SSD年中大評鑑:百佳泰Allion Benchmark測試結果評比

SSD產品發展到現在,技術上不斷的突破與推進,運作的速度與性能(speed & performance)向來是各廠商的主要賣點,然而除了速度之外,SSD的性能穩定度與性能退化度,才是真正能夠顯示出一個SSD的品質深度與提升使用者滿意的關鍵。百佳泰深耕SSD產品驗證技術多年,開發出企業級產品測試工具「Allion Stress Tool」,能夠執行性能穩定度測試(Performance Stability Test)和效能退化度測試(Performance Degradation Test)。不同於一般市面上的測試工具,Allion Stress Tool是以消費者的角度作為出發點,能就測試結果診斷出受測產品是否有性能不一致或效能銳減缺點,確保用戶在使用時產品能有流暢的使用者經驗(UX),免於遭受硬碟忽快忽慢的干擾。

若SSD的耗損平均設計(Wear Leveling)不夠完美,遇上吃重的工作負荷時,可能會產生性能不一致(Performance Inconsistency)或隨著可用儲存空間變動而性能遽降(Fluctuation)現象。你買入的SSD是否有上述的狀況呢?針對上述的兩種狀況,百佳泰設計了測試腳本,透過這個腳本搭配測試程式,我們便能了解SSD硬碟的效能穩定與否、效能退化度。這次選測了7顆知名SSD硬碟來做觀察,整個測試過程,會使用總共10TB的真實資料存取工作量(假設一般使用者每天使用SSD約3GB的資料量,10TB約為一年的使用量),來模擬受測硬碟在日常生活中處理檔案時的性能表現。為了更貼近實際的使用情形,處理的檔案類型包含:影片(例如:3GP、AVI)、聲音(例如:MP3、WAV)、圖片(例如:BMP、JPG)及其他(例如:BAT、DLL、ZIP),並針對4K Random/Sequential讀寫、16K Random讀寫、64K Sequential讀寫進行性能表現監控。

  •  性能穩定度測試(Performance Stability Test

此測試的評比標準分為兩個標準:

【觀察評比標準一:性能分布一致性】在測試的資料讀寫過程中,測試工具會不斷的評估並記錄SSD讀寫效能,以受測SSD整體的讀寫表現平均值正負10%為標準範圍,如果此SSD超過10%以上的讀寫表現數值落在其標準範圍外,表示使用過程中讀寫效能忽快忽慢,代表該SSD讀寫性能在使用過程中較不穩定。

圖一:SSD E4K Random Read的測試結果

SSD E 240GB 4K Random read

我們先用一個例子來做說明,圖一為SSD E在4K Random 讀取時的狀況:每一筆的測試數據資料都是的粉紅色的落點,經過統計過後SSD E在4K Random讀取的平均速度為169.66MB/s,設為粉紅色的線。綠線跟紅線則分別代表平均值的正負10%範圍。可以看到大部分的點都落在這範圍外,經計算過後有85.41%的落點都標準範圍之外,該項4K Random讀取效能在SSD使用過程中,容易效能上下大幅波動,顯示出SSD E在此測項上表現不佳。

表一:讀寫效能超出標準區間比例

表一:讀寫效能超出標準區間比例

統整過各顆SSD的落點數據計算後得到表一,可得知這七顆受測SSD在64k的資料存取上普遍效能都不錯,反而在4K Random讀取跟16K Random讀取,有較多的不穩定的現象。SSD ESSD F這兩顆SSD在整體的測試上,則觀察到較多的性能不穩定性狀況。

【觀察評比標準二:性能高低差異性】在測試的資料讀寫過程中,測試工具會不斷的評估並記錄SSD讀寫效能,以原始讀寫效能最高的10%平均值跟最低的10%平均值之間相差值,來評估其高低效能差異性,如果其相差值超過平均效能的20%,表示使用過程中該SSD最快跟最慢的差距較大,容易造成使用者極端不一致的使用感受。

表二:讀寫效能高低差異與平均比

表二:讀寫效能高低差異與平均比

由表二的結果我們可以得知,七顆觀察的SSD硬碟在64k的資料存取上普遍效能都不錯,但是在4K讀取與16K讀取上則有較大的差異。例如,SSD GSSD ESSD F在4K Random讀取項目上,性能表現顯示相當大的高低差異性超過100%,SSD ASSD B雖稍低但也達到65%以上。SSD CSSD D在執行4K Random寫入項目時,也有很高比例的高低差異性。

 

表三:讀寫效能穩定性

表三:讀寫效能穩定性

若一SSD在上述【觀察標準一:性能分布一致性】【觀察標準二:性能高低差異性】皆表現不好,在表三上則會被標示為性能不穩定(Unstable)的產品。一般而言,多數消費級SSD或多或少會在幾項讀寫項目上呈現不穩定結果(而企業級SSD則在此方面表現較佳),綜合以上兩個標準的結果,可以在表三發現SSD ASSD B這兩顆硬碟有較好的性能穩定性;而SSD ESSD F則有最差的性能不穩定表現;SSD CSSD D在小檔案存取上有不穩定的表現。

  •  效能退化測試(Performance Degradation Test

一般而言SSD因為其特性,都會有效能退化情形,但退化程度則取決於各家韌體技術與NAND Flash的搭配能力。此測試為比較硬碟在開箱(Fresh out-of-box)使用後,和歷經一段時間使用後的效能退化現象。

【評比標準】在執行全部10TB資料量寫入測試過程中,SSD最後一次的資料存取的速度平均和第一次的速度平均的差距,應小於整體平均速度的10%。

在此測試中,SSD CSSD D這兩顆硬碟的最後一次的資料存取的速度平均和第一次的速度平均的差距最為明顯,因此如下圖所示最為例子。以SSD C在4K Random寫入來說,它的第一次處理速度為176.56MB/s,最後一次處理速度為113.58 MB/s,其整體平均速度為147.23 MB/s。效能退化比:

(113.58-176.56)÷147.23=-42.78%

至於SSD D在4K Random寫入時的平均速度為127.49MB/s,經過計算後其效能退化比:

(121.84-150.35)÷127.49=-22.36%

圖二:SSD CSSD D4K Random Write的測試結果

Kingston hyperX 240GB 和 Kingston KC300 效能退化圖 0916

表四:讀寫效能退化比

表四:讀寫效能退化比

計算七顆SSD的表現後,從表四我們可以得知SSD CSSD D有較多的效能退化的現象,且明顯高於其他受測產品。而這也可能會造成使用者的個人系統在長時間資料讀寫後,性能變差影響整體表現。

  •  《效能退化測試》分析

一般而言SSD效能會隨著剩餘硬碟空間而降低,但降低程度視則取決於各家韌體技術與NAND Flash的搭配能力。我們觀察到隨著SSD剩餘容量不等時,其性能不一致會影響使用者經驗,尤其在4K Random讀取時性能下降(Performance Drop)最為明顯。以SSD G作為範例,如下圖所示,藍色的線代表硬碟剩餘空間,紫色則是讀寫的速度。SSD G在硬碟一開始讀取速度為332.29MB/s,但當硬碟快要寫滿時速度只剩下115.04 MB/s,雖然速度還是比相同狀態下的硬碟快,例如:SSD C的65.04MB/s、SSD D的68.65MB/s,但是SSD G的速度下降的比例最高,容易讓原本的使用者感受到SSD明顯速度變慢。

圖三:SSD G的效能退化分析

圖三:SSD G的效能退化分析

 

表五:讀寫效能隨空間退化情形(以4K Random Read為例)

表五:讀寫效能隨空間退化情形(以4K Random Read為例)

每顆硬碟都有性能下降情形的發生,但是從表五可以看到SSD ESSD FSSD G下降幅度差距最大。而這也是廠商在開發產品時所要注意的重點。

  •  結論

此次的測驗中,在「性能穩定度測試」上,SSD ESSD F在性能穩定度表現上有較大改善空間;SSD CSSD D則在「效能退化測試」上表現有較大改善空間。而我們也發現到,各家廠牌的SSD在處理小檔案的讀寫時,比較容易會發生性能不穩定、效能退化現象。百佳泰的專家團隊建議如果廠商能夠改進這部分,必定可以增加市場上的競爭優勢。

SSD在隨著使用時間的增長、讀寫次數增加之後,都會有效能退化或是隨著可用儲存空間減少而效能退化的現象發生,進而影響到SSD整體的表現。除了重視一般的讀取能之外,我們建議廠商能多注意「效能衰退」與「穩定度」的測試,不僅能提升使用者滿意度也能差異化自家產品與市場上競爭對手產品。更詳盡的SSD測試驗證資訊可參考http://www.allion.com.tw/storage.html