FAQ по накопителям SSD

В чем заключаются преимущества и недостатки SSD перед HDD?

  1. Практически любой SSD на пару порядков лучше обычных HDD на мелких случайных операциях (ибо головку двигать не надо), скорость же линейного чтения не так уж и различается, а вот в несколько потоков уже заметно.
  2. Скорости указанные на сайте производителя/продавца могут быть намеряны в кривых утилитах с использованием встроенного сжатия данных и кеша, при чём на старшем накопителе в линейке. (Поэтому тестируйте со случайным паттерном).
  3. Стирание информации в SSD происходит довольно крупными блоками, поэтому есть эффект нового (или пустого) диска. Количество свободного места больше влияет на долговечность, но при его критическом недостатке и на скорость. Так же на это влияет поддержка и нормальная реализация функции Трим.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 В чем заключаются преимущества и недостатки SSD перед HDD?

Диск на флэш-памяти/твердотельный накопитель (SSD - Solid State Disk) содержит микросхемы вместо движущихся частей, а значит имеет преимущества перед HDD:

  • высокие скорости чтения и записи, в некоторых случаях близки к пропускной способности интерфейса (SATA II 3 Gb/s, SATA III 6 Gb/s и т. д.);
  • более быстрый случайный доступ к данным;
  • бесшумность;
  • большая устойчивость к температурным условиям;
  • отсутствие подвижных частей;
  • низкое энегопотребление, следовательно и тепловыделение;
  • высокая механическая стойкость;

Недостатки:

  • главный недостаток SSD — ограниченное количество циклов перезаписи; MLC (Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 раз, более дорогостоящие виды памяти - SLC (Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) — более 100 000 раз.
  • цена.

Практически диск на флэш-памяти будет намного быстрее, надежнее, меньше по емкости и дороже (впечатления, еще).
А также, в отличие от магнитных дисков, флэш-диски не универсальны и разные модели имеют разную производительность в зависимости от режима (см. п.2).

1.2 Насколько хороши современные SSD?

SSD первого поколения, которое уже почти в прошлом, имели большие проблемы с производительностью, не всегда превосходившей таковую у магнитных дисков, высокое энергопотребление. Не поддерживалось обновление прошивки.
Второе поколение лишено перечисленных недостатков и вцелом НАМНОГО производительнее любых магнитных дисков, предпочтительно во всех отношениях, кроме цены и объема.
Третье поколение еще не получило распространения, и по сравнению со вторым отличается более сбалансированной и еще более высокой производительностью.

1.3 В каких форматах доступны SSD?

На сегодняшний день доступны 1.8", 2.5" (редко 3.5") SATA/mSATA и PCI-E. Так что никто не мешает установить SSD как в ноутбук, так и в настольный компьютер (переходник, например Twin Mounter 2.5).
Также нет никаких препятствий к установке SSD во внешний бокс, особенно если он подключается не только по USB2, но и по eSATA и/или USB3.

2. ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

2.1 Какие параметры измерять?

Как и в случае с магнитными дисками, имеют значение скорость и время доступа к данным. В случае с SSD и то, и другое для чтения и записи будет значительно отличаться. Каждый из четырех параметров раскладывается на множество результатов для каждого размера блока чтения/записи (4КБ, 8, 16, 32, 64...) И, наконец, каждый из них раскладывается еще на два результата: последовательное и непоследовательное чтение/запись.
Таким образом, чтобы более-менее корректно оценить производительность флэш накопителя, следует измерить её в режимах последовательного и непоследовательного чтения/записи последовательностей блоков разного размера (n). То есть количество результатов составит 4(n+1), где единица соответствует блокам случайного размера.

Количество мегабайт в секунду, время доступа к данным, количество операций в секунду находятся в зависимости друг от друга, и практически достаточно пользоваться чем-то одним для измерения. Наиболее «наглядны» мегабайты в секунду.
Какие размеры блоков выбирать для тестов – вопрос режимов, в которых предполагается использовать диск. Каждая программа по-своему читает и пишет свои файлы, и какой размер блока при этом наиболее часто употребляется – как правило, неизвестно. Для сбора статистики дисковых операций можно использовать программу HAB.
В общем случае чем меньше файл, тем меньшими блоками он читается/пишется, но, естественно, не меньше размера блока файловой системы (4КБ по-умолчанию для NTFS).

Чтобы примерно охватить все используемые размеры блоков, будет достаточно протестировать накопитель на размерах 4КБ, 16КБ, 64КБ, 256КБ и 1МБ.

Получается больше двух десятков цифр. Обойтись, как в случае с магнитными дисками, двумя цифрами – средними показателями последовательного чтения и времени доступа, не получится, потому что там где все магнитные диски были примерно одинаковы, остальные цифры пропорционально зависели от этих двух, у флэш-накопителей все по-разному.

Учтите, что повторяемость результатов тестирования флэш-дисков, особенно на запись – низкая. Поэтому прежде чем доверять результатам, убедитесь, что они получены измерением нового диска, до тех пор пока его производительность не упала (об этом см. п.5). С другой стороны - вы собираетесь пользоваться накопителем, а значит важно, какую производительность он будет иметь бОльшую часть времени. Просто имейте это ввиду.

2.2 Чем измерять производительность?

Тем же, что что и в случае с магнитными дисками. Но с оговорками. Учитывая, что флэш-диск работает совершенно иначе, нежели магнитный, программы могут показывать некорректные данные. Поэтому не мешает измерить одно и то же в разных программах.
Из ПО наиболее известны IOMeter, HD Tune (не забудьте выставить размер блока 1МБ в настройках программы!), ATTO Disk Benchmark, CrystalDiskmark, HAB.

Будьте осторожны с тестами записи, некоторые из них активно изнашивают диск! Об этом здесь и далее.

3. ВОПРОСЫ ВЫБОРА

3.1 Какие существуют виды памяти и контроллеры?

С памятью все просто – SLC и MLC. Первая быстрее, долговечнее и дороже по сравнению со второй. В последнее время технология производства MLC-памяти стремительно развивается и по скорости новые MLC-диски не уступают, а то и значительно превосходят таковые на SLC-памяти.
Сейчас предпочтение дисков на SLC-памяти не имеет смысла в 99% случаев, поэтому здесь и далее будут рассматриваться исключительно MLC-диски.
Планируются накопители на более дешёвой, но менее долговечной памяти типа TLC.
На современном этапе развития флэш-накопителей решающую роль в производительности диска играет встроенный контроллер.
Наиболее распространены пять типов контроллеров: JMicron, Intel, Indilinx, Samsung, SandForce. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

JMicron – контроллер первого поколения флэш-дисков, мало приспособлен для работы с флэш-памятью, имеет низкую производительности и всего 16КБ кэш-памяти, что приводит к ее переполнению в случае возрастания нагрузки на диск и система виснет на минуту-другую, ожидая очистки буфера.
Единственное достоинство дисков на этом контроллере – сравнительно низкая цена. Если диск не системный или не единственный, то это вариант, иначе лучше поискать что-то поновее.
На этом контроллере основаны диски OCZ Core, OCZ Soild, OCZ Apex (пара контроллеров в массиве) и масса малоизвестных недорогих дисков.

Intel – контроллер, отлично зарекомендовавший себя в серверном применении. Впрочем, не хуже дела обстоят и в сценарии рабочей станции, где диски от Intel традиционно на высоте. Недостаток – низкая скорость записи, что практически не очень важно на практике.
Эти диски встречаются в двух вариантах – черные и серебристые (G2 в названии). Вторые новее, чуть быстрее и отличаются поддержкой технологий автоматической и ручной чистки (см. п.п.5.2).
Продаются часто под маркой Kingston, который лепит свою наклейку – внутри все то же самое. Отличить переименованные диски от интел можно по объему (40, 80, 120 или 160ГБ, в будущем и 320)
Рекомендуются для приобретения всем, кто активно работает с диском, причем большинство файлов мелкого и среднего размера (до нескольких мегабайт). Подробности по этим накопителям читайте здесь и тут (спасибо Allex...).

Indilinx – контроллер, адаптированный для флэш-дисков и не имеющий недостатков Jmicron. Отличная производительность записи – его главное свойство. Сбалансированная производительность (почти одинаковая скорость чтения и записи) позволяют рекомендовать диска на этом контроллере для работы с крупными файлами (видео, например).Поддержка чистки имеется, но работает менее эффективно чем в случае с Intel.Производительность сильно зависит от объема диска. В настоящее время Indilinx является дочерним предприятием OCZ Technology. Подробнее на wiki - Indilinx
На этом контроллере основаны диски OCZ Agility, OCZ Vertex и некоторые диски других производителей. Вот результаты тестов OCZ Vertex 100GB.

Samsung – корейский контроллер, разработанный с учетом недостатков JMicron. Несмотря на большой объем кэша, достойной альтернативы Indilinx не получилось. Система уже не зависает, производительность последовательных чтения/записи на уровне Indilinx и иногда даже выше, но проблема с непоследовательной записью, скорость которой очень низкая. Из новинок стоит отметить Samsung 830 256GB с очень хорошими результатами.

SandForce – выпускается во многих модификациях. SF-1200 и SF-1500 по производительности разницы нет. Этот контроллер отличается отсутствием "внешней" кэш-памяти, отлично переносит многопоточное чтение/запись, имеет наиболее высокие (заявленные) на сегодняшний день скорости и чтения, и записи.Производительность в линейных последовательных тестах и тестах случайного чтения/записи падает почти на треть на занятых областях и уже не восстанавливается после удаления данных. Следов деятельности ITGC не обнаружено. Посмотрите на графики. И на эти тоже. Один из последних и весьма распространённых - SF-2281, применяется в накопителях Corsair Force 3/GT 120GB, OCZ Agility 3 240GB, OCZ Vertex 3 Max IOPS 240GB, Patriot Wildfire 120GB и др. Обзор - Тест 7 SSD на SandForce второго поколения. Более подробно на wiki - SandForce.
OCZ разработала собственное ПО для SSD - OCZ Toolbox. Интерфейс программы англоязычный, пункт <Drive> содержит информацию о SSD: модель, доступный объем, серийный номер, версию прошивки контроллера; <Tools> - обновление прошивки накопителя, необходимо соединение с интернетом; <Security> - функция Secure Erase очистка диска с восстановлением прежней скорости, необходимо удалить все разделы; <Details> - более подробная информация о накопителе; <Identify Device Data> - низкоуровневая информация о SSD; <SMART Read Data> - просмотр данных S.M.A.R.T. Немного об особенностях программы

Для того чтобы получить ровный график в файловом тесте (HD Tune, ATTO...) требуется процедура выравнивания разделов, выполняется программой Paragon Aligment Tool. На сайте программы указано полное сохранение данных, но лишний backup важной информации ещё никому не вредил.

Marvell 88SS9174 - применяется в дисках Crucial C300 (32nm NAND), M4/C400 (25nm NAND), Plextor и др. По опыту использования один из самых быстрых и сравнительно недоргих накопителей - M4, с новой прошивкой 0009 результат увеличивается.
Подборка информации по накопителям Crucial (спасибо kosha_ua)

3.2 Что насчет объема кэш-памяти?

Принципиального значения не имеет, если только не 16КБ.

3.3 Как выяснить, что у диска внутри?

Вооружайтесь названием диска и ищите обзоры. Как правило, кроме результатов тестов там есть фото печатной платы и указания о том, что на ней установлено.
При поиске можно скармливать гуглу запросы вроде vertex hd tune и поиск картинок.
В каком диске какой контроллер, смотрите в таблице на iXBT

3.4 Что предпочесть?

К сожалению, однозначно рекомендовать какой-то один диск, пусть даже дорогой, нельзя. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны и, соответственно, предпочтительная область применения.
Опеределитесь с тем, насколько вам важнее производительность чтения по сравнению с производительностью записи и файлы какого размера требуется обрабатывать.

В особых случаях также следует рассмотреть зависимость производительности от количества одновременно выполняемых операций (тут Intel традиционно силен).

Что будет важно почти для всех – это степень падения производительности диска при активном его использовании и насколько успешно и в каких режимах контроллер борется с этим явлением (см. п.5). В этом отношении Intel G2 на сегодняшний день вне конкуренции. Функция восстановления производительности работает автоматически на уровне контроллера, то есть даже если диск находится в составе массива.

О дисках на контроллере Sandforce на сегодняшний день можно сказать, только то, что их производительность практически отличается очень сильно от таковой в тестах, а никаких средств вернуть диск в первоначальное состояние не предусмотрено. 

3.5 Производительность в пределах одной модели зависит от емкости?

Да, производители дисков часто урезают возможности контроллера в моделях меньшей емкости. Чтобы выяснить наверняка, смотрите спецификации дисков на сайтах производителей. Как правило, у диска меньшей емкости производительность записи будет ниже. Например, диски OCZ Vertex емкостей 30, 60 и 250ГБ уступают в скорости записи модели 120ГБ. Хотя насчет 250ГБ может иметь место ошибка на сайте. Ясно одно - наименее емкие представители модельного ряда одновременно и медленнее. Самый яркий пример - это Vertex 3, модель 120ГБ которого сильно урезана по сравнению с 240ГБ.

Аналогичная картина для дисков Crucial C300 и Intel X25-M (скорости записи).

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ

4.1 Что желательно подстроить в ОС?

Прежде всего желательно отключить индексирование содержимого разделов диска и префетчер. Первое делается в окне свойств раздела, второе – в реестре, по адресам:
Код:
Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management]
"DisablePagingExecutive"=dword:00000001
"LargeSystemCache"=dword:00000001

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management\PrefetchParameters]
"EnableSuperfetch"=dword:00000000
"EnablePrefetcher"=dword:00000000

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem]
"NtfsDisable8dot3NameCreation"=dword:00000001
"NtfsMemoryUsage"=dword:00000002

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Dfrg\BootOptimizeFunction]
"Enable"="N"

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\OptimalLayout]
"EnableAutoLayout"=dword:00000000

4.2 Нужна ли дефрагментация?

Теоретически, не нужна, потому что время доступа к разным ячейкам памяти флэш-диска одинаково.

4.3 Как подключать, форматировать, устанавливать ОС?

Все так же, как и в случае с магнитными дисками.

Включение режима AHCI в уже установленной Windows XP (Windows 7)
Интеграция драйверов SATA в уже установленную Windows XP - acerfans.ru

Еще опыт с AHCI.

4.4 Особенности использования SSD в составе массивов?

В принципе все так же, как и с магнитными дисками, разве что большая производительность флэш-накопителей позволяет строить массив RAID0 с меньшим размером страйпа.
Какой именно страйп выбрать – зависит от производительности контроллера дисков и характера предполагаемой нагрузки.
Сориентироваться поможет программа HAB, которой можно протестировать массив с разными размерами страйпа.
«Чистка» (см. п.5) массива вручную невозможна! Никак! Даже не пытайтесь этого делать, иначе будет только хуже.

4.5 Нужно ли обновлять прошивку моего диска?

Как правило, да, польза существенна. С выходом новых прошивок улучшаются алгоритмы работы дисков, добавляются новые функции, вроде «чистки» (см. п.п.5.2), иногда немного увеличивается производительность.
Прошивки бывают двух видов: разрушающие данные и нет. В результате применения первой вы получите чистый диск, во втором же случае данны ена нем сохранятся. В любом случае есть смысл сделать резервную копию всего важного перед обновлением прошивки (это нелишне и в том случае, когда вы не собираетесь ничего обновлять).

4.6 Зачем выполнять выравнивание (alignment) раздела?

Если в двух словах, то это нужно для приведения в соответствие физических ячеек объема с логическими, что позволяет значительно сократить количество дисковых операций и увеличить производительность накопителя. Подробнее...

Windows 7 выравнивает системный раздел автоматически в процессе собственной установки.

Практический эффект от выравнивания почти незаметен, так что чудес от этой процедуры ожидать не приходится.

Выполнять выравнивание следует на ПУСТОМ диске, иначе легко потерять выравниваемый раздел!

4.7 Как увеличить ресурс и производительность диска?

Intel рекомендует оставить часть доступного пространства неиспользуемым ОС. 

5. ПАДЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СО ВРЕМЕНЕМ

5.1 В чем проблема?

По мере записи данных флэшевый диск начинает терять производительность. Скорости чтения и записи постепенно уменьшаются. Падение может достигать 70% и более по отношению к изначальному состоянию.
Механизмы этого явления скрыты во внутренней логике работы диска и о них, к сожалению, мало что известно. Известно лишь то, что деградация свойственна всем SSD и что с ней в большинстве случаев можно успешно бороться.
Обнаружить падение производительности очень просто – прогоните разок быстрый тест последовательного чтения и увидите на графике провалы – это и есть «замусоренные» области.

5.2 Что такое GC, ITGC, TRIM?

Garbage Collection (GC) – дословно «сбор мусора», очистка, функция контроллера SSD по возвращению освобожденных от пользовательских данных ячеек в исходное состояние, соответствующее их максимальной производительности.
Как правило, эта функция инициируется по запросу пользователя извне, фиременным софтом для конкретного контроллера. Например, для Indilinx это Wiper, для Intel это Intel SSD ToolBox.
Имейте ввиду, что ни одна GC-утилита не сможет работать с дисками, входящими в состав массива!
Idle Time Garbage Collection (ITGC) – то же, что GC, но инициируется автоматически самими контроллером во время, когда диск находится в режиме простоя.
Очень полезная функция, особенно качественно работает в дисках Интел второго поколения где она работает даже с дисками в составе массива.
TRIM Command – команда контроллеру со стороны операционной системы, указывающая, какие ячейки памяти содержат удаленные на уровне файловой системы пользовательские данные. Эффект все тот же, но реализованый через ОС. TRIM не всегда поддерживается в RAID-массивах. Чтобы проверить состояние TRIM необходимо выполнить следующее:

  • В командой строке ввести: fsutil behavior query DisableDeleteNotify, если выдаёт DisableDeleteNotify=0, поддержка TRIM включена; если DisableDeleteNotify = 1, поддержка TRIM отключена.
  • Чтобы включить TRIM (если он выключен), в командной строке введите: fsutil behavior set disabledeletenotify 0; 
  • чтобы выключить TRIM: fsutil behavior set disabledeletenotify 1

Список ОС, поддерживающих TRIM:

  • Windows 7 - Поддерживается с финального релиза (октябрь 2009)
  • Windows Server 2008 R2 - Поддерживается с финального релиза (октябрь 2009)
  • Linux 2.6.33 - Поддерживается с февраля 2010
  • OpenSolaris - Поддерживается с июля 2010
  • FreeBSD 8.1 - С июля 2010 поддерживается только для низкоуровневого форматирования, полная поддержка предлагается в версии 9.0 (возможно, сентябрь 2011)
  • Mac OS X - Поддерживается (на данный момент — только для SSD, входящих в комплект поставки компьютера) с версии 10.6.6 с соответствующим обновлением.
  • Для Windows XP можно воспользоваться специальными утилитами, например O&O Defrag 14.0 & TRIM.

5.3 Что делать?

Во-первых, при выборе диска убедиться, что он поддерживает хоть какую-то возможность «чистки». Идеальный вариант – качественно работающий ITGC. Например, диски Intel G2 поддерживают и GC, но он практически не нужен, потому что ITGC отлично справляется и сам.
В случае с дисками OCZ на контроллере Indilinx все не так однозначно. Вроде бы все три функции есть, но работают не очень эффективно.

Во-вторых, по возможности периодически используйте GC-софт, ели диск не в массиве. Даже если «чистка» никак не поддерживается вашим диском, то есть возможность вернуть производительность записью всего свободного пространства единицами или нолями (с помощью HD Tune, например).
Но учтите – это может дать обратный эффект (проверено с дисками на контроллере Samsung) который гарантирован, если попытаетесь так чистить массив. Проблема тут в том, что вернуть окончательно упавшую производительность обратно уже не удастся никак (единственное средство – разрушающая данные прошивка).

В-третьих, избегайте АКТИВНОЙ перезаписи диска. Они в большинстве не приспособлены для этого. Производительность будет падать, а ресурс - сокращаться. Большие объемы часто обновляемых данных лучше держать на магнитном диске.

6. ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ

Надежность накопителей на флэш-памяти - дело темное, потому что алгоритмы работы контроллеров точно не известны, а сколько-нибудь масштабных экспериментов не проводилось. Наряду с рекомендацией выполнять резервное копирование В ЛЮБОМ СЛУЧАЕ, остается лишь ознакомиться с общей информацией по надежности SSD.