uitgevoerd onder Windows 8.1, hoewel we natuurlijk uitvoerig hebben gecontroleerd of het gebruiken van Windows 10 geen prestatieverschil zou opleveren.

Iometer tests

Middels Iometer bepalen we allereerst de random lees- en schrijfsnelheid met 4kB datablokken. Juist deze tests met kleine datablokken zijn als indicatie voor de prestaties van SSD’s in de praktijk van groot belang: in Windows, maar ook in andere besturingssystemen is 4kB in de regel de meest gebruikte blokgrootte waarmee harde schijven en SSD’s worden aangestuurd. De test doen we met queue-depth 1, 2, 4, 8, 16 en 32. Deze queue-depth geeft aan hoeveel gelijktijdige instructies er op een SSD worden afgevuurd. Bij QD32 kunnen SSD’s zich van hun beste kant laten zien, maar juist de prestaties bij lage queue-depth zijn van groot belang bij consumententoepassingen.

Met Iometer meten we ook de lees- en schrijfsnelheid bij grote datablokken van 1 MB. Deze test doen we bij QD32, maar juist bij dergelijke datablokken maakt de hoeveelheid parallelle verzoeken weinig tot niets uit, omdat de SSD-controller die uitstekend kan verdelen over meerdere SSD-kanalen.

Verder simuleren we de toegangspatronen van een file server en een database server met Iometer. De database test bestaat geheel uit random operaties ter grootte van 8 kB, waarvan 67% leesopdrachten en 33% schrijfopdrachten. De fileserver test uit 80% leesopdrachten en 20% schrijfopdrachten, waarbij de transfer sizes als volgt zijn verdeeld: 10% 512 bytes, 5% 1 kB, 5% 2 kB, 60% 4 kB, 2% 8 kB, 4% 16 kB, 4% 32 kB en 10% 64 kB. Zowel de file server als database test voeren we opnieuw uit met queue-depth 1, 2, 4, 8, 16 en 32.

Alle Iometer tests voeren we uit met volledig gerandomiseerde data, waardoor SSD-controllers met compressietrucs daar geen profijt uit kunnen behalen. Ook draaien alle verschillende tests minimaal 30 seconden per stuk, veel langer dan vergelijkbare tests die onderdeel uitmaken van diverse benchmark tools.

AS SSD

Hoewel we feitelijk alle relevante synthetische testdata uit Iometer kunnen halen, draaien we alsnog ook de populaire AS SSD benchmark, dat intern ook is gebaseerd op de prestaties bij 4kB datablokken (QD1 en QD64) en sequentiële lees- en schrijfprestaties. Hoewel dus redundant ten opzichte van de Iometer tests, heeft AS SSD twee voordelen: allereerst worden de scores netjes omgezet in een duidelijke totaalscore, die goede eerste indruk van de prestaties van een SSD geeft. Daarnaast kun je AS SSD ook simpel thuis draaien en zo scores eenvoudig vergelijken.

Real-world benchmarks: PCMark

Voor consumententoepassingen zijn real-world benchmarks PCMark7 en PCMark8 veel belangrijker. PCMark7 simuleert de hardeschijftoegang van echte programma's en geeft aan wat de prestaties van de drive zijn in verschillende scenario’s. De totaalscore geeft een maat voor algemeen gebruik, de deelscores geven een indicatie van de snelheid bij verschillende gebruiksmodellen. De zogenaamde traces zijn gebaseerd op software uit het Windows 7 tijdperk. PCMark 7 speelt de scenario’s in real-time af; prestatiewinsten die je in werkelijkheid niet zou bemerken, zie je bij PCMark 7 dan ook niet in de scores terug.

We tonen daarnaast PCMark7 'Raw' scores. Hierbij is de idle-tijd weggelaten, waardoor de scores niet meer één-op-één correleren met de prestaties van de applicaties in de praktijk, maar je kunt wel mooi het daadwerkelijke prestatieverschil tussen SSD's zien.

Voorts draaien we PCMark8, de nieuwste versie van de benchmark. Ook deze benchmark heeft weer een harde schijf/SSD test, opnieuw gebaseerd op traces, maar nu van moderne software. PCMark 8 bevat traces van Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Adobe Indesign, Adobe After Effects, Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft PowerPoint, World of Warcraft en Battlefield 3.

Continutests

Ten slotte doen we nog een tweetal continutests, waarbij we een workload voor 30 minuten op een SSD draaien, en per minuut de gemiddelde prestaties bepalen. Allereerst doen we dit met de Iometer 4kB random write test, daarnaast met de Iometer database simulatie. Beide continutests worden uitgevoerd met QD32 en op een bestand dat 75% van de capaciteit van het aanwezige flashgeheugen beslaat. Meer informatie over deze continutests verderop. Voor consumententoepassingen zijn deze continutests van weinig belang, voor het professioneel inzetten van SSD’s – bijvoorbeeld in servers – zijn de resultaten van deze tests juist belangrijker dan welke andere benchmark dan ook.

Consistentietests

Onder consistentie verstaan we hoe de prestaties van seconde tot seconde kunnen afwijken. Om de consistentie in kaart te brengen draaien we opnieuw een Iometer 4kB random write QD32 workload, maar in plaats van het iedere minuut bepalen van de prestaties bepalen we voor iedere seconde een gemiddelde. Laat het maar direct gezegd zijn: de consistentie van prestaties is voornamelijk iets wat voor de enterprise markt van belang is. Wie een SSD in een heavy duty database-server plaatst, wil er zeker van zijn dat de prestaties van de gebruikte storage voorspelbaar zijn: grote pieken en dalen kunnen leiden tot onvoorspelbaar gedrag van workloads. Voor consumentengebruik is het eigenlijk (vrijwel) niet van belang, behalve dat de prestatieconsistentie zonder meer een effect heeft op de prestaties van SSD's wanneer je ze in RAID 0 plaatst. Immers, bij een RAID 0 array worden blokken data om en om naar twee of meer disks geschreven en voor de prestaties geldt in feite dat de langzaamste schijf ("de zwakste schakel") het uiteindelijke prestatieniveau bepaalt. Wanneer één schijf een matige consistentie van prestaties heeft, zullen de algehele prestaties van een RAID 0-array relatief laag zijn, aangezien de kans dat één van beide "een dipje" heeft dan relatief groot is.

Het stroomverbruik van M.2 en PCI-Express SSD’s kunnen we helaas nog niet meten, vanwege het ontbreken van de stroomconnector die we door een ampèremeter kunnen lussen. We werken echter nog altijd aan een oplossing hiervoor.