Зашто се солид-стате дискови успоравају док их попуњавате

Стандарди су јасни: Солид-стате дискови успоравају док их попуњавате. Напуните ваш ССД уређај скоро капацитету, а његове перформансе ће се драматично смањити. Разлог за то лежи у начину рада ССД-ова и НАНД Фласх меморије.

Пуњење диска на капацитет је једна од ствари које никада не бисте требали радити са ССД уређајем. Скоро потпуно солид-стате диск ће имати много спорије операције писања, успоравајући рачунар.

Празни блокови и делимично попуњени блокови

Када пишете фајл на ваш ССД уређај, он тражи празне блокове и испуњава их. Писање у празан блок је најбржа могућа операција писања. Зато нови оперативни системи (Виндовс 7 и новији) подржавају ТРИМ функцију, која аутоматски брише податке датотеке са ССД уређаја чим избришете датотеку у оперативном систему. Ово ради другачије од магнетних тврдих дискова, гдје битови избрисаних датотека сједе на тврдом диску.

Они не седе на ССД уређају - ТРИМ осигурава да се блок испразни тако да ССД може убацити нове податке у празан блок у будућности. Писање преко већ написаног сектора је једнако брзо као и писање у празан сектор на механичком чврстом диску, али солид-стате диск мора избрисати блок пре него што га напише.

НАНД Фласх меморија записује податке у 4 КБ странице унутар 256 КБ блокова. Да бисте додали додатне странице делимично попуњеном блоку, ССД уређај мора избрисати цијели блок прије него што унесе податке натраг у њега.

Како се ваш ССД уређај пуни, на располагању је мање и мање празних блокова. На њиховом мјесту су дјеломично попуњени блокови. ССД уређај не може само да напише нове податке у делимично попуњене блокове - који би избрисали постојеће податке. Уместо једноставне операције писања, ССД уређај мора да прочита вредност блока у кешу, промени вредност са новим подацима, а затим да је поново напише. Имајте на уму да ће писање датотеке вероватно укључивати писање у више блокова, тако да ово може да уведе значајну количину додатног кашњења.

ТРИМ не обједињује делимично испуњене блокове

Ако пуните диск до капацитета или близу капацитета, вероватно ћете завршити са многим делимично попуњеним блоковима након што избришете датотеке. ТРИМ наредба само усмјерава ССД да уклони податке о датотеци када се датотека избрише. То не приморава диск јединицу да изврши било какву операцију чишћења.

Другим речима, попуните ССД уређај на капацитет пре него што избришете фајлове и вероватно ћете завршити са многим делимично попуњеним блоковима. Погон се неће извући из начина да консолидује ове делимично попуњене блокове у пуне блокове, ослобађајући празне блокове. Погон ће и даље бити пун делимично попуњених блокова и перформансе писања ће бити деградиране.

Оверпровисионинг и Гарбаге Цоллецтион

Да би се спречило потрошаче да попуне своје солид-стате дискове и заврше са озбиљно деградираним перформансама, ССД произвођачи су на путу да се супротставе овоме.

Потрошачки модели солид-стате дискова често издвајају око 7% од укупног броја фласх меморија и чине га недоступним кориснику. Ово је познато као “оверпровисионинг” - додатни хардвер за складиштење се додаје диску, али није видљив компјутеру као расположиво складиште које може да користи. Резервна површина осигурава да се погон никада не може у потпуности напунити - увијек ће бити неких резервних капацитета који ће помоћи одржати стабилност писања.

Сваки контролер чврстог диска има алгоритам за сакупљање смећа који покушава да ублажи овај проблем. Када се диск напуни, он ће тражити дјеломично испуњене блокове и почети их консолидирати, ослобађајући што је више могуће празних блокова. Различити солид-стате дискови покрећу ове операције у различита времена и прагова - што зависи од контролера погона.

Бенцхмарк Евиденце

Анандтецх је извео различите бенчмарк-ове са различитим погонима како би изнео везу између резервне површине чврстог диска и конзистентности перформанси писања. Приликом попуњавања празног диска, пронашли су високе перформансе писања веома рано у процесу и значајан пад како су операције писања наставиле да попуњавају погон.

Постављањем на страну више слободног простора на дисковима, перформансе су остале досљедне, јер је возачу увијек требало бити довољно празних блокова.

Открили су да се “минимални учинак битно побољшава након што достигнете 25% слободног простора за ове [потрошачке] погоне.” Њихова коначна препорука је била да “планирате да користите само око 75% капацитета [вашег погона] ако желите добар баланс. између конзистентности и капацитета. “

Ако имате ССД уређај, требало би да избегнете да користите више од 75% капацитета. Купите већу диск јединицу са више простора за складиштење него што је потребно, а ви ћете се уверити да ћете увек имати конзистентне перформансе писања. Срећом, ССД уређаји постепено постају много јефтинији, тако да ово није тако скупо као што је некад било.

Кредит за слике: Мусиц Сортер на Викимедиа Цоммонс-у, Симон Вуллхорст на Флицкр-у