SSD Goldenfir T650-256GB - дноуглубительные работы в области современного ssd-строения

Совершенно типичный диск на контроллере sm2259xt, коими завален весь али, единственное что в нем оказалось нового — 96L qlc флеш, и в этом нет ничего хорошего.
Цель покупки была добыть диск на контроллере ys9082 (не потому, что он чем-то примечателен, а для ознакомления с новинкой), которые, судя по отзывам, активно продавались еще месяц назад в данном лоте. Но «выиграть» в алишную лотерею не удалось, что прислали — то прислали.

Ехал с треком RU*HK около 3х недель:


Упаковка оемная — запаянный антистатический пакетик, внутри прозрачного пупырчатого, внутри брендированного «Goldenfir» почтового пупырчатого, никаких коробок и ништяков не предусмотрено.


В нем скрывался нарядный корпус из белой пластмассы с малоинформативной этикеткой.


Сквозь который просвечивают красный светодиод, индицирующий питание (вообще их на плате 3, включая индикатор активности, но заметить его пульсации на общем фоне яркого пятна сложно — у него значительно меньшая яркость):


Внутри черная платка с sm2259xt и парой корпусов флеша с левой маркировкой «VS29F01TEME1» и, как позже подтвердилось, правдивой меткой в углу — N28A.


Скол сердечника дросселя был изначально. Неаккуратненько, но работать не мешает.



Ssd оказался записан (и прочитан) однократно по всему обьему, что показал смарт при первом включении (а так же рандомные данные читаемые по всему обьему), но разделов не создано:


Немного сведений о поддерживаемой функциональности от txbench и crystal disk info:


(скриншот CDI — после выполнения ряда тестов)

видно что DIPM/HIPM/DevSleep отключены, термодатчик(а он встроен в sm2259xt) тоже отключен.

Аппаратная конфигурация:

v0.559a
Drive: 0(ATA)
OS: 10.0 build 15063 
Model: SSD 256GB                               
Fw   : T0220A0 
Size : 244198 MB
From smart : [SMI2259XT] [T0220A0 00]
Controller : SM2259  
FlashID: 0x2c,0xd3,0x1c,0x32,0xc6,0x0,0x0,0x0 - Micron 96L(N28A) QLC 1024Gb/CE 1024Gb/die
Channel: 2
CE     : 1
TotDie : 2
Plane  : 4
Die/Ce : 1
Ch map : 0x05
CE map : 0x01
Inter. : 1
First Fblock  :    3
Total Fblock  :  492
Total Hblock  : 3816
Fblock Per Ce :  492
Fblock Per Die:  492
Original Spare Block Count :    47
Vendor Marked Bad Block    :     0
Bad Block From Pretest     :     4

И в rom mode, где можно увидеть весь список банков:

v0.559a
Drive: 0(ATA)
OS: 6.2 build 9200 
Model: SM2259AB-80-10000000                    
Fw   : 20141211
Size : 0 MB
Controller : SM2258AA in ROM Mode
Bank00: 0x2c,0xd3,0x1c,0x32,0xc6,0x0,0x0,0x0 - Micron 96L(N28A) QLC 1024Gb/CE 1024Gb/die
Bank02: 0x2c,0xd3,0x1c,0x32,0xc6,0x0,0x0,0x0 - Micron 96L(N28A) QLC 1024Gb/CE 1024Gb/die

контроллер sm2259xt, флеш micron n28a в 2х каналах (в таком обьеме больше никак не получается — каждый кристалл имеет обьем в 128GB и их требуется всего два).

Теперь перейдем к практическим тестам.
Краткая конфигурация стенда:
MB на H67
CPU i3-2120 (Sandybridge, 3.3GHz 2core+HT)
RAM 1*4GB
Windows 10/1703
SSD подключен к sata600 порту чипсетного контроллера в ahci режиме со стандартным драйером от ms — storahci.


чтение пустого (предварительно стерт secure erase) диска. демонстрация скорости sata интерфейса. практического смысла не имеет.


запись. видна многоступенчатая настройка slc-кеша.

в среднем ~30MB/s. в slc-кеш ~400MB/s, вторая ступень 40-50MB/s, и третья — 20MB/s.


чтение последовательно записанного диска. скорость чтения qlc 400MB/s. редкие всплески — некоторые участки остались в slc-кеше, там скорость превышает 500MB/s и именно ее видно в тестах на небольшой области — cdm, asssd, atto и прочих.


повторная запись, показательна на предмет того, как диск может вести себя в среде без поддержки трим (например внешний диск в системе без поддержки uasp).
14.5MB/s в среднем.
прошивки некоторых контроллеров умеют в такой ситуации отключать slc-кеширование и переходить на прямую запись. sm2259xt — не умеет, и продолжает гнать все данные через кеш.

График повторной записи в ином представлении (по оси X не обьем, а время), что позволяет рассмотреть некоторые подробности. большую часть времени скорость ~16-18MB/s, и редкие всплески записи в slc-кеш со скоростью до 400MB/s.


Тоже самое можно получить посредством hdtunepro/file benchmark:

обьем был ограничен 96GB исходя из предыдущих тестов. На графике чтения виды отдельные участки, переписанные в qlc. После завершения теста ssd портатил 3m50s на частичное переписывание slc->qlc.

Теперь эксперименты для проверки, сбрасывается ли slc-кеш в qlc в простое. Контроль фоновой активности диска выполнялся по потребляемому току. Предварительно диск был очищен и на него записано 40GB (чуть меньше обьема slc-кеша, который показали предыдущие тесты).
После записи 40G никакой фоновой активности не наблюдалось, диск сразу заснул

Запись дополнительно 16GB:

В доступный slc-кеш они уже не влезли. По скорости чтения видно, что часть обьема осталась в кеше (читается ~500MB/s), часть в qlc (читается ~400MB/s).
После завершения теста ssd 25минут(!) переписывал slc-кеш, и это не смотря на то, что сам 16G файл к тому времени уже был стерт и на занимаемое им место — оттримлено. Т.е. переписывались те 40G, которые были записаны ранее. Проверка скорости чтения подтвердила, занятый обьем вытеснен в qlc:


Запись 32GB:

На этот раз кеш уже расчищен и места в нем хватило. Сразу после завершения диск заснул.

Запись 40GB:

места в кеше не хватило, максимальный обьем слегка сократился в сравнении с пустым диском. После завершения теста (включающего стирание файла) 2:20 заняло переписывание slc->qlc.

Таким образом видно, что сброс slc-кеша в некоторых случаях осуществляется, но не всегда, для того что бы запустить процесс похоже требуется сначала выйти за его пределы.

Рассмотрим распространенные синтетические тесты выполняемые поверх файловой системы: CrystalDiskMark v3 и v7, ATTO с глубиной очереди 1/4/8. ASSSD/ASU сознательно пропущены, ибо измеряют тоже самое, что и CDM. дополнительные подтесты ASSSD: копирование — очень сильно зависят от количества оперативной памяти, тюею сранивать при разном обьем смысла нет, а на обработку сжимаемых данных — не имеет смысла с данным контроллером.





все предсказуемо красиво. Обработка очереди без аномалий.

Дополнительные синтетические тесты.
Зависимость скорости рандомного чтения блоком в 4k от глубины очереди (на области в полный обьем, предварительно последовательно прописан):

скорость заметно ниже, чем показывает CDM, по причине размера области (а так же чтения преимущественно из qlc, а не slc-кеша).
Характер зависимости вполне типичный для ssd, но уровеньь производительности достаточно низок.

Зависимость скорости рандомного чтения от размера области (на втором графике «растянуто» начало первого):

диск предварительно полностью прописан, чтение выполнялось из областей заведомо оказавшихся в qlc.

Зависимость скорости рандомной записи от размера области (на втором графике «растянуто» начало первого):
запись выполнялась в пределах slc-кеша (замерить запись в qlc у данного ssd технически сложно, ввиду ее непостоянства). Исходное состояние — пустое.

для сравнения приведена та же зависимость для родственного контроллера с буферной памятью.
Оба этих теста показывают эффективность кеширования данных транслятора в оперативной памяти контроллера. Ну или ее практически отсутствия, как у данного контроллера.

Запись 4k блоком с очередью в 32, обьем был ограничен чуть больше обьема диска — 288GB, для полноты картины стоило бы записать обьема 3, но ввиду крайней медлительности от этого пришлось отказаться, тест и так занял ~11 часов. Исходное состояние — пустое. По предыдущим тестам было понятно, что результат будет крайне печальный, но некоторые неожиданности все же выявились. График усреднен по 50k операций:


Пиковые задержки, отдельных операций, без какого-либо усреднения:

некоторые операции выполнялись до 30(!) секунд. И это не сбои и не ошибки, это штатная работа данного контроллера с таким флешем. Но такие случаи достаточно редки, один раз на несколько десятков тысяч операций. В пределах slc кеша пиковые задержки гораздо скромнее, 180-250ms.

А вот так читается ssd, записанный в предыдущем тесте:

Во1ых транслятор постоянно надо подчитывать из флеша, во2ых страницы флеша читаются целиком, а они размером в 16k, писался же диск блоками в 4k разбросанными по разным страницам отнюдь не по порядку, т.е. 3/4 прочитанного не нужны.

При типичном использовании в качестве системного диска в полупустом состоянии все конечно не так страшно, но достаточно заполнить флеш за пределы slc-кеша, как иногда субьективно заметные задержки возникать будут.

Отработка трим (следует пояснить, что команда trim выполняется большинством ssd в монопольном режиме, все остальные запросы к диску ждут завершения выполнения этой команды): 24.7 секунды на весь обьем диска (~10GB/s). т.е. удаление 10GB файла вызовет задержку в 1 секунду.
Повторно для пустого — 9.1 секунды (~27GB/s), например — windows 8/10 периодически запускает оптимизатор, отсылающий трим на все свободное место ssd, или форматирование стандартными средствами системы так же вызывает очистку всего диска и это занимает дополнительное время.
Это средний результат, для сравнения существовали диски, которые обрабатывали порядка 1-2GB/s (например sanforce1-based, plextor m3/m5 и их родственники), существуют диски которые откладывают выполнение, мгновенно завершая команду, и выполняя ее в фоне/простое после (phison s11-based, samsung 850evo).

Замеры потребления:
простой — 95-100мА (энергосбережение отключено в настройках прошивки).
последовательное чтение — 280мА
последовательная запись — 300мА (когда кеш заканчивается — с провалами до 250)
произвольное чтение 4k с очередью в 32 — 270мА
произвольная запись 4k с очередью в 32 — 240мА
отработка trim — 190мА

Итог — перед нами типичный представитель ssd на sm2258xt/59xt, усугубленный медленным QLC флешем малого обьема. Впрочем это касается конкретной аппаратной конфигурации, постоянства которой под данной маркой ожидать сложно, могут прислать и что-то слегка пошустрее. Главное — покупая его можно рассчитывать только на сравнительно (с hdd) быстрое чтение, запись же за пределами максимального обьема slc-кеша (т.е. при заполнении выше 45GB в данном случае) может нередсказуемо проваливаться впллоть до уровня в 5-10MB/s.