Компоненты среды функционирования СУБД

СУБД представляет собой комплекс программных средств, в работе которого принимает участие множество людей, как обслуживающих эти программы, так и использующих результат их работы. На рис. 6.2 представлены основные компо­ненты СУБД.

Программное обеспечение

К программному обеспечению относятся все компьютерные программы, ис­пользуемые в работе системы управления базами данных. Для выполнения всех функций СУБД требуется программное обеспечение трех видов: системное про­граммное обеспечение, программное обеспечение СУБД, а также прикладные про­граммы и утилиты. Поскольку программное обеспечение СУБД функционально располагается между системным и приложениями пользователя, его относят к раз­ряду промежуточного (middleware) программного обеспечения.

Системное программное обеспечение управляет всеми компонентами оборудо­вания и обеспечивает доступ к нему всех остальных приложений, работающих на компьютере. Примеры системного программного обеспечения: Windows, Linux, UNIX, MVS, MacOS, OpenSolaris и др.

Подсистема обработки СУБД управляет базой данных, реализуя функции СУБД.

Средства проектирования СУБД предназначены для получения доступа к дан­ным и манипулирования ими в среде СУБД. Прикладные программы (приложения пользователя) в большинстве случаев служат для представления данных, храня­щихся в БД, в виде отчетов и таблиц.

Сюда относятся все пользователи системы управления базой данных. Если взять за основу функциональные обязанности, то в системе управления базами данных можно выделить шесть основных групп пользователей: системные адми­нистраторы, администраторы баз данных, системные аналитики, проектировщики баз данных, программисты и конечные пользователи.

Системные администраторы несут ответственность и обеспечивают надежное функционирование системного программного обеспечения.

Администраторы баз данных (Data Base Administrator, DBA) управляют работой СУБД, обеспечивают функционирование СУБД, создают учетные записи пользо­вателей СУБД, назначают права, ограничивают доступ, выполняют различные про­цедуры, связанные с обеспечением безопасности и надежности хранения данных.

Системные аналитики выполняют работу по сбору, систематизации и уточне­нию требований к структуре данных, приложениям и отчетам.

Проектировщики базы данных (системные архитекторы) проектируют струк­туру БД.

Программисты разрабатывают прикладное программное обеспечение. Они проектируют и создают формы ввода и отображения данных, отчеты и процедуры, с помощью которых конечные пользователи получают доступ к данным и возмож­ность манипулирования ими.

Конечные пользователи применяют прикладные программы с целью выполнения ежедневных операций, например, в компании - это продавцы, заведующие скла­дами, работники бухгалтерии, руководители и управляющие. Конечные пользова­тели высшего руководящего звена применяют информацию, полученную из базы данных, для решения тактических и стратегических задач предприятия.

База данных

База данных включает в себя данные, метаданные и процедуры.

Данные. Под терминами «данные», «информация» или «сведения» в данном контексте понимается весь фактический материал, хранящийся в базе данных. Данные являются необработанным сырьем, которое подлежит соответствующему структурированию. Принятие решения о том, какую информацию поместить в БД, каким образом ее упорядочить и структурировать, является важнейшей частью работы системных архитекторов (проектировщиков) базы данных.

Метаданные составляют содержимое системного каталога базы данных и пред­ставляют собой сведения об именах и структуре таблиц, именах и правах пользо­вателей, наименовании и типах ограничений, о процедурах, функциях и других объектах базы данных.

Процедуры являются важным компонентом системы. Они устанавливают стан­дарты ведения коммерческой, технологической и производственно-технической деятельности в рамках предприятия и в отношениях с клиентами. Процедуры также используются для организации наблюдения и аудита как за вводимой в БД информацией, так и за информацией, порождаемой на основе извлекаемых данных.

Классификация СУБД

Классификация по типу принятой модели данных

Классификацию баз данных по модели данных иллюстрирует рис. 6.3.

Иерархические базы данных основаны на иерархической модели данных, в ко­торой связь между объектами базы данных образует перевернутое дерево. При такой модели каждый нижележащий элемент иерархии соединен только с одним расположенным выше элементом

Сетевые базы данных основаны на сетевой модели данных, в которой связи между объектами данных могут быть установлены в произвольном порядке.

Реляционные базы данных основаны на реляционной модели данных, в которой каждая единица данных в базе данных однозначно определяется именем таблицы (называемой отношением), идентификатором записи (кортежа) и именем поля.

Объектно-реляционные базы данных содержат объектно-ориентированные механизмы построения структур данных (как минимум, механизмы наследования и поддержки методов) в виде расширений языка и программных надстроек над ядром СУБД.

Объектно-ориентированные базы данных определяют как новое поколение баз данных, основанное на сочетании трех принципов: реляционной модели, стандартов на описание объектов и принципов объектно-ориентированного программирования.

Классификация по архитектуре

Классификацию баз данных по архитектуре иллюстрирует рис. 6.4.

В локальных базах данных все данные и объекты СУБД находятся на одном компьютере.

В распределенных базах данных различные части данных (группы таблиц, та­блицы и даже фрагменты таблиц) и объекты СУБД могут находится на разных компьютерах.

Пример. В качестве примера можно привести сложное производство (или сеть супермаркетов), разные части которого находятся в разных городах. Каждое предприятие накапливает «свои» данные. Необходимо, чтобы каждое из пред­приятий имело доступ к одним и тем же данным, как своим, так и данным других предприятий. Решением данной проблемы может быть создание одной локальной базы данных на одном компьютере с механизмом удаленного доступа. Однако это решение нерационально, поскольку быстрый доступ к данным будут получать клиентские компьютеры только того предприятия, на котором находится СУБД. Другим решением данной проблемы может быть создание на каждом предпри­ятии своей копии СУБД. В этом случае возникает затруднение с синхронизацией данных между копиями (особенно в масштабах нашей страны, где в Хабаровске может быть разгар рабочего дня, а в Москве - глубокая ночь). Распределенная СУБД в этом случае обеспечивает механизм хранения данных в разных базах данных таким образом, что при обращении совокупность разных баз данных выглядит как одна база. Тогда часто используемые данные («свои» данные) на­ходятся в той части базы данных, которая расположена на предприятии. А при необходимости обратиться к «чужим» данным, СУБД делает запрос к удаленной СУБД и получает данные оттуда. Совокупность разных баз данных на разных компьютерах с точки зрения клиента выглядит как одна база данных.

Классификация по способу доступа к БД

Классификацию баз данных по способу доступа иллюстрирует рис. 6.5.

В мэйнфреймовых базах данных пользовательское рабочее место представляет собой текстовый или графический терминал, а вся информация обрабатывается на том же компьютере, где находится СУБД.

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере, а ядро СУБД находится на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обнов­лений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком - высокая загрузка локальной сети.

Клиент-серверные СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера. Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл- серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и при необходимости его можно заменить другим. Недо­статок клиент-серверных СУБД состоит в самом факте существования сервера (что плохо для локальных программ - в них удобнее встраиваемые СУБД) и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.

Встраиваемая СУБД представляет собой программную библиотеку, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объемы данных на ло­кальной машине. Доступ к данным может происходить посредством запросов на языке SQL либо путем вызова функций библиотеки из приложения пользователя. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют разверты­вания сервера.

Классификация по скорости обработки информации

Классификацию баз данных по скорости обработки информации иллюстрирует рис. 6.6.

Операционные (operational), или рабочие (production), базы данных обладают высокими скоростями реакции на запрос, извлечения и представления информации.

Хранилища данных и многомерные хранилища данных (data warehouse, OLAP) - это базы данных с очень большим объемом информации, подготовка представления которой занимает значительный объем времени.

Функции СУБД

Абстракция данных, управление словарем данных. Функционирование СУБД предусматривает, что определения элементов данных и их отношений (метаданные) хранятся в словаре данных (data dictionary). В свою очередь любые программы получают доступ к данным посредством СУБД. Для поиска необходимых струк­тур данных и их отношений СУБД использует словарь данных, помогая избежать кодирования таких сложных взаимосвязей в каждой программе. Вдобавок любые изменения, которые делаются в структуре базы данных, автоматически регистри­руются в словаре данных, что также освобождает программиста от необходимости модифицировать программы доступа к изменившимся структурам данных. СУБД обеспечивает абстракцию данных, тем самым устраняя в системе структурную за­висимость и зависимость по данным.

Управление хранением данных. СУБД создает сложные структуры, необходимые для хранения данных, освобождая программистов от определения и программиро­вания физических свойств данных. Современные СУБД обеспечивают хранение не только данных, но и связанных с данными экранных форм, схем отчетов, правил проверки данных, кода процедур, систем обработки мультимедиа, форматов изо­бражений, и т. п.

Преобразование и представление данных. СУБД берет на себя задачу струк­турирования вводимых данных, преобразуя их в форму, удобную для хранения. Поэтому СУБД и в данном случае избавляет человека от рутинной работы по преобразованию логического формата данных в физический формат. Обеспечивая независимость данных, СУБД преобразует логические запросы в команды, опре­деляющие их физическое местоположение и извлечение. Таким образом, СУБД обеспечивает программную независимость и абстракцию данных.

Управление безопасностью. СУБД создает систему безопасности, которая обеспечивает защиту пользователя и конфиденциальность данных внутри БД. Правила безопасности устанавливают, какие пользователи могут получить доступ к базе данных, к каким элементам данных пользователь может получить доступ, какие операции с данными (чтение, добавление, удаление или изменение) может выполнять пользователь.

Управление многопользовательским доступом. СУБД создает сложные структу­ры, обеспечивающие доступ к данным нескольких пользователей одновременно. Для того чтобы обеспечить целостность и непротиворечивость данных, в СУБД применяются сложные алгоритмы, гарантирующие, что несколько пользовате­лей могут получить одновременный доступ к базе данных без риска нарушить ее целостность.

Управление резервным копированием и восстановлением. В СУБД имеются процедуры резервного копирования и восстановления данных, обеспечивающие их безопасность и целостность. Современные СУБД содержат специальные утилиты, с помощью которых администраторы базы данных могут выполнять регулярные и экстренные процедуры резервного копирования и восстановления данных. Восстановление данных производится после повреждения БД, например, в случае появления сбойного сектора на жестком диске или после аварийного от­ключения питания. Такая возможность необходима для обеспечения целостности данных.

Управление целостностью данных. В СУБД предусмотрены правила, обеспечи­вающие целостность данных, что позволяет минимизировать избыточность данных и гарантировать их непротиворечивость. Для обеспечения целостности данных используются их связи, которые хранятся в словаре данных.

Поддержка языка доступа к данным и интерфейсов прикладного программиро­вания. СУБД обеспечивает доступ к данным при помощи языка запросов. Язык запросов - это непроцедурный язык, то есть он предоставляет пользователю воз­можность определить, что необходимо выполнить, не указывая, как это сделать. В состав языка запросов СУБД входят два основных компонента: язык определения данных (Data Definition Language, DDL) и язык манипулирования данными (Data Manipulation Language, DML). DDL определяет структуры, в которых размеща­ются данные, a DML позволяет конечным пользователям извлекать данные из

БД. СУБД также предоставляет программистам доступ к данным из процедурных языков третьего поколения, таких как COBOL, С, PASCAL и др. В составе СУБД имеются административные утилиты, ориентированные на администраторов и про­ектировщиков базы данных и предназначенные для внедрения, текущего контроля и обслуживания базы данных.

Интерфейсы взаимодействия с базой данных. Текущее поколение СУБД обе­спечивает специальные программы взаимодействия, разработанные для того, чтобы база данных могла принимать запросы конечных пользователей в сетевом окружении. Фактически, возможности взаимодействия конечных пользователей с базой данных являются неотъемлемой составляющей современных СУБД. На­пример, СУБД предоставляет функции взаимодействия для получения доступа к базе данных, используя в качестве внешнего интерфейса интернет-браузер (Mozilla Firefox, Opera или Internet Explorer). В подобной среде взаимодействие может осуществляться несколькими способами:

□ конечный пользователь может получать ответы на запросы, заполняя экранные формы с помощью выбранного им браузера;

□ средствами СУБД можно автоматизировать публикацию форм отчетов в Ин­тернете посредством веб-форматирования, что позволяет просматривать отчеты в любом браузере и др.

Модели данных

Несмотря на то что современные HDD еще не достигли пределов второй версии стандарта SATA, для твердотельных накопителей его возможностей уже недостаточно, и многие производители считают, что настало время для SATA 3.0.

Новый виток эволюции

Для начала немного проясним ситуацию с наименованиями: SATA 3.0 - это ревизия технической документации, описывающей новое поколение стандарта, реальные же устройства характеризуются как поддерживающие SATA 6 Gbit/s - набор функций, описанных в SATA 3.0.

Два основных изменения, произошедших в третьем поколении интерфейса, - это увеличенная до 6 Гб/с пропускная способность и расширенные возможности NCQ.

Первое обновление не будет востребовано даже жесткими дисками последнего поколения, поскольку на сегодняшний день они не обеспечивают скоростей линейного чтения, превышающих 150-160 МБ/с, однако для SSD это вполне актуально.

Наибольшее значение для традиционных накопителей будет иметь функция изохронной, т. е. постоянной передачи данных. Тяжело нагруженный HDD, читающий и записывающий информацию в несколько потоков (довольно распространенная в домашних ПК ситуация в свете развития файлообменных сетей), зачастую не способен обеспечить устойчивую скорость чтения для комфортного просмотра видео или прослушивания аудио. SATA 3.0 предусматривает возможность активации своеобразного аналога службы Quality of Service в сетевых протоколах: за приложением резервируется максимальный приоритет, и запрашиваемые им данные всегда считываются в первую очередь и непрерывным потоком.

Революционными такие изменения, разумеется, назвать нельзя, SATA 6 Gbit/s - лишь новый этап в эволюционном развитии стандарта, устраняющий некоторые недостатки прошлой версии и отодвигающий уже достигнутый порог пропускной способности. Более интересны практические реализации этого интерфейса.

Два подхода к одной задаче

ASUS P7P55D-E Premium

Gigabyte GA-P55A-UD6

Очевидно, что накопители с поддержкой нового стандарта SATA будут сначала устанавливаться в новейшие ПК на платформах Intel и AMD. Для первого производителя это прежде всего Socket 1156 и чипсет P55, на основе которого в линейках ASUS и Gigabyte уже появились материнские платы с поддержкой SATA 6 Gbit/s, оснащенные контроллерами серии Marvell 912x - 9128 в продуктах Gigabyte, отличающийся поддержкой RAID, и 9123 на платах ASUS.

Поддержка SATA 6 Gbit/s потребовала от инженеров обеих компаний нетривиальных технических решений, и подошли они к их воплощению по-разному. Причина этому - особенность чипсета Intel P55: несмотря на заявленную совместимость с PCI Express 2.0, восемь линий этой шины, обеспечиваемые концентратором ввода-вывода, с точки зрения пропускной способности соответствуют лишь PCI Express 1.1. Предоставляемых этими линиями 250 МБ/с недостаточно для нового дискового интерфейса, потому разработчикам пришлось идти обходными путями.

В ASUS P7P55D-E Premium обмен данными между контроллером и чипсетом организован наиболее простым с инженерной точки зрения способом: четыре линии PCI Express от IOH набора логики ведут к коммутатору PEX PLX8613, который преобразует его в два канала PCI Express 2.0. К нему, в свою очередь, подключены вышеупомянутый Marvell 9123 и контроллер USB 3.0 производства NEC. Сухие цифры (4 Гб/с для PCI Express 2.0 против 6 Гб/с для новой ревизии SATA) говорят, что этого все равно недостаточно, однако современные накопители все же вряд ли смогут полностью загрузить этот канал.

Gigabyte GA-P55A-UD6 содержит значительно более изощренное решение проблемы. На ней установлен специальный коммутатор P13PCIE, позволяющий в зависимости от настроек BIOS и подключенных к плате устройств использовать либо линии PCI-E, предоставляемые чипсетом, либо выходящие напрямую из процессора. Если возможности SATA 6 Gbit/s или USB 3.0 не задействуются (или отключены вручную в BIOS), контроллеры довольствуются скоростью, предоставляемой чипсетом. Если же нужно полностью раскрыть потенциал новых стандартов, то плата переключается на использование более быстрых каналов (при этом графический разъем переходит в режим x8). У этого решения есть еще и косвенные преимущества: тракт «контроллер-процессор-оперативная память» имеет меньшую латентность, нежели «контроллер-чипсет-шина DMI-процессор-оперативная память».

Тестирование

В Тестовую лабораторию поступили два жестких диска Seagate Barracuda XT емкостью 2 ТБ, поддерживающих SATA 6 Gbit/s. Мы замерили их быстродействие как при подключении к встроенному контроллеру чипсета Intel P55, так и к контроллерам Marvell 912x на платах ASUS и Gigabyte. Кроме того, был протестирован массив RAID 0 на платформе Gigabyte, чтобы оценить, действительно ли PCI Express 1.1 является сдерживающим фактором для двухпортового контроллера.

Результаты несколько противоречивы и радикально расходятся для одиночного HDD и RAID-массива. С точки зрения синтетических тестов различия между контроллерами минимальны и полностью объяснимы особенностями их подключения. Отметим, что увеличения быстродействия в связи с большей скоростью обмена данными с буфером единственного диска мы не обнаружили.

Тем не менее Marvell 912x попросту не в состоянии обработать столько же запросов, сколько Intel P55. Судя по тестам IOMeter, максимальная производительность этого ядра - 125-130 запросов в секунду на канал, в то время как «родной» контроллер обрабатывает 180 запросов и, очевидно, не является сдерживающим фактором для жесткого диска. Впрочем, это явление отмечено только в профилях Fileserver и Webserver утилиты IOMeter, в остальных же случаях HDD «сдается» раньше, чем контроллер.

Что касается режима RAID, то тут ситуация кардинально иная: по показателям линейной скорости массив действительно превышает отметку 250 МБ/с, что явно указывает на оправданность технических уловок, примененных Gigabyte. В режиме подключения к чипсету производительность падает на 25% и более. Что особенно интересно, хоть встроенный контроллер Intel P55 и не уступает Marvell 9128 в синтетических тестах, при имитации работы реальных ПК и серверов последний опережает его очень существенно. Возможно, именно в таком режиме больший объем и скорость обмена данными с буфером HDD вносят свою лепту.

Итоги тестирования наводят на мысль о том, что на сегодняшний день внедрение SATA 6 Gbit/s является оправданным лишь для высоконагруженных RAID-массивов и, возможно, SSD-накопителей, а для однодисковых конфигураций никаких преимуществ у нового поколения интерфейса нет. Наличие соответствующих контроллеров на новейших материнских платах - скорее имиджевый, нежели действительно необходимый шаг. Тем не менее показатели даже двухдисковых массивов RAID подтверждают, что момент, когда SATA 3 Gbit/s устареет не только морально, уже очень близок.

Я всё ещё помню Intel Developer Forum в 2008 году, который прошёл перед тем, как компания объявила новую линейку Core i7 "Bloomfield" для LGA 1366. Все демонстрационные компьютеры, которые Intel показывала за закрытыми дверями, работали на всё ещё не объявленных SSD. И я всё ещё помню доклад Francois Piednoel, когда он утверждал о том, что без SSD производительность системы Core i7 будет упираться в традиционные жёсткие диски. С тех пор мы стараемся по возможности использовать твёрдотельные накопители для тестов high-end процессоров и видеокарт.

Как вы наверняка знаете, жёсткие диски и твёрдотельные накопители для настольных ПК сегодня подключаются к системе, как правило, через интерфейс SATA 3 Гбит/с. Этот стандарт получил повсеместное распространение после 2005 года, поэтому практически все современные компьютеры его поддерживают.

Скорость 3 Гбит/с, поделённая на восемь, давала бы максимальную пропускную способность 375 Мбайт/с. Однако схема кодирования 8b/10b приводит к потере 20% пропускной способности на служебную информацию, что даёт полезную скорость 300 Мбайт/с. Подобная пропускная способность довольно существенная. На самом деле ни один механический жёсткий диск не способен её нагрузить (у нас вскоре выйдет обзор 2-Тбайт Western Digital Caviar Black, где скорость последовательного чтения достигает 140 Мбайт/с). Чтобы превысить возможности интерфейса SATA 3 Гбит/с можно подключить SSD современного поколения и выполнить последовательное чтение. Но даже в этом случае даже самые последние накопители вряд ли будут упираться в интерфейс SATA.

Впрочем, мы на небольшое время получили доступ к материнской плате Asus с контроллером SATA 6 Гбит/с Marvell 88SE9128, 2-Тбайт жёсткому диску Seagate Barracuda XT с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, а также инженерному образцу SSD с контроллером Marvell на 6 Гбит/с.

Инженерный образец соответствует очень раннему "железу". Поэтому у SSD есть просто серийный номер, а флэш-памяти NAND он не содержит вообще. Мы смогли только протестировать контроллер в ограниченном числе тестов. Мы даже не могли сфотографировать начинку SSD без кожуха.

У нас не было времени для полного обзора материнской платы Asus или жёсткого диска Seagate. Вскоре на наших страницах выйдет полный обзор материнской платы Asus P7P55D Premium на Intel P55, а также и жёсткого диска Barracuda XT. В данной статье мы вкратце рассмотрим, как все эти компоненты работают вместе, а также предварительно протестируем производительность.

Первый взгляд на SATA 6 Гбит/с

Перед тем, как мы приступим к тестам последнего контроллера Marvell, давайте посмотрим на первый жёсткий диск SATA 6 Гбит/с, который поступил в нашу лабораторию: Seagate Barracuda XT. 2-Тбайт жёсткий диск имеет скорость вращения шпинделя 7200 об/мин и содержит буфер 64 Мбайт, подобно Western Digital Caviar Black (хотя интерфейс у 2-Тбайт Caviar ограничен 3 Гбит/с).

Поскольку жёсткий диск имеет интерфейс SATA 6 Гбит/с, то Seagate смогла заявить о максимальной скорости интерфейса до 600 Мбайт/с - в два раза больше, чем может обеспечить SATA 3 Гбит/с. Конечно, такая скорость нереалистична - жёсткий диск к ней и близко не подходит. Винчестер имеет ту же самую плотность записи и "чистые" скорости, что и Barracuda 7200.12 , который мы протестировали чуть раньше в этом году. И производительность должна быть по большей части аналогична.

Чтобы проверить, какой прирост даёт интерфейс 6 Гбит/с, мы протестировали Barracuda XT сначала на контроллере Marvell 88SE9128, а затем на чипсете Intel P55 PCH, при этом мы отключали и включали сброс кэша при записи (write-cache buffer flushing). В PCMark Vantage мы получили следующие результаты.

По тесту PCMark Vantage можно сделать два наблюдения. Мы получаем значительный прирост производительности при отключении сброса буфера записи Windows (по умолчанию сброс включён). Во-вторых, независимо от включения/выключения сброса буфера записи, переход на 6 Гбит/с немного повышает результаты Seagate Barracuda XT.

Мы получаем одинаковую пропускную способность чтения и результаты времени доступа на чтение в H2benchw.

Скоро на рынке: SSD на 6 Гбит/с

Мы понимаем, что интерфейс со скоростью передачи до 6 Гбит/с не даст механическим жёстким дискам такое же преимущество по производительности, как более высокая плотность записи (по крайней мере, если рассматривать отдельные жёсткие диски - большая пропускная способность на порт будет как нельзя кстати при использовании множителей для подключения нескольких винчестеров), поэтому мы возлагаем надежды на более высокую производительность на следующее поколение твёрдотельных накопителей.

Мы не будем глубоко погружаться в тему производительности SSD. Достаточно сказать, что современное поколение твёрдотельных накопителей в последовательных тестах чтения способно нагрузить интерфейс 3 Гбит/с. Следующее поколение SSD наверняка будет работать ещё быстрее.

Контроллер 6 Гбит/с для SSD, который мы получили, имел очень ранний статус. Хотя 2,5" корпус очень напоминает рабочий SSD, мы вскрыли его и не обнаружили установленных модулей памяти (к сожалению, мы не можем показать фотографию самого контроллера или кэш-памяти Micron DDR2-667).

Мы не можем сравнивать данное устройство с розничными продуктами. В конце концов, производительность контроллера будет зависеть от конфигурации флэш-памяти NAND, которую вендоры будут использовать в своих дизайнах. Но по нашей информации некоторые инженерные образцы следующего поколения (при должной конфигурации) смогут нагрузить интерфейс 6 Гбит/с. Конечно, всё зависит от вендоров.

На данный момент всё, что мы можем - протестировать максимальную производительность контроллера Marvell на портах 6 и 3 Гбит/с. Будем надеяться, что при переходе с 3 на 6 Гбит/с мы увидим прирост производительности.

Everest показал серьёзный прирост производительности при перехода с порта 3 Гбит/с на собственный контроллер Marvell SATA 6 Гбит/с. Конечно, мы также должны отметить, что показанные значения линейной скорости на 3 Гбит/с не такие высокие, как результаты, которые мы видели у некоторых розничных SSD, так что в прошивке Marvell наверняка ещё произойдут дополнительные оптимизации.

Но переход на 6 Гбит/с говорит о многом. Скорость линейного чтения увеличивается с 241 Мбайт/с до 377 Мбайт/с. А скорость случайного чтения - с 300,6 Мбайт/с (максимальная скорость интерфейса SATA 3 Гбит/с) до 430,7 Мбайт/с.

Вполне естественно, поскольку флэш-память у контроллера отсутствует, то мы не можем протестировать производительность записи, которая явно будет ниже.

Средняя производительность последовательного чтения увеличивается в HDTach с 219 до 303 Мбайт/с при переходе с интерфейса 3 Гбит/с на 6 Гбит/с. Для сравнения, накопитель Intel X25-M второго поколения достигает 225,7 Мбайт/с.

Помните, что SSD на основе контроллера Marvell будут ограничены пропускной способности флэш-памяти. Поэтому, опять же, мы подозреваем, что Marvell предстоит внести ещё немало оптимизаций - если сравнить с результатами накопителя Intel, подключённого к порту 3 Гбит/с.

С учётом всего сказанного, можно видеть заметный прирост при переходе с интерфейса SATA 3 Гбит/с на 6 Гбит/с.

Заключение

Выделять одни материнские платы среди других, особенно на чипсете Intel P55, не так легко. В частности Asus приложила немало усилий, чтобы обеспечить порт SATA 6 Гбит/с на первых моделях P55 (мы пообщались со всеми производителями материнских плат насчёт их продуктов и поддержки 6 Гбит/с SATA ещё до выхода чипсета Intel для массового рынка).

В то время наши выводы заключались в том, что интерфейс SATA 6 Гбит/с не окажет какого-либо мгновенного влияния, поэтому вряд ли стоит принимать во внимание поддержку этого интерфейса, если вы хотите купить материнскую плату на P55. И наши первоначальные результаты с жёстким диском Seagate Barracuda XT утвердили бы наши предположения.

При цене дороже $300 жёсткий диск Barracuda XT обойдётся отнюдь не дёшево, особенно по сравнению с 2-Тбайт Hitachi Deskstar, который стоит от $180. Поддержка 6 Гбит/с даёт измеряемое преимущество, но оно вряд ли свершит революцию в том, как вы пользуетесь компьютером. Мы планируем выпустить полный обзор Barracuda XT чуть позже, когда он поступит в нашу лабораторию.

С 2009 года SATA 6Gb/s — это новейшая архитектура для жестких дисков на основе пластин. «6 Гбит/с» относится к скорости передачи данных 6 гигабит в секунду, что вдвое превышает скорость предыдущего поколения SATA. Международная организация Serial ATA (SATA-IO), которая разрабатывает стандарты SATA, потребовала, чтобы это SATA третьего поколения называлось SATA 6Gb/s, чтобы избежать добавления путаницы к номенклатуре SATA, которая уже была запутана путающими именами второго поколения.
Технология SATA изменила технологию подключения жёстких дисков, переключившись с широких неудобных параллельных кабелей и разъемов данных ATA (PATA), чтобы сократить последовательные кабели и разъёмы. Переключение на полнодуплексную последовательную связь открыло дверь для более быстрых скоростей, чем могла работать параллельная технология, а также открыла внутреннюю часть корпусов компьютеров, что позволило увеличить поток воздуха, что было жизненно важно для более быстрых процессоров (CPU) и дисков большой ёмкости.

Оригинальная SATA, также известная как SATA 150 или SATA/150, имела максимальную скорость передачи данных 1,5 Гбит/с или 150 мегабайт в секунду (Мбайт / с). Самые быстрые диски PATA могут конкурировать с оригинальными SATA, но PATA максимизировала свою неприступную архитектуру, в то время как SATA только начинала свою работу.

Второе поколение SATA, часто называемое SATA II, удвоило скорость до 3 Гбит/с или 300 Мбайт/с. Из-за скорости передачи данных SATA II также называли SATA 300, SATA/300 или SATA 3. Вы уже видите замешательство с «SATA II», которое является синонимом «SATA 3».

Теперь добавьте SATA третьего поколения, и понятно, почему SATA-IO не хочет, чтобы новейшая итерация называлась SATA 3, SATA III или даже SATA третьего поколения. По скорости передачи данных, «SATA 6 Гбит/с» немедленно специфицирует спецификацию.

Согласно SATA-IO, технология обратно совместима с предыдущими версиями SATA, и может использовать те же кабели и разъемы. Так как диски SATA составляют почти 100% дисков, используемых сегодня, обновление до SATA 6 Гбит/с будет таким же простым, как покупка и установка нового диска.

SATA 6 Гбит/с подошла как раз вовремя, чтобы хорошо сочетаться с USB 3.0, более новым стандартом USB. USB 3.0 поддерживает максимальную теоретическую скорость 600 МБ/с, идеально подходящую для SATA нового поколения. В то время как USB 3.0 не может реализовать свой максимальный уровень в реальном мире, вы не можете не думать о том, чтобы всё время, которое вы сохранили, с внешним накопителем, поддерживающим USB 3.0, и двумя или более дисками SATA 6 Гбит/с для ускорения сохранения резервных копий на диске.

В то время как некоторые новые технологии вводят столько новых проблем, сколько они исправляют, никто не оглядывался назад с момента внедрения технологии SATA. Теперь с SATA 6 Гбит/с и USB 3.0 на горизонте вы можете поспорить, что все смотрят вперёд.

Обзор и тестирование SSD-накопителя с 64-слойной TLC памятью объёмом 256 ГБ — Intel 545s Series SSDSC2KW256G8X1

Выбор SSD-накопителя с умом является достаточно сложной задачей. Особенно, когда на рынке десятки недорогих моделей, основанных на разных типах памяти и управляемые разными контроллерами. Наткнуться на медленный диск, да ещё и с малым ресурсом микросхем в низшем ценовом диапазоне можно без проблем. А как обстоят дела с более дорогими моделями? До недавнего времени всё было практически идеально — чем дороже накопитель, тем качественнее была «начинка». В последние пару лет всё изменилось — в красочной обёртке с высоким ценником можно получить что-то такое, что не будет радовать вовсе. Всё это произошло по той причине, что появились новые типы памяти — пользователю надо изучить несколько независимых обзоров, чтобы сделать верный выбор. В этом году несколько производителей стали выпускать накопители на основе новой 64-слойной TLC памяти. Большинство ведущих производителей уже представили SSD на её основе. И для нас это только хорошо — такая память достаточно быстрая, дешевле в производстве и, соответственно, выгоднее для нас — пользователей.

В конце данного материала мы продемонстрируем результаты, полученные при тестировании в полном соответствии с международной методикой тестирования под Linux через fio. Все параметры соответствуют рекомендациям спецификации SNIA – Solid State Storage Performance Test Specification.

В данном материале мы подробно рассмотрим накопитель Intel серии 545s, основанный как раз на такой памяти. В наших руках модель объёмом 256 ГБ с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Существует также и версия в форм-факторе M.2.

Стоимость Intel SSDSC2KW256G8 в московской рознице на момент публикации обзора составляет от 6640 рублей.

Поставляется накопитель в самой простой картонной коробке, внутри которой находится уже другая — в фирменном оформлении Intel.

На обратной стороне присутствует небольшая наклейка с информацией о модели, а также схематичное изображение накопителя, где указана его толщина — 7 мм.

Полный набор характеристик с официального сайта

В комплекте поставки присутствует лишь руководство пользователя, совмещённое с информацией о гарантии.

Корпус накопителя полностью выполнен из металла и обладает необычной формой — строгой и современной.

На обратной стороне присутствует наклейка с информацией о модели.

Вскрыть корпус можно только повредив гарантийную пломбу в виде голограммы с фирменными знаками Intel.

Печатная плата со всеми компонентами занимает менее половины внутреннего пространства.
Контроллер и обе микросхемы памяти соприкасаются с корпусом через термопрокладки. Но даже при суточном нагрузочном тестировании беспокоиться за перегрев нам не пришлось — температура составила максимум 34 градуса при 24 градусах в помещении. В корпусе была создана стандартная циркуляция воздуха.

Контроллер — SMI с маркировкой PF1X81.

Микросхема буферной памяти — SK hynix H5TC2G63GFR (DDR3L, 256 МБ).

256 ГБ постоянной памяти образованы двумя микросхемами 29F01T2ANCTH2 производства Intel.

Программное обеспечение

Для своих SSD накопителей компания Intel разработала компактное, но функциональное и удобное программное обеспечение Intel SSD Toolbox.

На главном экране демонстрируется список накопителей в системе и выводится основная информация — модель, версия прошивки, серийный номер, соотношение свободного и занятого дискового пространства, а также расчётный остаточный ресурс накопителя.
В нашем случае вы не видите отметку в 100% по причине того, что скриншот снят после проведения всех тестов. А это — запись 26 ТБ информации и считывание 10.5 ТБ информации всего за 69 часов работы накопителя.

Первая доступная кнопка — Intel SSD Optimizer. Эта функция позволяет оптимизировать работу накопителей при помощи команды Trim.

Можно задать такую оптимизацию в виде расписания.

Ещё одна полезная кнопка в главном окне — просмотр значений SMART.

Можно выполнить быстрое диагностическое сканирование накопителя.

Или полное, которое длится гораздо дольше, т.к. проверяется адрес каждого логического блока (LBA) на предмет наличия постоянных ошибок.

Не обошлось и без функции Secure Erase — безопасного удаления всех данных без возможности их восстановления.

Доступна функция обновления прошивки и поиска новой версии самого ПО Intel SSD Toolbox.

Реализована возможность проверки функционала системы для выявления проблем, которые могут замедлить работу.

И в самом нижнем разделе можно посмотреть краткие сведения о системе.

Тестирование

Начнём с привычного всем бенчмарка AS SSD Benchmark, результаты которого приведены в МБайт/с.

И в виде IOPS.

Дополнительный тест — копирование данных.

Расширенный бенчмарк - Anvil’s Storage Utulities.

Простой тест — TxBench.

Тест ATTO Disk Benchmark, демонстрирующий пиковые скорости, которые возможно достигнуть.

CrystalDiskMark, файл 50 МБ

Файл 500 МБ.

И файл 4 ГБ.

Тестовый пакет AJA Video System Test даёт максимально возможную нагрузку и накопитель, если вы увлекаетесь кодированием видео.
Файл размером 1 ГБ.

И файл размером 64 ГБ.

Тестирование по методике Solid State Storage (SSS) Performance Test Specification (PTS)
Тестирование накопителя проведено в режиме Steady State с прекондицией.

Тест 1: IOPS Test
Измеряется количество IOPS (операций ввода-вывода в секунду) для блоков различного размера (1024 Кбайт, 128 Кбайт, 64 Кбайт, 32 Кбайт, 16 Кбайт, 8 Кбайт, 4 Кбайт, 512 байт) и случайного доступа с различным соотношением чтение/запись (100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95, 0/100). Глубина очереди 8, количество потоков 8.

Надо отметить, что самая высокая скорость чтения достигается при операциях с блоками 512 байт и 4 КБ.
Наилучший показатель скорости записи достигнут при использовании блоков 4 КБ.

Тест 2: Latency Test
Измеряется значение средней и максимальной задержки для различных размеров блока (8 Кбайт, 4 Кбайт, 512 байт) и соотношений чтение/запись (100/0, 65/35, 0/100) при минимальной глубине очереди (1 поток с QD=1).
Глубина очереди 1, количество потоков 1.

Результаты очень хорошие.

Тест 3: Write Saturation Test
Тестируется изменение производительности (IOPS) при непрерывной нагрузке на случайную запись блоками 4 Кбайт.
Глубина очереди 32, количество потоков 32.

Это самый тяжёлый тест из всех проведённых и накопитель справился с ним очень хорошо. Хотя сначала его несколько «колбасило», но затем скорость стала относительно стабильной. Никаких жёстких провалов выявлено не было.

Тест 4: Throughput Test
Тестируется пропускная способность при последовательном доступе: чтение и запись блоками 1 Мбайт и 128 Кбайт.
Глубина очереди 16, количество потоков 16.

Результаты также очень хорошие. Такие показатели сейчас можно редко встретить и среди накопителей, стоимость которых заметно выше.

Достоинства и недостатки
— великолепная производительность и стабильность работы даже при высочайших нагрузках;
— металлический корпус, являющийся радиатором для контроллера и памяти;
— удобное и функциональное программное обеспечение;
— абсолютно адекватная стоимость;

Недостатки:
— не выявлены.

Заключение
SSD-накопитель Intel SSDSC2KW256G8 показал себя исключительно с лучших сторон — он продемонстрировал впечатляющую производительность и стабильность работы при сильнейших нагрузках в течение практически трёх суток непрерывного тестирования (записано 26 ТБ, прочитано 10.5 ТБ данных). При этом, ни о каком перегреве речи и не было — металлический корпус играет роль радиатора, который действительно помогает остудить контроллер и микросхемы памяти. Всё это дополнено удобным и функциональным программным обеспечением с полным набором необходимых функций для работы с диском. И, что приятно удивляет, стоимость накопителя находится на совершенно приемлемом уровне. Порой, менее качественные модели других производителей могут обойтись заметно дороже. Изучив данную модель со всех сторон, мы так и не смогли выявить даже хотя бы один недостаток, что позволяет нам без зазрения совести выдать Intel 545s Series SSDSC2KW256G8X1 награду «Выбор Редакции»!