Статья: Обзор SSD-накопителя Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO: явление U.2 народу

Быстродействующие накопители, использующие для связи с системой NVMe-интерфейс, постепенно начинают приобретать всё более широкое распространение. Как ожидается, к концу этого года популярность NVMe SSD может даже сравняться с популярностью SATA-моделей, но произойдёт это, очевидно, только в том случае, если производители смогут насытить рынок недорогими продуктами нового поколения. А с этим до недавних пор были проблемы: NVMe SSD выпускали только ведущие игроки, которые заблаговременно вложились в разработку собственных контроллеров для таких решений.

Однако сейчас ситуация постепенно меняется в лучшую сторону. Со второй половины прошлого года все три основных независимых разработчика контроллеров SSD (Marvell, SMI и Phison) стали предлагать производителям SSD второго-третьего эшелонов не только свои чипы с поддержкой NVMe, но и частично или полностью готовые платформы для внедрения в конечные продукты. Благодаря этому ассортимент потребительских NVMe SSD начал постепенно расширяться, что не может не радовать, ведь наличие на рынке большого числа игроков – это явная предпосылка к началу ценовых войн. Массовые накопители, использующие этот интерфейс, пока ещё принято относить к верхнему или даже премиальному ценовому сегменту. Но ситуация быстро меняется, и появление в продаже недорогих продуктов вроде Intel 600p или ADATA XPG SX8000 действительно может сделать NVMe повсеместно применяемым интерфейсом для современных устройств хранения данных уже в самой ближайшей перспективе.

Если обратить внимание на многообразие имеющихся в продаже SATA SSD, то окажется, что значительная доля таких накопителей основывается на контроллерах разработки Phison. И хотя к решениям на их основе есть вполне обоснованные претензии, распространены они феноменально. Ключ к успеху в данном случае оказался весьма прост: Phison работает с партнёрами по очень удобной схеме, снимающей с них всю производственную нагрузку. Так, компания поставляет производителям второго и третьего эшелона не просто чипы контроллеров, а практически полностью готовые SSD, оставляя нерешёнными лишь вопросы брендирования и распространения. Жизнеспособность данной схемы дополнительно поддерживается выгодными ценами «полуфабрикатов», в результате чего SATA SSD на базе контроллеров Phison получаются весьма привлекательными и для конечных потребителей.

Теперь же Phison хочет внедрить подобную схему и с NVMe SSD, поэтому значительная часть недорогих моделей такого рода, скорее всего, окажется M.2-накопителями, основанными на новом контроллере PS5007-E7, который спроектирован Phison для нового интерфейса. Пока в широкой продаже можно встретить лишь два SSD на его основе – Corsair Force MP500 и Patriot Hellfire – но вскоре подобные модели станут доступны и под массой других торговых марок: Apacer, PNY, Team, Smartbuy и проч. И в целом мы приветствуем такое грядущее разнообразие. Беда лишь в том, что все решения на базе чипа PS5007-E7 могут оказаться совершенно однотипными с точки зрения аппаратной начинки и программной поддержки и, как следствие, по потребительским характеристикам.

Впрочем, пока предположение о полной схожести NVMe-решений на контроллере Phison PS5007-E7 не подтверждается. Например, среди имеющихся в продаже вариантов нам удалось обнаружить весьма любопытный и во многом уникальный экземпляр: Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO. Здесь удивляют как минимум две вещи. Во-первых, формальное позиционирование накопителя в качестве серверного (Enterprise) решения, хотя платформы с контроллерами Phison обычно играют в бюджетном сегменте. Во-вторых, данный SSD выполнен не в виде M.2-платы и даже не как карта расширения PCI Express, а в более экзотичной форме – как 2,5-дюймовый накопитель с редким разъёмом U.2. Учитывая эти два фактора, мы решили поддержать отечественного производителя (а Smartbuy – это торговая марка российской фирмы «Топ медиа») и сделать подробный обзор столь любопытного продукта. Тем более что стоимость Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO вполне позволяет без особого ущерба для кошелька рассматривать этот накопитель и в качестве обычного потребительского SSD, вполне подходящего для персональных компьютеров.

⇡#Технические характеристики

Итак, перед нами NVMe-накопитель, выполненный в 2,5-дюймовом форм-факторе и оснащённый интерфейсным разъёмом U.2. Такие модели не слишком распространены на рынке массовых решений, и поэтому мы сталкиваемся с U.2 впервые, хотя на самом деле Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это не единственный SSD в подобном исполнении. Например, среди потребительских SSD версии с разъёмом U.2 есть в семействе Intel 750, а в современных серверных линейках NVMe SSD такие накопители встречаются повсеместно.

На логическом уровне все NVMe-накопители используют в качестве транспортного интерфейса шину PCI Express. Однако в том, как физически должны выглядеть такие SSD, до сих пор имеются значительные разночтения. Пилотные модели NVMe-накопителей выпускались в виде обычных PCIe-карт. Затем индустрия начала постепенно отходить от такого формата в силу его громоздкости, но тем не менее PCIe-карты всё ещё остаются на рынке благодаря универсальной совместимости и лёгкости организации охлаждения.

Более популярен в среде потребительских решений формат M.2. Изначально он предназначался для мобильных систем, однако его компактность привлекла на свою сторону и пользователей настольных компьютеров. В результате большинство массовых NVMe SSD выпускаются сегодня именно в форм-факторе M.2, а все актуальные материнские платы в обязательном порядке оборудуются соответствующими разъёмами. Физически же слоты M.2 можно охарактеризовать как миниатюризированную версию слотов PCI Express 3.0 x4 с некоторыми добавками (например, линиями SATA для обратной совместимости).

Однако формат M.2 для твердотельных накопителей нового поколения тоже не идеален. Помимо трудностей с охлаждением таких устройств в силу их небольшого размера, проблемы возникают и в том случае, если в систему нужно установить не один-два, а большее число SSD. Современные платформы оснащаются лишь единичными слотами M.2, не может стать подходящим решением для формирования массивов накопителей и формат обычных PCIe-карт. Кроме того, ни то ни другое исполнение не может предложить простого выхода, если требуется возможность горячей замены SSD: инфраструктура M.2 и PCIe такого не предполагает.

Это значит, что NVMe-накопители нуждаются ещё в одном виде внешнего исполнения с более традиционными свойствами: с подключением кабелем к специальным портам на материнской плате и с возможностью установки накопителей в корзины с нормальным охлаждением и поддержкой горячей замены. Сначала место физического интерфейса, который должен разом решить все проблемы, попытался занять SATA Express – помните, ещё год-два тому назад все материнские платы повсеместно оснащались такими разъёмами? Но не вышло: SATA Express распространения так и не получил, и сегодня его можно смело включать в список мертворождённых интерфейсов. Проблема в том, что в него изначально была заложена недостаточная пропускная способность – в SATA Express могло быть вписано лишь две линии PCI Express 3.0.

Поэтому место физического интерфейса для NVMe SSD с кабельным подключением занял более производительный вариант – SFF-8639, который позднее для простоты восприятия был переименован в U.2. Через порты U.2, как и через слоты M.2, могут коммутироваться четыре линии PCI Express 3.0, которые в сумме обеспечивают пропускную способность до 4 Гбайт/с.

Поскольку это вполне соответствует потребностям современных твердотельных накопителей, данный вариант подключения был принят индустрией с куда большим энтузиазмом. Тем более что для его внедрения не требовалось особой работы. Разъёмы и кабели были просто перенесены из стандарта SAS, а форм-фактор устройств предполагался привычным: 2,5 дюйма в ширину и 9 или 15 мм в высоту.

Таким образом, есть все предпосылки к тому, что твердотельные накопители формата U.2 в перспективе будут не менее популярны, чем M.2-модели. По крайней мере, большинство флагманских материнских плат либо уже оборудуются портами U.2, либо могут получить такие порты при помощи специальных переходников, преобразующих слот M.2 в порт U.2.

Единственная проблема, которую можно ощутить в данный момент, — это высокая стоимость необходимых кабелей. Однако со временем ситуация должна нормализоваться.

Учитывая сказанное, в том, что производители начинают задумываться о выводе на рынок относительно доступных моделей NVMe-накопителей в U.2-исполнении, можно не сомневаться. Модель Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, которую мы взяли для этого обзора, только формально относится к серверному сегменту. На самом деле этот SSD базируется на контроллере потребительского уровня Phison PS5007-E7, содержит внутри совершенно обычную 2D MLC NAND производства компании Toshiba и имеет интересную для энтузиастов цену порядка 42 рублей за гигабайт, что более чем в полтора раза дешевле по сравнению с U.2-версиями Intel 750. Иными словами, Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это продукт, который берётся за активную популяризацию NVMe-накопителей в 2,5-дюймовом воплощении.

С контроллером Phison PS5007-E7, который лежит в основе Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, мы сталкиваемся уже не впервые. Мы видели его в действии на примере Patriot Hellfire M.2. Это – относительно мощный четырёхъядерный контроллер с поддержкой NVMe 1.2 и шины PCI Express 3.0 x4, реализующий восьмиканальный интерфейс с флеш-памятью. Любопытно, что разработкой чипа PS5007-E7 в Phison занималась та же инженерная команда, которая делала популярный в прошлом SATA-контроллер PS3108-S8. Более же современное решение PS3110-S10 – результат творчества другой группы разработчиков. Именно поэтому свежий чип PS5007-E7 кажется немного устаревшим по функциям: в нём нет поддержки 3D-памяти, а из алгоритмов коррекции ошибок поддерживается лишь простой метод BCH ECC и RAID 5 на уровне устройств NAND-памяти.

Однако с точки зрения производительности Phison PS5007-E7 выглядит не так плохо. Дело в том, что эта платформа – одно из немногих решений, предлагающих режим ускоренной SLC-записи даже в том случае, когда массив флеш-памяти составлен из быстрой MLC NAND. И у Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в SLC-режим переведена 1/16 часть памяти. Соответственно, общий объём SLC-кеша формируется из расчёта 8 Гбайт на каждые 240 Гбайт ёмкости. Правда, SLC-кеширование даёт и негативный эффект: из-за него линейка объёмов накопителей на базе Phison PS5007-E7 получается кратной 240, а не 256 Гбайт. То есть пользователю достаётся лишь 87 процентов от полного объёма массива флеш-памяти.

Что же касается заявленных скоростных характеристик Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO, то они несколько удивляют. Производитель объявляет показатели, которые превышают спецификации контроллера, что может говорить либо о чрезмерной самонадеянности Smartbuy, либо о каких-то специфических оптимизациях. Если же поверить в паспортные данные, то получается, что по быстродействию Enterprise Line 5007 PRO сопоставим с решениями на контроллере Marvell Eldora (Plextor M8Pe или Toshiba OCZ RD400). Судите сами:

Обратите внимание, скоростные характеристики Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO задекларированы производителем исключительно в «потребительском» формате, то есть указаны для накопителя, находящегося в свежем состоянии. У серверных же моделей SSD, которые работают под тяжёлыми непрерывными нагрузками, принято оперировать совсем иными скоростями, которые получаются после перехода накопителя в использованное состояние. Однако Smartbuy, похоже, на самом деле не рассчитывает на серьёзное покорение серверного сегмента, и Enterprise Line 5007 PRO – это всё же модель для обычных пользователей, а не для дата-центров.

Если иметь это в виду, то тот факт, что в рассматриваемом накопителе применяется совершенно обычная планарная MLC NAND, выпущенная по 15-нм технологии компанией Toshiba, а не eMLC, кажется совершенно закономерным. И хотя гарантийный срок на Enterprise Line 5007 PRO составляет пять лет, Smartbuy никоим образом не определяет предельный ресурс, а это – совершенно немыслимо для твердотельных накопителей серверной ориентации, где эта характеристика имеет первоочередное значение, так как по ней оценивается допустимость применения той или иной модели в конкретной рабочей среде.

К сказанному нужно добавить ещё один штрих. В теории контроллер Phison PS5007-E7 может адресовать до 2 Тбайт флеш-памяти. Однако в Smartbuy решили не пользоваться этой возможностью по полной и, начав линейку с 240 Гбайт, остановились чуть раньше предела контроллера. Максимальный объём представителей серии Enterprise Line 5007 PRO составляет 960 Тбайт, что является ещё одним аргументом в пользу рассмотрения этой модели как потребительского, а не как серверного накопителя.

Иными словами, по многочисленным объективным признакам Enterprise Line 5007 PRO – это производительная модель NVMe SSD, которая гораздо увереннее будет себя чувствовать в добротных десктопах и рабочих станциях. Слова же Enterprise и PRO в название добавлены скорее просто для солидности. Что, впрочем, вполне закономерно, так как платформа Phison PS5007-E7 до ответственных применений пока не доросла. Да, её можно использовать в SSD различных форм-факторов, но она не поддерживает шифрование, не обеспечивает постоянство производительности при непрерывных нагрузках и не позволяет регулировать размер резервной области.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Тут начинается самое интересное. Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO – это NVMe-накопитель, выполненный в привычном 2,5-дюймовом форм-факторе, и это значит, что, в отличие от массово продающихся M.2-накопителей с подобным аппаратным дизайном, он способен стать гораздо менее капризным продуктом. В нём разработчикам не приходилось умещать все компоненты на миниатюрном кусочке текстолита, а значит, многие проблемы, свойственные M.2 SSD, можно было бы спокойно обойти.

Для тестирования мы получили от производителя образец Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO ёмкостью 480 Гбайт. Это – средняя по объёму модификация, которая представляет наибольший интерес в качестве варианта для десктопа.

По внешнему виду U.2-накопитель оказался очень похож на обычный SATA SSD.

Но есть два важных отличия. Во-первых, естественно, другой интерфейсный разъём. Enterprise Line 5007 PRO смотрит во внешний мир коннектором стандарта SFF-8639, на который для работы SSD в номинальном режиме требуется подвести 4 линии PCI Express 3.0 и 12-вольтовое питание.

Второе отличие – в высоте корпуса, которая составляет не ставшие стандартом для потребительских решений 7, а 9 мм. Понятно, что ставить Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в ноутбуки никто не будет, однако для накопителя, который хотя бы в теории претендует на использование в серверной среде, логично было бы взять корпус высотой 15 мм – под такую высоту 2,5-дюймовых дисков проектируются серверные шасси.

Подобное несоответствие наблюдается и в начинке. Внутри Enterprise Line 5007 PRO 480 Гбайт обнаруживается печатная плата, которая вполне могла бы стать базисом для накопителя с повышенной надёжностью. Так, на ней имеется разводка под мощную схему питания и посадочные места под ёмкие конденсаторы, которые могли бы позволить контроллеру SSD корректно завершать операции в случае перебоев в подаче напряжения. Однако в рассматриваемом накопителе всё это осталось не задействовано – конденсаторов нет и в помине, а схема питания собрана по упрощённому варианту и типична для потребительских SSD.

Нет никаких отличий от типовых M.2 SSD на базе контроллера Phison PS5007-E7 и в составе элементной базы. Для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов контроллером используется чип DDR3L-1600 SDRAM типичной ёмкостью 512 Мбайт. Массив же флеш-памяти набран из восьми микросхем Toshiba TH58TFG9DFLBA8C. Внутри у них находится по четыре 128-гигабитных кристалла планарной MLC NAND, выпущенной по техпроцессу с нормами 15 нм. Стоит отметить, что память эта – совершенно обычная, абсолютно такие же микросхемы можно встретить в современных SATA SSD потребительского уровня, например в последний раз мы их видели в новом Toshiba OCZ VX500.

Но самым удивительным открытием в начинке Enterprise Line 5007 PRO для нас стало то, что производитель не счёл необходимым позаботиться об охлаждении контроллера накопителя. Да, чип Phison PS5007-E7 выпускается по 28-нм технологии (на мощностях TSMC), но это не отменяет его достаточно высокого тепловыделения. Тестируя построенный на этом контроллере M.2-накопитель компании Patriot, мы отмечали, что при интенсивной нагрузке он достаточно быстро перегревается. В U.2 SSD под маркой Smartbuy эту проблему можно было бы решить элементарно – достаточно поместить на контроллер термопрокладку, которая позволила бы переносить выделяемое контроллером тепло на металлический корпус. Однако ничего такого в конструкции Enterprise Line 5007 PRO, к сожалению, не предусмотрено.

Зато Smartbuy проявила заботу о пользователях в другом. Поскольку U.2-инфраструктура в потребительском сегменте пока не слишком развита, порты U.2 есть далеко не на всех платах, а кабели встречаются в продаже очень редко и по явно неадекватным ценам, производитель предлагает простое решение, которое позволяет превратить Smartbuy Enterprise Line 5007 PRO в накопитель, устанавливаемый в обычный слот PCIe 3.0 x4 на материнской плате. Для этого выпускается специальный переходник-конвертер PE-132, в котором можно подключить и жёстко зафиксировать U.2-накопитель.

Конструкция переходника крайне проста – он всего-навсего подводит к накопителю четыре линии PCI Express и питание, которые берутся из слота. Кроме единственного разъёма SFF-8639, в который втыкается накопитель, на плате есть лишь двухконтактный коннектор для индикатора активности.

В сборе же переходник с 2,5-дюймовым накопителем представляют собой обычную однослотовую карту расширения полной высоты, но укороченной до 155 мм длины. Такая без проблем поместится практически в любой десктопной системе.