Phenquestions
S druge strane, uvedeni su novi koncepti kako bi se optimizirale performanse, životni vijek i pouzdanost ovih novih uređaja. Jedan od takvih koncepata je TRIM operacija.
Izgled SSD-a
SSD diskovi su nevjerojatno brzi i svake su godine sve brži i jeftiniji. Njihova pouzdanost također se poprilično poboljšala od njihovog osnutka. Međutim, SSD-ovi još uvijek nisu toliko pouzdani kao magnetski mediji, niti su toliko izdržljivi kao tvrdi disk. Zapravo, temeljni mehanizmi čitanja i pisanja vrlo se razlikuju od onoga što se vidi unutar tvrdog diska.
Da bismo razumjeli probleme od kojih SSD pati i zašto nam je potreban TRIM rad da bismo ih prevladali, pogledajmo prvo strukturu SSD-a. Podaci se obično pohranjuju u skupinama od 4 KB, nazvanim stranicama. Stranice se zatim grupiraju u klastere od 128 stranica, zvane Blocks, a svaki blok iznosi 512 KB, za većinu SSD-ova.
Možete čitati podatke sa stranice koja sadrži neke informacije ili možete pisati podatke na stranice koje su čiste (bez prethodno postojećih podataka, samo niz od 1 sekunde). Međutim, ne možete prebrisati podatke na stranici od 4 KB koja je već napisana, a da ne prepišete svih ostalih 512 KB.
To je posljedica činjenice da su naponi potrebni za okretanje 0 do 1 često puno veći od obrnutog. Višak napona može potencijalno preokrenuti bitove na susjednim ćelijama i oštetiti podatke.
Operacija brisanja, pogoršanje performansi SSD-a
Kad se kaže da su podaci 'izbrisano' OS, SSD samo označava sve odgovarajuće stranice kao nevaljane, umjesto da briše podatke. To je prilično slično onome što se događa i unutar HDD-a, to su sektori obilježen kao besplatan, a ne fizički na nulu. To operaciju brisanja čini puno bržom.
U slučaju HDD-a, ovo funkcionira sasvim u redu. Kada treba upisati nove podatke, stare podatke možete prebrisati na oslobođena sektor bez ikakvih problema ili briga oko okolnih sektora. HDD-ovi mogu mijenjati podatke na mjestu.
U slučaju SSD-a to nije tako jednostavno. Recimo da modificirate datoteku i to odgovara promjeni jedne stranice od 4 KB. Kada pokušate izmijeniti stranicu od 4 KB u SSD-u, cjelokupan sadržaj njegovog bloka, cijelih 512 KB, treba pročitati u predmemoriju (predmemorija se može ugraditi u SSD ili može biti glavna memorija sustava) i tada blok treba izbrisati i tada možete upisati nove podatke na svoju ciljnu stranicu od 4 KB. Također ćete morati vratiti preostalih nepromijenjenih 508 KB podataka koje ste kopirali u svoju predmemoriju.
Ovi rezultati dodaju pojavu pojačavanja upisa, gdje se svaka operacija upisivanja pojačava u operaciju čitanja-izmjene-pisanja za dijelove podataka koji su mnogo veći od stvarnih podataka koje treba postaviti.
U početku se ovo pojačanje ne pojavljuje. Vaš SSD u početku ima vrlo dobru izvedbu. Na kraju, kako se blokovi pune, dolazi se do neizbježne točke u kojoj sve više i više operacija pisanja započinje sa skupim operacijama čitanja-izmjene-pisanja. Korisnik počinje primjećivati da SSD ne radi dobro kao u početku.
SSD kontroleri također pokušavaju osigurati da su podaci raspoređeni po cijelom disku. Tako da sve matrice dobivaju jednaku razinu habanja. To je važno jer se flash memorijske stanice imaju tendenciju brzog trošenja, pa ako kontinuirano koristimo samo prvih nekoliko tisuća blokova zanemarujući ostatak SSD-a, tih nekoliko blokova uskoro će se istrošiti. Širenje podataka kroz više matrica također poboljšava vaše performanse jer paralelno možete čitati ili pisati podatke.
Međutim, sada su upisi rašireni, povećavajući šanse da blok ima stranicu. To dodatno ubrzava proces razgradnje.
TRIM zapovijedanje i oslobađanje blokova
Naredba TRIM smanjuje pogoršanje performansi povremenim obrezivanjem nevažećih stranica. Na primjer, Windows 10 TRIM-uje vaš SSD jednom tjedno. Svi podaci koje je OS označio kao izbrisane SSD kontroler zapravo čisti iz memorijskih ćelija kada se ta operacija izvrši. Da, još uvijek mora proći operaciju čitanja-izmjene-pisanja, ali to se događa samo jednom tjedno i može se zakazati u sati kada je vaš sustav uglavnom idealan.
Sljedeći put kada želite pisati na stranicu, ona je zapravo prazna i spremna za operaciju izravnog pisanja!
Stvarna učestalost TRIM naredbe ovisi o vrsti sustava koji koristite. Baze podataka obično rade puno IO-a i zbog toga bi trebalo češće obrezivanje. Međutim, ako to činite prečesto, operacije baze podataka usporit će se za vrijeme dok TRIM radi. Posao arhitekta sustava je pronaći pravi raspored i učestalost.
Ograničenja
TRIM naredba je vrlo korisna za odgađanje pogoršanja performansi vašeg uređaja. Pomaže u održavanju prosječno performanse vašeg uređaja. Ali to je samo u prosjeku.
Pretpostavimo, ako radite s tekstualnim dokumentom i stalno pišete u datoteku, uređujete stvari i spremate kako ne biste izgubili napredak. Stranice koje pohranjuju podatke dokumenta i dalje će trebati proći kroz mučni ciklus čitanja-izmjene-pisanja, jer TRIM nije usluga koja neprestano optimizira vaš SSD. Čak i ako je radio kao usluga, utjecaj na performanse i dalje će biti vidljiv jer je ugrađen u samu mehaniku rada SSD-a.
Također prečesto pokretanje SSD TRIM-a može smanjiti dugovječnost vaše pohrane. Budući da će sav taj ciklus brisanja i pisanja istrošiti stanice koje podatke koji su pohranjeni u njima čine samo za čitanje.
Zaključak
Unatoč svim nedostacima SSD-a, on i dalje ima velike prednosti u performansama u usporedbi s tradicionalnim pogonom tvrdog diska. Kako tržišni udio ovih čarobnih uređaja raste, sve više napora u istraživanju i inženjerstvu bit će usmjereno na poboljšanje temeljne tehnologije.
Dobavljači operativnog sustava, proizvođači SSD čipova i ljudi koji pišu svu složenu logiku firmware-a okupljaju se kako bi nam pružili ovaj sjajni uređaj. TRIM je samo jedan od mnogih slojeva složenosti koji su tamo upakirani.
Reference
- AnandTech i njihovo čudesno istraživanje i pregled SSD-ova.
- Članak na Wikipediji o Write Amplification
- Napišite na Arstechniji o SSD-ovima i njihovom unutarnjem radu
