对 SSD 使用预留空间

作者 | 2021 年 2 月 12 日 | 全部, 消费者, 企业, 技术

为了形象化过度配置的策略,想象一个五乘五的框架拼图。当 24 块拼图填满整个框架时,更改各个拼图的位置就很困难,因为只剩下 1/25 的可用空间。然而,如果框架中仅放入 12 块拼图,则更改这些拼图的位置会更容易且更快。换句话说,自由空间越多,就越容易在更短的时间内将棋子移动到特定位置。

SSD 也是如此。当SSD中保留的块越多时,将数据写入特定位置的速度应该会更快。组织数据时减少移动动作的数量可以更有效地执行垃圾收集。这种策略可以提高性能和耐力。我们将保留更多可用空间的过程称为过度配置。

 

过度配置技术

可通过三种方法对 SSD 应用预留空间。

 

1. 二进制到十进制的预留空间。 NAND组件是用二进制容量构建的,而SSD是用十进制容量构建的,这意味着SSD中有额外的7%无法使用的NAND容量,如上图所示。

 

2. 制造商设计过度配置。通常,预留空间的百分比是在SSD工厂低级格式化时设定的,典型的预留空间百分比分别为0%、7%和28%。对于 128GB SSD,其出厂容量为 128GB,超额配置为零;120GB,超额配置为 7%;100GB,超额配置为 28%。

这是具有不同“用户空间”的同一 SSD 的示例。 SSD 的最小预留空间量在出厂时已设置,但用户可以分配更多空间以获得更好的性能。无论哪种方式,为了做出更好的 SSD 购买决策并针对每个独特的环境和用例以最有利的方式配置驱动器,必须对预留空间有一定的了解。

当剩余大约 50% 的可用空间时,SSD 的性能开始下降,这就是为什么一些制造商会减少用户的可用容量,并将其留作额外的预留空间。

制造商可能会从 128GB 中保留 28GB,并将 SSD 作为 100GB 出售,其中 28% 是超额配置。事实上,这 28% 是在内置的 7.37% 之外的,所以了解供应商如何使用这些术语是很有好处的。用户还应该考虑到使用中的 SSD 很少会完全满。 SSD 利用这种未使用的容量,动态地将其用作额外的预留空间。国际磁盘驱动器

设备和材料协会 (IDEMA) 发布了大多数 HDD 和 SSD 制造商遵循的驱动器容量标准 (LBA 1-03)。 128GB和512GB容量如上表所示。

 

3. 驱动器上已知的可用空间。 这是过度配置的第三个来源,来自驱动器上已知的可用空间, 以报告未使用部分和/或当前或未来容量为代价来获得耐久性和性能。该可用空间由操作系统使用 TRIM 命令标识。或者,某些 SSD 提供实用程序,允许最终用户选择额外的预留空间。

 

超额供给效率

预留空间的效率取决于它如何写入SSD,有两种最常见的方式: 对于顺序写入,空闲空间没有任何好处,因为当填充块的数据不再有效时,垃圾收集会在这些块上运行。这些块中没有需要编程的有效页面(或多个页面)。

对于随机写入,主要问题是无效页。每当垃圾收集开始时,控制器都需要将有效页面写入其他未使用的块。随着后台读/写和主机读/写请求,整体驱动器性能会下降。

    • Over-Provision 优势:减少 WA,同时提高耐用性和性能。
    • 过度配置的缺点:用户容量损失。

预留空间提供了更多的备用块,可以实现更高效率的数据移动、更低的写入放大 (WA) 和更好的耐用性。因此,我们得出的结论是,预留空间可以延长 SSD 的使用寿命。

 

 

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