MeltdownとSpectreの脆弱性は、ここ3日間、まるで天から火の雨が降っているかのような、大きなニュースとなりました。20年にわたるハードウェア脆弱性の暴露の深刻さを軽視するつもりはありませんが、冷静にお話ししたいと思います。Microsoftの新しいMeltdownパッチが、現在入手可能な最速のストレージデバイスにどのようなパフォーマンス影響をもたらすかを測定するため、いくつかのテストを実施しました。
Microsoftのパッチが合成パフォーマンスと実環境パフォーマンスに与える影響を測定するため、IntelのOptane 900P 480GBを選択しました。3D XPointメモリテクノロジーを搭載した900Pは、パッチ適用前と適用後のパフォーマンス差が最も大きくなります。通常のNANDベースSSDを使用した多くのストレージテストでは、SSDに見られるような不安定なパフォーマンスが問題となることが多く、これが既にオンラインに投稿されているテスト結果の一部に影響を与えている可能性があります。Optaneは、テスト実行間で一貫したテスト結果を生成するための事前調整を必要としないため、最小限の追加テスト操作で、確実かつ再現性の高いベンチマーク結果を提供するのに最適です。
合成ワークロードは、起こり得る可能性（この場合は最悪のシナリオ）を示しますが、パフォーマンスを測定するために合成テストを使用することについては警告しておきます。これらのテストは個々のコンポーネントを可能な限り分離しますが、現実の世界では、コンポーネントは個別に動作するのではなく、連携して動作します。現代のストレージにおいては、ボトルネックとなるのはハードウェアコンポーネントではなく、ソフトウェアです。
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フォーラムで広く使用されている人気のワンクリック合成パフォーマンスベンチマークであるAnvil Storage Utilitiesは、アップデート後に最も大きなパフォーマンス低下を示しました。テスト中、ランダム書き込みパフォーマンスが大幅に低下しました。QD4では4Kランダムワークロードでランダム書き込みパフォーマンスが半分以上低下し、QD16では約5分の1のパフォーマンス低下が見られました。さらに、重要なQD1でもかなりのパフォーマンス低下が見られました。
しかし、合成ベンチマークは、ワークロード中に複数のパフォーマンス軸をリアルタイムで追跡します。このテレメトリデータをシステムに迅速にクエリすると、新しいパッチによるパフォーマンス低下の主な原因であるシステムコールの問題が悪化する可能性があると考えられます。
最終スコアでは、このソフトウェアはシーケンシャルパフォーマンスよりもランダムパフォーマンスを重視し、読み取り速度よりも書き込み速度を重視します。このソフトウェアが市場に登場した2011年半ば当時、ランダム書き込みパフォーマンスは現在よりもはるかに低かったのです。2011年以降、ランダムデータ書き込みのレイテンシは、ほとんどのコンシューマーワークロードにおけるWindowsの性能を超えています。これが、前述の通り、ボトルネックがハードウェアからソフトウェアへと移行した理由です。
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これらの損失は合成ベンチマークで発生しており、パフォーマンスの低下が誇張されている可能性があります。しかし、私たちはアプリケーションベースのワークロードで同様のパフォーマンス低下が発生するかどうかを確認しようと試みました。ランダムデータ読み取りがパフォーマンスに大きな影響を与えるコンシューマーアプリケーションのパフォーマンスを調べるため、FutureMarkのPCMark 8ストレージテストを使用しています。
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パッチ適用前と適用後のテストでは、1つを除くすべてのテストにおいて完了時間は同じでした。差異が見られた唯一のワークロードは、完了に5分以上かかるAdobe Photoshopの高負荷ワークロードでした。0.1秒の差が記録されました。
結果を平均化し、スループットスコアとして示すと、わずか46.29 MB/秒、つまり3.21%の差しかありません。これは大きな数字に感じる人もいるかもしれませんが、参考までに、オペレーティングシステムをアップデートしなくても、マザーボードを交換したり、BIOSをアップデートしたり、システムメモリのタイミングを調整したりした場合でも、このデバイスで同じ差が見られるはずです。
性能の低いストレージ製品でテストを進めることで、パフォーマンスの差は縮まるはずです。現在も様々なストレージとプロセッサの種類でパフォーマンスを調査中であり、矛盾する結果が見つかった場合は更新します。現時点では、Intel Optane SSD 900Pで3.21%のパフォーマンス低下は大きな問題ではなく、ほとんどのアプリケーションでは目立たないでしょう。
クリス・ラムザイヤーは、Tom's Hardwareのシニア寄稿編集者でした。彼はコンシューマー向けストレージのテストとレビューを担当していました。
