SSD Reboot

Storage & Speicher | HT4U.net | Seite 5

TRIM löscht nicht!


Lange hatten die SSDs den Nachteil, dass die Garbage Collection auch unnötige Daten umsortieren mussten. Die Ursache war, dass sie nicht mitbekamen, wenn das Betriebssystem in seinem Dateisystem eine Datei löschte. Das Betriebssystem ändert dazu beispielsweise nur einen Eintrag in der Master File Table des NTFS-Dateisystems, wo stets vermerkt wird, welche Blöcke zu welcher Datei gehören.

Diese kleine Änderung schlägt sich auch direkt auf der SSD nieder, aber eben dort, wo die Master File Table gespeichert ist und nicht in den Zellen, Seiten und Blöcken, wo die eigentlichen Daten der zu löschenden Datei liegen.

Um dieses Problem zu entschärfen, wurde im ATA (Advanced Technology Attachment)-Datentransferstandard, auf dessen Grundlage die Laufwerke mit dem System kommunizieren, ein Kommando namens TRIM eingeführt. Dieses Kommando muss von Betriebssystem und SSD unterstützt werden. Das Betriebssystem kann der SDD auf diese Weise mitteilen, welche Seiten und Blöcke nicht mehr benötigt werden, weil die entsprechende Datei im Dateisystem gelöscht wurde. Mit dieser Information kann die SSD diese Seiten sofort als frei markieren und wenn alle Seiten in einem Block frei sind, kann dieser sogleich gelöscht werden. Dadurch stehen mehr leere, entladene Blöcke zur Verfügung und die Performance steigt, da die Wahrscheinlichkeit für zeitraubende read-modify-writes sinkt. TRIM löscht also nichts direkt, gibt aber dem SSD-Controller die nötigen Informationen, damit dieser nicht unnötige Daten mit der Garbage Collection umsortiert, die eigentlich keinen mehr interessieren und damit er Blöcke identifizieren kann, deren Seiten aus Sicht des Dateisystems alle nicht mehr gebraucht werden.

Geschwindigkeit


Der Geschwindigkeitsvorteil von SSDs gegenüber Festplatten ruht auf zwei Pfeilern: der niedrigen Zugriffszeit und Parallelität. Die geringe Zugriffszeit ist dabei der ausschlaggebende Faktor. Diese Größe besagt, wie lange es dauert, bis ein Laufwerk die Daten unter einer bestimmten Adresse gefunden hat.

Bei Festplatten für den Heimbereich schwankt die mittlere Zugriffszeit in der Regel / Praxis zwischen 6 und 20 Millisekunden, da stets der Lese- und Schreibkopf an die entsprechende Position bewegt werden und zudem gewartet werden muss, bis die korrekte Stelle der rotierenden Platte am Lesekopf vorbeikommt. SSDs erledigen solche Zugriffe dagegen meist deutlich zügiger – in aller Regel klar unter 0,5 Millisekunden. Da in der Praxis häufig viele verteilte Zugriffe stattfinden, summiert sich der Zeitvorteil dementsprechend sehr schnell und das System spricht deutlich schneller auf Anfragen an.

Der andere Performancepfeiler ist die Parallelität. SSDs enthalten normalerweise mehrere Flashbausteine, die vom Controller parallel angesprochen werden können. Wenn eine Datei ausreichend groß ist, kann der SSD-Controller die Datei aufteilen und auf mehrere Speicherchips gleichzeitig verteilt schreiben.

Bild: SSD Reboot

Dieser Effekt kommt daher nur bei größeren, sequentiellen Schreibzugriffen zum Tragen. Und er ist der Grund dafür, dass die sequentielle Schreibrate bei unterschiedlich großen Modellen einer Typreihe differiert. Wenn es in einer Typreihe ein 120 GB Modell mit 4 Flashbausteinen und ein 240GB Modell mit acht Flashbausteinen gibt und der verwendete Controller mindestens acht Bausteine gleichzeitig ansprechen kann, so können sehr große Dateien im Idealfall auf dem 240-GB-Modell doppelt so schnell geschrieben werden.

Bei kleinen Schreibzugriffen hilft es nichts, da diese sich nicht aufteilen lassen. Hier kommt es nur dann zu höheren Geschwindigkeiten, wenn das Betriebssystem mehrere kleine Dateien gleichzeitig an den Controller zum Schreiben übergibt. In den Benchmarks sieht man das an den Messungen mit höheren Warteschlagentiefen (queue depth).

 



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