Чего ожидать от твердотельного накопителя? Почему операционная система убивает SSD?

В предыдущих наших статьях про твердотельные накопители (SSD) на нашем портале Мега Обзор мы остановились на вопросах выбора, преимуществ, а также причинах износа твердотельных накопителей. Мы имеем достаточно солидный опыт работы с твердотельными накопителями, поэтому мы стараемся остановиться на всех нюансах использования данных устройств в повседневной реальности.
Многие пользователи считают, что твердотельный накопитель отличается от банальных жестких дисков лишь производительностью и высокой ценой. После начала эксплуатации первого твердотельного накопителя у нас также складывалось аналогичное ощущение. К сожалению, "бессмертный" по заявлению производителя твердотельный накопитель достаточно скоро начал демонстрировать нам более низкую производительность, а через два года достаточно интенсивного использования "умер" окончательно. Обидно, когда устройство, приобретенное за 1000 долларов, погибает за какие-то два года эксплуатации. Естественно, возможно заводской брак, возможно неправильная эксплуатация. Факт остается фактом - заменить мы его не смогли, так как продавец, дававший на решение 5 лет гарантии, благополучно "исчез" с рынка компьютерных комплектующих.

-- Картинка кликабельна --

Как ни странно, главным врагом компьютера часто оказывается сама операционная система Windows. Многие помнят историю, когда переход с установленной Windows Vista на Windows 7 в течение 1,5 недель полностью уничтожало аккумулятор ноутбуков Acer. Замена аккумулятора по гарантии на новый - приводила к прежней ситуации и только откат обратно на Windows Vista с последующей установкой новой аккумуляторной батареи, позволяло эксплуатировать данные ноутбуки в автономном режиме. Сколько не писалось на форумах Acer и других производителей ноутбуков Acer - проблему так и не решили или просто ее не признали, чтоб не выплачивать компенсации пострадавшим владельцам по всему миру.

Теперь аналогичная ситуация может наметиться и с владельцами твердотельных накопителей. Связано это с тем, что ни одна существующая операционная система не готова правильно работать с твердотельными накопителями, учитывая их способность изнашиваться при частых циклах записи/стирания данных. К примеру, популярная на сегодняшний день операционная система Windows 7 имеет две функции для ускорения производительности: Prefetch и Superfetch. Первая функция Prefetch присутствовала и в операционных системах предыдущего поколения. Она заключается в переписывания наиболее часто запускаемых файлов программ в специальную папку операционной системы - Prefetch. Тем самым, если ваша операционная система установлена на жесткий диск - ваш жесткий диск через папку Prefetch будет пытаться ускорить производительность твердотельного накопителя, что физически нереализуемо. Если же ваша операционная система установлена на твердотельный накопитель, то большинство программ также будет размещено на данном же накопителе. В виду низкой задержки при доступе к данным у твердотельных накопителей функция Prefetch какой-либо реальной пользы вам не принесет и в данном случае.

-- Картинка кликабельна --

Другой разработкой Майкрософт является технология SuperFetch, которая реализована в операционной системе Windows 7. Безусловно, это очень перспективная и интересная технология, если пользователь использует исключительно жесткие диски. Суть ее заключается в том, что данная служба осуществляет постоянное слежение за действиями пользователя и фиксирует их в свою базу. Получаемая информация постоянно обновляется и передается службе дефрагментации дисков, для того, чтоб та следила за наиболее удобным расположением часто запускаемых приложений на жестком диске - не допускала дефрагментации и старалась располагать их в наиболее активной зоне диска, для максимальной минимизации количества механических движений головок жесткого диска по пластинам.

Согласитесь, технология SuperFetch бесценна в рамках постоянного использования жестких дисков, но разве мы приобретаем твердотельные накопители для того, чтоб продолжать использовать их? Нет. Пользователь, приобретая твердотельный накопитель, в первую очередь использует его для установки наиболее часто запускаемых приложений и игр. Мы уже рассматривали строение твердотельного накопителя и знаем, что никаких механических частей в нем нет и в помине, поэтому как информацию не располагай - читаться она быстрее не будет, тем самым отпадает необходимость дефрагментации данных. А раз нет проблемы дефрагментации - не нужно за ней отслеживать, то есть функция SuperFetch - бесполезна. Мало того, если вы внимательно читали нашу предыдущую статью "Особенности твердотельной NAND памяти. То о чем надо помнить владельцам SSD накопителей", то можете констатировать, что любая дефрагментация твердотельного накопителя сокращает срок его службы, без какого-либо увеличения производительности. Этот вывод исходит на основании принципов построения SSD накопителей всех поколений. По-умолчанию, SuperFetch постоянно включен и работает он в виде службы, поэтому для увеличения долговечности своего накопителя рекомендуется его отключить.

-- Картинка кликабельна --

Следующей важной технической особенностью является кэш-память твердотельных накопителей. Пользователи всю жизнь работавшие с жесткими дисками, производительность которых чаще всего зависит от принципов записи данных, частоты вращения шпинделя и объема кэш-память - стараются выбирать твердотельные накопители по тому же принципу. Твердотельные накопители трудятся за счет достаточно быстрой твердотельной памяти, поэтому обыкновенная кэш-память практически не успевает ускорить их производительность из-за не всегда точного "попадания" на запрос. В современных твердотельных накопителях кэш-память имеется у контроллеров для отслеживания перемещения данных, фиксации данных о состоянии ячеек памяти, размещения временной информации при удалении информации с ячеек. Тем самым, кэш-память твердотельных накопителей "далека" от кэш-памяти жестких дисков, как по предназначению, так и по своему размещению. Именно поэтому в технических спецификациях очень редко указывают объем свободной кэш-памяти в накопителе, так как для пользователя она не несет какой-либо практической ценности.

Как уже отмечалось в предыдущих статьях, основную нагрузку на себя берут контроллеры твердотельных накопителей, которые берут на себя дополнительную нагрузку по обеспечению полноценной работоспособности всего накопителя, так как запись данных осуществляется по 4 Кб, а стереть информацию с накопителя можно только единовременным объемом в 512 килобайт.

-- Картинка кликабельна --

Для того, чтоб не прогадать с выбором твердотельного накопителя необходимо тщательно изучить обзоры и спецификации выбранной модели. Это связано с тем, что твердотельные накопители отличаются между собой по типу используемой твердотельной памяти и контроллера. Отдельное внимание необходимо уделять модели контроллера, на вариантах которых мы уже останавливались в нашей статье "Практика использования SSD накопителей. На что обратить внимание при покупке?" опубликованной на портале Мега Обзор.

Нас достаточно часто спрашивают - какой твердотельный накопитель рекомендуете конкретно вы? Ответ прост - никаких конкретных рекомендаций не может быть, мы можем лишь перечислить недостатки тех или других моделей, на основании этого вы сможете выбрать наиболее подходящее вам устройство. Связано это с тем, что стоимость каждого твердотельного накопителя индивидуально. Один накопитель может стоить 200 долларов, другой аналогичного объема 1000 долларов. Пользователь собирается тратить свои средства на приобретение накопителя, поэтому вам и решать, что для вас дорого, а что приемлемая стоимость.

Наш опыт тестирования показывает, что относительно дешевые твердотельные накопители имеют некоторые перекосы производительности, поэтому выбирая их сразу необходимо определиться с ответами на следующие вопросы:
- наиболее ли вам важна производительность на чтение данных?
- вам необходима сбалансированная производительности записи и чтения данных?
- какое количество одновременных команд вы планируете посылать на контроллер твердотельного накопителя?

-- Картинка кликабельна --

Последнее обстоятельство особенно важно, так как многие контроллеры среднестатистических твердотельных накопителей оказываются не способными обрабатывать большой поток команд от операционной системы. Последнее обстоятельство приводит к резкому падению производительности или даже к "подвисанию" операционной системы до полной разгрузки контроллера твердотельного накопителя. Для решения данной проблемы современные контроллеры твердотельных накопителей имеют функции разгрузки, которая включается автоматически и позволяет минимизировать падение уровня производительности. Наиболее полноценно данная функция реализована в контроллерах Intel G2 твердотельных накопителей, функция включается автоматически и позволяет держать накопителю достаточно высокие уровни нагрузки.

На различных форумах и производителями расхваливаются контроллеры SandForce. Да, действительно, данные контроллеры демонстрируют неплохой уровень производительности, но опыт работы с ними не позволил нам выявить у них какой-либо механизм снижения нагрузки на перегруженном контроллере. Возможно, это наше упущение или действительно в них данная функция не реализована.

Также следует остановиться, что у большинства производителей итоговая производительность устройства напрямую зависит от его объема. К примеру, модели Vortex от OCZ имеют прямую зависимость производительности от размера накопителя. Достаточно часто это отражается в официальных спецификациях на сайте. Считается, что это связано с урезанием возможностей контроллеров у менее емких твердотельных накопителей. Чаще всего прослеживается тенденция - чем больше объем, тем выше производительность. Но в каждом конкретном случае необходимо пристально изучать тесты и официальные спецификации, чтоб после покупки не было досадно и обидно.

---

Заключение
Все вышесказанное говорит о том, что о полноценной замене твердотельными накопителями жестких дисков говорить еще рано. Чаще всего следует говорить об их использовании в некоторых сегментах с учетом всех вышеперечисленных особенностей. Срок службы современных SSD накопителей достаточно длителен, но, несмотря на это, необходимо стараться оптимизировать их работу, как для поддержания производительности, так и для обеспечения их безотказной работы на долгие годы.

Высокая стоимость твердотельных накопителей также не позволяет им конкурировать с жесткими дисками. Производители винчестеров уже достигли объемов в 2 Тб и выше емкости, в то время как твердотельные накопители продолжают исчислять свои объемы в гигабайтах свободного пространства. Тем не менее, в мобильном сегменте часто жесткие диски заменяются SSD и данные советы будут для всех владельцев данных устройств как-никогда актуальны.