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    3.5.3 还我漂漂拳,TRIM与GC运作方式

      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,当然这也不是世界末日,只要对SSD进行清空操作,性能还会恢复过来的,最彻底的方式就是删除分区、重新格式化一遍,但是这种激进的方式会导致数据丢失,不够人性化。

      为了恢复SSD的性能,厂商需要打一套江湖闻名的组合拳---“还我漂漂拳”,这一套连招下来,SSD即便不能如获新生也可以重振雄风了。

    绝招之: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SSD主控中的,但是什么时候开始清空数据是主控算法的事。

      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。


      

      海盗船网站上提供了有关TRIM指令工作的图形化解释,前三步分别是空数据、写数据和删除部分数据,在此之后TRIM指令就会通知SSD主控可以清空红色区域的无用数据,之后SSD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、MAC OS 10.6.6、Free BSD 8.2及之后的系统都支持TRIM或者类似指令,Win7自带以及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AHCI,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

      TRIM指令目前只支持单个SSD,RAID模式无效,但是之前有消息称Intel打算在RST 11.5、11.6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TRIM指令问题。另外,XP系统下是不支持TRIM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。

      用户可以自行检查TRIM指令开启与否,打开CMD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。

    第二招: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。


    美光的PDF资料中介绍了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楚,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。

      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GC处理开始之前,某些整理过的页面(page)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。

      TRIM和GC机制可以说是相辅相成的,TRIM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来说也是延长使用寿命的一种方式。

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    1.扉页
    29.5.7.1 三星830 128GB
    2.1 前言:HDD寻春苦未至,SSD花开正当时
    30.5.7.2 三星赠送软件: SSD Magician
    3.2.1 降价之风愈演愈烈,SSD飞入寻常百姓家
    31.5.8 超极速Hyper SLC 128GB
    4.2.2 睁大眼睛,市售热门SSD型号速览
    32.5.9 忆正FTM Plus 120GB
    5.3.1 速度不是唯一,SSD真正的优势在哪?
    33.5.10.1 OCZ Vertex 4
    6.3.2 主控芯片:SSD的大脑
    34.5.10.2 OCZ Vertex 3 Max IOPS
    7.3.3.1 闪存基础原理:为什么会写入次数限制
    35.5.10.3 OCZ Vertex 3
    8.3.3.2 SLC vs MLC:性能、成本与可靠性的纠结
    36.5.10.4 OCZ Agility 3
    9.3.3.3 闪存同步与异步的选择
    37.5.10.5 OCZ附送软件:OCZ Toolbox MX
    10.3.4 为啥越用越慢?闪存的读写过程
    38.5.11 浦科特 PX-128M3
    11.3.5.1 SSD不可靠?写入放大带来的难题
    39.6.1 测试平台与方法
    12.3.5.2 SSD延寿计划之“耗损均衡”
    40.6.2 如何解读测试成绩
    13.3.5.3 还我漂漂拳,TRIM与GC运作方式
    41.7.1 AS SSD Benchmark测试
    14.3.6.1 容量相差这么大,也谈SSD OP空间
    42.7.2 CrystalDiskMark测试
    15.3.6.2 SSD实际可用容量一览
    43.7.3 PCMark7测试
    16.4.1 好马要配好鞍,该为SSD选择怎样的主板
    44.7.4 Fastcopy测试
    17.4.2 为什么要开启磁盘模式AHCI模式?
    45.7.5 Photoshop CS5文件载入与保存测试
    18.4.3 SSD的4K对齐问题
    46.7.6 性能测试数据汇总及分析
    19.5.1 十四款SSD规格一览
    47. 7.7 GC效率测试-SF主控
    20.5.2.1 威刚XPG SX900 128GB
    48.7.9 GC效率测试-其他主控
    21.5.2.2 威刚附送软件:Acronis True Image HD
    49.7.10 TRIM性能
    22.5.3 海盗船Force GT 120GB
    50.8 SSD功耗测试
    23.5.4 Crucial M4 128GB
    51.9 128/120GB SSD选购参考意见
    24.5.5.1 Intel 520 120GB
    52.10 有关SSD发展趋势及感想
    25.5.5.2 Intel 330 120GB
    53.11.1 附录:Crucial M4固件刷新教程
    26.5.5.3 Intel附送软件:Intel SSD Toolbox
    54.11.2 附录:忆正FTM Plus固件刷新教程
    27.5.6.1 金士顿HyperX 3K 120GB
    55.11.3 附录:OCZ SSD固件更新教程
    28.5.6.2 金士顿软件:Kingston SSD Toolbox
    56.11.4 附录:浦科特M3P固件刷新教程
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