Zakaj Solid-State diski upočasnijo, ko jih napolnite

Merila so jasna: pogoni SSD se upočasnijo, ko jih napolnite. Napolnite svoj solid-state pogon v skoraj zmogljivost in njegova zmogljivost pisanja se bo dramatično zmanjšala. Razlog je v tem, kako delujejo SSD-ji in NAND Flash pomnilnik.

Polnjenje pogona na zmogljivost je ena od stvari, ki jih nikoli ne smete storiti s polprevodniškim pogonom. Skoraj poln pogon SSD bo imel precej počasnejše operacije zapisovanja, kar bo upočasnilo računalnik.

Prazni bloki in delno izpolnjeni bloki

Ko pišete datoteko na pogon SSD, išče prazne bloke in jih napolni. Pisanje v prazen blok je najhitrejša možna operacija pisanja. Zato novi operacijski sistemi (Windows 7 in novejši) podpirajo funkcijo TRIM, ki samodejno izbriše podatke iz pogona SSD, takoj ko izbrišete datoteko v operacijskem sistemu. To deluje drugače kot magnetni trdi diski, kjer bitov izbrisanih datotek sedi na trdem disku.

Ne sedijo na polprevodniškem pogonu - TRIM zagotavlja, da se blok izprazni, tako da lahko SSD v prihodnosti hitro zapiše nove podatke v prazen blok. Pisanje prek že napisanega sektorja je prav tako hitro kot pisanje v prazen sektor na mehanskem trdem disku, vendar mora pogon SSD izbrisati blok, preden ga zapiše..

NAND Flash pomnilnik zapiše podatke v 4 KB strani znotraj 256 KB blokov. Če želite delno zapolnjenemu bloku dodati dodatne strani, mora pogon SSD pred celotnim zapisovanjem podatkov izbrisati celoten blok.

Ker se polprevodniški pogon napolni, je na voljo manj in manj praznih blokov. Na njihovem mestu so delno napolnjeni bloki. Polprevodniški pogon ne more samo zapisati novih podatkov v delno zapolnjene bloke, kar bi izbrisalo obstoječe podatke. Polprevodniški pogon mora namesto preproste operacije pisanja odčitati vrednost bloka v predpomnilnik, spremeniti vrednost z novimi podatki in jo nato zapisati nazaj. Upoštevajte, da bo pisanje datoteke verjetno vključevalo pisanje številnih blokov, tako da lahko to povzroči veliko dodatnih zamud.

TRIM ne konsolidira delno izpolnjenih blokov

Če pogon napolnite s kapaciteto ali zmogljivostjo, boste verjetno imeli več delno zapolnjenih blokov, potem ko izbrišete datoteke. Ukaz TRIM samo usmeri pogon SSD, da odstrani podatke o datoteki, ko je datoteka izbrisana. Ne prisili pogona, da izvede kakršnokoli čiščenje.

Z drugimi besedami, pred brisanjem datotek napolnite pogon na polprevodniški pogon na zmogljivost in verjetno boste končali z veliko delno zapolnjenimi bloki. Pogon ne bo izginil, da bi te delno napolnjene bloke utrdil v polne bloke in sprostil prazne bloke. Pogon bo še vedno poln delno napolnjenih blokov, zmogljivost zapisovanja pa se bo poslabšala.

Overprovisioning in Garbage Collection

Da bi preprečili, da bi potrošniki polnili svoje polprevodniške pogone in končali s hudo poslabšano zmogljivostjo, proizvajalci SSD-ja ne želijo to storiti..

Potrošniški polprevodniški pogoni pogosto rezervirajo približno 7% skupnega pomnilnika flash in ga uporabniku onemogočijo. To je znano kot »overprovisioning« - v pogon je dodana dodatna strojna oprema za shranjevanje, ki pa ni vidna v računalniku, kot je na voljo za shranjevanje. Rezervni prostor zagotavlja, da pogon nikoli ne bo popolnoma napolnjen - vedno bo na voljo nekaj prostih zmogljivosti, ki bodo pomagale ohraniti učinkovitost zapisovanja.

Vsak krmilnik polprevodniškega pogona ima algoritem za zbiranje smeti, ki poskuša ublažiti ta problem. Ko se pogon napolni, bo iskal delno napolnjene bloke in jih začel utrjevati, pri čemer bo sprostil čim več praznih blokov. Različni polprevodniški pogoni te operacije izvajajo v različnih časih in pragih - odvisno od krmilnika pogona.

Primerjalni dokazi

Anandtech je izvedel številna merila z različnimi pogoni, da bi iztisnil odnos med prostim prostorom pogona solid-state in doslednostjo delovanja zapisovanja. Pri polnjenju praznega pogona so ugotovili visoko zmogljivost pisanja zelo zgodaj v procesu in znaten padec, ko so operacije pisanja še naprej polnile pogon..

Če je na diskih več prostora, je zmogljivost ostala nespremenjena, saj je zagotovljeno, da ima pogon vedno dovolj praznih blokov.

Ugotovili so, da se „minimalna zmogljivost bistveno izboljša, ko dosežete 25% prostega prostora za te [potrošniške] pogone. med doslednostjo in zmogljivostjo. “

Če imate pogon SSD, se izogibajte uporabi več kot 75% njegove zmogljivosti. Kupite večji pogon z več prostora za shranjevanje, kot ga potrebujete, in zagotovite, da boste vedno dosegli dosledno učinkovitost zapisovanja. Na srečo, SSD-ji postopoma postajajo veliko cenejši, zato to ni tako drago, kot je bilo nekoč.

Zasluge za sliko: Glasbena sortiranja na Wikimedijinem Zboru, Simon Wüllhorst na Flickru