SSD

Vad är SSD TRIM?

Vad är SSD TRIM?
SSD-enheter är ett helt annat lagringsmedium jämfört med de som fanns före det. Magnetiska medier, särskilt snurrskivor, har introducerat många begrepp som sektorstorlek, partitionering, fragmentering etc. Några av dessa idéer har emulerats i firmware-solid state-enheter också.

På baksidan har nya koncept introducerats för att optimera prestanda, livslängd och tillförlitlighet för dessa nya enheter. Ett sådant koncept är TRIM-operationen.

Layout av en SSD

SSD: er är snabbt och blir snabbare och billigare varje år. Deras tillförlitlighet har också förbättrats en hel del sedan starten. SSD-enheter är dock fortfarande inte lika tillförlitliga som magnetiska medier, de är inte heller lika hållbara som en hårddisk. Faktum är att de underliggande läs-skriv-mekanismerna skiljer sig mycket från vad man ser inuti en hårddisk.

För att förstå problemen som en SSD lider av och varför vi behöver TRIM-operation för att lösa dessa problem, låt oss först titta på SSD-strukturen. Data lagras vanligtvis i grupper med 4KB-celler, så kallade sidor. Sidorna grupperas sedan i kluster på 128 sidor, kallade block och varje block är 512 kB, för de flesta SSD-enheter.

Du kan läsa data från en sida som innehåller viss information eller så kan du skriva data till sidor som är rena (utan existerande data i dem, bara en serie med 1s). Du kan dock inte skriva över data på en 4KB-sida som redan har skrivits till, utan att skriva över alla andra 512KB.

Detta är en följd av det faktum att de spänningar som krävs för att vända en 0 till 1 ofta är mycket högre än omvänd. Överskottsspänningen kan potentiellt vända bitar på intilliggande celler och skada data.

Radering Användning av prestandadegradering av en SSD

När data sägs vara 'raderade' av operativsystemet markerar SSD bara alla motsvarande sidor som ogiltiga snarare än att ta bort data. Detta är ganska likt vad som händer i en hårddisk också, sektorerna är markant som gratis snarare än att bli fysiskt nollställd. Detta gör borttagningsoperationen mycket snabbare.

När det gäller hårddiskar fungerar det bra. När nya data behöver skrivas kan du skriva över de gamla uppgifterna på en befriad sektor utan problem eller bekymmer om de omgivande sektorerna. Hårddiskar kan ändra data på plats.

När det gäller en SSD är det inte så enkelt. Låt oss säga att du ändrar en fil och det motsvarar en ändring av en enda 4KB-sida. När du försöker ändra en 4KB-sida i en SSD måste hela innehållet i blocket, hela 512 kB, läsas in i en cache (cachen kan byggas in i SSD eller så kan det vara systemets huvudminne) och sedan måste blocket raderas och sedan kan du skriva de nya uppgifterna din mål 4KB-sida. Du måste också skriva tillbaka återstående omodifierade 508KB data som du kopierade till din cache.

Detta resultat bidrar till fenomenet skrivförstärkning där varje skrivoperation förstärks till en läs-modifier-skriv-operation för bitar av data som är mycket större än den faktiska data som behöver sättas på plats.

Inledningsvis dyker förstärkningen inte upp. Din SSD fungerar mycket bra i början. Så småningom, när blocken fylls, uppnås den oundvikliga punkten där fler och fler skrivoperationer börjar med de dyra läs-modifiera-skriv-operationerna. Användaren börjar märka att SSD inte fungerar lika bra som den ursprungligen gjorde.

SSD-kontroller försöker också se till att data sprids över hela disken. Så att alla matriser får samma slitage. Detta är viktigt eftersom flashminnesceller tenderar att slitas ut snabbt, och om vi därför kontinuerligt bara använder de första tusentals blocken som ignorerar resten av SSD, kommer de få blocken att bli slitna snart. Att sprida data över flera formar förbättrar också din prestanda eftersom du kan läsa eller skriva data parallellt.

Nu är emellertid skrivningarna spridda ut, vilket ökar chanserna för att ett block har en sida. Detta accelererar nedbrytningsprocessen ytterligare.

TRIM Command and Freeing of the Blocks

TRIM-kommandot minimerar prestandaförsämring genom att periodiskt trimma ogiltiga sidor. Till exempel TRIMMAR Windows 10 din SSD en gång i veckan. All data som har markerats som borttagen av operativsystemet rensas faktiskt ur minnescellerna av SSD-styrenheten när den operationen körs. Ja, det måste fortfarande gå igenom läs-modifiera-skriv-operationen men det händer bara en gång i veckan och kan planeras under de timmar då ditt system mestadels är perfekt.

Nästa gång du vill skriva till en sida är den faktiskt tom och redo för direktskrivning!

Den faktiska frekvensen för TRIM-kommandot beror på vilken typ av system du kör. Databaser tenderar att göra många IO: er och skulle därför kräva en mer frekvent trimning. Men om du gör det för ofta kommer databasåtgärderna att sakta ner under den period då TRIM körs. Det är en uppgift för en systemarkitekt att hitta rätt schema och frekvens.

Begränsningar

TRIM-kommandot är mycket användbart för att fördröja prestandas försämring av din enhet. Det hjälper till att upprätthålla genomsnitt enhetens prestanda. Men det är bara i genomsnitt.

Anta att om du arbetar med ett textdokument och ständigt skriver till filen, redigerar du saker och sparar så att du inte tappar några framsteg. Sidorna som lagrar dokumentets data kommer fortfarande att behöva gå igenom den obehagliga läs-modifiera-skrivcykeln eftersom TRIM inte är en tjänst som ständigt optimerar din SSD. Även om den kördes som en tjänst, kommer prestandapåverkan fortfarande att vara synlig eftersom den är inbyggd i själva mekaniken i en SSD-drift.

Att köra SSD TRIM också för ofta kan minska livslängden på din lagring. Eftersom all denna radering och skrivcykel kommer att slitas bort cellerna som gör att data som lagras i dem är skrivskyddade.

Slutsats

Trots alla brister i en SSD har den fortfarande massiva prestandafördelar jämfört med en traditionell hårddisk. I takt med att marknadsandelen för dessa magiska enheter växer kommer mer forsknings- och ingenjörsarbete att riktas mot att förbättra den underliggande tekniken.

Operatörsleverantörer, tillverkare av SSD-chip och personer som skriver all den komplexa firmwarelogiken samlas för att ge oss denna fantastiska enhet. TRIM är bara en av de många många lager av komplexitet som finns där inne.

Referenser

  1. AnandTech och deras underbara forskning och granskning av SSD-enheter.
  2. Wikipedia-artikel om skrivförstärkning
  3. Skriv upp på Arstechnia om SSD-enheter och deras interna funktion
Mus Mus vänsterklicka på knappen fungerar inte på Windows 10
Mus vänsterklicka på knappen fungerar inte på Windows 10
Om du använder en dedikerad mus med din bärbara dator eller stationära dator men musens vänsterklick-knapp fungerar inte på Windows 10/8/7 av någon an...
Mus Markören hoppar eller rör sig slumpmässigt när du skriver in Windows 10
Markören hoppar eller rör sig slumpmässigt när du skriver in Windows 10
Om du upptäcker att muspekaren hoppar eller rör sig på egen hand, automatiskt, slumpmässigt när du skriver in Windows-bärbar dator eller dator, kan nå...
Mus Så här vänder du mus- och styrplattans rullningsriktning i Windows 10
Så här vänder du mus- och styrplattans rullningsriktning i Windows 10
Mus och Pekplattas gör inte bara datoranvändning lättare men effektivare och mindre tidskrävande. Vi kan inte föreställa oss ett liv utan dessa enhete...