SSD でのオーバープロビジョニングの使用

Author ジョー・レン | 2021年2月12日 | 全て, 消費者, 企業, テクノロジー

オーバープロビジョニングの戦術を視覚化するには、5 × 5 フレームのパズルを想像してください。 24 個のパズルのピースがフレームを埋める場合、利用可能なスペースは 1/25 しか残っていないため、個々のピースの位置を変更するのは困難です。ただし、フレーム内に配置されているジグソーパズルのピースが 12 個だけの場合は、それらのピースの位置を変更する方が簡単かつ迅速です。言い換えれば、空きスペースが多ければ多いほど、より短時間でピースを特定の位置に移動することが容易になります。

SSDについても同じことが言えます。 SSD 内に保存されているブロックが多いほど、特定の位置へのデータの書き込みが速くなります。データ整理時の移動回数を減らすことで、ガベージコレクションの実行効率が向上します。この戦略により、パフォーマンスと耐久性の両方が向上します。より多くの空き領域を確保するこのプロセスをオーバープロビジョニングと呼びます。

オーバープロビジョニング手法

SSD にオーバープロビジョニングを適用するには 3 つの方法があります。

1. 2進数から10進数へのオーバープロビジョニング。 NAND コンポーネントは 2 進数の容量で構築されますが、SSD は 10 進数の容量で構築されます。つまり、上の図に示すように、SSD には使用できない NAND 容量がさらに 7% 存在します。

2. メーカー設計のオーバープロビジョニング。通常、オーバープロビジョニングの割合は SSD 工場での低レベルのフォーマット中に設定され、一般的なオーバープロビジョニングの割合はそれぞれ 0 パーセント、7 パーセント、28 パーセントです。 128GB SSD の場合、0% オーバープロビジョニングの 128GB、7% オーバープロビジョニングの 120GB、28% オーバープロビジョニングの 100GB として出荷されます。

これは、「ユーザー空間」が異なる同じ SSD の例です。 SSD のオーバープロビジョニングの最小量は工場で設定されていますが、ユーザーはパフォーマンスを向上させるためにより多くのスペースを割り当てることができます。いずれにせよ、SSD の購入をより適切に決定し、それぞれの環境やユースケースに応じて可能な限り最も有利な方法でドライブを構成するには、オーバープロビジョニングについて適度に理解する必要があります。

空き容量が約 50% 残ると SSD のパフォーマンスが低下し始めるため、一部のメーカーではユーザーが使用できる容量を減らし、追加のオーバープロビジョニングとして確保しておきます。

メーカーは 128 GB のうち 28 GB を保持し、SSD を 100 GB として販売する可能性があり、その 28 パーセントはオーバープロビジョニングになります。実際には、この 28 パーセントは、組み込みの 7.37 パーセントに追加されるため、ベンダーがこれらの条件をどのように扱うかを知ることは有益です。また、使用中の SSD が完全にいっぱいになることはほとんどないことも考慮する必要があります。 SSD はこの未使用の容量を利用し、追加のオーバープロビジョニングとして動的に使用します。インターナショナルディスクドライブ

Equipment and Materials Association (IDEMA) は、ほとんどの HDD および SSD メーカーが従うドライブ容量の標準 (LBA 1-03) を発行しました。上の表に示されている容量は 128GB と 512GB です。

3. ドライブ上の既知の空き容量。 これはオーバープロビジョニングの 3 番目の原因であり、ドライブ上の既知の空き領域から発生します。, 未使用部分の報告を犠牲にして、および/または現在または将来の容量を犠牲にして、耐久性とパフォーマンスを獲得します。この空き領域は、オペレーティングシステムによって TRIM コマンドを使用して識別されます。あるいは、一部の SSD は、エンドユーザーが追加のオーバープロビジョニングを選択できるユーティリティを提供します。

オーバープロビジョニング効率

オーバープロビジョニングの効率は、SSD への書き込み方法によって決まります。最も一般的な方法は 2 つあります。シーケンシャル書き込みの場合、埋められたブロックのデータが有効でなくなると、それらのブロックに対してガベージコレクションが実行されるため、空き領域のメリットがありません。。これらのブロックには、プログラムする必要がある有効なページがありません。

ランダム書き込みの場合、主な問題は無効なページです。ガベージコレクションが実行されるたびに、コントローラーは有効なページを他の未使用のブロックに書き込む必要があります。バックグラウンドの読み取り/書き込みリクエストとホストの読み取り/書き込みリクエストにより、ドライブ全体のパフォーマンスが低下します。