Phenquestions
Na druhej strane boli predstavené nové koncepty s cieľom optimalizovať výkon, životnosť a spoľahlivosť týchto nových zariadení. Jedným z takýchto konceptov je operácia TRIM.
Usporiadanie SSD
SSD disky sú neuveriteľne rýchle a každým rokom sú stále rýchlejšie a lacnejšie. Ich spoľahlivosť sa tiež od ich vzniku dosť zlepšila. SSD disky však stále nie sú také spoľahlivé ako magnetické médiá, ani nie sú také odolné ako pevný disk. V skutočnosti sú základné mechanizmy čítania a zápisu veľmi odlišné od toho, čo človek vidí na pevnom disku.
Aby sme pochopili problémy, ktorými SSD trpí, a prečo potrebujeme na prekonanie týchto problémov operáciu TRIM, pozrime sa najskôr na štruktúru SSD. Dáta sa ukladajú zvyčajne v skupinách buniek s veľkosťou 4 kB, ktoré sa nazývajú stránky. Stránky sú potom zoskupené do klastrov po 128 stranách, ktoré sa nazývajú bloky a každý blok má veľkosť 512 kB pre väčšinu diskov SSD.
Môžete čítať údaje zo stránky, ktorá obsahuje niektoré informácie, alebo môžete zapisovať údaje na čisté stránky (bez vopred existujúcich údajov, iba séria 1 s). Nemôžete však prepísať údaje na stránke 4KB, ktorá už bola zapísaná, bez toho, aby ste prepísali všetkých ostatných 512 kB.
Je to dôsledok skutočnosti, že napätia potrebné na otočenie z 0 na 1 sú často oveľa vyššie ako opačné. Nadmerné napätie môže potenciálne prevrátiť bity na susedných bunkách a poškodiť dáta.
Vymazanie Prevádzka Zníženie výkonu SSD
Keď sa hovorí, že údaje sú „vymazané“ operačným systémom, disk SSD iba označí všetky príslušné stránky ako neplatné namiesto odstránenia údajov. Je to dosť podobné tomu, čo sa deje aj na pevnom disku označené skôr zadarmo ako fyzicky vynulovaný. Vďaka tomu je operácia vymazania oveľa rýchlejšia.
V prípade pevných diskov to funguje dobre. Keď je potrebné zapísať nové údaje, môžete staré údaje prepísať na a oslobodený bez akýchkoľvek problémov a obáv z okolitých sektorov. HDD môžu upravovať údaje na mieste.
V prípade SSD to nie je také jednoduché. Povedzme, že upravíte súbor a to zodpovedá zmene jednej stránky s veľkosťou 4 kB. Keď sa pokúsite upraviť stránku s rozlíšením 4KB na disku SSD, je potrebné načítať celý obsah jej bloku, celých 512 kB, do medzipamäte (vyrovnávacia pamäť môže byť zabudovaná do jednotky SSD alebo to môže byť hlavná pamäť systému) a potom je potrebné blok vymazať a potom môžete napísať nové údaje na svoju cieľovú stránku 4KB. Budete tiež musieť odpísať zostávajúcich neupravených 508 kB údajov, ktoré ste skopírovali do vyrovnávacej pamäte.
Tento výsledok prispieva k fenoménu Write Amplification, kde sa každá operácia zápisu zosilňuje na operáciu čítania, modifikácie a zápisu pre kúsky údajov, ktoré sú oveľa väčšie ako skutočné údaje, ktoré je potrebné zaviesť.
Spočiatku sa toto zosilnenie nezobrazuje. Váš SSD disk funguje na začiatku veľmi dobre. Nakoniec, keď sa bloky zaplnia, dosiahne sa nevyhnutný bod, v ktorom začína čoraz viac operácií zápisu, ktoré zahŕňajú drahé operácie čítania, úprav a zápisov. Používateľ si začne všímať, že disk SSD nefunguje tak dobre, ako pôvodne fungoval.
Radiče SSD sa tiež snažia zabezpečiť, aby boli údaje rozložené po celom disku. Takže všetky matrice majú rovnakú úroveň opotrebenia. To je dôležité, pretože bunky flash pamäte majú tendenciu sa rýchlo opotrebovávať, a preto ak neustále používame iba prvých niekoľko tisíc blokov ignorujúcich zvyšok disku SSD, týchto pár blokov sa čoskoro opotrebuje. Rozširovanie údajov do viacerých matríc tiež zlepšuje váš výkon, pretože môžete paralelne čítať alebo zapisovať údaje.
Teraz sú však zápisy rozložené, čo zvyšuje pravdepodobnosť, že blok bude mať stránku. To ďalej urýchľuje proces degradácie.
TRIM velenie a uvoľnenie blokov
Príkaz TRIM minimalizuje zníženie výkonu pravidelným orezávaním neplatných stránok. Napríklad Windows 10 TRIMUJE váš SSD disk každý týždeň. Všetky údaje, ktoré boli operačným systémom označené ako odstránené, sa po vykonaní tejto operácie skutočne vyčistia z pamäťových buniek radičom SSD. Áno, stále musí prejsť operáciou čítania, úprav a zápisu, ale deje sa to iba raz týždenne a dá sa naplánovať v hodinách, kedy je váš systém väčšinou ideálny.
Keď budete nabudúce chcieť napísať na stránku, bude skutočne prázdna a pripravená na operáciu priameho zápisu!
Skutočná frekvencia príkazu TRIM závisí od typu systému, ktorý používate. Databázy majú tendenciu robiť veľa IO a vyžadovali by si preto častejšie orezávanie. Ak to však robíte príliš často, operácie databázy sa na dobu, keď je spustený program TRIM, spomalia. Úlohou systémového architekta je nájsť správny rozvrh a frekvenciu.
Obmedzenia
Príkaz TRIM je veľmi užitočný na spomalenie zníženia výkonu vášho zariadenia. Pomáha udržiavať priemer výkon vášho zariadenia. Ale to je iba v priemere.
Predpokladajme, že ak pracujete s textovým dokumentom a neustále do súboru zapisujete, veci upravujete a ukladáte, aby ste nestratili žiadny pokrok. Stránky, ktoré ukladajú údaje o dokumente, budú musieť prejsť náročným cyklom čítania, úprav a zápisov, pretože TRIM nie je služba, ktorá neustále optimalizuje váš SSD. Aj keď to fungovalo ako služba, dopad na výkon bude stále viditeľný, pretože je zabudovaný do samotnej mechaniky fungovania SSD.
Tiež príliš časté spustenie SSD TRIM môže znížiť životnosť vášho úložiska. Pretože všetko toto mazanie a cyklus zápisu vyčerpá bunky, ktoré vykresľujú údaje uložené v nich, iba na čítanie.
Záver
Napriek všetkým nedostatkom disku SSD v porovnaní s tradičnou jednotkou pevného disku stále obsahuje obrovské výhody v oblasti výkonu. S rastom trhového podielu týchto magických zariadení bude smerovať ďalšie výskumné a technické úsilie k zlepšeniu základnej technológie.
Predajcovia operačných systémov, výrobcovia čipov SSD a ľudia, ktorí vytvárajú komplexnú logiku firmvéru, sa spojili, aby nám poskytli toto úžasné zariadenie. TRIM je iba jednou z mnohých vrstiev zložitosti, ktorá je tam zabalená.
Referencie
- AnandTech a ich zázračný výskum a preskúmanie SSD diskov.
- Článok na Wikipédii o Zosilnení zápisu
- Napíš na server Arstechnia o diskoch SSD a ich vnútornom fungovaní
