Kodėl kietosios būsenos diskai sulėtėja, kai juos užpildysite

Etaloniniai rodikliai yra aiškūs: kietųjų būsenų įrenginiai sulėtėja, kai juos užpildysite. Užpildykite savo kietojo kūno diską prie artimojo pajėgumo ir jo rašymo našumas smarkiai sumažės. Priežastis, kodėl slypi SSD ir NAND Flash saugojimo būdas.

Disko pripildymas pajėgumais yra vienas iš dalykų, kurių niekada neturėtumėte daryti su kietojo kūno disku. Beveik visiškai kietojo kūno diskas turės daug lėčiau rašyti operacijas, sulėtins kompiuterį.

Tušti blokai ir dalinai užpildyti blokai

Kai rašote failą į kietojo kūno diską, jis ieško tuščių blokų ir juos užpildo. Rašymas į tuščią bloką yra greičiausia rašymo operacija. Štai kodėl naujos operacinės sistemos (Windows 7 ir vėlesnės versijos) palaiko TRIM funkciją, kuri automatiškai ištrina failo duomenis iš kietojo disko, kai tik ištrinsite failą operacinėje sistemoje. Tai veikia skirtingai nei magnetiniai kietieji diskai, kuriuose ištrinti failai yra kietajame diske.

Jie nesėdi ant kietojo disko - TRIM užtikrina, kad blokas būtų ištuštintas, kad SSD ateityje galėtų greitai rašyti naujus duomenis į tuščią bloką. Rašymas per jau parašytą sektorių yra toks pat greitas, kaip rašymas tuščiame sektoriuje, naudojant kietąjį diską, tačiau kietojo kūno diskas prieš rašydamas jį turi ištrinti bloką.

„NAND Flash“ atmintis įrašo duomenis 4 KB puslapiuose, kurių 256 KB blokai. Jei norite pridėti papildomų puslapių iš dalies užpildytam blokui, kietojo kūno diskas turi ištrinti visą bloką prieš rašydamas duomenis į jį.

Užpildžius kietojo kūno diską, yra mažiau ir mažiau tuščių blokų. Jų vietoje yra iš dalies užpildyti blokai. Kietosios būsenos diskas negali tiesiog įrašyti naujų duomenų į šiuos iš dalies užpildytus blokus - tai ištrintų esamus duomenis. Vietoj paprastos rašymo operacijos kietojo kūno diskas turi nuskaityti bloko vertę į savo talpyklą, modifikuoti vertę su naujais duomenimis, o tada įrašyti jį atgal. Turėkite omenyje, kad failo rašymas greičiausiai apims daugelį blokų, todėl gali atsirasti nemažai papildomų vėlavimų.

TRIM nesustiprina dalinai užpildytų blokų

Jei užpildysite diską iki pajėgumo arba artimiausio pajėgumo, tikėtina, kad po failų ištrinimo galėsite baigti daugelį iš dalies užpildytų blokų. TRIM komanda tiesiog nukreipia kietojo disko diską, kad pašalintų failo duomenis, kai failas ištrinamas. Ji nepriverčia vairuoti bet kokio valymo operacijos.

Kitaip tariant, prieš ištrindami failus užpildykite kietojo disko diską iki galios ir greičiausiai baigsite daugybe iš dalies užpildytų blokų. Diskas nebus išjungtas iš dalies užpildytų blokų sujungimo į pilnus blokus, atlaisvindami tuščius blokus. Diskas vis dar bus pilnas užpildytų blokų ir rašymo našumas bus blogesnis.

Perdirbimas ir šiukšlių surinkimas

Siekiant užkirsti kelią vartotojams užpildyti savo kietojo kūno pavarą ir baigti rimtai nuvertėjusia našta, SSD gamintojai išeina iš šios pozicijos.

Vartotojų klasės kietojo kūno diskai dažnai atideda apie 7% visos „flash“ atmintinės ir neleidžia vartotojui. Tai vadinama „perprovizacija“ - papildoma atminties aparatūra pridedama prie disko, tačiau kompiuteriui ji nėra matoma kaip turima saugykla. Atsarginis plotas užtikrina, kad pavara niekada negali visiškai užpildyti - visada bus šiek tiek nepanaudotų pajėgumų, kurie padės išlaikyti stabilų rašymo našumą.

Kiekvienas kietojo disko valdiklis turi šiukšlių surinkimo algoritmą, kuris bando sušvelninti šią problemą. Kai diskas bus pilnas, jis ieškos iš dalies užpildytų blokų ir pradės juos konsoliduoti, atlaisvindamas kuo daugiau tuščių blokų. Įvairūs kietojo kūno diskai atlieka šias operacijas skirtingais laikais ir ribomis - tai priklauso nuo disko valdiklio.

„Benchmark“ įrodymai

Anandtech atliko įvairius etalonus su skirtingais diskais, kad išstumtų ryšį tarp kietojo disko atsarginės zonos ir jos rašymo operacijos rezultatų nuoseklumo. Užpildydami tuščią diską, jie labai anksti rašė našumą ir labai sumažėjo, nes rašymo operacijos ir toliau užpildė diską.

Neleidžiant daugiau atsarginių zonų diskuose, našumas išliko nuoseklus, nes jis užtikrino, kad diskas visada turėtų pakankamai tuščių blokų.

Jie nustatė, kad „minimalus našumas gerokai pagerėja, kai paspaudžiate 25% laisvos vietos šiems [vartotojų] diskams.“ Galutinė jų rekomendacija buvo ta, kad „planuojate naudoti tik apie 75% [savo disko] talpos, jei norite geros pusiausvyros tarp veiklos nuoseklumo ir pajėgumo. “

Jei turite kietojo kūno diską, turėtumėte pabandyti vengti naudoti daugiau nei 75% savo talpos. Įsigykite didesnį diską su didesniu saugojimu, nei jums reikia, ir užtikrinsite, kad visada rašytumėte nuosekliai. Laimei, SSD palaipsniui tampa daug pigesni, todėl tai nėra tokia brangu, kaip kadaise.

Vaizdo kreditas: muzikos rinkėjas „Wikimedia Commons“, „Simon Wüllhorst“ „Flickr“