Phenquestions
Na druhou stranu byly představeny nové koncepty s cílem optimalizovat výkon, životnost a spolehlivost těchto nových zařízení. Jedním z takových konceptů je operace TRIM.
Rozložení SSD
SSD disky jsou neuvěřitelně rychlé a každým rokem jsou rychlejší a levnější. Jejich spolehlivost se také od jejich vzniku docela zlepšila. SSD však stále nejsou tak spolehlivá jako magnetická média, ani nejsou tak odolná jako pevný disk. Ve skutečnosti se základní mechanismy čtení a zápisu velmi liší od toho, co člověk vidí na pevném disku.
Abychom pochopili problémy, kterými SSD trpí, a proč potřebujeme operaci TRIM k překonání těchto problémů, podívejme se nejprve na strukturu SSD. Data se obvykle ukládají ve skupinách buněk o velikosti 4 kB, nazývaných stránky. Stránky jsou poté seskupeny do shluků 128 stránek, které se nazývají Bloky a každý blok má 512 kB pro většinu disků SSD.
Můžete číst data ze stránky, která obsahuje některé informace, nebo můžete zapisovat data na čisté stránky (bez již existujících dat, jen s řadou 1 s). Nelze však přepsat data na stránce 4KB, na kterou již byla zapsána, aniž byste přepsali všech ostatních 512 kB.
To je důsledek skutečnosti, že napětí potřebná k převrácení 0 na 1 jsou často mnohem vyšší než opačná. Nadměrné napětí může potenciálně převrátit bity na sousední články a poškodit data.
Operace mazání Degradace výkonu SSD
Když se říká, že jsou data 'smazáno' operačním systémem SSD pouze označí všechny odpovídající stránky jako neplatné, místo aby data odstranil. To je docela podobné tomu, co se děje také na HDD, sektory jsou výrazný jako zdarma, spíše než fyzicky vynulováno. Díky tomu je operace mazání mnohem rychlejší.
V případě pevných disků to funguje dobře. Když je třeba zapsat nová data, můžete přepsat stará data na a osvobozen sektor bez jakýchkoli problémů a obav z okolních sektorů. HDD mohou upravovat data na místě.
V případě SSD to není tak jednoduché. Řekněme, že upravíte soubor a to odpovídá změně jedné stránky o velikosti 4 kB. Když se pokusíte upravit stránku 4KB na SSD, celý obsah jejího bloku, celých 512 kB, musí číst do mezipaměti (mezipaměť může být zabudována do SSD nebo to může být hlavní paměť systému) a pak musí být blok vymazán a poté můžete zapsat nová data na cílovou stránku 4KB. Budete také muset odepsat zbývající neupravených 508 kB dat, která jste zkopírovali do mezipaměti.
Tento výsledek přispívá k fenoménu Zesílení zápisu, kde se každá operace zápisu zesiluje na operaci čtení, úpravy a zápisu pro kusy dat, které jsou mnohem větší než skutečná data, která je třeba zavést.
Zpočátku se toto zesílení nezobrazuje. Váš SSD funguje na začátku velmi dobře. Nakonec, jakmile se bloky zaplní, dosáhne se nevyhnutelného bodu, kde začíná více a více operací zápisu zahrnujících nákladné operace čtení, úpravy a zápisu. Uživatel si začne všímat, že SSD nefunguje tak dobře, jako původně.
Řadiče SSD se také snaží zajistit, aby byla data rozložena po celém disku. Takže všechny matrice mají stejnou úroveň opotřebení. To je důležité, protože buňky flash paměti mají tendenci se rychle opotřebovávat, a proto pokud nepřetržitě používáme pouze prvních několik tisíc bloků ignorujících zbytek SSD, těchto pár bloků se brzy opotřebuje. Šíření dat mezi více matric také zlepšuje váš výkon, protože můžete číst nebo zapisovat data paralelně.
Nyní jsou však zápisy rozloženy, což zvyšuje pravděpodobnost, že blok bude mít stránku. To dále urychluje proces degradace.
TRIM velení a uvolnění bloků
Příkaz TRIM minimalizuje snížení výkonu pravidelným ořezáváním neplatných stránek. Například Windows 10 TRIMs váš SSD jednou týdně. Všechna data, která byla označena jako odstraněná operačním systémem, se při spuštění této operace skutečně vyčistí z paměťových buněk řadičem SSD. Ano, stále musí projít operací čtení, úpravy a zápisu, ale stane se to jen jednou týdně a lze jej naplánovat v hodinách, kdy je váš systém většinou ideální.
Až příště budete chtít zapsat na stránku, je ve skutečnosti prázdná a připravená k operaci přímého zápisu!
Skutečná frekvence příkazu TRIM závisí na druhu systému, který používáte. Databáze mají tendenci provádět mnoho IO a vyžadovaly by tedy častější ořezávání. Pokud to však děláte příliš často, operace databáze se na dobu, kdy běží TRIM, zpomalí. Úkolem systémového architekta je najít správný plán a frekvenci.
Omezení
Příkaz TRIM je velmi užitečný pro zpoždění snížení výkonu vašeho zařízení. Pomáhá udržovat průměrný výkon vašeho zařízení. Ale to je jen v průměru.
Předpokládejme, že pokud pracujete s textovým dokumentem a neustále do souboru zapisujete, upravujete věci a ukládáte, abyste neztratili žádný pokrok. Stránky, které ukládají data dokumentu, budou i nadále muset projít nesnesitelným cyklem čtení, úpravy a zápisu, protože TRIM není služba, která neustále optimalizuje váš SSD. I když to fungovalo jako služba, dopad na výkon bude stále viditelný, protože je zabudován do samotné mechaniky provozu SSD.
Také příliš časté spouštění SSD TRIM může snížit životnost vašeho úložiště. Protože celý tento cyklus mazání a zápisu opotřebuje buňky, které vykreslí data uložená v nich jen pro čtení.
Závěr
Navzdory všem nedostatkům SSD stále přináší obrovské výhody ve srovnání s tradičním pevným diskem. Jak podíl na trhu s těmito magickými zařízeními roste, bude více výzkumných a technických snah směřovat k vylepšení základní technologie.
Prodejci operačních systémů, výrobci čipů SSD a lidé, kteří píší veškerou složitou logiku firmwaru, se spojili, aby nám poskytli toto úžasné zařízení. TRIM je jen jedna z mnoha vrstev složitosti, která je tam zabalená.
Reference
- AnandTech a jejich zázračný výzkum a recenze SSD.
- Článek Wikipedie o Zesílení zápisu
- Napište na Arstechnia informace o SSD a jejich interních funkcích
