Как работает ssd диск: Как работают SSD накопители.

Как работают SSD накопители.

Для того чтобы понять как работают SSD накопители, в первую очередь нужно знать работу ПК. Точнее как система работает с памятью. Ведь SSD накопители в компьютере работают не только как хранилище данных, но и как место размещения виртуальной памяти.

Память в компьютере иерархическая, то есть, она состоит из нескольких уровней. Первый уровень — процессор, который отвечает за выполнение инструкции и работу с данными на жестком диске. Чем ближе память к процессору, тем она дороже, меньше, но гораздо быстрее. Система наиболее часто используемые данные располагает как можно ближе к микропроцессору.

Дальше в иерархии стоит оперативная память. Время доступа к которой, в тысячи раз меньше, чем на жестком диске. Обратите внимание, если процессору для запуска приложения требуются данные расположенные на жестком диске, вам придется какое-то время подождать.

SSD и самые современные Pcie SSD-накопители этот эффект смягчают, обеспечивая скорость доступа к данным и их передачу выше, чем обычные жесткие диски.

Что такое SSD накопитель.

Жесткий диск SSD состоит из нескольких ячеек памяти NAND, которые похожи на флешь USB и карты памяти для цифровой аппаратуры. Основная особенность этого типа памяти сохранение данных, при отсутствии питания.

Все данные доступны одновременно, как при иногда используемой на ПК RAID конфигурации. Конфигурации, которая не сохраняет информацию на одном устройстве, а записывает и читает одновременно с нескольких дисков, что позволяет увеличить скорость передачи данных и способствует устойчивости системы.

Например, конфигурация RAID 5 с четырьмя накопителями (одна из многих возможных конфигураций), увеличивает скорость доступа к данным по сравнению с одним накопителем в три раза и более устойчива к авариям.

В чем преимущество SSD накопителя.

Он не имеет движущихся частей, и поэтому, работая SSD накопитель, производит меньше шума, потребляет меньше энергии. Диск SSD меньше размером и поэтому идеален для использования в портативных устройствах.

Как недостаток, они значительно дороже обычных жестких дисков и с течением времени теряют скорость работы. Последнее происходит только в режиме записи.

Как работает накопитель SSD.

Встроенный контроллер, обрабатывает доступ к различной флэш-памяти. Он получает команды из операционной системы и интерпретирует их для доступа к данным. Для программ все это прозрачное и не затрагивает их.

Чтобы понять, как работает SSD накопитель необходимо знать, как он хранит информацию. Устройство разделено на ячейки обычно размером в 8KB. 256 ячеек организованы в блок, общим размером в 2 MB. Бывают и другие  варианты.

Минимальный размер доступной для чтения информации, одна ячейка. Процесс чтения очень быстр, так как твердотельные накопители всегда лучше читают, чем пишут. По этой причине жесткий диск SSD прилично ускорит загрузку операционной системы и запуск приложений, так как в этом случае большинство происходящих операций — чтение.

Процесс записи отличается от процесса чтения. Минимальный размер доступной информации аналогичен процессу чтения. Если ячейка пуста, запись идет напрямую. Если ячейка уже содержит информацию и требуется перезапись, ячейка сначала очищается. Проблема в том, что очищение производится на уровне блоков, а не ячеек.

К примеру, представьте, что вы хотите изменить данные в файле. Для того чтобы его переписать, компьютер должен сначала прочитать весь блок, передать его как кэш в память (чтобы не потерять информацию), потом полностью очистить блок, изменить данные и записать их.

По этой причине, новый SSD накопитель работает быстрее. То есть совершенно пустой SSD, работает быстрее уже заполненного.

Что делается для того, чтобы жесткий диск SSD работал быстрее.

Естественно изготовители пытаются уменьшить спад производительности накопителя. Для этого они встраивают в SSD больше памяти, что делает устройство сложнее. К тому же SSD накопитель периодически реализует техническое обслуживание (собирание мусора), для того чтобы в ожидании новых данных получить максимальное количество пустых блоков.

Реализуются необходимые для поддерживаемого уровня операционной системы и самого устройства команды TRIM. Эта команда сообщает операционной системе, что конкретный файл был удален, а соответствующие ячейки очищены, и жесткий диск может действовать соответственно.

Всегда имейте в виду, все это не влияет на операции чтения, которые всегда работают на максимальной скорости.

Можно ли восстановить скорость работы SSD накопителя.

Для полного очищения накопителя имеются свои инструменты. При этом вы теряете всю находящуюся на накопителе информацию, но скорость работы диска возвращается к первоначальной.

Обязательно обратите внимание, что, как и любая оперативная память имеет максимальное количество очищений, так и частый повтор процедуры сброса уменьшит срок жизни SSD.

Могу ли я потерять данные.

На первый взгляд можно подумать, что в связи с использованием NAND флэш-памяти, имеющей ограниченный цикл перезаписи, у SSD больше проблем, чем у обычных жестких дисков и увеличивается возможность потери данных.

Однако это не так, SSD накопитель гораздо безопаснее обычных жестких дисков. Как уже было сказано, в SSD подключено множество блоков флэш-памяти. По этой причине некоторые ошибки, фатальные для обычных дисков, для жесткого диска SSD не так страшны.

Во всяком случае, как и в работе с любым другим накопителем, единственный способ не потерять данные – своевременно делать резервные копии.

Идеальное применение SSD.

SSD накопитель, особенно в настоящее время, когда более объемные жесткие диски лучше использовать как раздел, идеально подходит для операционной системы и наиболее часто используемых программ.

Сколько прослужит твердотельный SSD накопитель?

В этой статье мы поговорим о надежности высокоскоростных SSD дисков, а также попробуем развенчать некоторые мифы, связанные с твердотельными накопителями.

Содержание:

1. Работа SSD диска.
2. Надежность SSD.
3. Заключение.

Массовая популяризация высокоскоростных твердотельных накопителей, также именуемых SSD дисками, вызвала огромный интерес у многих пользователей. Это обусловлено ключевым преимуществом таких дисков, которые в отличии от классических HDD, обладают значительно

Действительно, операционная система, установленная на SSD, работает и загружается в разы быстрее, а для запуска требовательных программ, вроде графических и видео редакторов, компьютеру с быстрым диском требуется на много меньше времени.

Своеобразная конструкция диска и совершенно иной подход к хранению, записи и считыванию информации породили множество споров о надежности твердотельных накопителей. Некоторые считают их ненадежными, другие наоборот – не сомневаются в эффективности SSD.

Ниже мы приведем основные факты в пользу твердотельных запоминающих устройств, а пользователь сам сможет сделать из этого необходимые выводы.

Работа SSD диска

Основной миф, связанный с надежностью SSD дисков заключается в том, что твердотельные накопители построены на основе полупроводников, которые постепенно теряют свои характеристики в ходе эксплуатации. Этим обусловлен тот факт, что каждый твердотельный накопитель имеет свой ресурс, выраженный в определенном количестве циклов записи и удаления файлов.

Таким образом устройство, выполнившее определенное количество циклов (указанное производителем TBW), с большой долей вероятности выйдет из строя и ему потребуется замена, поскольку полупроводниковые элементы просто исчерпают свой ресурс.

Стоит понимать, что ничего вечного не бывает и даже надежные HDD диски обладают собственным ресурсом, который очень легко посмотреть в специальных утилитах для анализа жестких дисков. Если Вы желаете узнать сколько времени проработает HDD диск, рекомендуем ознакомиться со статьей «Как протестировать и исправить жесткий диск используя бесплатную программу Victoria».

Важно заметить, выработка ресурса является достаточно длинным и постепенным процессом, во время которого размер диска будет постепенно уменьшаться из-за отказа отдельных блоков памяти, поэтому выход из строя можно контролировать и накопитель не перестанет функционировать в один момент, уничтожив все данные.

Надежность SSD

Поскольку SSD диски являются довольно распространенными и эффективными, в процессе их использования уже сложились определенные мнения по поводу их надежности и эксплуатационного срока. Помимо этого, сами производители твердотельных накопителей проводили собственные тесты, которые продемонстрировали реальную надежностью SSD.

Для примера возьмем самый популярный формат твердотельных накопителей объемом 250 гигабайт. В ходе проведения стресс-тестов, представляющих собой непрерывную запись и перезапись большого количества информации на испытуемые носители, оказалось, что усредненный диск (независимо от производителя) способен пропустить через себя около

Такое количество может показаться достаточно скромным, но стоит отметить, что ресурс в один петабайт, позволит комфортно использовать накопитель в стандартном режиме более десяти лет, чего вполне достаточно для домашнего использования. К этому следует добавить, что из-за особенности конструкции SSD дисков их надежность напрямую зависит от их объема. Более объемные диски смогут проработать гораздо больше времени, поскольку у них больше блоков памяти.

Важно! Хотя SSD диски и обеспечивают такой эксплуатационный период, в ходе исследований было выявлено, что в сравнении с классическими HDD на уже поработавших дисках было замечено больше критических ошибок. В целом, надежность SSD ничем не уступает, а иногда и превосходит HDD диски, поэтому заявление: «SSD ненадежны» — абсолютный миф. Если Вы являетесь счастливым обладателем высокоскоростного SSD диска, рекомендуем ознакомиться со статьей «Как увеличить срок службы SSD диска», где мы привели основные меры, способные значительно продлить срок службы твердотельного накопителя, а также рассказали про некоторые эксплуатационные моменты.

Заключение

SSD диски являются превосходным выбором для повышения эффективности и быстродействия системы в целом, но из-за более высокой цены за мегабайт, в данный момент их целесообразно использовать в виде системных дисков, где храниться и работает ОС, программы, игры и другие утилиты, требующие высокой скорости считывания. Для статического хранения файлов все равно лучше подойдут классические HDD, имеющие большие объёмы и обладающие достаточной надежностью.

Помимо этого, HDD накопители хорошо работают с программами для восстановления данных, например RS Partition Recovery – специальной утилитой, способной восстановить утерянную, удаленную или отформатированную информацию с жестких дисков, твердотельных накопителей (SSD), флешек и карт памяти любых типов. Таким образом современный домашний компьютер чаще всего комплектуется сразу двумя накопителями, нивелирующими недостатки друг друга.

Часто задаваемые вопросы

Это сильно зависит от емкости вашего жесткого диска и производительности вашего компьютера. В основном, большинство операций восстановления жесткого диска можно выполнить примерно за 3-12 часов для жесткого диска объемом 1 ТБ в обычных условиях.

Если файл не открывается, это означает, что файл был поврежден или испорчен до восстановления.

Используйте функцию «Предварительного просмотра» для оценки качества восстанавливаемого файла.

Когда вы пытаетесь получить доступ к диску, то получаете сообщение диск «X: \ не доступен». или «Вам нужно отформатировать раздел на диске X:», структура каталога вашего диска может быть повреждена. В большинстве случаев данные, вероятно, все еще остаются доступными. Просто запустите программу для восстановления данных и отсканируйте нужный раздел, чтобы вернуть их.

Пожалуйста, используйте бесплатные версии программ, с которыми вы можете проанализировать носитель и просмотреть файлы, доступные для восстановления.

Сохранить их можно после регистрации программы – повторное сканирование для этого не потребуется.

Медленно работает SSD — причины и возможные решения

13.02.2021&nbsp windows | для начинающих

Если вы установили SSD накопитель, а он не обеспечивает заявленных скоростей или со временем ваш SSD стал медленно работать, обычно можно разобраться с причинами и исправить ситуацию.

В этой инструкции подробно о возможных причинах низкой скорости чтения и записи SSD при использовании в Windows 10, 8.1 и Windows 7 и действиях, которые можно предпринять, чтобы исправить ситуацию к лучшему.

Возможные причины медленной работы диска SSD

Среди основных причин, по которым твердотельный накопитель (SSD) может работать медленно изначально либо со временем можно отнести:

1. Малое количество свободного места на диске.
2. Отключенная функция TRIM.
3. Неоптимальная прошивка SSD (старая версия с изъянами).
4. Проблемы с подключением накопителя.
5. Драйверы материнской платы, режим IDE вместо AHCI.
6. Малый объём оперативной памяти компьютера или ноутбука.
7. Стороннее ПО, в том числе вредоносное, влияющее на общую производительность компьютера или активно обменивающееся данными с диском.

Это не все возможные причины, например, у начинающих пользователей, впервые столкнувшихся с дисками SSD, медленная скорость может оказаться скорее субъективным ощущением, чем реальным фактом, например:

• Пользователь видел результаты тестов скорости чтения/записи различных PCI-e NVMe накопителей и ожидает такого же от своего, возможно даже SATA (где скорость будет примерно в 5 раз ниже) диска. А программы проверки скорости SSD показывают неутешительные числа. Но, бывает, что они соответствуют нормальным числам для этого накопителя.
• Кому-то может показаться странным, что при копировании больших файлов изначально со скоростью всё в порядке, но через несколько секунд она снижается. На самом деле это также может быть нормальным поведением диска при записи данных большого объема после заполнения буфера.
• Если один SSD разбит на несколько разделов (например, на диски C и D), то при переносе данных с одного раздела на другой скорость будет заметно ниже, чем при переносе в рамках одного раздела или между двумя физическими SSD, поскольку одновременно выполняются два типа операций (и чтение и запись) на одном диске, к примеру для переноса 100 Гб диску необходимо прочитать 100 Гб и записать столько же (при переносе в рамках одного раздела, фактического переписывания не происходит, а при отдельных физических дисках каждый из них выполняет отдельную операцию).

Что делать, если SSD стал медленно работать

А теперь рассмотрим возможные решения для каждого из пунктов частых причин рассматриваемой в статье проблемы.

Освободите место на диске

Начнём с первого пункта, связанного с малым количеством свободного пространства на диске, что особенно характерно для SSD небольшого объёма. В идеале иметь не менее 10% свободного места на накопителе (при этом рекомендации остаются теми же и для объёмных накопителей), чтобы исключить деградацию скорости записи и чтения, а также продлить срок его службы.

Возможные действия, чтобы решить проблему:

• Очистить диск от ненужных файлов
• Перенести большие файлы, к которым не требуется постоянный быстрый доступ на обычный жесткий диск при его наличии.
• Отключить гибернацию, что высвободит объем на диске, примерно соответствующий объёму оперативной памяти (но при этом вы не сможете ею пользоваться, также будет отключена функция «Быстрый запуск» в Windows 10, впрочем, скорее всего, это будет незаметным).

Убедитесь, что функция TRIM включена

На всякий случай проверьте, включена ли функция TRIM (очищает свободные блоки и помечает их как неиспользуемые) в Windows, для этого:

1. Запустите командную строку от имени администратора (как это сделать).
2. Введите команду

   fsutil behavior query DisableDeleteNotify

   и нажмите Enter.
3. Если в результате выполнения команды вы видите, что DisableDeleteNotify = 0 (Отключено), это означает, что TRIM включён и наоборот (нет, я не ошибся, всё именно так).
4. Если окажется, что TRIM отключен, введите команду

   fsutil behavior set DisableDeleteNotify 0

   а после её выполнения перезагрузите компьютер.

Подробнее на тему: Как включить TRIM для SSD в Windows и проверить, включена ли эта функция.

Обновите прошивку вашего SSD накопителя при наличии обновлений

Случается, что первоначально поставляемая с диском прошивка не является оптимальной и в дальнейшем производитель её исправляет. Стоит проверить, доступна ли обновленная версия прошивки для вашего SSD.

Сделать это лучше всего с помощью фирменных утилит от производителя, которые после определения модели вашего накопителя при подключении к интернету отобразят наличие новой прошивки (Firmware), предложат скачать и установить её. Список программ от наиболее распространенных производителей вы найдете в статье Программы для SSD дисков.

Проверьте подключение диска

К проблемам подключения диска, способных влиять на скорость его работы можно отнести:

• Неплотное подключение (в том числе со стороны материнской платы ПК), окисленные контакты, неисправный SATA кабель (последняя причина достаточно распространена, чтобы попробовать выполнить подключение с помощью другого кабеля), проблемы с разъёмом SATA на материнской плате или самом диске, проблемы с разъёмом M.2
• Если проблема возникла с SATA SSD на настольном компьютере, а к одному SATA-контроллеру подключен не только этот диск, но и другие жесткие диски и, возможно, приводы компакт-дисков, это также может влиять. Можно проверить, изменится ли ситуация, если физически отключить все другие диски (выключив компьютер и вынув кабели SATA и питания из них).
• Если для подключения SSD к ноутбуку используется оптибей (адаптер вместо привода DVD), причиной медленной работы может оказаться и он. Простой способ проверки — подключение SSD напрямую (можно к ПК, при наличии).

Установите драйверы чипсета и SATA с официального сайта производителя материнской платы ПК или ноутбука, включите режим AHCI

В последнее время, когда Windows 10, 8.1 и Windows 7 сами «заботятся» об установке драйверов оборудования, мало кто вручную устанавливает драйверы чипсета, контроллеров SATA и других устройств. Однако это лучше сделать.

Зайдите на официальный сайт производителя вашей материнской платы (если это ПК) или ноутбука, найдите в разделе «Поддержка» (Support) загрузки для вашей модели устройства и загрузите драйверы чипсета, SATA и, возможно, других устройств (драйверы могут обозначаться как SATA/RAID/AHCI). Если у вас установлена Windows 10, а на официальном сайте драйверы только для предыдущих версий системы, обычно они исправно работают и устанавливаются.

Дополнительно, проверьте режим работы дисков в BIOS/UEFI и, если для них включен режим IDE, включите AHCI. Подробно: Как включить AHCI в Windows 10 (актуально и для предыдущих версий системы).

Выполните оптимизацию диска SSD

Попробуйте выполнить оптимизацию SSD средствами Windows 10. Не беспокойтесь: в этой версии системы для твердотельных накопителей операция выполняется иначе чем дефрагментация для обычных жестких дисков.

Необходимые шаги:

1. В Windows 10 можно просто ввести «Оптимизация дисков» в поиске на панели задач, запустить найденный элемент и перейти к 3-му шагу. Еще один способ: в проводнике нажмите правой кнопкой мыши по диску и выберите пункт «Свойства». Перейдите на вкладку «Сервис».
2. Нажмите кнопку «Оптимизировать».
3. Выберите диск, который нужно проверить и нажмите «Оптимизировать».
4. Дождитесь окончания процесса оптимизации.

Дополнительные методы решения

Среди дополнительных вещей, которые можно попробовать:

1. Включить схему электропитания «Максимальная производительность», либо в дополнительных параметрах схемы электропитания отключить энергосбережение для PCI Express (для NVMe накопителей).
2. Если вы отключали кэширование записи на SSD (в свойствах диска в диспетчера устройств), либо отключали службы, такие как SuperFetch, попробуйте снова их включить.
3. Проверьте, изменяется ли скорость работы диска сразу после перезагрузки компьютера. Если после перезагрузки (через Пуск — Перезагрузка) он работает нормально, а после завершения работы и последующего включения — нет, попробуйте отключить быстрый запуск.
4. Проверьте компьютер на наличие вредоносных программ, если в фоновом режиме работают программы, постоянно обращающиеся к дискам (например, торрент-клиенты), попробуйте выйти из них и посмотреть, изменит ли это ситуацию.

Видео

И в завершение ещё два момента: если в Оптимизации дисков, ваш SSD отображается как жесткий диск, запустите командную строку от администратора и выполните команду

winsat formal -V

Второе — редко, но случается, что пользователи приобретают поддельные SSD из всем известных интернет-магазинов с низкими ценами.

А вдруг и это будет интересно:

Правильная эксплуатация твердотельных накопителей (SSD)

• Содержание статьи

Что делать, если вы решили установить на ваш компьютер или ноутбук твердотельный жесткий диск (или SSD)? В этой статье вы найдете исчерпывающую информацию по безболезненному переходу с традиционных жестких дисков на твердотельные накопители на основе флеш-памяти.

Описание

Сейчас SSD активно дешевеют, и такая тенденция будет сохраняться в будущем. В этой связи многие пользователи решаются на приобретение и установку SSD в свой компьютер или ноутбук. Основным мотивом для того, почему это стоит сделать, служит увеличение скорости загрузки операционной системы в несколько раз (система загружается с момента нажатия кнопки включения за 5-10 секунд!), а также общее повышение производительности ПК.

Насчет большей надежности SSD по сравнению со старыми добрыми жесткими дисками судить сложно, так как она зависит от многих факторов и зачастую зависит больше не от отсутствия движущихся частей в твердотельных накопителях, как о том кричат производители, а от банальной надежности самой электронной части, стабильности прошивки, встроенного контроллера. По имеющейся на сегодняшний день статистике ведущих дата-центров, вероятность отказов SSD и HDD сравнима, так что фактор повышенной надежности, как причину перехода на SSD пока учитывать не будем.

Прежде всего надо уяснить: твердотельные накопители работают по другому принципу, нежели жесткие диски с вращающимися пластинами, поэтому операционная система должна уметь корректно работать с SSD. В противном случае, угробить твердотельный накопитель можно достаточно быстро.

Нормально работают с SSD дисками все версии Windows, начиная с Windows 7, поэтому в дальнейшем будем рассматривать работу с SSD именно в этой операционной системе и более новых (Windows 8.1, Windows 10). Хотя в принципе SSD можно использовать и на более старых версиях, например Windows XP, но при этом придется повозиться с настройками. Так что делать это не рекомендуется без крайней на то необходимости.

Причины некорректной работы Windows XP с твердотельными дисками заключаются в неправильном выравнивании разделов на твердотельном диске, неоптимальном для SSD размере кластера файловой системы NTFS и отсутствие поддержки специальной команды TRIM, введенной в спецификацию интерфейса ATA для улучшения поддержки твердотельных накопителей.

При установке SSD на настольный компьютер следует знать о том, что все выпускаемые твердотельные диски имеют форм-фактор 2.5 дюйма, поэтому придется применить переходник для его установки вместо 3.5-дюймовых HDD. Впрочем, он обычно имеется в комплекте поставки дисков известных брендов.

Следующим шагом будет включение работы контроллера жесткого диска в режиме AHCI, так как только в этом режиме будет задействована вышеупомянутая команда TRIM. Данную операцию проводим, зайдя в соответствующий раздел настроек в BIOS.

Перед установкой операционки имеет смысл скачать с сайта производителя накопителя последние версии драйверов устройства.

Далее запускаем установку Windows 7/Windows 8.1/Windows 10. Если в процессе операционка определила, что она устанавливается на твердотельник, она самостоятельно выполнит все необходимые операции: при разбиении накопителя на разделы правильно их выровняет, отформатирует разделы в NTFS с размером кластера 4 Кб и включит поддержку команды TRIM.

Теперь можно проверить правильность проведенных операций.

Смещение определяем с помощью консольной утилиты DiskPart, запускаем ее и вводим команды select disk 0 (0 обозначает номер диска, на котором размещается раздел с системой, просмотр всего списка возможет с помощью команды list disk) и list partition.

Размер кластера можно проверить с помощью консольной команды fsutil fsinfo ntfsinfo C:

Проверка активности поддержки TRIM производится командой fsutil behavior query DisableDeleteNotify. Если при этом возвращается значение 0, то функция автивна, если 1 – то поддержка TRIM отключена.

Все эти проверки можно выполнить с помощью специальных утилит сторонних разработчиков, к примеру AS SSD Benchmark, SSD Life Free.

Когда системы полностью установлена, выполним ряд настроек, необходимых для корректной работы ОС с твердотельным накопителем.

Отключаем автоматическое индексирование файлов в разделе, находящемся на SSD. Для этого в свойствах диска надо снять имеющийся по умолчанию флаг «Разрешить индексирование…». В открывшемся окне выбираем вариант для всех вложенных папок.

Файл подкачки. Если на компьютере установлено более 4 ГБ оперативной памяти, что сейчас не редкость, файл подкачки можно не создавать вообще, навряд ли в нем будет необходимость, особенно, если речь идет об использовании компьютера в бытовых целях – музыка, фильмы, интернет, Office. Если же оперативной памяти меньше, рекомендуется файл подкачки размещать на обычном жестком диске, если таковой имеется в системе. Для этого идем: «Панель управления» — «Система» — «Дополнительные параметры системы» — «Дополнительно» — «Быстродействие» — «Дополнительно», жмем «Изменить» в разделе «Виртуальная память» и либо ставим флаг «Без файла подкачки» для всех дисков, либо устанавливаем его логическом диске, расположенном на обычном винчестере. Изменения будут внесены после перезагрузки.

Отключение режима гибернации (спящего режима). При переходе в этот режим система копирует содержимое оперативной памяти в создаваемый на системном диске файл hiberfil.sys, размером, равным ее объему, и при следующей загрузке восстанавливает состояние системы до перехода ее в этот режим. При это скорость восстановления работоспособности системы по сравнению с загрузкой системы «с нуля» выше. Использование этого режима в случае системы, запускаемой с твердотельного жесткого диска, не имеет смысла, так как скорость загрузки системы в этом случае гораздо выше, и разница во времени между «холодным стартом» системы и стартом из режима гибернации практически сводится к нулю. Плюс, имеем дополнительное свободное дисковое пространство, которого может быть и так немного, из-за отсутствия файла hiberfil.sys. Кстати, перенести его на другой раздел, как файл подкачки, нельзя.
Отключается режим просто: в консоли набираем команду powercfg -h off и нажимаем Enter.

Дефрагментация. Эта операция, особенно в регулярном режиме (включена по умолчанию в Vista и выше) способна хорошо сократить время жизни SSD, поэтому последовательно переходим «Панель управления» — «Администрирование» — «Планировщик заданий» и отключаем задание ScheduledDefrag. Для дефрагментации обычных жестких дисков существует множество специальных бесплатных программ.

В качестве рекомендации можно посоветовать отключить кэширование. Для этого в «Диспетчере устройств» выбираем наш накопитель в разделе «Дисковые устройства» выбрать пункт «Свойства» контекстного меню, и во вкладке «Политика» включить опцию «Быстрое удаление». Изменения произойдут после перезагрузки ПК.

Рекомендуется держать свободным около 15% дискового пространства твердотельного накопителя во избежание частых перезаписей и, как следствие, сокращения ресурса накопителя.

В процессе эксплуатации SSD какого-либо специфического обслуживания не требуют, надо лишь периодически проверять его состояние с помощью специальных утилит, например, таких как CrystalDiskInfo, SSD Life Free.

Насчет оптимального объема SSD-накопителя. На данный момент наиболее актуальным будет приобретение накопителя объемом от 500 до 1000 ГБ с поддержкой интерфейса SATA 6 Gb/s. Меньшие по объему накопители уже относятся к предыдущему поколению подобных устройств и уже морально устаревают, их быстродействие ниже. Ну а более емкие диски пока еще достаточно дороги.

12 мифов о SSD, про которые пора забыть

Твердотельные накопители последние несколько лет стали крайне популярными, в некоторых случаях полностью заменив жесткие диски, что не могло не повлечь за собой гору мифов про них. Так что давайте разбираться, что можно делать с SSD, а что нельзя, и как с ними работают различные системы.

Миф первый: старые системы не умеют работать с SSD и тем самым убивают их

Причина появления мифа понятна: команду TRIM «из коробки» поддерживают лишь относительно современные версии систем: в случае с Windows это 7 и выше. Что же это за команда и зачем она нужна? Проблема в том, что когда вы удаляете файл в том же Проводнике, он не удаляется физически с накопителя, последний даже не знает об этом: просто ваша файловая система метит нужные ячейки на нем как «неиспользуемые». В случае с жесткими дисками проблем нет никаких: для них нет разницы в скорости записи и перезаписи ячейки, а вот SSD перезаписывают данные существенно медленнее, чем записывают. Для этого и была введена команда TRIM: она очищает «неиспользуемые» ячейки до того, как в них будет записана новая информация, то есть скорость работы накопителя будет всегда высокой.

Отсюда можно сделать простой вывод: старые системы не убивают SSD, просто из-за отсутствия поддержки TRIM такие накопители могут работать в них медленнее. Но, опять же, это «медленно» в разы быстрее самых лучших жестких дисков, а с учетом общей нетребовательности ОС десятилетней давности на твердотельных накопителях они будут просто летать.

Миф второй: SSD гораздо менее надежны, чем жесткие диски

Смотря что считать надежностью: уронив SATA SSD с высоты в пару десятков сантиметров на стол вы, скорее всего, никак ему не навредите. А вот жесткий диск такое падение легко может отправить в компьютерный рай. Но если говорить о времени жизни этих типов накопителей, то тут все не так очевидно.

Тесты, проведенные 3Dnews, показывают, что даже дешевые SSD позволяют записать на них 500-700 ТБ информации. Много это или мало? Даже если вы будете активно ставить на твердотельный накопитель игры и хранить на нем 4К-видео, то едва ли вы запишите на него за год больше 15-20 ТБ. Иными словами, вы исчерпаете ресурс перезаписи ячеек лет эдак через 20, а то и 30 (а для топовых SSD вообще через столетие) — очевидно, вы перестанете пользоваться этим накопителем гораздо раньше и по другим причинам.

С другой стороны, на различных компьютерных барахолках легко найти HDD объемами в 20-40 ГБ, которым два десятка лет и они имеют хорошие показатели SMART — их продают лишь потому, что смартфоны в современном мире имеют куда больше памяти. Так что, в общем и целом, для большинства современных накопителей, будь то SSD или жесткие диски, можно сказать одно: с высокой долей вероятности они переживут ваше устройство, а то и не одно, и скорее устареют морально, чем сломаются.

Миф третий: в слабые компьютеры нет смысла ставить SSD

Вопроса тут два — какой ПК считать слабым, и для каких целей вы его используете. По своему опыту могу сказать, что даже в случае с Pentium 4, которым по 15 лет, Windows 7 на SSD работает и загружается существенно быстрее, чем на жестком диске. А вот в интернете, например, разницы нет никакой — все быстро упирается в 100% нагрузку на CPU и работает медленно на обоих накопителях.

В общем и целом, тут можно сказать одно: если в ваших повседневных задачах процессор не работает на максимум, то установка SSD их ускорит, сколько бы лет не было вашему CPU. На практике даже в случае с Core 2 Duo, которые всего на пару лет младше P4, Windows 10 на твердотельном накопителе «шуршит» куда быстрее, и это явно видно даже при серфинге в интернете.

Миф четвертый: в топовые игровые компьютеры нужно ставить NVMe SSD и точка

Меня забавляет тот факт, что в дорогие сборки или же ноутбуки все массово ставят быстрые NVMe SSD. Вкратце — это новый протокол, разработанный специально для SSD и позволяющий подключать последние аж через 4 линии PCIe, что дает умопомрачительные скорости последовательного чтения и записи свыше 2-3 ГБ/c.

Но вот на практике, если сравнивать скорость загрузки игр с таких монстров и простеньких бюджетных SATA SSD, разница оказывается в… одну-две секунды, причем отрыв от HDD зачастую в 2-3 раза. Почему же так происходит?

Во-первых, последовательное чтение или запись — это сферический конь в вакууме: буквально за пару десятков секунд кончается быстрый SLC-кэш и скорость падает до нескольких сотен мегабайт в секунду, то есть вполне себе до уровня типичного SATA 3. Во-вторых, игры (и вообще программы) — это не пара файлов весом в несколько гигабайт, это тысячи и десятки тысяч мелких файлов килобайтного веса, и с ними SSD опять же работают не очень-то быстро, зачастую скорости составляют всего-то десятки мегабайт в секунду — это опять же доступно для обычных SATA SSD, и при этом на порядок быстрее лучших HDD. Ну и в-третьих, скорость загрузки игр зависит далеко не только от SSD: свою роль тут играет и процессор, и видеокарта, и ОЗУ.

В результате мы получаем, что крутой NVMe SSD и простенький SATA при загрузке игр выступают практически одинаково, так что нет абсолютно никакого смысла переплачивать за первый — едва ли вы почувствуете разницу между 24 и 25 секундами, а вот на сэкономленные деньги можно улучшить другие комплектующие.

Миф пятый: полностью удалить данные с SSD можно только путем полного форматирования

Как же работает полное форматирование? Очень просто — банально записывает во все ячейки накопителя нули. Восстановить данные после такого практически нереально (из-за магнитной природы HDD это все-таки возможно, но требует очень дорогого оборудования и шанс полного восстановления удаленной информации нулевой), так что им активно пользуются для очистки накопителя от данных для, например, продажи.

Миф шестой: SSD не увеличивают FPS в играх

Казалось бы, в чем миф? Ведь данные с накопителя предварительно загружаются сначала в ОЗУ, а потом уже с ними работают процессор и видеокарта. То есть количество кадров в секунду в играх зависит лишь от них троих, накопитель тут не важен.

Однако это не совсем так: современные игры очень тяжелые, и скорости жесткого диска может не хватать для загрузки необходимых данных в ОЗУ. В итоге это будет вызывать или непрогруженные текстуры, что само по себе неприятно, или, что еще хуже, так называемые «фризы»: иными словами, картинка будет подвисать. На среднем FPS это никак не скажется — а вот так называемые 1% low или 0.1% low могут упасть до 5-10 FPS: это будет означать, что в игре раз в несколько секунд встречается фриз, и играть так, разумеется, очень неприятно.

Избавиться от этой проблемы поможет перенос игры на SSD, и в таком случае 1% low и 0.1% low серьезно поднимутся и фризов не будет, так что твердотельный накопитель действительно может увеличить количество кадров в играх.

Миф седьмой: нельзя просто взять и перенести систему с HDD на SSD

Почему-то некоторые думают, что современные системы по-разному ставятся на эти два типа накопителей, так что если вы поставили в компьютер SSD, то систему придется переустанавливать. Это в корне не так: даже если вы поставили Windows 10 на HDD, все равно в системной папке будут храниться драйвера для работы с SSD, поэтому при переносе системы на такой накопитель она без проблем будет работать на нем после некоторой самостоятельной настройки.

Конечно, исключения бывают: например, релизная Windows 7 не умеет работать с NVMe SSD, так что перед ее переносом на такой накопитель в нее придется интегрировать драйвер с его поддержкой. Также вполне может слететь активации системы, но, в общем и целом, в подавляющем большинстве случаев проблем не будет никаких.

Миф восьмой: чтобы SSD прожил долго, нужно перенести с него файл подкачки, отключить индексацию, проверку на вирусы и так далее

Пожалуй, тут ничего удивительного нет: действительно, если мы отключим все системные операции, которые что-либо перезаписывают на SSD, он разумеется проживет дольше. Только вот тут есть один тонкий момент: даже без таких ухищрений ваш твердотельный накопитель способен проработать не один десяток лет, а вот без файла подкачки (или с ним, но на HDD) вы быстро познаете всю боль от недостатка ОЗУ и будете «радоваться» минутному поиску файлов на диске с отключенной индексацией. Так что тут принцип прост: ничего не трогайте и наслаждайтесь быстрой работой.

Миф девятый: SSD требует дефрагментации

Думаю, многие из тех, кто ставили систему на HDD, еще помнят, что через полгода-год дефрагментация накопителя зачастую позволяла вернуть ей былую шустрость без переустановки. Причина в этом проста: головке HDD проще считывать данные с диска в том случае, когда они расположены последовательно. Любой ее перенос в другое место — это задержка в десятки миллисекунд, которая легко выливается в лишние десятки секунд загрузки системы или программ. Поэтому дефрагментация — то есть процесс соединения «кусочков» программ с разных областей диска в один — действительно ускоряла работу.

Однако в случае с SSD это не так: если не вдаваться в подробности, то время доступа к любой ячейке на нем одинаково. Поэтому нет разницы, записана ли программа одним цельным куском или же разбита на много мелких — открываться она будет одинаково быстро. Так что процесс дефрагментации для твердотельного накопителя банально не нужен и даже вреден, так как опять же будет уменьшать ресурс его работы.

Миф десятый: SSD не требуют дальнейшей настройки после установки системы

Не совсем так. Действительно, большинство пользователей просто ставит на твердотельные накопители нужную ОС и спокойно работают без всяких проблем, но вот на деле SSD — устройства достаточно сложные, и под них некоторые производители (например, Samsung) пишут отдельные драйвера и выпускают утилиты для обновления их прошивки. Так что, разумеется, можно ничего не трогать, и все будет неплохо работать на современных системах, но нередко есть возможность еще больше поднять производительность SSD путем обновления драйверов или прошивки.

Миф одиннадцатый: SSD, как и ОЗУ, сильно не греются, так что им радиаторы не нужны

Еще как греются. Конечно, если брать дешевые SATA-накопители с простенькими контроллерами, то с ними никаких проблем не будет. Но вот топовые NVMe SSD от Samsung или Intel зачастую имеют мощные двухъядерные контроллеры, и вот им без охлаждения может быть туго: температуры быстро подскакивают к 70-75 градусам и начинается троттлинг, приводящий к снижению скоростей чтения и записи. Так что если в случае с ОЗУ радиаторы на самом деле являются баловством, то вот для быстрых твердотельных накопителей они, как говорится, мастхэв.

Миф двенадцатый: за SSD нужно постоянно следить

Не обязательно. Разумеется, следить нужно за всем: компьютер — штука достаточно сложная, так что проверять раз в некоторое время температуры или же состояние накопителей все же желательно. Но делать это на постоянной основе, более того — держать программы для мониторинга в памяти, абсолютно не нужно: контроллер SSD сам отлично умеет распределять информацию по ячейкам, а современные ОС отлично умеют работать с твердотельными накопителями и посылать им нужные команды в нужное время.

В итоге, как видите, мифов про SSD хватает. Знаете какие-либо еще? Пишите об этом в комментариях.

Как работает SSD? — hi-Tech.ua

При планировании этой статьи в памяти всплыл не слишком веселый, но достаточно поучительный случай. Одна моя знакомая в спешке вытащила из USB-разъема недавно приобретенный внешний винчестер, головки чтения не успели запарковаться и повредили хрупкую поверхность магнитного диска. В результате диск перестал определяться системой, а чинить его в сервисном центре отказались, мотивируя это тем, что ремонту носитель не подлежит. В итоге барышне пришлось раскошелиться на сумму порядка 4 тыс. грн для восстановления данных, а также приобрести новый внешний винчестер.

Наверняка, с подобными ситуациями поломок винчестеров сталкивались многие пользователи. К сожалению, несмотря на развитие технологий, жесткие диски до сих пор остаются весьма хрупкими средствами для хранения данных. В отличие от привычных магнитных жестких дисков, SSD-накопители не имеют движимых частей и теоретически более надежны. Так ли это на самом деле и какие еще преимущества новая технология несет пользователям, мы и расскажем в этой статье.

…и с чем его едят?

Любой SSD-накопитель состоит из микросхем флеш-памяти и специального контроллера

Существует две технологии, которые применяются для производства NAND SSD — SLC и MLC. SLC (Single Level Cell) — технология, при которой данные хранятся в одноуровневых ячейках памяти; это означает, что каждая ячейка используется для хранения одного бита данных. В свою очередь MLC (Multi Layer Cell) позволяет хранить в ячейке 4 бита данных. Понятно, что на основе MLC можно создавать более вместительные SSD-диски. Но при этом они проигрывают в скорости чтения/записи по сравнению с технологией SLC (приблизительно в 2/4 раза). Поэтому, как и во многих других областях, пользователям предстоит делать выбор между скоростью и вместительностью. Также будет различаться и цена, так как MLC-микросхемы стоят более чем в два раза дешевле SLC-микросхем одинаковой вместительности. Справедливости ради стоит отметить, что MLC SSD также уступают SLC и в продолжительности жизни — количество циклов перезаписи ячеек у «мультиселлов» меньше примерно в десять раз.

Без шума и пыли

Первое и самое очевидное преимущество SSD перед привычными жесткими дисками заключается в его монолитности. Если HDD-винчестеры имеют движущиеся части (вращающиеся на скорости в 7200 оборотов магнитные «блины» и головки записи/чтения), то в SSD их нет. Что, в свою очередь, гарантирует более высокую надежность последних — ведь чем меньше движущихся деталей, тем надежнее устройство. Кстати, отсутствие движущихся частей гарантирует полную бесшумность флеш-дисков.

Большинство твердотельных накопителей имеют формфактор 2,5 дюйма, однако встречаются и другие — 3,5- и 1,8-дюймовые

К чертям дефрагментацию!

Не секрет, что жесткие диски следует регулярно дефрагментировать для возвращения им былой производительности . В случае с SSD-накопителями дело обстоит с точностью до наоборот. Данные на носителях распределяются контроллером по всему массиву памяти. А вот дефрагментация накопителя наоборот приведет к износу ячеек флеш-памяти, не дав при этом никаких преимуществ в скорости работы с данными.

Мал, да удал

Помимо очевидных, SSD имеет также ряд других преимуществ. В частности, стоит отметить выгодность использования таких дисков в мобильных устройствах. По сравнению с классическими винчестерами, твердотельные накопители имеют в 2—3 раза меньший вес. Но что наиболее важно, SSD-диски имеют на порядок меньшее энергопотребление, что хоть и не слишком существенно (все-таки накопитель «съедает» не самую большую часть от суммарного потребления девайса), но все же повышает время автономной работы устройств. А наличие стандартных интерфейсов (ATA и Serial ATA) позволяет использовать такие накопители как в новых, так и в старых моделях ноутбуков и другой портативной техники.

Полный форсаж

Кроме чисто физических плюсов, вроде тишины и надежности, у SSD-накопителей есть свои преимущества при передаче данных. Например, огромный прирост производительности при одновременном чтении множества файлов.

Это особенно актуально в корпоративных окружениях, где важны высокие показатели по числу операций ввода/вывода в секунду.

Что же касается скорости чтения/записи информации, то и здесь SSD-диски выигрывают у традиционных HDD. Как уже отмечалось выше, твердотельные накопители работают на совершенно одинаковых физических элементах — ячейках памяти. При считывании файла, занимающего несколько блоков, весь процесс фактически занимает время, требуемое для доступа к одному блоку, поскольку SSD может работать параллельно с несколькими ячейками памяти. Магнитная головка обычного диска будет последовательно проходить блоки и читать с них информацию. Скорость от таких метаний достаточно сильно падает, ведь HDD тратит в среднем 12—13 мс на позицирование головки и докрутку диска до нужного места. У SSD же на весь процесс уходит около 0,01 мс.

Немного об SSD и Windows

SSD-диски имеют стандартные SATA-интерфейсы, поэтому вполне могут быть использованы в качестве основных накопителей, например в ноутбуках

Вторая сторона медали — файловые системы. NTFS и FAT не заточены для минимизации реальных обращений к накопителю. К переходу на SSD гораздо более готовы UNIX-системы, для которых разработаны специальные файловые системы для флеш-дисков — JFFS2 и YAFFS, а также разработка Sun Microsystems для Solaris ZFS. Да только беда в том, что самая популярная в мире ОС эти системы не поддерживает. Единственная заточенная под SSD файловая система, способная работать на данный момент с Windows — exFAT, однако она предназначена для непосредственной интеграции в дистрибутив продукта без возможности ручной установки драйвера.

Теперь о недостатках

Как это обычно и происходит, в большой бочке меда невозможно без ложки дегтя. Хотя преимуществ у SSD несколько больше, нежели недостатков, последние все же имеются, и они весьма существенны. Серьезной проблемой является жизненный цикл твердотельных накопителей. Так, время жизни ячейки в среднем составляет около 10 тыс. перезаписей (хотя некоторые производители заявляют о большем числе). Отсюда, кстати, выплывает один нюанс, касающийся записи информации на носители. При записи данных на обычный жесткий диск файлы просто пишутся поверх в свободное место безо всяких предварительных действий. С SSD ситуация несколько иная: чтобы записать какие-то данные в ячейки, необходимо сначала стереть то, что в них находится. При заполнении 50—60 % емкости носителя особых проблем не возникает, а вот в дальнейшем приходится прибегать к вынужденной процедуре стирания блоков, что приводит к износу ячеек памяти. В современных SSD-накопителях за эти процессы отвечает контроллер, который заботится о равномерном распределении данных по всему носителю. В результате получается, что отдельные ячейки не «убиваются» раньше других, но происходит более медленный износ всего носителя.

Второй серьезный недостаток, который и является определяющим для конечного пользователя — высокая цена SSD-накопителей. Так, например, носитель объемом 4 ГБ обойдется в $120—170. Нужно также учитывать, что цена на SSD-диски растет прямо пропорционально их объему. В то же время при увеличении объема HDD-винчестеров соотношение стоимости за гигабайт объема существенно снижается.

Одно из главных преимуществ твердотельных накопителей состоит в том, что они существенно выигрывают в скорости чтения данных у классических HDD-дисков

Конечно, прогнозы многих специалистов на протяжении нескольких последних лет сходились на том, что в этом году себестоимость производства флеш-памяти типа NAND существенно снизится, что приведет к снижению цены на накопители — порой озвучиваются цифры вплоть до «доллара за гигабайт». Однако, судя по всему, говорить о таком снижении цены пока что явно преждевременно.

В качестве послесловия

SSD-накопитель даже небольшого объема влетит пользователю в копеечку

И все же есть все предпосылки, что уже в ближайшие годы твердотельные накопители займут свою нишу на рынке. Понятно, что сперва новые накопители приживутся в UMPC и ноутбуках. А там, глядишь, и до десктопов доберутся — но это наверняка произойдет еще нескоро.

Сергей Потапенко

Как работает SSD-кэш в системах хранения данных

Скачать White Paper [PDF]

Что такое SSD-кэширование

Большая часть хранимых данных имеет небольшое количество повторных обращений, такие данные принято называть «холодными». Они составляют значительную часть как в крупных файловых архивах, так и на жестком диске вашего домашнего компьютера. Если к данным обращаются повторно, то они будут называться «теплыми» или «горячими». Последние обычно представляют собой блоки служебной информации, которая считывается при загрузке приложений или выполнении каких-либо стандартных операций.

SSD-кэширование — это технология, при которой твердотельные накопители используются в качестве буфера для часто запрашиваемых данных. Система определяет степень «теплоты» данных и перемещает их на быстрый накопитель. За счет этого чтение и запись этих данных будут выполняться с большей скоростью и с меньшей задержкой.

Про SSD-кэширование часто говорят, когда речь идет о системах хранения данных, где эта технология дополняет HDD-массивы, повышая производительность за счет оптимизации случайных запросов. Устройство HDD-накопителей позволяет им успешно справляться с последовательным паттерном нагрузки, но имеет естественное ограничение для работы со случайными запросами. Объем SDD-кэша при этом обычно составляет около 5–10% от емкости основной дисковой подсистемы.

Системы, которые используют SSD-кэш вместе с HDD-дисками, принято называть гибридными. Они популярны на рынке СХД, так как значительно доступнее по цене, чем all-flash конфигурации, но при этом способны эффективно работать с достаточно широким спектром задач и нагрузок.

Когда SSD-кэш будет полезен

SSD-кэш подходит для ситуаций, когда система хранения данных получает не только последовательную нагрузку, но и определенный процент случайных запросов. При этом эффективность SSD-кэширования будет значительно выше в ситуациях, когда случайные запросы характеризуются пространственной локальностью, то есть на определенном адресном пространстве формируется область «горячих» данных.

Технология SSD-кэширования будет особенно полезна, например, при работе с потоками в видеонаблюдении. В таком паттерне преобладает последовательная нагрузка, но могут встречаться также случайные запросы на чтение и запись. Если не отрабатывать такие пики при помощи SSD-кэширования, то система будет пытаться справиться с ними при помощи HDD-массива, следовательно, производительность существенно снизится.

Рисунок 1. Неравномерный временной интервал с непредсказуемой частотой обращений

На практике появление случайных запросов среди равномерной последовательной нагрузки совсем не редкость. Это может происходить при одновременной работе на сервере нескольких различных приложений. Например, одно имеет установленный приоритет и работает с последовательными запросами, а другие время от времени обращаются к данным (в том числе, повторно) в случайном порядке. Другим примером возникновения случайных запросов может быть так называемый I/O Blender Effect, который перемешивает последовательные запросы.

Если на СХД поступает нагрузка с большой частотой случайных и мало повторяющихся запросов, то эффективность SSD-кэша будет снижаться.

Рисунок 2. Равномерный временной интервал с предсказуемой частотой обращений

При большом количестве таких обращений пространство SSD-накопителей будет быстро заполняться, и производительность системы будет стремиться к скорости работы на HDD-накопителях.

Следует помнить, что SSD-кэш является довольно ситуативным инструментом, который будет показывать свою продуктивность далеко не во всех случаях. В общих чертах его использование будет полезным при следующих характеристиках нагрузки:

• случайные запросы на чтение или на запись имеют низкую интенсивность и неравномерный временной интервал;
• количество операций ввода-вывода на чтение значительно больше, чем на запись;
• количество «горячих» данных будет предполагаемо меньше размеров рабочего пространства SSD.

Как работает SSD-кэш в СХД

Функция кэша — ускорять выполнение операции за счет размещения часто запрашиваемых данных на быстрых носителях. Для кэширования самых «горячих» данных используется оперативная память (RAM), в СХД это кэш первого уровня (L1 Cache).

Кэш первого уровня может быть дополнен менее быстрыми твердотельными накопителями. В этом случае у нас появляется кэш второго уровня (L2 Cache). Такой подход используется для реализации SSD-кэширования в большинстве существующих СХД.

Рисунок 3. Традиционный SSD-кэш второго уровня.

Традиционный SSD-кэш второго уровня работает следующим образом: все запросы после RAM попадают в буфер SSD (рисунок 3).

Работа кэша на чтение

Система получает запрос на чтение данных, находит необходимые блоки на основном хранилище (HDD) и производит их чтение. При повторных обращениях система создает копии этих данных на SSD-накопителях. Последующие операции чтения будут выполняться уже с быстрых носителей, что увеличит скорость работы.

Работа кэша на запись

Система получает запрос на запись и размещает необходимые блоки данных на SSD-накопителях. Благодаря быстрым носителям, операция записи и оповещение инициатора происходят с минимальными по времени задержками. По мере заполнения кэша система начинает постепенно передавать на основное хранилище наиболее «холодные» данные.

Алгоритмы заполнения кэша

Один из главных вопросов в работе SSD-кэша — выбор данных, которые будут помещаться в буферное пространство. Так как объем хранения тут ощутимо ограничен, то при его заполнении нужно принимать решение о том, какие блоки данных вытеснять и по какому принципу производить замещение.

Для этого применяются алгоритмы заполнения кэша. Коротко рассмотрим наиболее распространенных в сегменте СХД.

FIFO (First In, First Out) — из кэша последовательно вытесняются наиболее старые блоки, замещаясь наиболее свежими.

LRU (Least Recently Used) — из кэша первыми вытесняются блоки данных с наиболее давней датой обращения.

LARC (Lazy Adaptive Replacement Cache) — блоки данных попадают в кэш, если они были запрошены как минимум дважды за определенный промежуток времени, а кандидаты на замещение отслеживаются в дополнительной LRU-очереди в оперативной памяти.

SNLRU (Segmented LRU) — данные из кэша вытесняются по принципу LRU, но при этом они проходят несколько категорий (сегментов), обычно это: «холодные», «теплые», «горячие». Степень «теплоты» здесь определяется частотой обращений.

LFU (Least Frequently Used) — из кэша первыми вытесняются те блоки данных, к которым было меньше всего обращений.

LRFU (Least Recently/Frequently Used) — алгоритм комбинирует работу LRU и LFU, вытесняя сначала те блоки, которые попадают под рассчитываемый параметр из даты и количества обращений.

В зависимости от типа алгоритма и качества его реализации будет определяться итоговая эффективность SSD-кэширования.

Особенности SSD-кэширования в RAIDIX

В RAIDIX реализован параллельный SSD-кэш, который имеет две уникальные особенности: разделение входящих запросов на категории RRC (Random Read Cache) и RWC (Random Write Cache) и использование Log-структурированной записи для собственных алгоритмов вытеснения.

1. Категории RRC и RWC

Пространство кэша разделено на две функциональные категории: для случайных запросов на чтение — RRC, для случайных запросов на запись — RWC. Для каждой из этих категорий есть свои правила попадания и вытеснения.

За попадание отвечает специальный детектор, который квалифицирует поступающие запросы.

Рисунок 4. Схема работы SSD-кэша в RAIDIX

Попадание в RRC

В область RRC попадают только случайные запросы с частотой обращения больше 2-х (ghost-очередь).

Попадание в RWC

В область RWC попадают все случайные запросы на запись, у которых размер блока меньше устанавливаемого параметра (по умолчанию 32KB).

2. Особенности Log-структурированной записи

Log-структурированная запись — это способ последовательной записи блоков данных без учета их логической адресации (LBA, Logical Block Addressing).

Рисунок 5. Визуализация принципа Log-структурированной записи

В RAIDIX Log-структурированная запись используется для заполнения выделенных областей (с установленным размером в 1 ГБ) внутри RRC и RWC. Эти области применяются для дополнительного ранжирования при перезаписи пространства кэша.

Вытеснение из буфера RRC

Выбирается самая холодная область RRC, и в нее перезаписываются новые данные из ghost-очереди (данные с частотой обращений больше 2-х).

Вытеснения из буфера RWC

Область выбирается по принципу FIFO, а затем из нее последовательно, в соответствии с LBA (Logical Block Address), вытесняются блоки данных.

Возможности SSD-кэширования в RAIDIX

Параллельная архитектура SSD-кэша в RAIDIX позволяет ему быть не просто буфером для накопления случайных запросов — он начинает выполнять роль «умного распределителя» нагрузки на дисковую подсистему. Благодаря сортировке запросов и особым алгоритмам вытеснения, сглаживание пиков случайной нагрузки происходит быстрее и с меньшим влиянием на общую производительность системы.

Алгоритмы вытеснения используют log-структурированную запись для более эффективного замещения данных в кэше. Благодаря этому снижается количество обращений к flash-накопителям и существенно сокращается их износ.

Сокращение износа SSD-накопителей

Благодаря детектору нагрузки и алгоритмам перезаписи суммарное количество write hits на массив SSD накопителей в RAIDIX составляет 1.8. В аналогичных условиях работа кэша второго уровня с алгоритмом LRU имеет значение 10.8. Это означает, что количество требуемых перезаписей на флеш-накопители в реализованном подходе будет в 6 раз меньше, чем во многих традиционных СХД. Соответственно, SSD-кэш в RAIDIX будет использовать ресурс твердотельных накопителей значительно эффективнее, увеличивая срок их жизни примерно в 6 раз.

Эффективность SSD-кэширования на различных нагрузках

Смешанную нагрузку можно рассматривать как хронологический перечень состояний с последовательным или случайным типом запроса. Системе хранения данных приходится справляться с каждым из этих состояний, даже если оно не является для нее предпочтительным и удобным.

Мы провели тестирование SSD-кэша, эмулируя различные рабочие ситуации с разными типами нагрузок. Сравнив полученные результаты со значениями системы без SSD-кэша, можно наглядно оценить прирост производительности при разных типах запросов.

Конфигурация системы:
SSD кэш: RAID 10, 4 SAS SSD, объем 372 GB
Основное хранилище: RAID 6i, 13 HDD, объем 3072 GB

У каждой реальной ситуации будет свой неповторимый «рисунок» нагрузки, и такое фрагментарное представление не дает однозначного ответа об эффективности SSD-кэширования на практике. Но оно помогает сориентироваться в том, где данная технология может быть наиболее полезна.

Заключение

Технология SSD-кэширования позволяет повысить производительность СХД при работе со смешанным типом нагрузки. Это доступный и простой способ получить эффективно работающую систему в случаях, когда HDD накопители не имеют физической возможности обеспечить желаемый результат.

При существующем разнообразии серверных задач и приложений, применение SSD-кэша в гибридных СХД становится все более привлекательным. Но следует помнить, что эта технология требовательна к условиям использования, и она не является универсальным решением всех проблем с производительностью.

SSD-кэш, реализованный в СХД RAIDIX, обладает особым набором свойств, который позволяет ему не только ускорять работу системы, но и продлевать срок используемых SSD-накопителей.

Как работают твердотельные накопители | HowStuffWorks

Вы приобрели первоклассный ноутбук с жестким диском емкостью 500 ГБ, и он отлично работает. У вас есть все ваши фотографии и видео, вся ваша музыкальная библиотека, пять незавершенных романов и множество приложений, упакованных на диски. Почему вам стоит подумать о замене жесткого диска на твердотельный накопитель? Разве папа не всегда говорил: «Если не сломано, не чини»?

Может быть, у папы не было жестких дисков. Суровая реальность такова, что жесткие диски могут выходить из строя и действительно выходят из строя, причем чаще, чем предполагают их технические характеристики.Например, производители жестких дисков оценивают надежность своих продуктов, используя показатель, известный как , среднее время наработки на отказ или MTBF . Типичный потребительский жесткий диск имеет рейтинг MTBF 500 000 часов, что означает, что в выборке протестированных дисков один отказ будет происходить каждые 500 000 часов тестирования. Это одна неудача каждые 57 лет, что звучит неплохо, не так ли? К сожалению, показатели MTBF вводят в заблуждение. Они исходят из статистической оценки, основанной на небольшом размере выборки и коротком промежутке времени.На самом деле, вы также захотите рассмотреть типичную гарантию и срок службы жесткого диска (от трех до пяти лет или около того), а также оценку MTBF. Поскольку у них нет движущихся частей, твердотельные накопители могут обеспечить повышенную надежность. Они могут рассчитать наработку на отказ до 2,5 миллионов часов, что, вероятно, означает, что срок службы устройства увеличится на несколько лет.

Еще важнее производительность твердотельных накопителей по сравнению с жесткими дисками. Благодаря отсутствию движущихся головок и вращающихся пластин твердотельные накопители могут получить доступ к одному фрагменту данных так же быстро, как и к любому другому фрагменту, даже если они находятся не в такой же близости.Скорость устройства проявляется во всех ключевых задачах ЦП, от загрузки системного программного обеспечения до открытия файлов и чтения и записи данных. В следующих пунктах сравниваются твердотельные и жесткие диски по этим важнейшим действиям:

Время загрузки (Windows 7): 22 секунды (SSD), 40 секунд (жесткий диск)

Скорость чтения-записи данных : 510-550 мегабайт в секунду (SSD), 50-150 мегабайт в секунду (HDD)

Скорость открытия файла Excel : 4 секунды (SSD), 14 секунд (HDD)

Все это складывается.Даже обычный пользователь заметит значительное увеличение производительности компьютера, оснащенного SSD. Но опытный пользователь действительно почувствует разницу. Дизайнеры игр, аниматоры и другие люди, создающие огромные выходные файлы, первыми начали использовать твердотельные накопители только из-за кумулятивного времени, которое они могли сэкономить при чтении и записи больших файлов. Сегодня геймеры, фотографы и все, кто редактирует графические или видеофайлы, оценят увеличение скорости, которое обеспечивает твердотельный накопитель.

Наконец, твердотельные накопители потребляют гораздо меньше энергии, чем традиционные жесткие диски, что означает, что они продлевают срок службы батареи и остаются более прохладными.Кроме того, они очень тихие, без жужжания и щелчков, которые характерны для жестких дисков. Вы оцените это больше, если вы часто путешествуете и часто ставите компьютер на колени, но даже если ваш ноутбук большую часть времени остается подключенным к док-станции, более прохладная и тихая машина может существенно повлиять на комфорт вашего пребывания. Рабочее пространство.

Конечно, нет совершенных технологий, да и твердотельные накопители далеки от этого. На следующей странице мы рассмотрим недостатки флэш-памяти NAND и выясним, почему сочетание технологий может быть лучшим решением.

Как работают твердотельные накопители?

В наши дни, покупаете ли вы новый компьютер или модернизируете старый компьютер, вы захотите купить твердотельный накопитель (SSD) вместо традиционного жесткого диска (HDD). Действительно, переход с жесткого диска на твердотельный накопитель — одно из лучших улучшений производительности ПК, которые вы можете сделать.

Но как? И почему? Что делает SSD такой прорывной технологией?

В этой статье вы точно узнаете, что такое твердотельные накопители, как на самом деле работают и работают твердотельные накопители, почему они так полезны, а также об одном серьезном недостатке твердотельных накопителей, о котором вам следует знать.Если вместо этого вам нужен совет по покупке, мы рекомендуем прочитать нашу статью о том, что следует учитывать перед покупкой SSD.

Понимание компьютеров и памяти

Чтобы понять, как работают твердотельные накопители и почему они так полезны, мы должны сначала понять, как работает память компьютера.Архитектура памяти компьютера разбита на три аспекта:

1. Кэш
2. Память
3. Накопитель данных

Каждый из этих аспектов выполняет важную функцию, определяющую их работу.

Кэш — это самый внутренний блок памяти. Во время работы ваш компьютер использует кэш как своего рода площадку для вычислений данных и процедур. Электрические пути к кэш-памяти самые короткие, что делает доступ к данным практически мгновенным. Однако кэш очень мал, поэтому его данные постоянно перезаписываются.

Память — это золотая середина. Вы можете знать это как RAM (оперативное запоминающее устройство). Здесь ваш компьютер хранит данные, относящиеся к активно запущенным программам и процессам. Доступ к ОЗУ медленнее, чем доступ к кешу, но лишь незначительно.

Диск с данными — это место, где все остальное хранится на постоянной основе. Здесь хранятся все ваши программы, файлы конфигурации, документы, музыкальные файлы, файлы фильмов и все остальное. Когда вы хотите получить доступ к файлу или запустить программу, компьютеру необходимо загрузить ее с диска данных в оперативную память.

Важно знать, что между ними существует огромная разница в скорости. В то время как кэш и оперативная память работают со скоростью нано секунд, традиционный жесткий диск работает со скоростью милли секунд.

По сути, диск с данными является узким местом: независимо от того, насколько быстро все остальное, компьютер может загружать и сохранять данные только с той скоростью, с которой диск данных может их обработать.

Здесь на помощь приходят твердотельные накопители.В то время как традиционные жесткие диски на порядки медленнее, чем кеш и оперативная память, твердотельные накопители намного быстрее. Это может значительно сократить время, необходимое для загрузки различных программ и процессов, и заставит ваш компьютер работать намного быстрее.

Как работают твердотельные накопители?

Твердотельные накопители служат той же цели, что и жесткие диски: они хранят данные и файлы для долгосрочного использования.Разница в том, что твердотельные накопители используют тип памяти, называемый «флэш-памятью», которая похожа на оперативную память, но в отличие от ОЗУ, которая очищает свои данные при выключении компьютера, данные на твердотельном накопителе сохраняются, даже когда он теряет питание.

Если вы разобрали типичный жесткий диск, вы бы увидели стопку магнитных пластин с иглой для чтения — что-то вроде проигрывателя виниловых пластинок.Прежде чем игла сможет читать или записывать данные, пластины должны повернуться в нужное место.

С другой стороны, твердотельные накопители используют сетку электрических ячеек для быстрой отправки и получения данных.Эти сетки разделены на разделы, называемые «страницами», и на этих страницах хранятся данные. Страницы сгруппированы в «блоки».

SSD-накопители называются «твердотельными», потому что у них нет движущихся частей.

Почему это необходимо знать? Потому что SSD могут записывать только пустые страницы в блоке.На жестких дисках данные могут быть записаны в любое место на пластине в любое время, а это означает, что данные могут быть легко перезаписаны. SSD не могут напрямую перезаписывать данные на отдельных страницах. Они могут записывать данные только на пустые страницы в блоке.

Итак, как твердотельные накопители обрабатывают удаление данных? Когда достаточное количество страниц в блоке помечено как неиспользуемое, SSD фиксирует данные всего блока в памяти, стирает весь блок, затем повторно фиксирует данные из памяти обратно в блок, оставляя неиспользуемые страницы пустыми.Обратите внимание, что стирание блока не обязательно означает, что данные полностью удалены. (Как безопасно удалить данные на SSD!)

Это означает, что SSD со временем становятся медленнее.

Когда у вас есть новый SSD, он полностью загружен блоками, заполненными пустыми страницами.Когда вы записываете новые данные на SSD, он может немедленно записать на эти пустые страницы с невероятной скоростью. Однако по мере того, как записывается все больше и больше данных, пустые страницы заканчиваются, и у вас остаются случайные неиспользуемые страницы, разбросанные по блокам.

Поскольку SSD не может напрямую перезаписывать отдельную страницу, каждый раз, когда вы хотите записать новые данные с этого момента, SSD должен:

1. Найдите блок с достаточным количеством страниц, помеченных как «неиспользуемые».
2. Запишите, какие страницы в этом блоке все еще необходимы
3. Сбросить все страницы в этом блоке на пустые
4. Перепишите нужные страницы в только что сброшенный блок
5. Заполните оставшиеся страницы новыми данными

По сути, после того, как вы пройдете все пустые страницы после покупки нового твердотельного накопителя, вашему диску придется пройти через этот процесс всякий раз, когда он захочет записать новые данные.Так работает большая часть флэш-памяти.

Тем не менее, по-прежнему намного быстрее , чем традиционный жесткий диск, и прирост скорости абсолютно оправдывает покупку SSD вместо жесткого диска.

Обратная сторона твердотельных накопителей

Теперь, когда мы знаем, как работает твердотельный накопитель, мы также можем понять один из его самых больших недостатков: флеш-память может выдержать только конечное количество операций записи, прежде чем она умрет.

Есть много научных данных, которые объясняют, почему это происходит, но достаточно сказать, что при использовании твердотельного накопителя электрические заряды в каждой из его ячеек данных необходимо периодически сбрасывать.К сожалению, электрическое сопротивление каждой ячейки немного увеличивается с каждым сбросом, что увеличивает напряжение, необходимое для записи в эту ячейку. В конце концов, необходимое напряжение становится настолько высоким, что запись в конкретную ячейку становится невозможной.

Таким образом, ячейки данных SSD имеют конечное количество операций записи.Однако это не значит, что SSD не прослужит долго! Ознакомьтесь с нашей статьей о среднем сроке службы жестких дисков, твердотельных накопителей и флеш-накопителей, если вы хотите узнать больше. Надеюсь, теперь вы лучше понимаете, как работают твердотельные накопители.

Борьба с головной болью или раздражением глаз? Это может быть компьютерное напряжение глаз! Темные темы для Windows могут помочь, особенно в темноте.

Читать далее

Джоэл Ли — главный редактор MakeUseOf с 2018 года.У него есть степень бакалавра наук. Кандидат компьютерных наук и более девяти лет профессионального опыта написания и редактирования.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Еще один шаг…!

Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.

Что такое SSD и как он работает? —

Обновлено 2 мая 2019 г.

Кратко о том, что такое твердотельные накопители и как они работают. Кроме того, вы поймете, почему хостинговые компании (и производители компьютеров) выбирают твердотельные накопители в качестве жесткого диска. Вот подсказка (скорость, надежность, скорость)…

Что такое SSD

Хостинг на твердотельных накопителях (SSD) — это премиальный вид веб-хостинга, который делает ваш сайт более быстрым и надежным для посетителей и клиентов.Производительность SSD — это то, что делает его предпочтительным вариантом по сравнению с традиционными жесткими дисками.

SSD или твердотельные накопители — это новейшие компьютерные запоминающие устройства, которые обычно используются в ноутбуках, настольных компьютерах и серверах высокого класса. Сегодня они широко используются в индустрии хостинга и крупными организациями для хранения данных в их серверной инфраструктуре. Твердотельные накопители хранят информацию во флэш-памяти и , а не в магнитной системе как на жестких дисках. Они не зависят от вращающихся дисков или движущихся частей — отсюда и название твердотельные — скорее, данные сохраняются в кластере банков памяти.По сути, твердотельные накопители — это просто увеличенные версии флэш-накопителя, который находится внутри сервера или компьютера.

Поскольку они используют энергонезависимую память для сохранения данных, твердотельные накопители не теряют никакой информации при сбоях системы из-за потери питания и других проблем. Они также на быстрее, бесшумны, надежны и энергоэффективны, чем традиционные жесткие диски .

Чтобы понять, как работают твердотельные накопители, взгляните на жесткие диски.Жесткие диски сохраняют данные на вращающихся магнитных дисках, называемых пластинами. У них есть приводной рычаг с головками чтения-записи. Рычаг помещает головки чтения / записи в правильное положение привода для записи или чтения данных. Поскольку головки должны быть выровнены с областью диска для чтения / записи данных (а диск постоянно вращается), потребуется некоторое время, прежде чем можно будет получить доступ к информации. Жесткому диску может потребоваться чтение из разных областей для загрузки файла или запуска программы, то есть может потребоваться подождать, пока диск вернется в правильное положение несколько раз, прежде чем он завершит выполнение команды.Если жесткий диск находится в состоянии низкого энергопотребления или находится в спящем режиме, пластинам может потребоваться несколько секунд, чтобы они набрали обороты и начали работу.

SSD служат той же цели, что и жесткие диски. Однако их отличает тот факт, что твердотельные накопители используют флеш-память, аналогичную оперативной памяти вашего компьютера, но в отличие от оперативной памяти, которая теряет данные в случае сбоя питания, информация на твердотельных накопителях остается неизменной. SSD не зависят от вращающихся дисков или движущихся частей ; вместо этого они используют полупроводниковые чипы для отправки и получения данных.Эти чипы разделены на страницы, на которых хранятся данные. Одно преимущество SSD должно быть очевидным. Поскольку у них нет движущихся частей, они могут работать со скоростью, намного превышающей скорости традиционных жестких дисков.

Не все хостинговые компании используют SSD или когда они это делают, делают дикие заявления о том, что они в 19 или 21 раз быстрее. Извините, на KnownHost, мы ИСПОЛЬЗУЕМ ТОЛЬКО SSD — и никто не в 2 раза быстрее нас, а тем более в 20 раз быстрее! Все наши серверы быстрые — мы не продаем хорошие и мусор — кто бы это сделал? Если вы покупаете хостинг, а компания предлагает хостинг в 20 раз лучше, чем их базовые планы — БЕГИ!

Оцените сверхвысокопроизводительные SSD VPS и облачные хостинговые решения KnownHost (для тех, у кого есть загруженные сайты) или наши планы Shared SSD и SSD реселлера (для небольших сайтов или только начинающих).

  Также читают: 
  Что такое технология Li-Fi - как она работает, применение и преимущества 
  Регистры сдвига - режимы, тип, применение, преимущества и недостатки 
 Система нумерации штрих-кода  - типы, структура, принцип работы, применение, преимущества и недостатки