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    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因而知道哪些数据是能动的哪些不能动的,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。


    对TRIM指令的支持是现在SSD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,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

    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。

    浦科特M8Se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。

    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并不可取。

    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MLC,寿命相当有保障,现在无论MLC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。

    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TRIM指令告诉SSD那部分数据可以删掉了,然后SSD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SSD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来说也是延长使用寿命的一种方式。

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    • 游客  2017-07-10 22:03

      游客

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。
      2017-07-06 16:52
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      10#

    • 游客  2017-07-08 20:39

      超能网友 终极杀人王

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。
      2017-07-07 08:48
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      9#

    • 游客  2017-07-07 12:25

      超能网友 终极杀人王

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      2017-07-07 08:48
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      8#

    • 超能网友终极杀人王 2017-07-07 08:48    |  加入黑名单

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      7#

    • 超能网友终极杀人王 2017-07-06 17:42    |  加入黑名单

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      4#

    • 游客  2017-07-06 16:52

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      3#

    • 游客  2017-07-06 16:48

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      2#

    • 游客  2017-07-06 15:58

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

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      1#

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