SSD Performance Tests

We’ve been surprised that our very expensive Samsung SSD’s buyed some years ago for more CHF 800-1000 per 256GB of size (1+2) is not as fast as any other traditional Harddisk. Compared to actual newer ones from Samsung 470 series, I’m sure we were the ones that buyed for the technology research department of Samsung by buying the SSD’s for many bucks during their development.
By taking a look onto the newest model’s performance, it could be that the research was successful and the SSD’s we buy now are really performant ones.

(1) VBM2, Samsung 256GB, unknown model, black cover
(2) VBM1, Samsung 256GB, unknown model, silver cover
(3) AXM0, Samsung 470 SSD 128GB, shipped by Dell
(4) AXM0, Samsung 470 SSD 256GB, ordered in Switzerland
(5) 1.2, Corsair 128GB with Sandforce-2 Controller (uses compression)
(6) 391A, Patriot Wildfire 256GB black
(7) OCZ Vertex 2 128GB

Disk-ID 1 2 3 4
Seq-Read 156.56 MB/s 154.17 MB/s 243.48 MB/s 244.34 MB/s
Seq-Write 7.83 MB/s 151.14 MB/s 193.47 MB/s 235.91 MB/s
4K-Read 12.25 MB/s 12.27 MB/s 12.17 MB/s 13.29 MB/s
4K-Write 2.71 MB/s 5.82 MB/s 29.29 MB/s 42.89 MB/s
4K-64-Read 14.79 MB/s 15.95 MB/s 103.62 MB/s 106.99 MB/s
4K-64-Write 3.29 MB/s 4.98 MB/s 44.10 MB/s 47.56 MB/s
Acc.Time Read 0.47 ms 0.50 ms 0.28 ms 0.24 ms
Acc. Time Write 0.77 ms 0.61 ms 0.12 ms 0.11 ms
Score Read 43 44 140 145
Score Write 7 26 93 114
Total Score 70 97 307 337

Disk-ID 5 6 7
Seq-Read 194.71 MB/s 465.45 MB/s 200.87 MB/s
Seq-Write 79.17 MB/s 156.18 MB/s 82.94 MB/s
4K-Read 13.38 MB/s 10.10 MB/s 13.80 MB/s
4K-Write 10.07 MB/s 7.84 MB/s 24.16 MB/s
4K-64-Read 58.78 MB/s 111.76 MB/s 128.32 MB/s
4K-64-Write 38.69 MB/s 66.07 MB/s 75.99 MB/s
Acc.Time Read 0.19 ms 0.37 ms 0.24 ms
Acc. Time Write 0.36 ms 0.47 ms 0.33 ms
Score Read 92 168 162
Score Write 57 90 108
Total Score 195 332 353

Tests 1-6 made with a internal SATA Controller of Dell’s E6320 Notebook, AHCI enabled. For Test 7 I don’t have futher information about the controller and the configuration.

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So funktioniert SSD

Dass eine SSD nicht einfach wie eine Festplatte funktioniert ist bekannt. Dass es im Betrieb aber einiges zu beachten und auch falsch zu machen gibt ist wenig bekannt: ein klassisches Beispiel ist eine SSD mit einer einzigen Partition, welche sich über das gesamte Laufwerk erstreckt und verschlüsselt ist. In Firmen oft anzutreffen, aber eigentlich ein grosser Fehler, da die Lebensdauer und Performance in diesem Zustand ganz unten angelant sind.

Optimale Konfiguration
Eine SSD ist optimal konfiguriert wenn sie nur zu 90% Partitioniert ist und am besten noch auf 2MB aligned. Das Alignment spielt bei verschlüsselten Festplatten nach meiner Erfahrung eine untergeordnete Rolle, da sich nicht viel Performance rausholen lässt. Ist die SSD aber zu 100% Partitioniert, funktioniert der Wear-Levelling-Mechanismus nicht mehr. Dieser sorgt dafür dass alle Zellen gleichmässig beschrieben werden, da diese nach 10’000 bis 100’000 Schreibvorgängen kaputt gehen können.
Unverschlüsselte Festplatten können theoretisch zu 100% Partitioniert werden, dürfen dann aber trotzdem nicht mit mehr als 90% Daten befüllt werden.

Erase Block & Garbage Collection
Eine SSD führt Buch über Pages welche beschrieben sind und welche nicht. Eine Page ist mehrere Kilobyte gross. Daten werden aber beim löschen auf der SSD nicht gelöscht, sondern nur zum löschen markiert. Mehrere Pages bilden dann einen sogenannten Erase-Block. Wenn Daten einer einzelnen Page geschrieben oder gelöscht werden sollen, muss der ganze Erase Block mit den anderen Pages ausgelesen, gelöscht und neu geschrieben werden. Da dies sehr Zeitaufwändig wäre, Speichert die SSD neue Daten in freien Speicher der gerade verfügbar ist und räumt dann später erst auf. Diesen aufräum-Prozess heisst Garbage Collection.

Trim-Befehl
Da Betriebsysteme über ihr Dateisystem aber Daten auf der Festplatte nicht löschen sondern nur im Dateisystem gelöscht markieren, würde der SSD bald auch so der Platz ausgehen. Hier kommt eine neue Funktion zum Zuge, welche in Windows 7, Server 2008 R2, Linux Kernel ab 2.6.33 und Mac OSx 10.7 unterstützt wird. Diese meldet beim löschen im Dateisystem der Festplatte auch eine Löschung der Daten weiter. Nur so ist es möglich Platz für die optimale Performance freizuhalten.

Quelle: iX Special Thema Storage