Защо твърдотелни устройства се забавят, докато ги пълните

Показателите са ясни: твърдите дискове се забавят, докато ги зареждате. Напълнете твърдия си диск с почти капацитет и неговата производителност ще намалее драстично. Причината, поради която се крие в начина, по който работят SSD и NAND Flash съхранение.

Запълването на устройството с капацитет е едно от нещата, които никога не трябва да правите с SSD устройството. Почти пълното SSD устройство ще има много по-бавни операции на запис, забавяйки работата на компютъра.

Празни блокове и частично запълнени блокове

Когато напишете файл на твърдия диск, той търси празни блокове и ги изпълва. Писането в празен блок е най-бързата възможна операция за запис. Ето защо новите операционни системи (Windows 7 и по-нови) поддържат функцията TRIM, която автоматично изтрива данните от файла от SSD устройството веднага след като изтриете файла във вашата операционна система. Това работи по различен начин от магнитните твърди дискове, където битовете на изтритите файлове седят на твърдия диск.

Те не седят на твърдотелен диск - TRIM гарантира, че блокът се изпразва, така че SSD може бързо да записва нови данни в празния блок в бъдеще. Писането в вече написан сектор е също толкова бързо, колкото и писането в празен сектор на механичен твърд диск, но твърдият диск трябва да изтрие блок, преди да го напише..

NAND Flash паметта записва данни в 4 KB страници в рамките на 256 KB блока. За да добавите допълнителни страници към частично запълнен блок, SSD устройството трябва да изтрие целия блок, преди да запише данните обратно към него.

Тъй като вашето SSD устройство се запълва, има по-малко и по-малко празни блокове. На тяхно място са частично запълнени блокове. SSD устройството не може просто да запише новите данни в тези частично запълнени блокове, което би изтрило съществуващите данни. Вместо проста операция за запис, SSD устройството трябва да прочете стойността на блока в своя кеш, да промени стойността с новите данни и след това да я запише. Имайте предвид, че писането на файл вероятно ще включва писане на много блокове, така че това може да доведе до значително допълнително забавяне.

TRIM не консолидира частично запълнените блокове

Ако заредите диск до капацитет или близо до капацитет, вероятно ще завършите с много частично запълнени блокове, след като изтриете файлове. Командата TRIM просто насочва SSD устройството да премахва данни от файла, когато файлът бъде изтрит. Той не принуждава диска да извършва каквато и да е операция по почистване.

С други думи, попълнете твърд диск до капацитет, преди да изтриете файлове и най-вероятно ще имате много частично запълнени блокове. Устройството няма да излезе от пътя си, за да консолидира частично запълнените блокове в цели блокове, освобождавайки празни блокове. Устройството все още ще бъде пълно с частично запълнени блокове и производителността на запис ще се влоши.

Прекомерно осигуряване и събиране на боклука

За да попречат на потребителите да запълнят своите твърди дискове и да завършат със силно влошени характеристики, производителите на SSD излизат от пътя си да се противопоставят на това.

Потребителските твърдотелни устройства често отделят около 7% от общата им флаш памет и го правят недостъпна за потребителя. Това е известно като "overprovisioning" - допълнителен хардуер за съхранение се добавя към устройството, но не е видим за компютъра като налична памет, която може да използва. Резервната зона гарантира, че устройството никога не може да стане напълно пълно - винаги ще има някакъв свободен капацитет, който ще помогне да се поддържа стабилността на записването.

Контролерът на всеки твърд диск има алгоритъм за събиране на боклука, който се опитва да смекчи този проблем. Когато устройството стане пълно, то ще търси частично запълнени блокове и ще започне да ги консолидира, освобождавайки колкото е възможно повече празни блокове. Различните твърди дискове изпълняват тези операции на различно време и прагове - това зависи от контролера на устройството.

Доказателство за еталон

Anandtech изпълнява редица бенчмаркове с различни дискове, за да разсее връзката между резервната зона на твърдия диск и последователността на нейната работа при запис. При попълването на празен диск те откриха висока производителност на запис много рано в процеса и значителен спад, тъй като операциите за запис продължиха да запълват устройството.

Задаването на повече свободна площ на устройствата помогна на производителността да остане последователна, тъй като се гарантира, че устройството винаги трябва да има достатъчно празни блокове.

Те установиха, че „минималната производителност се подобрява значително след като достигнете 25% резервна площ за тези [потребителски] устройства.” Последната им препоръка е, че трябва да „планирате да използвате само около 75% от капацитета на вашето устройство, ако искате добър баланс. между последователността на производителността и капацитета. “

Ако имате твърд диск, трябва да се опитате да избегнете използването на повече от 75% от капацитета му. Купете по-голям диск с повече място за съхранение, отколкото ви е необходимо, и ще се уверите, че винаги имате последователна производителност при запис. За щастие, SSD дисковете постепенно стават много по-евтини, така че това не е толкова скъпо, колкото беше преди.

Кредит за изображения: Музикален сортировчик в Wikimedia Commons, Simon Wüllhorst на Flickr