Geekly articles weekly

الحقيقة الكاملة حول المنطقة الاحتياطية SSD ، وما إذا كانت هناك حاجة إليها على الإطلاق

مرحبا Giktayms! يوصي العديد من مصنعي SSD بترك مساحة غير مخصصة أو بعض المساحة الخالية على SSD للحصول على أداء أفضل. سنحاول معرفة ما إذا كانت هناك حاجة إلى منطقة SSD احتياطية على الإطلاق ، وكيف تؤثر على أداء محركات الأقراص. حسب التقليد ، كل التفاصيل تحت القطع.



القليل عن الشيء الرئيسي


آخر مرة أخبرناكم بكيفية عمل الذاكرة المحمولة. يميز مبدأ تشغيلها بشكل مثالي الصورة أدناه. تم مسح الكتلة (X) للتسجيل اللاحق بسبب وجود كتلة حرة (Y) - تمت كتابة صفحات جديدة إلى الكتلة (X) ثم إلى (Y) ، وبعد ذلك تم مسح الكتلة (X).



هذا مجرد مثال واحد لكيفية عمل الفلاش. خلاصة القول هي أنه عندما يكون هناك الكثير من المساحة الحرة على SSD ، فهناك الكثير من الكتل مثل (Y). على الرغم من أن سرعة وحدة التحكم نفسها ثابتة ، فقد يختلف أداء محرك الأقراص نفسه. كلما كانت الكتل الخالية في الذاكرة المحمولة أقل ، زادت العمليات التي يجب إجراؤها قبل كتابة البيانات ، مما يعني أن محرك الأقراص سيعاني من سرعة العمل. على سبيل المثال ، عند ملء SSDs بنسبة 98 ٪ ، هناك كتل أقل وأقل حرية. هناك سؤال واحد فقط: ماذا يحدث إذا بدأت خلال محرك الأقراص المزدحم هذا بتسجيل كميات كبيرة من البيانات؟ هذا هو المكان الذي تكون فيه منطقة SSD الاحتياطية مفيدة.

ما هي منطقة النسخ الاحتياطي ، ولماذا هي ضرورية؟


في الواقع ، لا تتعرف أنظمة التشغيل على سعة الذاكرة الكاملة لمحركات أقراص SSD. يتم تخصيص منطقة SSD الاحتياطية أو ما يسمى منطقة الغيار وفقًا لمبدأ التوفير الزائد وتكون مرئية فقط لوحدة التحكم. لفهم كيفية عملها ، من المفيد النظر في كيفية قياس سعة محركات الأقراص الصلبة بالفعل.

يتم قياس سعة SSD بالجيغابايت (البادئات العشرية) وغيغابايت (البادئات الثنائية). إذا كان 1 غيغابايت في غيغابايت واحد ، ثم ~ 1،074 × 10 غيغابايت في بايت الطاقة التاسعة في غيغابايت. تشير الشركات المصنعة ، بما في ذلك OCZ ، إلى السعة بالجيغابايت ، بينما يحسب نظام التشغيل الجيجابايت. وبسبب هذا ، اتضح أنه في الواقع سعة التخزين أقل من المعلنة.

هنا ، على سبيل المثال ، إحصائيات مثيرة للاهتمام على أحد محركات الأقراص. لديه 264 غيغابايت NAND على متن الطائرة ، ولكن فقط 186 غيغابايت متاحة للمستخدم مع 200 غيغابايت المعلن عنها من قبل الشركة المصنعة. يتم استخدام ما تبقى من SSD كمنطقة احتياطية لتحسين أداء محرك الأقراص والتحمل.


عادة ، تبلغ مساحة النسخ الاحتياطية حوالي 7 ٪ من إجمالي سعة NAND. لحساب السعة الحقيقية لمحركات أقراص SSD في GiB ، من الضروري تقسيم السعة بالجيغابايت على 1.073741824. في حالة محرك 256 جيجا بايت ، سيكون هذا 238.4 جيجا بايت. يتم استخدام ما تبقى من SSD كمنطقة احتياطية. للتوضيح ، دعونا نلقي نظرة مرة أخرى على كيفية عمل الذاكرة المحمولة.

غالبًا ما يُسأل عن سبب سعة بعض محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة 120/240/480 غيغابايت ، والبعض الآخر بسعة 128/256/512 غيغابايت. في حالة OCZ ، يكون الحجم المادي لهذه الأزواج من سعات الدفع هو نفسه. يكمن الفرق في مقدار الاحتياطي لنماذج مختلفة: مع الأحجام الكاملة من 128/256 / 512 جيجابايت لا يوجد احتياطي ، ول 120/240 / 480 جيجابايت هناك منطقة احتياطي لا يمكن للمستخدم الوصول إليها.


يتم عرض العلاقة بين تضخيم الكتابة ومنطقة الغيار جيدًا في تقرير معمل أبحاث IBM:

كما ترى ، كلما كانت مساحة الغيار أكبر ، كلما انخفض كسب الكتابة. نظرًا لوجود مثل هذه العلاقة بينهما ، يوصي المصنعون بعدم تحميل محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة تمامًا ، ولكن يتركون 10٪ إلى 20٪ من المساحة الخالية. لماذا تحتاج SSDs بشكل عام إلى منطقة احتياطية؟


أولاً ، ما يسمى بجمع القمامة ، الذي قمنا بتفكيكه في الصورة الأولى ، أقل احتمالية لأن نظام التشغيل لا يمكنه الوصول إلى منطقة الغيار وملء كتل الذاكرة المجانية - وبالتالي ، يمكن لوحدة التحكم الوصول إلى المزيد كتل الذاكرة. لذلك ، يحتوي SSD دائمًا على كتل مجانية "في الاحتياطي" ، وهو أمر مهم. بالإضافة إلى ذلك ، إذا فشلت إحدى كتل الذاكرة ، فستتحرر وحدة التحكم من منطقة النسخ الاحتياطي. أيضًا ، تؤثر منطقة الغيار على تسوية التآكل: إذا كانت البيانات مكتوبة على نفس الكتلة ، فسيتم استنفاد موارد محرك الأقراص عن طريق زيادة عدد دورات إعادة كتابة الكتل. يقوم جهاز التحكم بتوزيع البيانات بالتساوي ، وبالتالي معادلة التآكل.

ماذا عن الأداء؟


من المهم جدًا أن يكون لدى الشركات محركات أقراص تحتوي على مساحة كبيرة من النسخ الاحتياطي ، حيث توجد هجمات في الغالب باستخدام بيانات عشوائية. كلما زاد عدد الكتل في منطقة الغيار تحت تصرف وحدة التحكم ، زادت احتمالية أن تعمل وحدة التحكم بشكل صحيح ولن ينخفض ​​أداء SSD حتى في ظل الحمل الثقيل. لدى OCZ حلول مؤسسية ممتازة لهذه الحالات - Z-Drive 6000 NVMe و Toshiba Hawk 4R (THNSN8) و Hawk 4E (THNSN8). 2900 ميجابايت / ثانية للقراءة و 1900 ميجابايت / ثانية للكتابة ، سعة تصل إلى 6.4 تيرابايت.



لكننا لن نؤسس ، سنُظهر بشكل أفضل كيف يعتمد أداء محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة على حجم منطقة النسخ الاحتياطي باستخدام الاختبارات. للقيام بذلك ، خذ أحد محركات الأقراص مع وحدة تحكم غير محسنة لزيادة مساحة الاحتياطي وقم بزيادة حجم مساحة الغيار تدريجيًا من 12٪ إلى 50٪. تم استبعاد الخيار الأخير في المنزل ، بالطبع ، ولكن من المهم فهم النقطة.

سنقارن بمؤشر IOPS - عدد عمليات الإدخال والإخراج - بعبارة أخرى ، عدد الكتل التي تتم قراءتها أو كتابتها إلى الوسيط. وبالتالي ، كلما ارتفعت هذه القيمة ، كان ذلك أفضل. يتم تعريف IOPS على أنه حاصل السرعة وحجم الكتلة أثناء العملية. أولاً ، خذ قرص SSD مع منطقة احتياطي قياسية (حوالي 7٪). فيما يلي المؤشرات التي يمكن أن يتباهى بها في الاختبارات:


الآن ، لنقم بتجربة صغيرة - قم بزيادة مساحة الاحتياطي إلى 12٪ وقياس IOPS مرة أخرى.


الفرق صغير ، لكنه لا يزال مرئيًا - لقد زاد IOPS بوضوح. حسنًا ، لن نتوقف هنا ، سنزيد مساحة الاحتياطي إلى 25٪ - ربع محرك الأقراص متوفر الآن فقط لوحدة التحكم.


نعتقد أن كل شيء واضح بدون كلمات. ومع ذلك ، فإن إعطاء الكثير إلى منطقة الاحتياطي أمر غير عملي بشكل واضح ، حيث أن 3/4 SSDs فقط تصبح مفيدة. ومن غير المحتمل أن يكرر شخص ما هذا في المنزل ، ومع ذلك ، من أجل نقاء التجربة ، ما زلنا نقوم بذلك. نعم ، سنقوم بزيادة مساحة الغيار إلى 50٪.


التغييرات في الأداء ملحوظة ، لكنها بالتأكيد ليست كافية لإعادة نصف محرك الأقراص احتياطيًا. هذا ببساطة غير عملي ، لأن زيادة الأداء في هذه الحالة لن تكون قادرة على تعويض السعة المفقودة لمحرك الأقراص ذي الحالة الثابتة. شيء واحد مؤكد: حجم منطقة النسخ الاحتياطي يؤثر حقا على أداء محرك الأقراص. إذا قررت تكرار مثل هذا الاختبار مع أقراص SSD الخاصة بك ، ضع في اعتبارك أن النتائج قد تختلف اعتمادًا على وحدة التحكم ، والبرامج الثابتة ، وفي الواقع ، الشركة المصنعة وطراز محرك الأقراص نفسه.

بالإضافة إلى الأداء ، تقلل منطقة الغيار أيضًا من تآكل محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة وتطيل عمرها. ليست هناك حاجة لإجراء أي اختبارات هنا: من الواضح أنه إذا تم تنفيذ عمليات قراءة / كتابة أقل ، فسيتم أيضًا تقليل كمية البيانات المكتوبة. لذا كلما كبرت المساحة الاحتياطية ، زادت مدة محرك الأقراص بالنسبة لك (ولكن لا يجب إساءة استخدامها ، كما قلنا).

كيفية تغيير حجم منطقة النسخ الاحتياطي في SSD؟


بشكل نموذجي ، يمنح المصنعون هذه الفرصة في مرافقهم الخاصة لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. في OCZ ، يتم تنفيذ ذلك بكل بساطة وسهولة باستخدام الأداة المساعدة الخاصة Guru SSD - فهو لا يراقب حالة SSD فحسب ، بل يراقب SMART أيضًا ، ويتضمن أمر TRIM ، ويقوم بالتحقق تلقائيًا من البرامج الثابتة الجديدة - بشكل عام ، وهو مساعد لا غنى عنه لمستخدمي محركات الأقراص لدينا. لقد قدمنا لك بالفعل الأداة المساعدة نفسها ، لذلك سننتبه فقط لعلامة التبويب المطلوبة في حالتنا.

انتقل إلى علامة التبويب "الموالف" وتمتع بالوصول ليس فقط لتنشيط القطع ، ولكن أيضًا لإعداد الإعداد أثناء التنقل: فقط اسحب شريط التمرير واختر حجم منطقة النسخ الاحتياطي بنفسك. في حالتنا ، على سبيل المثال ، من الممكن زيادة مساحة الغيار إلى 134 جيجابايت - على الرغم من حقيقة أن حجم محرك الأقراص نفسه هو 480 جيجابايت. تبين ما يقرب من 28 ٪.

إذا كنت ترغب في القيام بذلك بنفسك ، فما عليك سوى إخفاء جزء من محرك الأقراص من نظام التشغيل - اترك مساحة غير مخصصة عليه.


رعاية محركات الأقراص الخاصة بك!


بالطبع ، حتى بدون التلاعب في منطقة النسخ الاحتياطي ، فإن محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة سيستمر لفترة طويلة: فقد كانت فائدة معظم الأساطير حول هشاشة SSD قادرة على التبديد. كلما أمكن ، يجب حماية محركات الأقراص ، بالطبع ، ولكن فقط إذا لم يحد ذلك من احتياجاتك. أسهل طريقة هي ترك 10 إلى 20٪ من SSD المتاح لك: إنه لك ، وليس وحدة التحكم.

Source: https://habr.com/ru/post/ar393131/

More articles:


All Articles