Proč polovodičové pohony zpomalují, jak je naplníte

Referenční hodnoty jsou jasné: Jednotky SSD se při naplňování zpomalují. Naplňte pevný disk do téměř kapacity a výkon zápisu se výrazně sníží. Důvodem, proč spočívá v tom, jak fungují jednotky SSD a NAND Flash.

Naplnění jednotky do kapacity je jednou z věcí, které byste nikdy neměli dělat s pevným diskem. Téměř plný pevný disk bude mít mnohem pomalejší zápis, což zpomaluje váš počítač.

Prázdné bloky a částečně vyplněné bloky

Když na pevný disk napíšete soubor, hledá prázdné bloky a zaplní je. Psaní do prázdného bloku je nejrychlejší operace zápisu. Proto nové operační systémy (Windows 7 a novější) podporují funkci TRIM, která automaticky odstraní data souboru z jednotky SSD, jakmile odstraníte soubor v operačním systému. Toto funguje jinak než magnetické pevné disky, kde na pevném disku sedí bity smazaných souborů.

Netýkají se pevného disku - TRIM zajišťuje, že blok je vyprázdněn, takže SSD může v budoucnosti rychle zapisovat nová data do prázdného bloku. Psaní nad již napsaným sektorem je stejně rychlé jako psaní do prázdného sektoru na mechanickém pevném disku, ale pevný disk musí smazat blok předtím, než ho zapíše.

Paměť NAND Flash zapisuje data na 4 KB stránky uvnitř bloků 256 kB. Chcete-li do částečně vyplněného bloku přidat další stránky, musí pevný disk vymazat celý blok před zápisem dat zpět.

Při zaplnění pevného disku se uvolňuje méně prázdných bloků. Na jejich místě jsou částečně vyplněné bloky. Jednotka SSD nesmí pouze zapisovat nová data do těchto částečně vyplněných bloků - což by odstranilo stávající data. Namísto jednoduché operace zápisu musí pevný disk číst hodnotu bloku do mezipaměti, měnit hodnotu novými daty a poté je zapsat zpět. Mějte na paměti, že psaní souboru bude pravděpodobně zahrnovat psaní na mnoho bloků, takže to může znamenat značné množství dalších zpoždění.

TRIM nekonzoliduje částečně vyplněné bloky

Pokud zaplníte jednotku na kapacitu nebo na kapacitu, je pravděpodobné, že po odstranění souborů skončíte s mnoha částečně vyplněnými bloky. Příkaz TRIM pouze směruje jednotku SSD k odstranění dat souborů po odstranění souboru. Nevyžaduje jednotku, aby prováděla jakýkoli druh čištění.

Jinými slovy, před vymazáním souborů vyplňte pevný disk do kapacity a pravděpodobně skončíte s mnoha částečně vyplněnými bloky. Pohon nevyjde z cesty ke sloučení těchto částečně vyplněných bloků do plných bloků, čímž uvolní prázdné bloky. Pohon bude stále plný částečně vyplněných bloků a výkon zápisu bude zhoršen.

Překročení a sběr odpadků

Aby nedocházelo k tomu, že spotřebitelé zaplní své polovodičové disky a skončí s vážným zhoršením výkonu, výrobci SSD se vyhnuli tomuto problému.

Jednotky polovodičové třídy pro spotřebitele často vyčleňují zhruba 7% svého celkového úložiště flash a zpřístupní je uživateli. Toto je známé jako "přeplnění" - do jednotky je přidán další hardware, který však není pro počítač viditelný jako dostupné úložiště, které může používat. Náhradní plocha zaručuje, že pohon se nikdy zcela nezaplní - vždy bude k dispozici určitá volná kapacita, která vám pomůže udržet stabilní výkon zápisu.

Každý řadič pevného disku má algoritmus sběru odpadků, který se snaží tento problém zmírnit. Když se jednotka zaplní, bude hledat částečně vyplněné bloky a začne je konsolidovat a uvolní co nejvíce prázdných bloků. Různé jednotky SSD spouštějí tyto operace v různých časech a prahových hodnotách - což závisí na řadiči jednotky.

Benchmark důkazy

Společnost Anandtech provedla řadu měřítek s různými pohony, aby vyhodnotila vztah mezi rezervní plochou pevného disku a konzistentností výkonu zápisu. Při naplnění prázdného disku zjistili, že zápisy jsou vysoké a velmi výrazně klesají, jelikož zápisové operace pokračovaly v naplňování jednotky.

Odložení většího objemu náhradních dílů na discích pomohlo tomu, aby výkon zůstal konzistentní, protože zajistil, že pohon by měl mít vždy dostatek prázdných bloků.

Zjistili, že "minimální výkon se podstatně zlepší, jakmile dosáhnete 25% volné plochy pro tyto [spotřebitelské] jednotky." Jejich konečné doporučení bylo, že byste měli "plánovat použití pouze asi 75% kapacity vašeho disku, pokud chcete mít dobrou rovnováhu mezi konzistencí výkonu a kapacitou. "

Pokud máte pevný disk, měli byste se pokusit vyhnout použití více než 75% své kapacity. Koupit větší disk s více úložištěmi, než potřebujete, a ujistěte se, že máte vždy konzistentní zápis. Naštěstí se SSD postupně stávají mnohem levnějšími, takže to není tak drahé, jako kdysi.

Image Credit: Hudba Sorter na Wikimedia Commons, Simon Wüllhorst na Flickru