数据揭秘固态硬盘比机械硬盘快那么多的原因：原因就在这里

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