揭秘固态硬盘比机械硬盘快那么多的原因
原因就在这里
使用闪存为存储载体的SSD的读写过程与传统的HDD有着本质上的不同特别是在写入方面 HDD是可以直接对存储在磁碟上的数据进行覆盖写入的 SSD并不能这样 闪存需要先擦除原来的数据再把新的数据写进去不能直接覆写数据使得SSD多了擦除的操作而写入单位Page与擦除单位Block的不统一又让SSD不停地在各个Block区块之间折腾 SSD用久了需要擦除的区块就会越多性能自然也会变慢然而现在的SSD基本都不会这样为什么会这样呢
浦科特的SSD就以True Speed不掉速
SSD的写入方式决定了它越用越慢的特性数据写入的越多性能就会越差不过现在的SSD都支持TRIM指令与GC垃圾回收功能在他们俩的守护下可以确保你的SSD里面即使写入得再多东西也不会轻易掉速。 TRIM指令
TRIM指令是微软提出的但是SSD厂商也有支持与不支持TRIM之分所以还是跟SSD有一定关系。
TRIM是基于SATA控制器的一个指令一旦有文件删除或者分区格式化操作系统就会发TRIM指令给SSD主控告诉它某处的数据已经删除了 SSD因而知道那些数据是能动那些不能动的之后就可以进行清空操作以恢复性能了。不过这个过程不是马上就完成的 TRIM命令是即时发送到S SD主控中的但是什么时候开始清空数据是主控算法的事。
对TRIM指令的支持是现在S S D主控必备的
之所以有这么一个沟通过程还是跟SSD与HDD的读写方式不同有关首先操作系统的删除数据并不是真正把数据清空了只是加了删除的标签而已就像摘了门牌号房子还在一样就是说真实的数据还在不过普通的操作访问不到了但是一些专用的数据恢复软件可以把这些数据再找回来。
HDD机械硬盘是可以直接在原有数据上直接覆盖但是SSD不行必须要清空原有数据才能写入新数据而系统并非真正删除数据的特性会对SSD的性能造成影响 TRIM指令的存在使得SSD能够紧紧跟随OS的操作意图擦除已删除的无用数据以恢复SSD性能。
上图很好的说明了TRIM指令是如何工作的前三步分别是空数据、写数据和删除部分数据在此之后TR I M指令就会通知SSD主控可以清空红色区域的无用数据之后S SD的性能就可以恢复如初了。
TRIM支持与否依赖于操作系统、磁盘控制器驱动以及SSD主控Win7、Windows 2008 R2、 Linux 2.6.33、MACOS 10.6.6、 Free BSD 8.2及之后的系统都支持TRIM或者类似指令 Intel 9.6.0.1014及之后的磁盘驱动都可以支持不过TRIM指令并不强制要求AHC I IDE模式也可以只是SSD几乎没谁用IDE模式吧。
微软PPT中专门解释过TRIM指令的工作方式和优点
Intel在RST 11.5之后的驱动中提供RAID模式的TRIM指令支持还有一些厂商用自己的方式解决了RAID模式下的TR IM指令问题。另外XP系统下是不支持TR IM指令的不过三星的工具软件也可以让其SSD实现类似TRIM的功能。
浦科特M8 Se有着很高的TRIM效率这可以提高产品的性能稳定性能让SSD能够保持较长时间的高速运行还可以抑制写入放大提高闪存的寿命
用户可以自行检查TRIM指令开启与否打开C MD窗口定位到“fsuTIl behavior set DisableDeleteNoTIfy 0”表示启用TRIM如果是1就表示禁用状态或者不支持。
GC垃圾回收
垃圾回收garbage collecTIon简称GC是SSD恢复性能的另一大秘籍这个主要跟厂商所用的主控有关其意义就跟字面意思一样通过清理无用的垃圾数据保持SSD性能如新。
它的存在还是跟SSD的特性有关空盘下SSD写入数据所需时间以ns计但是擦除数据的过程则以ms计写入的数据越多需要擦除的时间也越长 SSD的写入性能就会严重下降 GC机制相当于”腾笼换鸟”把原本杂乱无章存放的数据整理一遍然后写入到新的空白区之前的区块就会进行清除操作以恢复正常性能。
GC的处理过程
由于各种写入、删除操作会在SSD留下杂乱的数据其中有些是还有用的有些就是无效的 GC功能启动之后就把有用的数据拷贝到另外的区块这一步相当于“腾笼”原来存储数据的区域就会被清除恢复空盘水平以准备写入新的数据这就是“换鸟”了。
上面只是理论操作过程具体怎么做还有个选择问题如果在SSD读写数据的同时进行GC操作这种实时GC
Real TIme GC对主控的性能是个考验一方面要往空白区写入数据 同时还要照顾无效数据的“拆迁”工作这么频繁折腾SSD的话估计SSD那有限的读写寿命也支撑不住实时GC不可取。
浦科特在2011年的M2P就使用过相当激进的实时GC功能性能确实不会降低不过那个时候的闪存还是32nm的M LC寿命相当有保障现在无论M L C还是TLC都不够胆这样玩了。
目前的GC大都是在SSD闲置时才开始工作也就是所谓的“Idle Time GC 闲置GC ”了。厂商会在主控中设定一个条件 比如空白容量达到某种比例才开始GC处理这样就预先释放了空白空间如果达到设定条件的上限那么GC也会停止这样处理比实时GC更利于延长SSD寿命。
闲置GC也不是完美无缺的它会带来额外的写入放
大 因为在G C处理开始之前某些整理过的页面p ag e可能正在变脏不过闲置GC增加的写入放大率非常小OCZ称其SSD的闲置GC只有额外的1%放大率影响非常小整体上依然是利大于弊。
现在的SSD大都是利用TRIM和闲置GC相辅相成工作的 当用户删除或者修改文件时系统就会发送TR I M指令告诉SSD那部分数据可以删掉了然后S SD在闲置时就会对这部分区域进行GC腾出空白的闪存空间实时GC功能现在在启用SLC Cache的SSD上会比较明显毕竟它们要快速的腾出SLC Cache空间给后续的数据这样才能确保S SD拥有高速的写入。
TRIM指令通知给SSD的可删除数据越多 GC操作需要转移的数据就越少写入量也会减少对SSD来说也是
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