Что такое SSD и нужен ли он? Оптимизация Windows для использования SSD диска: мифы и реальность От чего портятся ssd

SSD, или твердотельный накопитель, сильно отличается от классических жестких дисков по принципу внутреннего устройства и работы, поэтому некоторые операции, которые можно делать на HDD, на SSD могут привести к ухудшению быстродействия и излишней трате ресурса накопителя. О таких операциях и поговорим с этой статье.

Не следует использовать для подключения SSD интерфейс SATA 2 или SATA 1

Данная особенность касается в основном старых компьютеров и ноутбуков. Дело в том, что современные твердотельные накопители имеют скорости чтения и записи на уровне 500-600 МБ/с, что близко к пределу SATA 3 в 6 Гб/с (750 МБ/с), но все же меньше его - поэтому SSD, подключенные по такому интерфейсу, смогут работать на максимальных скоростях. В случае же с SATA 2 и 1 их пропускные способности всего 3 и 1.5 Гб/с (соответственно 375 и 187.5 МБ/с), поэтому подключенные по ним SSD не смогут работать на полных скоростях, хотя прирост скорости в сравнении с обычными жесткими дисками все равно будет (так как у SSD сильно меньше задержка, да и скорости пользовательских HDD находятся на уровне всего 100 МБ/с). В случае со старыми материнскими платами ничего не сделаешь - придется подключать SSD к старым ревизиям SATA. А вот в случае с ноутбуками можно сделать хитрее: часто для добавления SSD в систему используют Optibay - коробку, в которую помещают накопитель и устанавливают на место дисковода:


При этом дисковод обычно работает по интерфейсу SATA 2, когда жесткий диск в ноутбуке подключен по SATA 3. Поэтому имеет смысл SSD поставить на место HDD, чтобы он мог работать с максимальной скоростью, а жесткий диск поставить в Optibay, потому что скорости SATA 2 ему более чем хватит.

Не следует делать дефрагментацию SSD

При записи какого-либо файла на накопитель система пытается его записывать в последовательно идущие кластеры. Однако если этого сделать не получается - система ищет свободные кластеры и записывает части файла в них. В итоге получается, что один файл может быть записан в нескольких местах диска сразу, и поэтому в случае с жестким диском для прочтения такого файла приходится несколько раз переносить и позиционировать считывающую головку, что занимает достаточно много времени. Процесс дефрагментации позволяет, насколько это возможно, собрать разрозненные части файла вместе для уменьшения времени его чтения.

В случае с SSD не нужно совершать никаких механических действий для прочтения части файла в другом кластере, поэтому время доступа к любой ячейке, будь она хоть следующей, хоть в другом месте накопителя, совершенно одинаково - а значит дефрагментация теряет свой смысл. Более того, при дефрагментации происходит перезапись файлов так, чтобы они в итоге были записаны одним куском, и так как SSD имеет ограниченное число циклов перезаписи - получается что они тратятся впустую.

Не следует использовать SSD в Windows XP, Vista и других системах, не поддерживающих TRIM

TRIM - это команда интерфейса ATA, позволяющая операционной системе уведомить твердотельный накопитель о том, какие блоки данных уже не содержатся в файловой системе и могут быть использованы накопителем для физического удаления. Если система не поддерживает TRIM, то вы по сути просто не сможете удалить файл с SSD. Поэтому, когда вам нужно будет что-то записать на SSD, придется данные не записывать, а перезаписывать, что сильно уменьшит скорость работы накопителя. К тому же невозможность удаления данных дает потенциальную возможность их прочесть, что может быть небезопасно, если данные конфиденциальные.

Не следует полностью заполнять SSD

На любом SSD всегда есть заполненные блоки, частично заполненные блоки и пустые блоки. В пустой блок скорость записи максимальна - не нужно проводить никаких дополнительных операций. А вот если блок частично заполнен, то для записи в него приходится сначала переносить изначально записанную на него информацию в кэш, изменять ее, дополняя новой, и только потом записывать из кэша обратно в блок - все это занимает время и в результате сильно снижает скорость работы с накопителем. Соответственно пока на SSD есть свободные блоки - система записывают информацию в них и скорость записи высока. Когда они кончаются - начинается запись в частично заполненные блоки и скорость сильно падает. Практика показывает, что SSD несильно теряет в скорости, если он занят не более чем на 80% - то есть на накопителе в 240 ГБ стоит оставлять около 50 Гб свободно.

Не следует использовать SSD как хранилище больших объемов данных

Разумеется, на SSD можно хранить все те файлы, что и на HDD. Но есть типы данных, скорость работы с которыми мало зависит от типа накопителя: к примеру, не имеет смысла хранить свою коллекцию музыки или фильмов на SSD, ведь на жестком диске они будут проигрываться так же быстро, но при этом не тратя циклы перезаписи твердотельного накопителя. По той же самой причине не стоит закачивать из интернета файлы на SSD (за исключением, пожалуй, установщиков программ) - скорость интернета пока еще сильно меньше скорости записи на HDD, поэтому время закачки будет то же, а вот время жизни SSD можно будет продлить.

Жёсткие диски против SSD

Выбор очевиден. Компьютерные энтузиасты, которые уже опробовали в работе SSD-накопители, почувствовали разницу и не хотят возвращаться обратно к использованию механического диска в качестве системного. Минусы SSD - значительно более высокая цена, небольшая ёмкость - по мере развития технологии, постепенно исчезают.

Достоинства накопителей на флэш-памяти невозможно игнорировать: незначительное время доступа, высокая скорость передачи данных, превосходная производительность операций ввода/вывода. Отметим также механическую надёжность, низкое потребление энергии и бесшумную работу.

В данный момент, столь много производителей предлагают SSD-накопители, что отделить зёрна от плевел не так уж просто. Если вы сразу перейдёте на страницу с тестовыми графиками, то сможете убедиться, насколько SSD превосходят жёсткие диски. Даже если не искать самый быстрый твердотельный накопитель, а взять за точку отсчёта производительность самой недорогой модели, даже такой накопитель окажется во много раз быстрее любого жёсткого диска!

Плюсы и минусы SSD

Сложно оценить преимущества SSD на основе тестов, которые предназначены для сравнения разных накопителей между собой, относительно других способов апгрейда (новый процессор, графическая карта).

В результате рядовым пользователям, стремящимся собрать современный производительный ПК, можно посоветовать купить небольшой SSD-диск и хранить большую часть файлов на жёстком диске, потратив основную часть средств на обновление других компонентов ПК.

Если опросить несколько обычных пользователей, какой компьютер они хотели бы иметь, то ответы, скорее всего, будут похожи. Процессор на архитектуре Sandy Bridge, не менее 4 Гбайт оперативной памяти, хорошая графическая карта. Набор "по умолчанию" включает жёсткий диск, но про SSD-накопители обычно речи не идёт. Это не правильно.

Было бы уместно пожертвовать парой сотен гигагерц тактовой частоты процессора, дополнив жёсткий диск системным SSD-накопителем объёмом около 60 Гбайт. Так вы сможете получить практически все преимущества SSD-технологии, не разорившись на преобритении твердотельного диска большого объёма.

Поверхностный взгляд не всегда верен

Наше мнение, как правило, основывается на реальных, сравнимых данных. Накопитель объёмом 2 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин смотрится, без сомнения, более привлекательно, чем старая модель 120 Гбайт и 5400 об/мин. Если раньше пропускная способность интерфейса SATA составляла 300 Мбайт/с, то сейчас она достигла 600 Мбайт/с. Как видим, эволюция налицо, но для многих подобные цифры значат больше, чем реальные результаты.

В данном случае, мы имеем сразу две проблемы. Во-первых, слишком мало пользователей знает, что использование твердотельного диска действительно может значительно ускорить работу приложений. Вторая проблема - небольшой объём и высокая стоимость SSD.

Но стоит вновь повторить: любой современный SSD, независимо от модели, на порядок быстрее любого жёсткого диска. Проиллюстрируем данный факт, сравнив простенький SSD с одним из самых мощных накопителей на магнитных пластинах.

Samsung 470 Series vs. Seagate Barracuda XT

HDD: Seagate Barracuda XT, 3 Тбайта

Мы остановили свой выбор на жёстком диске класса hi-end, который сочетает высокую для HDD производительность и большую ёмкость. Накопителю Seagate вполне по силам представлять в данном сравнении HDD как класс. Это современный жёсткий диск объёмом 3 Тбайт - не максимально на сегодняшний день, но такого объёма достаточно почти для любого ПК.

Скорость вращения шпинделя – 7200 об/мин. Как накопитель последнего поколения, Seagate Barracuda XT сочетает высокую скорость последовательного чтения и записи данных, достойное - для жёсткого диска - время отклика, относительно высокую производительность операций ввода/вывода. Диск оснащён новейшим интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Впрочем, учитывая реальную пиковую производительность 160 Мбайт/с, это явно лишь рекламный ход: достаточно было ограничиться предыдущей версией интерфейса SATA.

Seagate XT относится к верхней ценовой планке (около $250). Он придётся по душе тем пользователям, которые предпочитают современное "железо", но пока с опаской поглядывают в сторону SSD. На диск распространяется пятилетняя гарантия Seagate.

В качестве альтернативы выступают винчестеры Hitachi Deskstar 7K2000 и 7K3000 (оба по 3 Тбайта), Western Digital Black Edition 2 Тбайт. Подробнее о современных "тяжеловесах" из мира HDD вы можете узнать в материале на нашем сайте "Четыре HDD объёмом 3 Тбайт" .

SSD: Samsung 470 Series, 128 Гбайт

Представители данной линейки Samsung ранее неоднократно использовались нами как референсные в различных тестах, но сегодня эти диски уже не являются самыми новыми и лучшими (см. наш материал Samsung SSD 830-й серии , посвящённый новой линейке корейских твердотельных накопителей).

470-я серия представлена дисками объёмом 64, 128 и 256 Гбайт, оснащённых морально устаревающим интерфейсом SATA 3 Гбит/с. Если сравнить накопитель Samsung 470-й серии с последними моделями Crucial, Intel и многочисленным дискам на базе контроллера SandForce второго поколения, то он не выглядит столь современно.

В конечном итоге, твердотельный диск Samsung 470-й серии обеспечивает скорость передачи данных до 260 Мбайт/с. Некоторые же новейшие модели SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с в операциях на последовательную передачу данных способны перейти рубеж 500 Мбайт/с. Разница значительна. Наша же позиция в данном случае состоит в том, что даже предыдущее поколение твердотельных накопителей значительно опережает любые жёсткие диски, включая самые современные модели.

Samsung, Intel и Toshiba разрабатывают и производят компоненты SSD на собственных предприятиях (единственное исключение - серия Intel SSD 510, в которой используется контроллер Marvell). Все три вендора выпустили достаточное количество прошивок для устранения проблем с firmware, так что ни один из них не совершенен. Суть в том, что даже если диск Samsung 470-серии - это не совсем то, о чём мечтают компьютерные энтузиасты, данный накопитель вполне соответствует по характеристикам стандартному SSD "среднего класса", и в данном смысле его выбор обоснован с учётом задачи данного обзора. Если же вас заинтересовал вопрос сравнения производительности более свежих моделей SSD, можно ознакомиться с результатами соответствующих тестов на страницах нашего сайта.

Сравнение характеристик

Производительность

Как вы сможете видеть в видеоролике в конце данной статьи, SSD-накопитель может заметно ускорить современный компьютер - идёт ли речь о скорости запуска приложений, загрузке уровней в играх или импорте большого объёма данных. Почему так происходит?

Прежде всего, успех SSD связан со значительно более высокой скоростью передачи данных. Жёсткие диски 2,5” достигают 60-100 Мбайт/с, 3,5” - 100-150 Мбайт/с. Причём, эти показатели отражают производительность HDD в самых благоприятных для них условиях. Характеристики, которые любят приводить вендоры в спецификациях к той или иной модели HDD, относятся к операциям последовательного чтения/записи данных - здесь отставание жёстких дисков проявляется в наименьшей степени. Когда головка жёсткого диска переходит на другой раздел/сектор диска, скорость операций стремительно снижается.

Режимы использования диска, в которых на первый план выходит производительность ввода/вывода, не относятся к благоприятным для HDD. Примером является загрузка Windows, предполагающая считывание огромного количества мелких блоков данных. Здесь при сравнении жёсткого диска с SSD картина ещё более печальна.

Скорость передачи данных в таких режимах падает до нескольких Мбайт/с. Это касается даже самых новых и производительных моделей HDD. Таким образом, жёсткие диски неплохо справляются с последовательным копированием файлов большого объёма, но их применение в качестве системного накопителя не оптимально.

SSD для хранения данных использует флэш-память. Такие накопители состоят из множества ячеек памяти, которые используются параллельно друг другу и взаимодействуют с контроллером через несколько каналов передачи данных. Подобная архитектура способна обеспечить скорость последовательного чтения от пары сотен Мбайт/с до рекордных значений – более 550 Мбайт/с. Впрочем, как мы уже отметили, в последовательной передаче данных жёсткие диски также проявляют себя неплохо.

Критичный режим для SSD – операции записи данных, так как записаны могут быть только блоки данных определённого размера. Если нужно записать на диск всего нескольких бит, потребуется целая серия операций - чтение, стирание и финальная перезапись одного-двух блоков.

Таким образом, нередка ситуация, когда сотни Мбайт/с на практике оборачиваются всего лишь несколькими десятками. Но пока мы говорим о блоках размером около 4 кбайт, которые используются современными файловыми системами, SSD всё же остаются в 10-20 раз быстрее HDD, обеспечивая производительность на уровне десятков Мбайт/с, в то время как в случае жёстких дисков она падает до кбайт/с из-за задержек при позиционировании головки. В реальной работе такая разница не просто заметна, а бросается в глаза.

Расход энергии и нагрев

SSD потребляют, максимум, несколько ватт. Жёсткие диски могут израсходовать 10 Вт в час или даже больше в случае активного копирования файлов. Современные SSD вообще не греются. Жёсткие диски, напротив, нередко нуждаются в охлаждении. Обычной циркуляции воздуха внутри корпуса вашего компьютера, скорее всего, хватит, однако вопрос грамотного охлаждения дисковой системы всё же стоит учитывать при самостоятельной сборке ПК.

Конструктивные особенности и надёжность

SSD не имеют подвижных элементов, что делает их весьма надёжными. Теоретически, существует вариант, что вы подвергнете твердотельный диск чрезвычайно высокой вибрации или удару, так что пайка микросхем нарушится. На практике такая ситуация маловероятна.

Точно такой же мизерный шанс нарушить пайку существует и применительно к жёстким дискам, однако реальная опасность заключается в наличии движущихся элементов - магнитных пластин, которые вращаются на высокой скорости, и головок чтения/записи. Принцип работы современного HDD напоминает старомодный патефон.

Механические детали имеют определённый ресурс и в целом надёжность жёсткого диска ниже. Любая сильная встряска может превратить работающий жёсткий диск в кусок бесполезного "железа". Современные HDD имеют определённый "запас прочности" в отношении ударных нагрузок (что особенно касается 2,5” дисков для ноутбуков), но с точки зрения механической надёжности они всё-таки значительно уступают SSD.

Переживёт ли SSD-накопитель жёсткий диск - сказать с точностью нельзя. Известно, что HDD более склонны к поломкам, так как их конструкция сочетает электронику и механические элементы. С другой стороны, SSD более чувствительны к прошивке и мы знаем случаи, когда вследствие сбоя firmware твердотельный диск приходил в негодность. Потенциальные проблемы в плане надёжности для SSD и HDD различны, но имеют место в обоих случаях. В деталях ознакомиться с вопросом сравнения надёжности SSD и накопителей на магнитных пластинах вы можете в статье "Что надёжнее: SSD или HDD?" .

Конфигурация тестового стенда

Результаты данных тестов показательны для большинства моделей SSD и жёстких дисков. Тестируемые компоненты выбраны из расчёта получить наилучшее сравнение для обоих вариантов конфигурации. Диски тестируются на очень похожих системах. Цель данного обзора заключается в оценке преимущества от использования SSD в качестве системного диска. Мы не стремимся доказать, что твердотельные накопители имеют преимущества во всех ипостасях (более того, мы не рекомендуем использовать их для хранения данных).

Результаты тестов

Последовательное чтение/запись

CrystalDiskMark и Iometer ясно показывают значительно более высокие скорости передачи данных по сравнению с жёстким диском класса high-end. Если вы регулярно читаете обзоры , данный факт вряд ли станет новостью для вас.

Случайное чтение/запись

Следующие результаты весьма показательны с точки зрения загрузки операционной системы Windows. Когда дело доходит до реальной разницы в повседневном использовании, возможно, отрыв SSD от жёсткого диска не будет столь значителен, но в синтетическом тесте разница бросается в глаза.

Согласно CrystalDiskMark, жёсткий диск работает с блоками по 4 кбайт в режиме случайного чтения на скорости 1,6 Мбайт/с, записи - 0,7 Мбайт/с. Аналогичные показатели для SSD выше на порядок: 19,7 Мбайт/с - для операций записи, 70,6 Мбайт/с - для чтения.

С увеличением глубины очереди производительность SSD ещё более увеличивается, что объясняется более полным использованием его многоканальной архитектуры: 129,4 Мбайт/с для операций записи и 70,5 для чтения. Для HDD мы также видим увеличение в три раза скорости случайной записи (до 2,1 Мбайт/с) благодаря поддержке NCQ. Тем не менее, отставание от твердотельного накопителя ещё более увеличивается.

В случае блоков большего размера (в данном тесте - 512 кбайт) жёсткий диск может обеспечить намного лучшую скорость, чем мы только что видели. Впрочем, SSD и здесь сохраняет лидерство. Современный твердотельный накопитель с интерфейсом 6 Гбит/с обеспечил бы более серьёзный отрыв от HDD.

Расклад сил очевиден: в тесте на случайный поиск при использовании блоков по 4 кбайт HDD обеспечил результат около 700 кбайт/с, SSD - 18,4 Мбайт/с.

На большой глубине очереди (64 команды) SSD превосходит жёсткий диск в тесте на случайный поиск в 40-50 раз.

В тесте Iometer на производительность чтения Samsung 470 128 Гбайт обеспечивает производительность на уровне 28 000 операций ввода/вывода в секунду. Жёсткий диск показывает результат 102 операции в секунду.

При записи SSD оперирует с блоками данных: запись даже лишь нескольких байт требует полного цикла перезаписи всего блока. Поэтому в операциях записи отрыв SSD не столь вопиющий, но по-прежнему речь идёт о разнице на порядок. Iometer показывает результат 1343,5 операций ввода/вывода для SSD и 132,5 для HDD.

Производительность ввода/вывода и время доступа

Сценарий загрузки "Базы данных" рисует ясную картину: SSD в 12 раз быстрее, чем жёсткий диск.

В сценарии "Веб-сервер" превосходство твердотельного диска ещё более значительно, так как операции чтения в этом тесте составляют основную часть нагрузки.

В тесте на производительность рабочей станции расклад сил не меняется.

Время доступа

В отличие от жёсткого диска, время доступа на SSD едва ли поддаётся измерению.

PCMark 7

Futuremark PCMark 7 имитирует типичную работу на ПК. За редкими исключениями, SSD опережает жёсткий диск в 2-4 раза. Отметим, что в данных тестах изменяется общая производительность системы, с учётом влияния CPU и видеокарты. Таким образом, здесь мы видим картину, близкую к той, что имеет место при повседневном использовании ПК.

К исключениям относится обработка видео в Windows Movie Maker, а также сценарий загрузки Windows Media Center. В этих тестах SSD и жёсткий диск обеспечивают близкие результаты.

Расход энергии

Наименьшая разница между SSD и жёстким диском с точки зрения потребления энергии наблюдается в стресс-тесте на потоковую запись. Но даже в этом тесте один жёсткий диск потребляет примерно столько же энергии, как три SSD.

Энергоэффективность: производительность на ватт

В приложениях для работы с базами данных Samsung 470 превосходит жёсткий диск Seagate в 476 раз (из расчёта количества операций ввода/вывода на ватт).

В тесте на эффективность потоковой записи твердотельный накопитель опередил жёсткий диск в 7 раз.

Здесь необходимо кратко осветить вопрос измерения "ёмкости на ватт", так как по этому показателю SSD уступают жёстким дискам. Чтобы обеспечить объём дискового пространства, соответствующий Seagate Barracuda XT 3 Тбайт, вам потребуется собрать массив из полутора десятков SSD. В данном контексте обсуждать "ёмкость в расчёте на ватт" можно только в теории. Если вам требуется много места для хранения данных, HDD в данный момент не имеют альтернативы.

SYSmark 2012

Бенчмарк, разработанный компанией BARCo, не часто используется в тестах . Дело в том, что некоторые компании, включая AMD и nVidia, не доверяют данному тестовому пакету, что объясняется специфическим составом пакета: он фокусируется на сценариях загрузки, имеющих мало общего с повседневным использованием ПК. Значительный процент в общем рейтинге производительности отводится операциям распознавания текста или архивирования. Стоит отметить, что AMD указывает на наличие в SYSMark неких оптимизаций под архитектуру Intel.

Обратите внимание, что в тестах из пакета SYSMark SSD очень незначительно опережает жёсткий диск. Можно сказать, результаты совпадают. Причина в том, что в данном случае не представляется возможным изолировать воздействие других подсистем компьютера на конечный результат.

Скорость загрузки Windows

Выключается компьютер с системным SSD-накопителем также быстрее - за пять секунд вместо восьми в случае с HDD.

Запуск приложений

Мы используем скрипт, который одновременно открывает четыре приложения. Как и в случае с загрузкой ОС, преимущество по скорости запуска приложений на системе с SSD-диском весьма существенно. Как это выглядит на практике, можно посмотреть на видео.

Запуск приложений на SSD и на жёстком диске

Итак, мы использовали скрипт, который одновременно открывает несколько приложений и фиксирует разницу в виде короткого видеоролика. Скрипт запускается непосредственно после загрузки Windows, после чего ждёт 30 секунд для завершения всех процессов. Скрипт запускает Internet Explorer 9 (offline-версия сайта THG), Microsoft Outlook (тот же набор пользовательских папок, как в SYSmark 2012), "тяжёлую" презентацию PowerPoint и изображение большого размера в Adobe Photoshop.

Мы пропустили данный тест четыре раза подряд. Кэширование файлов немного снижает время загрузки для четвёртого "прогона", но это можно заметить лишь применительно к HDD. Посмотрим видеоролик:

Наш тест имитирует сценарий работы, когда вы включаете компьютер и сразу открываете несколько приложений - например, офисную программу, веб-браузер, мессенджер, редактор изображений. Пока в системе имеется достаточное количество оперативной памяти (то есть не менее 4 Гбайт на данный момент), производительность CPU находится на втором месте после дисковой подсистемы. Иными словами, плюс-минус 500 МГц частоты процессора - не столь существенно, но замена жёсткого диска на SSD, напротив, основательно влияет на результат.

Здесь возникает вопрос - важен ли выбор конкретной модели SSD? На наш взгляд, этот вопрос не столь принципиален. Даже если вы остановите свой выбор на новейшем накопителе с контроллером SandForce SF-2200, который при последовательном чтении переходит рубеж 500 Мбайт/с, то разница по сравнению с не самой новой моделью SSD, которую мы использовали в данном тесте, не будет слишком заметна. Если же вы впервые попробуете использовать в качестве системного диска SSD, то вам, определённо, уже не захочется возвращаться к жёстким дискам.

Любой современный SSD повышает отзывчивость системы

Тем компьютерным энтузиастам, которые ещё не пробовали использовать SSD, можно смело посоветовать такой вариант апгрейда. Несомненно, игра стоит свеч. Хотя преимущества использования SSD в качестве системного накопителя отражает не каждый бенчмарк (в частности, в SYSMark мы не видим значительного отрыва), реальная разница в производительности бросается в глаза.

Мы провели сравнение одного из самых ёмких, быстрых и дорогих жёстких дисков на рынке - Seagate Barracuda XT - со скромным, не самым новым твердотельным диском Samsung 470. Конечно, вы можете остановить свой выбор на более "продвинутой" модели, но даже в случае выбора относительно бюджетной модели можно получить все преимущества SSD.

Вместе с тем, мы вовсе не стремимся отправить жёсткие диски на пенсию. Когда речь идёт о хранении файлов, данному типу накопителей нет альтернативы. SSD стоит использовать для установки операционной системы, разместить на нём исполняемые файлы программ, кэши приложений.

Для большинства случаев идеальная конфигурация современного ПК включает системный SSD-диск и жёсткий диск большого объёма, на котором хранятся фильмы, музыка, изображения, документы. Системы без SSD относятся к бюджетным вариантам конфигурации, а компьютеры только с твердотельным диском почти не встречаются в природе.

Вынесенный нами в заголовок вопрос довольно часто занимает умы системных администраторов. Действительно, что лучше, собрать из твердотельных дисков RAID массив, но потерять поддержку TRIM, или отказаться от отказоустойчивости в пользу высокой производительности? Ситуация усугубляется еще и тем, что немногие реально представляют себе механизмы внутренней работы SSD и ориентируются более на маркетинговые материалы, чем на реальную техническую необходимость.

Основной миф касательно SSD таков: на системах без поддержки TRIM производительность SSD будет стремительно деградировать. Почему и как это происходит обычно не сообщается, без TRIM будет плохо и точка. В тоже время большинство серверных конфигураций дисковой подсистемы TRIM не поддерживают, либо поддерживают, но в очень ограниченном объеме. При этом некоторую странность вызывает то, что ни производители железа, ни производители софта не спешат с этой "проблемой" что-либо делать.

Чтобы понять, для чего нужен TRIM и что это, раздутый маркетологами термин или насущная необходимость, разберемся как работает SSD. Мы не будем вдаваться в технические подробности и сознательно упростим модель до уровня достаточного для понимания происходящих процессов.

Первоначально вспомним, как воспринимают диск разные подсистемы ПК, участвующие в работе с ним. Приложения и ОС взаимодействуют с файловой системой, работая на уровне кластеров и таблицы файлов. О том, что находится ниже ОС не имеет никакого представления. Файловая система воспринимает диск как некоторое блочное устройство стандартного формата, также не сильно вникая в его внутреннюю суть, отдавая все вопросы на откуп драйверу контроллера запоминающих устройств. Тот, в свою очередь, воспринимает диск как некоторое LBA-устройство, не зная его внутренней структуры. О том, как именно конфигурация LBA соответствует физической конфигурации устройства знает только контроллер диска, который в свою очередь не имеет ни малейшего представления о файлах, разделах, кластерах и т.п.

Физически пространство SSD делится на страницы, которые являются минимально адресуемым участком памяти, для того, чтобы изменить ячейку памяти, необходимо считать страницу, изменить в ней необходимые данные и записать ее на прежнее место. Здесь возникает первая сложность, в отличие от HDD, в SSD писать можно только в заранее очищенные ячейки. При этом технически очистить отдельную страницу нельзя, очистке подвергаются только группы страниц, объединяемые в блоки.

Размеры страниц и блоков зависят от конфигурации памяти конкретного SSD, но, как типичное, можно принять значение 4 КБ для страницы и 512 КБ для блока. А теперь представим, что мы открыли файл и изменили в нем 100 байт данных. Для HDD проблемы нет, он считает нужный сектор (512 байт), изменит данные и перезапишет его. В реальности будет все немного по-другому, так как минимально адресуемым пространством ФС является кластер, то HDD перезапишет соответствующее количество секторов, но никаких дополнительных накладных расходов это не вызовет.

А вот SSD не может взять и просто так записать измененные данные. Для этого ему потребуется считать куда-то весь блок, очистить его и вернуть все данные назад. Поэтому вместо изменения и записи 4 КБ данных SSD придется записать 512 КБ данных, что не самым лучшим образом скажется на ресурсе ячеек. Кроме того, операция стирания ячеек достаточно медленная, по сравнению с записью в чистые ячейки и именно необходимостью стирания перед записью объясняется деградация производительности SSD.

Чтобы решить эту проблему в SSD применяется алгоритм "копирование при записи". Суть его заключается в следующем: при необходимости записи уже существующей страницы, она копируется в свободные ячейки, а сама помечается как доступная к очистке.

Это позволяет SSD сразу записывать измененные данные, не вызывая каждый раз процедуру очистки и не перезаписывая остальные данные блока. Это будет продолжаться до тех пор, пока не кончатся свободные ячейки.

Несложно заметить, что через некоторое время на диске вперемешку окажутся свободные, занятые и доступные к очистке страницы. Здесь вступает в действие алгоритм внутренней оптимизации, именуемый "сборкой мусора". Он перемещает данные на SSD таким образом, чтобы сгруппировать доступные к очистке страницы в отдельные блоки и очистить их.

Именно от эффективности данного механизма зависит, как долго диск сможет поддерживать высокую производительность при интенсивной записи на него. Основное условие высокой скорости записи на SSD - это наличие свободных ячеек. Эффективность алгоритма уборки мусора отвечает за то, как быстро доступные к очистке ячейки будут становиться свободными.

Из-за чего наступает деградация? От того, что свободные ячейки кончаются, например, мы полностью заполнили пространство диска. В этом случае у SSD все равно остается пространство для маневра в виде резервной области, которая предназначена для замены вышедших из строя ячеек, но достаточного количества свободных страниц может не оказаться и там. Вопреки еще одному расхожему мнению, резервная область SSD используется всегда, это делается в целях выравнивания нагрузки, просто она недоступна для размещения пользовательских данных.

Если размер резервной области небольшой, а интенсивность записи высокая, то сборщик мусора будет не успевать эффективно очищать блоки, и мы получим деградацию производительности диска.

Заметьте, мы до сих пор ни словом не обмолвились о команде TRIM. Может быть это какая-то передовая технология, включение которой поможет резко изменить ситуацию? К сожалению - нет! Для чего тогда нужен TRIM?

Снова самое время вспомнить, что файловая система не имеет не малейшего представления о физическом размещении данных на носителе, это прерогатива контроллера диска. Поэтому удаление файла в современных файловых системах физически не происходит, удаляется только запись в таблице файлов, после чего данное место считается свободным. При этом сами данные будут находится на диске до тех пор, пока не будут перезаписаны. При этом файловая система никак не сообщает контроллеру о таких данных, и он продолжает считать эти ячейки занятыми. У SSD это приведет к ситуации аналогичной тому, когда диск полностью заполнен, хотя с точки зрения ФС там много свободного места и она будет пытаться писать туда.

В этом случае SSD будет полностью считывать блок в память, очищать его и заново записывать измененные данные.

А как же технология сборки мусора? А никак, потому что убирать ей нечего. Эти ячейки свободны только с точки зрения файловой системы, с точки зрения контроллера диска в них записаны данные. Понять, что эту страницу можно очищать диск сможет только тогда, когда система попытается туда что-либо записать, а для того, чтобы быстро выполнить запись нужны свободные ячейки.

Для того, чтобы файловая система сообщила контроллеру, что эти данные удалены и придумали команду TRIM, ее задача - пометить страницы с удаленными данными как доступные к очистке, а дальше в дело вступит все тот-же сборщик мусора.

Таким образом команда TRIM никак не влияет на производительность SSD, если вы заполнили диск практически полностью, то получите деградацию производительности что с поддержкой TRIM, что без. Если вы удалите файлы и даже принудительно пошлете команду TRIM - чуда не произойдет, производительность будет оставаться низкой до тех пор, пока сборщик мусора не очистит достаточно свободных ячеек.

Если мы разместим на SSD базу данных или виртуальный жесткий диск и будем активно работать с ними, то никакой TRIM нам не нужен. Если на диске достаточно свободных ячеек и эффективно работает сборщик мусора - производительность будет поддерживаться на высоком уровне. Падение производительности произойдет только тогда, когда количество свободных ячеек уменьшится и сборщик мусора не будет успевать очищать их в необходимых количествах. Это может произойти при использовании всего доступного пространства диска и TRIM на это никак повлиять не может.

Команда TRIM, в первую очередь, предназначена для настольных систем и системных разделов, где файлы активно создаются и удаляются, в большинстве серверных сценариев, где идет изменение уже записанных данных, необходимости в ней нет.

Здесь самое время вспомнить про корпоративные серии SSD, которые зачастую не блещут производительностью, но зато предлагают высокую надежность и поддерживают эффективную работу даже без поддержки TRIM. За счет чего это происходит? За счет большего размера резервной области. Это позволяет всегда иметь достаточный запас свободных ячеек и благотворно сказывается на эффективности работы сборщика мусора. Так как пользователь не может непосредственно писать в резервную область, то в ней могут быть страницы только трех видов: свободные, занятые и доступные к очистке. Занятых страниц, которые ФС считает свободными, там быть не может.

Обычные SSD имеют размер резервной области в 6-7% от емкости диска, этого размера явно недостаточно для поддержания высокой производительности, корпоративные диски имеют гораздо больший объем резервной области, что напрямую сказывается на их стоимости. Это позволяет им уменьшить износ каждой доступной пользователю ячейки и эффективно работать в RAID-массивах без поддержки TRIM. Хотя если вы заполните твердотельный накопитель "под завязку", то никакой TRIM вам не поможет.

А что делать владельцам обычных или "корпоративных" бюджетных дисков? Ответ прост - обеспечить диск достаточным количеством свободных ячеек. Самый простой способ сделать это - разметить не всю доступную емкость диска. Как показывает практика - резерв в 20-25% емкости накопителя позволяет эффективно использовать даже полностью заполненный диск без поддержки команды TRIM.

Чтобы убедиться в этом, мы провели небольшой эксперимент. Взяли старый SSD OCZ Agility 2 , алгоритмы уборщика мусора которого в разы уступают современным алгоритмам, полностью заполнили его на системе без поддержки TRIM, затем еще раз сделали тоже самое, только создав "резервную область" в 25% емкости накопителя.

Итак, диск очищен при помощи команды Secure Erase фирменной утилитой и все его ячейки являются свободными. Снимаем показатели быстродействия при помощи AS SSD Benchmark .

Синтетика:

Сценарии реального использования:

Производительность данного SSD, по современным меркам, конечно невелика, но нас интересуют не абсолютные числа, а сохранение производительности при работе в тяжелых условиях, в этом случае использование старой модели даже интереснее, если справится она, то современные диски, с более совершенными алгоритмами уборки мусора, справятся тем более.

После чего мы подключили его к виртуалке под управлением Windows Server 2003 и полностью заполнили, затем удалили все данные и вернули назад. Несмотря на то, что Windows 8.1, в которой мы производим замеры, есть поддержка TRIM - это ни на что не влияет, так как принудительно данную команду никто не посылал, а Windows 8.1 сделает это не раньше, чем запишет и удалит данные и то, только для этих страниц.

Деградация производительности на лицо:

Проседание производительности от 20 до 50% в синтетике и 30-35% в сценариях:

Теперь снова выполним Secure Erase и разметим не все пространство диска, выделив под резерв 25%:

Важно! Перед тем как переразметить твердотельный диск его следует полностью очистить от данных при помощи фирменной утилиты для того, чтобы в резервную область попали только свободные ячейки. Если просто удалить разметку и выполнить ее заново или изменить границы разделов, то это не даст желаемого эффекта.

Затем снова заполним диск в среде Windows Server 2003 и удалим данные, после чего еще раз выполним тест:

Диск уверенно держит производительность, так как свободных ячеек для записи достаточно, несмотря на то, что был заполнен полностью и с точки зрения контроллера SSD свободных ячеек в доступной пользователю части диска нет.

Какие выводы следует сделать из этого материала? Несмотря на то, что в сознании многих TRIM является чуть ли не панацеей и обязателен к применению, на производительность диска он не влияет. Это всего лишь способ сделать работу уборщика мусора более эффективной. На производительность диска влияет только то, какое количество свободных ячеек есть в наличии и их достаточности для обслуживания текущих операций записи.

За то, с какой скоростью диск и как эффективно диск способен очищать блоки, отвечает уборщик мусора. Более эффективный алгоритм уборщика позволяет использовать меньший размер резервной области.

Также следует помнить, что в большинстве серверных сценариев команда TRIM просто не требуется, поэтому если выбирать приходится между RAID без TRIM или одиночный диск с TRIM, выбирать следует первое. Тем более, что обеспечить высокую производительность диска несложно самостоятельно.

Использование одиночного диска с более частым бекапом также допустимо, но такое решение принимается, как правило, по экономическим соображениям.

В последние годы на рынке электроники появился и завоевывает все большую популярность новый вид жесткого диска – SSD-диск. Многих интересует вопрос: “Что такое SSD и нужен ли он ?”. Сегодня практически каждый человек знаком с флеш накопителями, удобство которых заключается в маленьких размерах и быстродействии. Так вот, SSD-диск, можно сказать, такая же флеш-карта, только подключается к компьютеру иным способом.

Отличия SSD от HDD

На самом деле это два абсолютно разных устройства, не имеющие ничего общего, кроме своего назначения – и первый и второй вид предназначены для хранения информации.

Основные отличия состоят в следующем:

• HDD – это магнитный диск, основная составляющая которого – это несколько магнитных пластин;
• SSD – это набор чипов и микросхем;
• HDD – является электронно-механическим устройством;
• SSD – исключительно электронное устройство;
• История использования HDD охватывает уже более 60 лет;
• SSD применяется не более 10 лет.

Плюсы и минусы SSD

Как и любое другое устройство SSD имеет свои достоинства и недостатки от которых никуда не деться даже самым совершенным продуктам. Начнем с хорошего. Бесспорными плюсами системы SSD являются:

Скорость. Именно за эту свою характеристику SSD-диски получили огромную поддержку среди клиентов. Даже самый дешевый и медленный SSD будет работать в разы быстрее самого “навороченного” магнитного диска. Разница заметна с самого начала работы. Загрузка системы и приложений с большей скоростью, также копирование и перемещение одного и того же файла на SSD произойдет за меньшее время, чем на HDD;

Бесшумность. Наверняка многие пользователи ПК на которых стоят магнитные жесткие диски не раз слышали, как запускается их жесткий диск, особенно если этих дисков установлено несколько на одной машине. Некоторые диски издавали даже звуки скрипа и треска, что отвлекало от работы, а очень раздражительных людей, прямо сказать “бесило”. Все это в прошлом! Вы когда-нибудь слышали, как работает флешка? SSD работает точно ничуть не громче.

Прочность и устойчивость. С подключенным SSD можно совершать различные манипуляции – трясти, ронять на пол, стучать, а он все равно будет работать;

Вес. Возможно к плюсам это не относится, но SSD-диски намного легче своих магнитных “собратьев”.

Габариты. Для ПК не так важно каких размеров будет жесткий диск, но вот для портативных устройств габариты играют огромное значение, и в этом плане SSD сильно выигрывают у HDD-дисков;

Энергопотребление. Несомненный плюс этих дисков – низкое потребление энергии. Те пользователи, которые на своих ноутбуках поменяли HDD на SSD заметили, как продолжительность работы ноутбука без зарядки увеличилась в среднем на час.

Теперь обратимся к недостаткам . Их меньше, чем плюсов, но все же они есть:

Ограничение. В SSD-дисках имеется ограничение циклов перезаписи от 10 до 100 тысяч раз. Но на самом деле это не мало и хватит, как минимум на несколько лет, если каждый день, на диск производить запись объемами в несколько Гб. Поэтому особо не стоит на это обращать внимания. Вы же не считаете сколько раз вы записали и отформатировали флешку, а ведь у нее тоже есть определенное количество циклов перезаписи;

Сложность восстановления потерянной информации. Чаще всего это возникает при скачках питания в сети, что может вывести из строя различные устройства, в том числе жесткий диск, причем восстановить утерянную информацию с SSD будет значительно сложнее, по сравнению с .

Стоимость. С момента поступления в продажу SSD-дисков их стоимость заметно снизилась, но и сейчас пропасть между их стоимостью и магнитными дисками более чем очевидная. И для многих такие диски просто не по карману. Но не стоит отчаиваться, цены на электронику имеют тенденцию “падать” и то время, когда SSD-диски приобретут доступную стоимость уже не за горами.

Насколько необходим SSD-диск?

Необходимость создания нового вида дисков возникла в то время, когда скорость работы других устройств, таких как процессор и ОЗУ, стала значительно выше. И возникла такая ситуация, когда систему , который не предназначен для тех скоростей, которые развивают современные машины. Именно скоростью работы и обусловлена необходимость применения нового типа жесткого диска.

Где оправдано применение SSD?

В настоящее время не оправданным будет использование таких дисков для хранения информации. Во-первых, из-за сложности восстановления утерянных файлов, во-вторых из-за дороговизны самого устройства. Поэтому в личных целях используют комбинирование SSD и HDD. На первый ставится ОС и программы (для ускорения быстродействия), на втором хранится необходимая пользователю информацию. В результате получается невероятное быстродействие своего ПК и максимальную надежность ценной для вас информации.

Хотя надо заметить, что появляются СХД на SSD. Так же у популярных хостингов можно встретить тарифы с гибридными и SSD накопителями информации. Будем ждать!

Вам так же понравится:

Неполадки жестких дисков (часть 1)

До недавнего времени для хранения данных использовались носители, работающие по принципу магнитной записи. В 70-80-х годах ушедшего века ими являлись гибкие дискеты, которые затем уступили более надежным и вместительным жестким дискам. Такое положение дел наблюдалось до конца прошлого десятилетия, пока на рынке не появились SSD – твердотельные электронные носители, лишенные подвижных механических частей и отличающиеся высоким быстродействием.

Первое время они отличались небольшой емкостью и высокой ценой. Срок службы этих девайсов тоже оставлял желать лучшего. Поэтому на вопрос, зачем нужен SSD накопитель, однозначного ответа не было. При объеме 32 или 64 Гб и цене в несколько сотен долларов эти носители казались большинству дорогой игрушкой. А незначительное преимущество в скорости записи/чтения (до 1,5-2 раз) делало SSD интересными только для «гиков», стремящихся выжать максимум производительности из своего ПК.

Но прогресс не стоит на месте, и вскоре в продажу поступили более емкие и доступные твердотельные накопители, которые привлекли внимание широкой аудитории. Вопрос о том, зачем нужен жесткий диск SSD, стал актуальным, как никогда.

Особенности конструкции, преимущества дисков SSD

Чтобы понять, зачем ставить SSD накопитель, необходимо разобраться с основными преимуществами таких дисков. Не помешает знать и главные недостатки этих гаджетов.

Конструкция дисков HDD и SSD

Самым главным отличием SSD от традиционных жестких дисков является иной принцип устройства и работы. В отличие от НЖМД, в конструкции твердотельных носителей нет каких-либо механических компонентов. Для записи данных используются массивы высокоскоростной флэш-памяти, доступ к которой обеспечивает внутренний контролер. Такая конструкция наделяет SSD рядом преимуществ, недоступных классическим HDD.

• Бесшумность . Благодаря отсутствию подвижных элементов, в процессе работы SSD не издает звуков.
• Устойчивость к встряскам . В отличие от HDD, где в процессе перемещения устройства или падения магнитная головка может поцарапать поверхность диска (тем самым повредив ее и хранящиеся данные), SSD меньше уязвим. Конечно, вследствие удара по корпусу может произойти нарушение контакта между компонентами, но накопитель, спрятанный внутри компьютера или ноутбука, защищен от этого в достаточной мере.
• Малое энергопотребление . Основной потребитель энергии в ЖД – это мотор, приводящий в движение диски. Он вращается со скоростью 5, 7 или 10 тысяч оборотов в минуту и расходует до 95 % всей электроэнергии, поданной на накопитель. Таким образом, SSD является до 10 раз более экономным, что особо актуально для тонких ноутбуков.
• Высокая скорость чтения/записи . Магнитный метод записи данных достиг предела совершенства. Больше 100-200 Мб/сек в режиме последовательной записи, без снижения срока службы, наращивания габаритов, увеличения энергопотребления и роста цены, получить от жесткого диска невозможно. Флэш-память SSD не имеет данного минуса и работает до 10 раз быстрее.
• Стабильная скорость работы . Если информация на традиционном ЖД записана на физически разные диски (их конструкции HDD 2 и более) или их участки – происходит задержка, вызванная необходимостью перемещения считывающей головки. Скорость работы из-за этого значительно снижается. Аналогичная задержка при чтении ячеек массива флэш-памяти SSD составляет миллионные доли секунды и не влияет существенно на общую производительность.

Недостатки SSD

При всех преимуществах, говорить о совершенстве технологии SSD говорить пока рановато. Недостатками таких накопителей являются недостаточно низкая стоимость (в 3-10 раз дороже HDD в пересчете на 1 Гб памяти) и ограниченный ресурс работы (от 10 тысяч до 1 миллиона циклов перезаписи на ячейку). Этот показатель у HDD теоретически является неограниченным, а на практике достигает десятков миллионов циклов.

Еще одним минусом твердотельных накопителей является электрическая уязвимость: при подаче высокого напряжения, вызванного неполадками блока питания, сгорает и контроллер, и флэш-накопитель.

SSD накопители – зачем они нужны

Зная основные преимущества твердотельных накопителей, ответить на вопрос «Зачем нужен SSD диск в компьютер?» намного проще. Покупка данного гаджета позволит, в первую очередь, повысить комфортабельность использования гаджета и продлить время его автономной работы (если это портативный ПК). Высокая скорость работы положительным образом скажется на времени загрузки ОС, открытия документов и производительности в играх.

Зачем SSD диск нужен в ноутбуке

Если дело касается ноутбука, то здесь вопрос «зачем нужен SSD» вообще можно не ставить на обсуждение. В любом случае, хуже от покупки твердотельного носителя не станет. Энергоэффективная технология позволит достичь большего времени работы от одной зарядки, отсутствие в питающих цепях высокого напряжения минимизирует риск безвозвратного выхода диска из строя при поломке БП, а объем памяти в портативном ПК не играет столь важной роли, как в настольном.

Что касается меньшего ресурса работы, опыт сервисных центров показывает: жесткий диск ноутбука выходит из строя и подвергается преждевременному износу в несколько раз чаще и быстрее, чем в стационарном компьютере. Связанно это, в первую очередь, со значительно большим количествам динамических нагрузок, которым подвергается девайс в ходе транспортировки и эксплуатации. Случайно уронив лэптоп с коленок в момент, когда происходит запись данных на HDD, велик риск вывести накопитель из строя, даже если визуально компьютер не пострадал. Поэтому высока вероятность, что SSD прослужит даже больше, чем ЖД.

Зачем SSD диск в геймерском ПК

Геймеры — основная, на данный момент, часть покупателей SSD. Применение твердотельного накопителя позволяет им добиться лучшей производительности в трехмерных играх за счет сокращения времени их запуска. Подгрузка уровней, инвентаря, окружающих объектов и других элементов игрового мира из файлов, хранящихся на диске, тоже происходит значительно (до 10 раз) быстрее.

Заметна разница в «бесшовных» играх, таких как Skyrim, Grand Theft Auto или Fallout. Внутренний мир в них располагается на одной огромной карте, и для уменьшения загрузки на железо в оперативной памяти хранится лишь его часть. Это может быть обстановка, к примеру, в радиусе 200 метров вокруг персонажа. По мере продвижения по местности, отдаляющиеся предметы из ОЗУ удаляются, а на их место записываются объекты, в сторону которых игрок приближается. Таким образом, чтение с жесткого диска происходит постоянно и нетрудно догадаться, что подавать данные процессору SSD позволит гораздо быстрее и эффективнее, чем ЖД.

Для геймеров высокая стоимость гигабайта в твердотельном накопителе не является критичной, так как игры занимают относительно немного места. Если коллекция из 100 фильмов в качестве FullHD весит примерно 1 Тб, тот же Fallout 4 требует менее 50 Гб свободного пространства.

Зачем нужен жесткий диск SSD в мультимедийном компьютере

В домашнем ПК, используемом для веб-серфинга и решения мультимедийных задач (просмотр кино, прослушивание музыки) SSD накопитель нужен меньше всего. Потребность в таком диске могут испытывать только ценители контента в качестве Blue-Ray. Ждать, пока фильм, объемом 40 Гб, запишется в память ПК, достаточно долго (примерно 10 минут). Но для хранения подборки любимого кино в FullHD, QHD или 4K UHD требуются вместительные SSD на 500, 1000 или 2000 Гб. Стоимость таких накопителей превышает тысячу долларов, и позволить себе такое приобретение может далеко не каждый.

Для нетребовательных пользователей ПК большой SSD в мультимедийном компьютере без особой надобности. Возможностей классических (магнитных) жестких дисков достаточно для удовлетворения потребностей 99 % юзеров. Тем не менее, небольшой (на 64 – 128 Гб) твердотельный накопитель, используемый в качестве системного носителя (для установки Windows), будет не лишним. Он позволит значительно повысить общее быстродействие ПК, снизить уровень шума системного блока и экономнее расходовать электроэнергию.

Большой поклонник качественной китайской техники, любитель четких экранов. Сторонник здоровой конкуренции между производителями. Чутко следит за новостями в мире смартфонов, процессоров, видеокарт и другого железа.