Intel Optane Memory - что это

Есть такая пословица: «Если животное выглядит как собака, лает как собака и кусается как собака – то это собака». А вспомнилась она мне, когда начал знакомиться с выпущенными и предлагаемыми компьютерными магазинами накопителями Intel Optane Memory. Вспомнилась потому, что предлагаемые модули форм-фактора M.2 выглядят как SSD-накопитель, используют тот же разъем (M.2) с M-ключом, что и SSD, используют энергонезависимую память, но это, в отличие от пословицы, НЕ SSD-накопитель в том понимании, к которому уже привыкли. Intel Optane Memory - что это, для чего нужна и нужна ли вообще, какую проблему призвана решать? Разберемся?

Для чего предназначена Intel Optane Memory

Как уже было сказано, хоть и похоже это все на SSD, но все же Intel позиционирует свое решение как систему кэширования накопителей, в первую очередь подключенных по шине SATA. Для этого разработаны как специализированная память, так и соответствующее программное обеспечение. Для чего необходимо кэширование?

Давайте обратимся к сути проблемы. Выбирая, или собирая самостоятельно компьютер, решая, какой процессор выбрать, какую память использовать, что за видеокарту установить, приходится разбираться с гигагерцами, гигабайтами, выбирать компоненты, соответствующие друг другу по производительности. Если речь об игровой системе или производительной рабочей станции, то важно, чтобы процессор смог «обслужить» видеокарту, чтобы оперативная память, ее характеристики и объем соответствовали выбранной конфигурации.

И только один компонент изначально рассматривается как неизбежное зло – дисковая подсистема. Если все эти процессоры, видеокарты, ОЗУ, чипсеты примерно соответствуют друг другу и работают быстро, то жесткий диск – это медленно и печально. И с этим приходится мириться.

Несколько снизить столь драматичную разницу в быстродействии между жесткими дисками и всеми остальными компонентами компьютера позволяют SSD-накопители. Хотя скорость их работы разительно отличается от возможностей жестких дисков, до модулей памяти им весьма далеко. Не говоря уже о долговечности, когда ячейки NAND-памяти выдерживают всего несколько тысяч циклов перезаписи. Сравните с, по сути, бесконечным ресурсом DRAM и почувствуйте разницу.

Получается, что как только доходит дело до записи на диск или чтения с него, у всех этих гигагерцев и гигабайтов, которыми обладают CPU, ОЗУ и проч., образуется вынужденный простой в ожидании новой порции данных.

Intel Optane призвана если не полностью устранить возможные задержки при считывании данных с накопителей, то максимально минимизировать их. И делается это за счет кэширования наиболее используемых файлов.

Как устроена Intel Optane Memory

Характеристики модулей Intel Optane Memory.

Внешне модуль напоминает типичный SSD форм-фактора M.2 2280, на котором все компоненты расположены на одной стороне. Установлен небольшой контроллер. В 16-гигабайтной модели, используется один чип памяти, а у 32-гигабайтного варианта – 2 таких чипа. Наличие двух ключей, «B» и «M» говорит о том, что накопитель использует шину PCIe 3.0 x2.

Данного варианта интерфейса вполне достаточно, т. к. ни один из предлагаемых накопителей не «выбирает» всю пропускную способность. Не думаю, что это говорит о недостатках используемой памяти 3D XPoint. Думается, что все дело в параллельном доступе к памяти. (Upd. 20.11.2017. Собственно, так оно и есть. Выпущенные недавно полноценные SSD накопители Optane раскрывают возможности этой памяти, о чем можно прочитать в соответствующем материале)

Если посмотреть на SSD, то даже в бюджетном сегменте вполне можно найти модели с контроллерами, имеющими 4 канала. Что уж говорить о топовых вариантах, в которых используются 8-канальные контроллеры.

Доступ к памяти Intel Optane Memory, видимо, осуществляется в одноканальном (для 16 ГБ варианта) или двухканальном (32 ГБ). В частности, это можно предположить, если посмотреть на разницу скоростей записи, которые различаются аккурат в 2 раза. Все упирается в небольшую емкость. Возможно, если появятся более емкие модели, мы увидим все возможности данной технологии, в особенности, новой памяти, во всей красе.

Как все это работает

Именно работа на уровне файлов и отличает эту новую технологию от того, что предлагалось раньше, в частности, Intel Smart Response. Напомню, что эта технология кэширования оперировала блоками данных, без привязки к конкретным файлам. На быстрый накопитель вполне могла попасть случайная информация, используемая редко, вытеснив более актуальную и часто используемую.

Технология Intel Optane работает совсем по-другому. В первую очередь – это оперирование именно файлами, причем ведется анализ наиболее часто используемых, и они переносятся на кэширующий накопитель. Именно перенос, а не копирование, что устраняет необходимость синхронизации быстрого твердотельного накопителя и медленного жесткого диска.

Причем, не каждый файл «достоин» того, чтобы занять место на Intel Optane. Как я понимаю, работа идет с мелкими файлами. Почему так? Дело в том, что если взять, например, процесс загрузки ОС, да и просто запуск того же интернет-браузера, то основная работа, а, значит, и наибольшая потеря времени, происходит при манипуляциях с мелкими файлами. Это именно та самая операция случайного чтения, которая и раскрывает все реальные возможности накопителя. И у жестких дисков с рандомным чтением/записью подобной «мелочи» дела особенно плохи.

В то же время операция последовательного чтения большого файла даже у жестких дисков не так плоха, ну а SSD-накопителей вообще так вообще беспроблемна. Даже самый бюджетный SATA SSD «выбирает» все возможности этого интерфейса. Потому и особой необходимости кэшировать их нет.

Тут играет роль и такой момент. Intel сейчас предлагает свои накопители Optane только в двух вариантах – на 16 и 32 ГБ. Места не сказать, чтобы очень много. Для обычного накопителя. А вот для кэширующего – пока что достаточно.

Если я не ошибаюсь, накопитель объемом 16 ГБ работает «по старинке», на уровне блоков данных, а не файлов, но этот вопрос еще требует разъяснения. Вариант с 32 ГБ уже ведет себя так, как и задумывалось изначально.

При установке самого накопителя и соответствующего ПО указанный диск не виден в системе как самостоятельное устройство. Работа основана на том, что жесткий диск и Intel Optane объединяются в некое подобие RAID0. И тут возникает одна тонкость.

Дело в том, что местоположение физическое того или иного файла неизвестно. В отличие от упоминавшейся уже Intel Smart Response, данные не дублируются на обоих устройствах (HDD и Intel Optane), а находятся на одном из них. Если файл был признан годным для кэширования, он располагается на Optane, и, соответственно его нет жестком диске. Когда надобность в нем исчезнет, он будет перенесен на HDD.

Если теперь взять и просто вытащить этот модуль из компьютера (или устройство вдруг взяло и перестало отзываться), то можно поиметь проблемы. Окажется, что на жестком диске каких-то файлов и нет. Надо было провести штатную процедуру изымания кэширующего модуля. Поспешная установка его обратно, и попытка запуска системы может ни к чему не привести. Правда, это актуально только для тех, кто любит запускать ручки в системный блок и что-то там менять, переставлять, улучшать.

В каких случаях пригодится Intel Optane

Как я уже упоминал выше, основное назначение данной технологии кэширования – ускорение работы SATA-накопителей. Причем наибольший эффект, как можно догадаться, достигается в сочетании с жестким диском. Впрочем, и SSD на этой шине тоже получит «второе дыхание».

Если используется один HDD и под систему, и под все остальное, то тут Intel Optane вполне эффективна. Загрузка системы, часто используемых программ будет производиться заметно быстрее. Главное, чтобы список этих «часто используемых программ» был не слишком велик.

Нужно ли ускорять SSD-накопители, работающие на шине PCIe? Скорее всего нет, и тесты, которые можно найти в сети, показывают, что овчинка выделки не стоит. Хороший SSD быстр сам по себе и большого эффекта достичь не удается, а в некоторых случаях можно даже затормозить накопитель. Единственный вариант – это ускорение работы изначально медленного SSD, например, WD Green или подобных.

И тут возникает вопрос, а какая конфигурация может оказаться оптимальной по затратам и полученной эффективности? Давайте посмотрим на стоимость.

Модуль на 16 ГБ стоит примерно 3500 руб., 32-гигабайтный вариант – около 5500 руб. Теперь рассмотрим с точки зрения банального практицизма возможные конфигурации компьютера и оправданность применения Intel Optane.

• Система (будет) установлена на жесткий диск. Использование предложенной технологии кэширования наиболее оправдано. Возникает только другой вопрос. Если есть куда поставить модуль Optane (наличествует разъем M.2), то остается решить дилемму, выбрать 32 ГБ кэширующий модуль или, заплатив на 500-1000 рублей больше, отдать предпочтение обычному SSD форм-фактора M.2 (пусть даже на шине SATA), который однозначно будет работать в несколько раз быстрее жесткого диска и, скорее всего, вряд ли будет заметная разница в быстродействии со связкой «винчестер-Optane».
• Система (будет) установлена на бюджетный SSD, работающий на шине SATA. Ускорение работы будет заметно меньше, чем в предыдущем варианте. И опять-таки, выглядит все это как полумера. Не лучше ли, доплатив, взять SSD на шину PCIe, что будет работать не хуже, а старый SSD пристроить куда-то? Твердотельные накопители форм-фактора M.2 объемом 240 ГБ стартуют примерно с 8300 руб. (например, SmartBuy M7).
• Система установлена на SSD, работающем на шине PCIe. Разумность установки Intel Optane, на мой взгляд, стремится к нулю. Если речь не идет о совсем уж бюджетных накопителях типа Intel 540s, то ускорить такие SSD кэширующей памяти просто не хватит силенок. Да и не позиционирует компания Intel свои решения для работы с накопителями PCIe.

Ожидаемого эффекта может не оказаться в случае, если компьютер используется для тестирования разнообразного ПО, на него часто записывается и удаляется различная информация, заменяется оборудование. В данном случае технология кэширования не сможет адекватно адаптироваться к привычкам пользователя и ускорить выполнение часто выполняемых операций.

Если окажется, что регулярно запускается много различных программ или игр, то становится непонятно, а что, собственно, надо кэшировать, если для всего места не хватает?

Ограничения

Ну и «на сладкое» я оставил самое горькое, уж простите за каламбур – ограничения применения. Когда впервые всплыла тема с Intel Optane, я подумал, а что, наконец-то, отличная идея! Берем системный SSD, к производительности которого особых претензий нет и ускорять который большой надобности не имеется, дополняем его жестким диском на 2 (3, 4 и т. д.) терабайт для игрушек и прочей надобности, «натравливаем» на него Optane – и радуемся жизни.

Осталось свериться со спецификациями и… Опаньки! Оказывается, кэшировать можно только системный накопитель. Получается, что придется ставить ОС на обычный винчестер, уже купленный SSD использовать для установки программ, критичных к скорости накопителя, и только тогда получится использовать эту новую разработку Intel. Беда в том, что SSD под систему, обычно, размера небольшого, 256-512 ГБ, много всего на него не запишешь. И под систему диска терабайт на 6 или больше многовато. Или, в такой ситуации, ну его, этот Optane, и так все будет работать отлично?

Причем ограничения технологии использованием на системном диске не заканчиваются. Загибайте пальцы:

1. Кэшируется только системный накопитель.
2. Не работает с накопителями, объединенными в RAID-массив.
3. Совместимо с процессорами Intel начиная с 7-го поколения (Kaby Lake).
4. Поддерживаются процессоры только серий i3 и выше, а также Xeon E3 v6. С Pentium или Celeron кэширование работать не будет.
5. Совместимо с чипсетами 200-й серии и выше.
6. Работает только с Windows 10.
7. BIOS материнской платы должен быть «в курсе» существования Intel Optane.
8. Функция дефрагментации жесткого диска становится недоступной.

Надо сказать, что владельцы систем на платформе AMD, как можно догадаться, «в пролете».

Заключение. Intel Optane Memory - что это и зачем это надо

Мне думается, что в первую очередь установка этих модулей появится в тех или иных комплектациях ноутбуков и готовых системных блоков. Это удобный вариант за сравнительно небольшую сумму убить сразу несколько зайцев:

• Обойтись без довольно дорогостоящих SSD.
• Не ограничивать емкостью в 120-240 ГБ вместимость дисковой подсистемы из-за того, что для скорости установлен SSD, а для удержания цены в разумных пределах – модель оного небольшого размера. За те же или даже меньшие деньги можно было бы установить обычный винчестер в несколько раз большего объема, проиграв, правда, в скорости работы.
• Получить производительность «почти как у SSD».

В конце концов, в продаже можно встретить модели ноутбуков, в которых помимо жесткого диска есть и небольшой кэширующий SSD. Причем, такая комбинация встречается как у весьма недорогих моделей (Lenovo E31-80), так и у дорогих, например, Dell XPS 15 9550-2334. Подозреваю, что вскоре увидим варианты не с обычными кэширующими SSD, а именно с Intel Optane.

Использовать ли эту технологию при планируемом апгрейде или сборке нового компьютера? С одной стороны, эффект от ее применения есть, и довольно заметный. В какой-то степени она деньги свои отрабатывает, хотя и не полностью. Будь эти модули подешевле, перспектив и аргументов в пользу их приобретения было бы больше. А когда речь идет о суммах, соизмеримых со стоимостью SSD, то стОит ли огород городить? Зачем нужно добиваться работы «почти как у SSD», если можно приобрести этот пресловутый SSD и получить все без «как», или даже лучше.

И вообще, создается впечатление, что существующие модули Intel Optane Memory – это, так сказать, пробный шар, некий полигон для испытаний этой технологии и новой памяти 3D XPoint. А она, судя по всему, весьма перспективна.

Что ж, будем посмотреть, как пойдет дело дальше.