SSD : est-il intéressant de les mettre en RAID ?

Introduction

Anciennement considérés comme des composants haut de gamme exotiques et impayables, les SSD font aujourd’hui partie intégrante du paysage informatique. La raison de cette évolution réside non seulement dans leurs performances considérablement plus élevées que celles des disques durs, mais également dans la chute progressive de leur prix. On trouve actuellement de nombreux modèles de 128 Go aux alentours de 100 €, et le prix au gigaoctet des modèles 256 Go est encore meilleur : souvent inférieur à 1 €, il approche parfois les 60 centimes.

Bref, les tarifs ont atteint un point où de nombreux consommateurs peuvent s’en acheter non plus un, mais deux, sans se ruiner. D’où notre question : est-il utile de mettre deux SSD dans un ordinateur ? On peut en faire une grappe RAID 0 et utiliser celle-ci comme volume système Windows. La question devient alors : deux SSD en RAID 0 sont-ils réellement plus rapides qu’un seul SSD, en particulier en ce qui concerne les débits non séquentiels ?

Nous avons tenté de répondre à cette question en examinant les performances de SSD modernes de différentes capacités. Nous avons utilisé pour nos tests six SSD Samsung 840 Pro, ce modèle étant très représentatif de ce que l’on peut obtenir aujourd’hui : les disques de Samsung offrent d’excellentes performances, en tête de notre comparatif permanent. Nous les avons benchmarké en différentes configurations, tant seuls qu’en grappe RAID 0. Vous aurez tous les détails dans les pages qui suivent, mais sachez que nos conclusions devraient s’appliquer à la plupart des SSD modernes.

Samsung 840 Pro

Le SSD Samsung 840 Pro que nous avons choisi pour ce test emploie un contrôleur maison, le Samsung S4LN021X01-8030 NZWD1. Celui-ci fait appel à l’interface SATA 6 Go/s et est doté d’un processeur ARM triple-core et, selon le modèle, de 256 à 512 Mo de cache. Notez que Samsung propose également un 840 « non Pro » ; à la différence ce dernier, le 840 Pro utilise de la mémoire flash NAND MLC gravée en 21 nm au lieu de mémoire TLC. Les données sont donc codées sur deux bits par cellule au lieu de trois, ce qui permet au contrôleur de gérer plus facilement les différents états de la mémoire et confère au modèle Pro un gain de performances appréciable par rapport au non Pro.

D’après les spécifications techniques annoncées par le fabricant, les Samsung 840 Pro 256 Go et 512 Go affichent des débits en lecture et écriture séquentielle de 540 Mo/s et 520 Mo/s respectivement, et des performances en entrées/sorties de 100 000 IOPS. La version 128 Go est censée être un peu moins rapide, avec des débits en lecture et écriture séquentielle atteignant respectivement 530 Mo/s et 390 Mo/s et des performances en E/S de 97 000 IOPS

Spécifications techniques du Samsung 840 Pro

Configuration et protocole de test

Nous avons employé notre protocole de test habituel pour comparer les performances des différents modèles de SSD Samsung 840 Pro en diverses configurations : seuls ou en RAID 0. Nous avons dans un premier temps mesuré les performances des SSD un par un : 128 Go, 256 Go et 512 Go. Nous avons ensuite mis deux 128 Go et deux 256 Go en grappes RAID 0 avant de soumettre chacune d’elles à nos tests.

Tests en conditions réelles

Nous avons ajouté aux benchmarks synthétiques quelques tests en situation réelle basés sur différents scénarios d’usage courants sous Windows 8.

Tests en conditions réelles :

1. Démarrage de Windows 8. Le chronomètre démarre au moment où l’écran de POST disparaît et s’arrête lorsque le bureau de Windows apparaît.
2. Fermeture de Windows 8. Après avoir fait fonctionner Windows 8 pendant trois minutes, nous l’arrêtons et lançons le chronomètre. Celui-ci s’arrête au moment où l’ordinateur s’éteint.
3. Démarrage de Windows 8 et d’Adobe Photoshop. Après le démarrage de Windows 8, un script lance Adobe Photoshop CS6 et ouvre une photo d’une résolution de 15 000 x 7 266 pixels et d’une taille de 15,7 Mo. Il ferme ensuite Photoshop. Le chronomètre démarre après l’écran de POST et s’arrête après la fermeture de Photoshop. Nous relançons ce benchmark cinq fois.
4. Démarrage de cinq applications. Après le démarrage de Windows 8, un script lance cinq applications différentes. Le chronomètre démarre au lancement de la première et s’arrête à la fermeture de la dernière. Ici aussi, nous relançons ce benchmark cinq fois.

Script du benchmark « Démarrage de cinq applications » :

1. Ouverture d’une présentation Microsoft PowerPoint, puis fermeture de PowerPoint.
2. Lancement du moteur de rendu en ligne de commande d’Autodesk 3D Studio Max 2013 et rendu d’une image à une résolution de 100 x 50 pixels.
3. Lancement du benchmark intégré à ABBYY FineReader 11 et conversion d’une page de test.
4. Lancement du benchmark MathWorks MATLAB ; celui-ci est exécuté une seule fois.
5. Lancement d’Adobe Photoshop CS6 et chargement de l’image utilisée pour le troisième test en situation réelle, mais au format TIF original, d’une résolution de 29 566 x 14 321 pixels et d’une taille de 501 Mo.

Configuration de test

Débit en lecture/écriture séquentielle

AS-SSD

Comme nous nous y attendions, les deux grappes RAID 0, tant en version 128 Go qu’en version 256 Go, affichent des performances en lecture/écriture séquentielle nettement supérieures à celles des SSD utilisés seuls. La grappe RAID 0 de Samsung 840 Pro 256 Go se montre environ deux fois plus rapide que le SSD seul. La grappe de modèles 128 Go s’en sort un peu moins bien, tout simplement parce que le SSD seul affiche à la base des performances un peu en retrait par rapport celles de à ses homologues de plus grande capacité. Selon les spécifications techniques annoncées par Samsung, le 840 Pro 128 Go possède un débit en lecture séquentielle légèrement inférieure à celui des versions 256 et 512 Go, mais des performances en écriture séquentielle assez nettement moindres.

Lecture/écriture aléatoire de blocs de 4 Ko (AS-SSD)

Tous les SSD affichent des performances en lecture/aléatoire de blocs de 4 Ko très proches les unes des autres tant que la profondeur de file reste faible, ce qui sera pratiquement toujours le cas sur une machine Windows normale. Il faut que la profondeur de file augmente considérablement pour que les grappes RAID 0 se démarquent des disques seuls.

Profondeur de file = 1

Profondeur de file = 64

Lecture/écriture aléatoire de blocs de 4 Ko (IOmeter)

Notre benchmark sous IOmeter montre très bien le lien qui existe entre profondeur de file et performances en lecture/écriture aléatoire. Les grappes RAID 0 ne parviennent à se démarquer des SSD seuls que lorsque la profondeur de file dépasse 4 opérations en attente. Les performances en écriture aléatoire de blocs de 4 Ko du Samsung 840 Pro 512 Go seul sont presque aussi bonnes que celles des deux SSD 256 Go en RAID, et ce, quelle que soit la profondeur de file. Elles sont en fait meilleures que celles de la grappe RAID de Samsung 840 Pro 128 Go, qui parvient à peine à dépasser le modèle 256 Go seul.

Performances en lecture (IOPS moyennes)

Performances en écriture (IOPS moyennes)

Performances en lecture (profondeur de file 1 à 32)

Performances en écriture (profondeur de file 1 à 32)

Temps d’accès (lecture/écriture)

AS-SSD

En matière de temps d’accès, tous les SSD seuls font mieux que les grappes RAID ; dans l’absolu, les différences sont toutefois ténues.

Performances en E/S (IOmeter)

Les deux grappes RAID se démarquent assez clairement des SSD seuls dans le test en profil « serveur web » de IOmeter, et ce, quelle que soit la profondeur de file. Les écarts sont néanmoins bien plus faibles dans les profils « base de données » et « station de travail » tant que la profondeur de file ne dépasse pas 8 opérations : à ce stade, le Samsung 840 Pro 512 Go s’en tire à peu près aussi bien que la grappe de SSD 256 Go. Même constat pour le Samsung 840 Pro 256 Go et la grappe de deux SSD 128 Go.

Profil « base de données » (IOPS moyennes)

Profil « serveur web » (IOPS moyennes)

Profil « station de travail » (IOPS moyennes)

Profil « base de données » (profondeur de file 1 à 32)

Profil « serveur web » (profondeur de file 1 à 32)

Profil « station de travail » (profondeur de file 1 à 32)

PCMark 7 et PCMark Vantage

Globalement, les différentes configurations affichent toutes des performances très similaires dans les benchmarks de PCMark 7 et PCMark Vantage. Il existe des écarts très marqués lorsqu’on va dans le détail, mais elles s’annulent toutes au final.

PCMark 7

PCMark Vantage

Benchmark de copie d’AS-SSD et performances globales

Benchmark de copie d’AS-SSD

La copie de fichiers (ISO et autres fichiers de grande et petite taille) est clairement le point fort des grappes RAID 0, qui battent ici les SSD seuls à plate couture.

Performances globales

À en croire le score global d’AS-SSD et notre score pondéré, les grappes RAID 0 enfoncent littéralement les SSD seuls. Ce serait toutefois oublier les tests en situation réelle ! Malheureusement, ces performances théoriques ne semblent pas se traduire par de véritables gains au quotidien.

Score pondéré

Démarrage et fermeture de Windows 8

Démarrage de Windows 8

La configuration faisant démarrer Windows 8 le plus rapidement est celle basée sur le Samsung 840 Pro MZ-7PD256 256 Go seul, suivie de celle contenant la version 512 Go. Les deux grappes RAID 0 terminent en troisième et quatrième positions, tandis que le modèle 128 Go seul ferme la marche. L’écart entre le premier et le dernier n’est toutefois que de 1,1 seconde.

Fermeture de Windows 8

À l’inverse, la grappe RAID 0 de SSD 128 Go se montre la plus rapide quand il s’agit de ferme Windows 8. Une performance qu’il convient toutefois de relativiser : elle n’a que 0,4 secondes d’avance sur le dernier du peloton.

Démarrage de Windows 8 et d’Adobe Photoshop

Notre troisième test en situation réelle confirme ce que nous avaient appris les deux premiers ; il n’y a pratiquement aucune différence entre les configurations quand il s’agit de faire démarrer Windows 8, lancer Photoshop CS6 et charger une image.

Performances en secondes

Performances en %

Démarrage de 5 applications

Notre quatrième et dernier benchmark en conditions réelles nous donne comme une impression de déjà vu. Après le démarrage de Windows 8, nous lançons une série d’applications, mais les écarts entre les différentes configurations sont pratiquement nuls. Le Samsung 840 Pro MZ-7PD512 512 Go remporte la première place, mais d’un cheveu à peine.

Performances en secondes

Performances en %

Conclusion

Comme on pouvait s’y attendre, les deux grappes de SSD en RAID 0 affichent des performances nettement supérieures aux SSD seuls en lecture/écriture séquentielle. La grappe de deux SSD 128 Go a presque atteint la barre des 1000 Mo/s en lecture séquentielle alors que le disque seul parvient à peine à la moitié de ce débit. Les deux Samsung 840 Pro de 256 Go en RAID 0 ont quant à eux atteint un débit en écriture séquentielle de 960 Mo/s, ce qui les place très nettement en avance sur les autres configurations.

Les grappes RAID 0 ont donc remporté une victoire sans surprise en performances séquentielles, mais la partie n’est pas terminée pour autant. Les SSD seuls ont en effet regagné énormément de terrain dans les benchmarks suivants, et sont même parfois parvenus à terminer en tête. Le meilleur exemple est sans doute celui des performances en entrées/sorties. Certes, les grappes RAID 0 se démarquent lorsque la profondeur de file dépasse 4 opérations, mais une telle situation est extrêmement rare sous Windows ; la plupart du temps, les écarts de performances entre les grappes et les SSD seuls sont, en pratique, minimes voire inexistantes.

Les SSD seuls se sont également très bien défendus dans nos tests en conditions réelles. Les différences notées lors du démarrage et de la fermeture de Windows 8 et lors de l’exécution de diverses applications comme Adobe Photoshop CS6 ou Autodesk 3ds Max 2013 sont, au mieux, marginales et quoi qu’il arrive toujours imperceptibles. Les SSD seuls se paient même le luxe de faire mieux que les grappes dans certains benchmarks, tels que le démarrage de Windows 8 et le lancement de cinq applications.

Si vous comptez passer au SSD et si vous vous demandez s’il vaut mieux opter pour un disque seul ou pour un grappe RAID 0, le constat est clair : optez pour un SSD seul, mais de plus grande taille. Non seulement un grand SSD vous coutera moins cher qu’une grappe de deux SSD de même capacité totale, mais nos benchmarks montrent que ses performances n’ont en pratique pas à rougir face à au RAID 0. N’oublions pas non plus qu’une grappe RAID 0 entraîne un risque de panne deux fois plus élevé et est bien plus complexe à transposer dans un nouvel ordinateur.

Les seuls scénarios où deux SSD en RAID 0 sont réellement préférables à un SSD seul sont ceux où le débit séquentiel est primordial. Pour des performances optimales, il faudra cependant respecter certaines conditions tant sur la machine source que sur la machine cible : soit les deux doivent être en RAID 0, soit l’une d’entre elles doit comporter une grande grappe de disques durs.