TRIM za napredne uporabnike

V Computer! Total edition 4/2010 smo preizkusili pet SSD-jev s podporo za TRIM. Zaradi poenostavitve smo v testu predvideli lokacije, kjer lahko SSD shrani podatke. Pravzaprav se za to uporabljajo tako imenovane "strani" in "bloki". V tem članku bomo podrobneje preučili, kako delujejo strani, bloki in odnos s sistemom TRIM.

TRIM je ukaz, ki zagotavlja, da SSD ohranja optimalno zmogljivost zapisovanja. Delovanje TRIM-a je resnično mogoče razumeti le, če poznate strukturo SSD-ja. SSD shranjuje podatke na "straneh", ki so zbrane v "bloku". Za razumevanje teh konceptov morate najprej razmisliti o sestavi SSD-jev Multi Level Cell (MLC), kot je bila preizkušena v Computer! Total 4/2010. MLC-SSD je sestavljen iz milijard pomnilniških celic, vsaka pa lahko shrani več bitov. Urejena zbirka teh celic se imenuje stran in je najmanjša enota za shranjevanje ali branje datoteke v SSD. Velikost strani je običajno 4 KB. Torej, če shranite datoteko velikosti 1 KB, bo ta datoteka na SSD zasedla 4 KB.

Bloki

Blok je pomembna enota za SSD, ker je najmanjša zbirka "strani", ki jih mora SSD prebrati, da izbriše podatke. Blok je sestavljen iz 128 teh strani in je velik 512 KB. Zdaj je tako, da SSD deluje kot x število pomnilniških modulov v matriki RAID. To pomeni, da je datoteka razpršena po več pomnilniških modulih za največjo hitrost branja. Windows »govori« s SSD-jem prek logičnega naslavljanja blokov (LBA) in spremlja, kateri bloki se uporabljajo in kateri so na voljo. Ker SSD deluje s stranmi, mora krmilnik SSD pretvoriti ukaze LBA. Ukaz sistema Windows za prepisovanje datoteke SSD (če je mogoče) prevede v prazno stran. Če ni praznih strani, morajo biti strani najprej prazne.

Zamuda pri pisanju

Težava se pojavi, če ni na voljo dovolj praznih strani za shranjevanje datoteke, ko je na voljo več kot dovolj prostora v skladu z indeksom sistema Windows. Konec koncev se datoteka dejansko nikoli ne izbriše, ko je dan ukaz. To se zgodi le, če prostor, ki ga zaseda zadevna datoteka, prepišejo novi podatki. Težava pri tem je, da SSD ne more neposredno prepisati strani z deli datotek, ki niso več v uporabi. SSD mora najprej prebrati bloke in jih shraniti v svoj začasni pomnilnik, ker je podatke mogoče tam samo izbrisati. V začasnem pomnilniku se ustrezne strani izpraznijo in nato celoten blok s praznimi stranmi znova postavi na SSD, nato pa so te strani na voljo za nove podatke. To upočasni postopek pisanja trikrat ali več.

TRIM

Reševalni angel za te situacije je TRIM. To je ukaz, ki ga Window 7 med brisanjem pošlje SSD-ju. Ta ukaz upravljavcu SSD-ja sporoči, katere strani je mogoče dejansko izbrisati, in da SSD deluje tako, da prebere bloke in izprazni strani, napolnjene z datotekami (in katere Windows lahko prepiše). Na ta način SSD ostane v optimalnem stanju, saj ima na zalogi dovolj praznih strani, dodelitev pisanja pa je vedno mogoče optimalno izvesti. Korak za korakom vam pokažemo, kaj se zgodi, ko SSD zapisuje in briše datoteke, in kako TRIM zagotavlja, da je na voljo vedno dovolj strani.

1. Prazen SSD

Predstavljajte si, da imamo SSD s kapaciteto natančno 1 blok. Prazen blok s 512 KB na trdem disku vsebuje 128 praznih strani s 4 KB.

2. Napišite datoteko

Napisati želimo datoteko velikosti 12 KB, ki bo zapolnila 3 strani velikosti 4 KB (modra).

3. Napišite drugo datoteko

Nato želimo napisati še 8 KB datoteko (vijolično). Skupaj smo dali v uporabo 20 KB. Torej imamo še vedno 512 KB - 20 KB = 492 KB brezplačno ali 123 brezplačnih strani.

4. Izbriši datoteko

Zdaj bomo izbrisali 8 KB datoteko (vijolična). Glede na Windows ima naš SSD še vedno na voljo 512 KB - 12 KB = 500 KB. Vendar naš SSD še vedno beleži 123 praznih strani in 2 strani s podatki, ki jih je mogoče izbrisati.

5. Shrani datoteko

Zdaj pišemo 4 KB (zeleno). Dve strani, ki vsebujeta informacije z »podatki, ki jih je treba izbrisati«, SSD preskoči. Najprej se zapolnijo prazne strani.

6. TRIM v službi

S podporo za TRIM sistem Windows 7 skupaj z dejanjem brisanja pošlje ukaz TRIM. Posledično krmilnik SSD-ja ve, da je te podatke dejansko mogoče izbrisati. Ko SSD nekaj časa nima kaj početi, bo SSD celoten blok s 512 KB, katerega del je ukaz TRIM določil za brisanje, premaknil v začasni pomnilnik. Tu bo datoteka (vijolična), ki jo je izbrisal ukaz TRIM, dejansko izbrisana.

7. Strani se izbrišejo

Zdaj lahko 2 strani izpraznite in celoten blok vrnete nazaj. Lahko si predstavljate, kdaj boste izbrisali datoteko z 10 MB, moramo skupaj izbrisati 2560 strani. Če so nato tudi razdeljeni na različne bloke, je treba prebrati veliko podatkov. Čeprav blok vsebuje samo 4 KB datoteke, je treba za brisanje 4 KB dela prebrati 512 KB. TRIM zagotavlja, da se to zgodi, ko SSD-ja ne uporabljate.