Co oznacza przycinani dysków SSD?

dysk SSD
Czy zauważyłeś, że kiedy przechodzisz do optymalizacji dysków w systemie Windows, pojawia się komunikat o przywróceniu dysków SSD? Co dokładnie jest cięte i dlaczego jest potrzebne? Czy to to samo co łączenie, czy coś innego? (to inna sprawa).
Wszystkie tak dobre pytania zasługują na dogłębne odpowiedzi, więc omówimy je wszystkie w tym artykule.

Co to jest zmniejszanie dysku SSD?

Ograniczanie przepustowości dysku SSDto proces, który pomaga utrzymać wydajność dysku SSD w czasie. Przycinanie oznacza okresowe usuwanie bloków danych, które nie są już używane. Przycięte dane nie zawsze są natychmiast usuwane, ponieważ istnieje złożony proces, który określa, jak to się dzieje. Ale kiedy tak się dzieje, nie tylko zwalnia miejsce na dysku, ale także pomaga dyskowi SSD działać lepiej i dłużej.
Łatwo, prawda? Ale to, co naprawdę się dzieje, jest nieco bardziej skomplikowane – czytaj dalej, aby się dowiedzieć!

Kopanie w dysku SSD

Aby zrozumieć, dlaczego dyski SSD nie usuwają plików po naciśnięciu przycisku, musimy zobaczyć, jak działają. Rozbieraliśmy już dyski SSD i przekonasz się, że nie są zbyt przydatne.
Poniższy przykład dotyczy stosunkowo starego modelu SATA (Samsung 850 Pro), ale nawet najnowsze dyski SSD nie różnią się zbytnio komponentami, z których składa się dysk. Wewnątrz układu znajduje się procesor, który zarządza wszystkimi instrukcjami, przepływem danych, szyfrowaniem i innymi algorytmami. Na wierzchu znajduje się niewielka ilość pamięci DRAM, która działa jako pamięć podręczna instrukcji i danych, a także zawiera tablicę lokalizacji danych na dysku.
Po prawej stronie i pod procesorem znajdują się dwa moduły flash NAND – są to układy przechowujące wszystkie informacje iz którymi powinniśmy się zapoznać.
Głęboko wewnątrz tych chipów znajdują się miliardy maleńkich elementów zwanych półprzewodnikowymi tranzystorami polowymi z pływającą bramką i zatrzymywaniem ładunku. Ponieważ nazwa nie do końca schodzi z języka, technologia ta jest powszechnie nazywana Charge Trap Flash (CTF) i jest najczęściej używanym sposobem przechowywania danych we współczesnych dyskach SSD.
Każdy CTF działa jako pojedyncza jednostka pamięci znana jako komórka pamięci lub bitowa z trzema podłączonymi do niej ścieżkami elektrycznymi. CTF są zgrupowane razem, najpierw jako długa kolumna ( string ), zawierająca od 32 do 128 komórek.
Komórki w łańcuchu mają wspólny ślad (linię bitową), który służy do odczytywania zapisanych w nich danych. Te, które znajdują się w tym samym rzędzie co inne (znane jako strona ) są połączone z innym wspólnym śladem (linią słów). Linie wyboru łańcucha i uziemienia są używane w połączeniu z liniami słowa, aby określić, czy ma miejsce proces odczytu, zapisu lub kasowania.
Tablica łańcuchów i stron tworzy tak zwany blok . Rozmiary stron i bloków są bardzo różne, przy czym pierwszy to
KB, a drugi 512 KB, chociaż wiele zależy od producenta i modelu.
Pojedyncza pamięć flash NAND składa się z tysięcy bloków, a same moduły flash mogą zawierać wiele matryc. Te rozległe, złożone sieci ścieżek i tranzystorów składają się na wszystkie urządzenia pamięci flash, od kilkudolarowych dysków flash USB po wieloterabajtowe dyski SSD klasy korporacyjnej.
NAND jest dziwny
Strony i bloki są ważne, ponieważ wszystkie komórki pamięci w tym projekcie mają to samo podłoże, materiał półprzewodnikowy, taki jak krzem lub arsenek galu, na którym zbudowane są wszystkie tranzystory.
Aby usunąć dane z elementu, przykłada się duże ujemne napięcie, zmuszając elektrony przechowywane w CFT do przepływu do podłoża. Niestety oznacza to, że proces usuwania usuwa wszystkie komórki w bloku, a nie tylko jedną z nich.
Inną szczególną cechą pamięci NAND flash jest to, że żadne nowe dane nie mogą zostać zaprogramowane w komórkach pamięci, dopóki wszystkie komórki nie zostaną wymazane — innymi słowy, dyski SSD nigdy nie zapisują nowych danych bezpośrednio na starych elementach, tak jak robią to tradycyjne dyski twarde. I chociaż wymazywanie musi odbywać się na poziomie bloków, zapisywanie do nich odbywa się na poziomie strony, co oznacza, że ​​programowanie SSD jest znacznie szybsze niż wymazywanie.
Programowanie i kasowanie każdorazowo uszkadza również komórki pamięci, niszcząc warstwę wewnątrz tranzystora przechowującą ładunek. Aby przedłużyć żywotność chipów, procesor, który je uruchamia, przechodzi przez wszystkie bloki, aż każdy z nich zostanie użyty, zanim wróci do początku (że tak powiem).
Więc tak, pamięć flash NAND jest zdecydowanie dziwna – szybko zapisuje, wolno kasuje, uszkadza się, wykonując obie operacje!

Rzucanie wokół śmieci

Wróćmy teraz do zrozumienia, na czym polega przycinanie dysków SSD. Aby to zrobić, weźmiemy wyimaginowany dysk SSD, który ma strony 4 kB i bloki 256 kB, czyli 64 strony na blok. Co by się stało, gdybyś chciał usunąć pojedynczy plik zajmujący 3056 kB na dysku SSD?
Ten plik zajmie 764 strony — 11 pełnych bloków i jeden z 60 z 64 wykorzystanych stron. Jak usunąć ten plik bez ryzyka wpływu na te ostatnie strony, ponieważ mogą one zawierać dane do innego pliku? Wygląda na to, że utknęliśmy
całkowicie!
Ratunek początkowo pojawia się w postaci polecenia TRIM. Wszystkie dane pozostają na dysku do czasu wyraźnego polecenia, aby coś z nimi zrobić. Pliki i foldery usunięte przez system operacyjny są oznaczane jako niepotrzebne, a po wydaniu polecenia TRIM tabela jest zapisywana w pamięci SSD DRAM (lub w samej pamięci NAND, jeśli dysk nie posiada DRAM). ) jest następnie aktualizowany, aby to odzwierciedlić.

Należy zauważyć, że nie wszyscy producenci dysków SSD używają terminu TRIM, ale system Windows tak, więc będziemy trzymać się tego terminu. Dane nie są usuwane od razu po wysłaniu polecenia TRIM – dzieje się tak albo wtedy, gdy dysk jest wolny, albo gdy dane są zapisywane do bloku. To, która metoda jest używana, zależy od producenta. Modele na poziomie konsumenckim obsługują przesyłanie strumieniowe, gdy nie są używane, a modele na poziomie korporacyjnym zazwyczaj robią to na piśmie.

Dane oznaczone do usunięcia zostaną usunięte, gdy oprogramowanie układowe NAND flash zainicjuje wyrzucanie elementów bezużytecznych. Wymaga to odczytania bloku, a wszystkie pozostałe strony są kopiowane do pamięci podręcznej, a następnie zapisywane w całkowicie pustym bloku. Poprzednia strona i strony zaznaczone do usunięcia zostaną usunięte.
W pewnym sensie ten proces dla dysków SSD jest taki sam jak defragmentacja dysku dla tradycyjnych dysków twardych, ale to nie to samo.

Czy przycinanie to to samo co obcinanie?

Cięcie i defragmentacja dysku SSD to nie to samo. Defragmentacja to proces stosowany w celu optymalizacji wydajności dysków twardych (HDD) poprzez zmianę kolejności danych na dysku w celu ich trwałego przechowywania. Poprawia to wydajność dysku, skracając czas potrzebny do odczytu i zapisu danych. Z drugiej strony obcinanie jest specyficzne dla dysków SSD i służy do utrzymania wydajności dysku w czasie. Dyski SSD korzystają z pamięci flash, co oznacza, że ​​mają ograniczoną liczbę cykli zapisu. Po usunięciu danych z dysku SSD zajmowane przez nie miejsce nie jest natychmiast dostępne do ponownego wykorzystania. Zamiast tego oprogramowanie układowe oznacza dysk jako „nieprawidłowy” i nie zostanie nadpisane, dopóki czyszczenie nie zostanie zakończone. Ten proces pomaga zapobiegać fragmentacji dysku i spowolnieniu.
Wyrzucanie elementów bezużytecznych jest dobre dla żywotności SSD i ogólnej wydajności, a TRIM tylko je poprawia (czasami te dwa terminy są używane zamiennie). Dzieje się tak dlatego, że bez tego polecenia moduł wyrzucania elementów bezużytecznych po prostu przenosi wszystkie strony i kompaktuje częściowo wypełnione bloki, dzięki czemu ostatnio usunięte bloki są dostępne do programowania – ale oznacza to, że przenoszone są również niechciane strony, co marnuje czas i zwiększa pamięć dostępu do komórki. Ponieważ TRIM wyraźnie pokazuje, które strony są teraz śmieciami, można je zostawić w spokoju podczas usuwania śmieci i usunąć w razie potrzeby.

Submit Trimmers

TRIM jest automatycznie dostarczany przez system Windows, kiedy trwale usuwasz plik (tj. usuwasz go z Kosza), ale nie dzieje się to natychmiast. Zostanie dodany do kolejki i przetworzony, gdy dysk SSD będzie gotowy.
Jednak ta kolejka ma maksymalny rozmiar i gdy jest pełna, niektóre z tych żądań TRIM zostaną odrzucone. Domyślnie system Windows planuje regularne ponowne wydawanie poleceń TRIM (tzw. retrim).
Można wymusić, ale nie zalecamy. Jeśli jednak nalegasz, przejdź do Eksploratora plików, kliknij dysk prawym przyciskiem myszy, kliknij Właściwości, a następnie kliknij kartę Narzędzia. Na koniec kliknij przycisk Optymalizuj. Jeśli twój komputer nie ma dysków SSD, Optimize wykona standardową defragmentację dysku, ale w przypadku dysków flash NAND kliknięcie go spowoduje ponowne polecenie TRIM. W rzeczywistości dysk nie robi nic, więc nie martw się, że używasz go zbyt często. kierownictwo dba o siebie!
Widzisz, jak jeden z powyższych dysków SSD nie może zostać zoptymalizowany? Wynika to z faktu, że używa głośności dynamicznej, która nie obsługuje przycinania. Woluminy podstawowe rozpoznają polecenie TRIM, ale dla większości użytkowników najlepiej jest używać tego typu woluminów.
Jeśli twój system operacyjny lub konfiguracja dysku SSD nie obsługuje TRIM, nie jest to zła wiadomość — wyrzucanie elementów bezużytecznych nadal ma miejsce, ale proces ten nie jest tak wydajny. Stare dane zostaną później usunięte, ponieważ w pewnym momencie dysk nadpisze niechciane strony.
Na komputerach z systemem Windows 7 funkcja TRIM jest obsługiwana tylko na dyskach SSD SATA; W przypadku maszyn NVMe polecenie jest dostępne tylko w Windows 8, 10 i 11. TRIM został dodany do macOS w ostatniej aktualizacji Snow Leopard w 2011 roku. Większość dystrybucji Linuksa również obsługuje tę funkcję, ale nie wszystkie systemy plików są kompatybilne – o tym mowa, systemy RAID generalnie nie obsługują TRIM, chociaż sytuacja powoli się poprawia.

Dodaj komentarz