Phenquestions
Na drugi strani so bili uvedeni novi koncepti za optimizacijo zmogljivosti, življenjske dobe in zanesljivosti teh novih naprav. Tak koncept je operacija TRIM.
Postavitev SSD-ja
SSD diski so neverjetno hitri in so vsako leto hitrejši in cenejši. Tudi njihova zanesljivost se je od njihovega začetka precej izboljšala. Vendar SSD-ji še vedno niso tako zanesljivi kot magnetni mediji in niso tako trpežni kot trdi disk. Dejansko se osnovni mehanizmi branja in pisanja zelo razlikujejo od tistega, kar vidimo znotraj trdega diska.
Da bi razumeli težave, za katerimi trdi SSD, in zakaj potrebujemo delovanje TRIM za premagovanje teh težav, si najprej oglejmo strukturo SSD. Podatki so običajno shranjeni v skupinah celic 4 KB, imenovanih strani. Strani se nato za večino SSD-jev razvrstijo v skupine po 128 strani, imenovane Blocks, vsak blok pa je 512 KB.
Podatke lahko berete s strani, ki vsebuje nekatere informacije, ali pa podatke pišete na strani, ki so čiste (brez predhodno obstoječih podatkov, samo niz 1s). Vendar podatkov na 4KB strani, na katero je že bilo zapisano, ne morete prepisati, ne da bi prepisali vseh ostalih 512KB.
To je posledica dejstva, da so napetosti, potrebne za obračanje 0 do 1, pogosto veliko večje od obratne. Presežna napetost lahko potencialno zavrti bitov na sosednjih celicah in poškoduje podatke.
Postopek brisanja Degradacija zmogljivosti SSD-ja
Ko naj bi bili podatki 'izbrisano' s strani OS SSD zgolj označi vse ustrezne strani kot neveljavne, namesto da bi izbrisal podatke. To je precej podobno temu, kar se dogaja tudi znotraj trdega diska, to so sektorji označena kot brezplačno, ne pa fizično nič. Zaradi tega je postopek brisanja veliko hitrejši.
V primeru trdih diskov to deluje povsem v redu. Ko je treba zapisati nove podatke, lahko stare podatke prepišete na osvobojena brez težav ali skrbi glede okoliških sektorjev. Trdi diski lahko spreminjajo podatke na mestu.
V primeru SSD to ni tako preprosto. Recimo, da spremenite datoteko in to ustreza spremembi posamezne 4KB strani. Ko poskušate spremeniti stran 4KB v SSD-ju, mora biti celotna vsebina njegovega bloka, celotnih 512KB, prebrana v predpomnilnik (predpomnilnik je mogoče vgraditi v SSD ali pa je glavni sistemski pomnilnik) in potem je treba blok izbrisati in nato lahko nove podatke napišete na ciljno stran 4KB. Prav tako boste morali zapisati preostalih nespremenjenih 508 KB podatkov, ki ste jih kopirali v predpomnilnik.
Ti rezultati prispevajo k pojavu ojačanja pisanja, kjer se vsaka operacija pisanja ojača do operacije branja-spreminjanja-pisanja za koščke podatkov, ki so veliko večji od dejanskih podatkov, ki jih je treba namestiti.
Sprva se ta ojačitev ne prikaže. Vaš SSD na začetku deluje zelo dobro. Sčasoma, ko se bloki napolnijo, se doseže neizogibna točka, ko se vse več operacij pisanja začne z dragimi operacijami branja-spreminjanja-pisanja. Uporabnik začne opažati, da SSD ne deluje tako dobro kot sprva.
Krmilniki SSD tudi poskušajo zagotoviti, da so podatki razporejeni po celotnem disku. Tako da imajo vse matrice enako stopnjo obrabe. To je pomembno, ker se celice bliskovnega pomnilnika ponavadi hitro obrabijo in zato, če neprekinjeno uporabljamo le prvih nekaj tisoč blokov, pri čemer ignoriramo preostali SSD, se bo teh nekaj blokov kmalu obrabilo. Širjenje podatkov na več matric izboljša tudi vašo zmogljivost, saj lahko vzporedno berete ali pišete podatke.
Zdaj pa so zapisi razporejeni, kar povečuje možnosti, da ima blok stran. To še pospeši proces razgradnje.
Ukaz TRIM in sprostitev blokov
Ukaz TRIM z rednim obrezovanjem neveljavnih strani zmanjša poslabšanje zmogljivosti. Windows 10 na primer TRIM enkrat tedensko TRIM. Vsi podatki, ki jih je OS označil kot izbrisane, jih SSD krmilnik dejansko očisti iz pomnilniških celic, ko se ta operacija zažene. Da, še vedno mora iti skozi operacijo branja-spreminjanja-pisanja, vendar se to zgodi le enkrat na teden in ga je mogoče načrtovati v urah, ko je vaš sistem večinoma idealen.
Ko boste naslednjič želeli pisati na stran, je ta dejansko prazna in pripravljena za neposredno pisanje!
Dejanska frekvenca ukaza TRIM je odvisna od vrste sistema, ki ga izvajate. Baze podatkov ponavadi izvajajo veliko IO-jev, zato bi bilo treba pogosteje obrezati. Če pa to počnete prepogosto, se bodo operacije baze podatkov upočasnile za čas, ko se izvaja TRIM. Naloga sistemskega arhitekta je najti pravi urnik in pogostost.
Omejitve
Ukaz TRIM je zelo koristen pri odlašanju poslabšanja zmogljivosti vaše naprave. Pomaga ohranjati povprečno zmogljivosti vaše naprave. A to je le v povprečju.
Recimo, če delate z besedilnim dokumentom in nenehno pišete v datoteko, urejate stvari in shranjujete, da ne boste izgubili napredka. Strani, v katerih so shranjeni podatki dokumenta, bodo še vedno morale iti skozi mučen cikel branja-spreminjanja-pisanja, ker TRIM ni storitev, ki nenehno optimizira vaš SSD. Tudi če je deloval kot storitev, bo vpliv na zmogljivost še vedno viden, ker je vgrajen v samo mehaniko delovanja SSD-ja.
Tudi prepogosto izvajanje SSD TRIM lahko zmanjša življenjsko dobo pomnilnika. Ker bo ves ta cikel brisanja in pisanja izčrpal celice, zaradi česar bodo podatki, shranjeni v njih, samo za branje.
Zaključek
Kljub vsem pomanjkljivostim SSD-ja ima v primerjavi s tradicionalnim pogonom trdega diska še vedno velike prednosti glede zmogljivosti. Ko bo tržni delež teh čarobnih naprav naraščal, bo več raziskovalnih in inženirskih prizadevanj usmerjenih v izboljšanje osnovne tehnologije.
Prodajalci operacijskih sistemov, proizvajalci čipov SSD in ljudje, ki pišejo vso zapleteno logiko vdelane programske opreme, se nam pridružijo in nam dajo to izjemno napravo. TRIM je le ena izmed mnogih zapletenih plasti.
Reference
- AnandTech in njihove čudovite raziskave in pregled SSD-jev.
- Članek iz Wikipedije o pisanju ojačevalnika
- O Arstechniji pišite o SSD-jih in njihovem notranjem delovanju
