SSD固态硬盘的GC与Trim

操作系统:其实并没有删除数据;

 事实上,它只是在硬盘前的索引区里标记这块文件占用的区域为无效的,

 所以等该区域被擦除后,下次数据将要再次写入的时候,可以写入这块被标记的区域。

 这也就是为啥那 些所谓的文件恢复软件能恢复的道理。(数据依然存在)。

固态硬盘:在固态硬盘闪存内,数据存储一般是以page(页)为最小单位存储的(典型的为4KB),而128个page组成了一个block(块),

数据以页(page)为单位来读取和写入,但却只能以块(Block)为单位来删除。

 当读取数据或者写入到一个没有被使用过的page上时,固态硬盘的速度是很快的,

 但是在无效数据区上的话,就比较复杂了,需要许多步骤来完成。

*注意:硬盘本身是不知道当前数据的状态的,他只是被控制着做这做那。

 上面这一套在普通的机械硬盘上工作起来非常完美,因为他们可以直接覆写旧的区域,

 但是当用到NAND闪存上就行不通了,当全部闪存被写满一遍后,没有空余 (从未写过)的块可以被使用的情况下,速度就下来了。

GC:要覆写(这里指在无效数据区域写)一个4KB 页的文件系统,首先要把整个512KB 块复制进缓存里。

 然后,在缓存里删除这个4KB页,替换成新的数据。

 接下来,清空整个闪存内的这个512KB区域,并从缓存里把新的数据写回去。

Trim:SSD一样会复制整个包含删除数据的块到缓存,清空块并写入有效数据的页回去,

区别是这样等于把这个延迟时间从覆写数据的那个时间提前到了删除数据的时候

简而言之,这个问题是因为操作系统和文件系统不能和SSD的主控进行删除文件的交流造成的,

 如果有之前没清除干净的数据,所有写入的页的操作都要先清除块再改写,将严重影响写入速度。

 有2种途径来修复这个问题:

第一个:定期运行垃圾回收程序(GC)

 这个操作有点像整理,在SSD空闲时,全盘扫描有效的页并合并整理起来变为一个包含全部有效页的块,而那些无效的页和块都将被完全的清除。

第二个:更好的途径就是当数据删除时候让系统告诉SSD数据没了,让SSD立即擦掉那些数据占用的块,这就是Trim命令做的事。

 当一个文件在支持Trim的系统里被删除后,操作系统会发个命令给SSD,

 让他知道这个数据所在的这个page可以直接被写入,

 等于把控制权从操作系统变 为了SSD主控制器固件。

总结:Trim保证速度不下跌的真正秘密是: 把将来要做的事提前做掉了, 但是这件事迟早要做,所以基本不会影响SSD原有的写入次数(寿命)。

Trim的三要素:

  1. 系统: Win7, 2008R2 , Linux核心2.6.28以上。

  2. 固件: SSD的厂商在固件里要放有Trim算法。

  3. 驱动: MS的驱动,Intel的AHCI驱动目前支持。 别的要看之后的更新了。

以上3点缺一不可。

RAID阵列里的盘明确不支持TRIM,不过RAID可以支持GC。

参考:http://blog.csdn.net/dayancn/article/details/52054664

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