杂说闪存番外:SSD硬盘如何进行日常维护和Trim

杂说闪存番外:SSD硬盘如何进行日常维护和Trim

前文(杂说闪存番外:手机为什么越用越卡和闪存写放大 - 知乎专栏)介绍了写放大对性能的影响,那么我们在日常使用SSD和手机时应该如何维护它以使其保持最大性能呢?

碎片整理(Defragment)?

Windows下的磁盘碎片整理据说能提高硬盘性能,它会把一个文件的碎片拼凑成连续分布:


它对于机械硬盘是成立的,


机械硬盘在寻道时需要一定时间转动磁头,而连续的文件存储可以让这个转动达到最小,从而提高性能。那么基于NAND flash的SSD也适用它吗?

恰恰相反,defragment对SSD没有任何帮助反倒有害处

1. SSD硬盘不需要寻道时间。

2. 从此前的系列文章大家都了解了SSD是通过FTL来映射逻辑块和物理块的,LBA的连续没有任何意义。

3. 这种对数据进行没有益处的搬移会大大损害SSD的寿命。

所以永远不要对SSD进行磁盘碎片整理!对不同的Windows版本情况有所不同:

1. Win7之前的版本:Windows不清楚SSD和普通机械硬盘的区别,切记关闭自动碎片整理,不要手动整理磁盘碎片。

2. Win7:Windows清楚了SSD不可以碎片整理,事实上,它会自动帮你关闭SSD硬盘上的磁盘整理:


是不是很智能,其实还可以做的更好。

3. Win8/Win10:Windows发现你的SSD后,会自动定期运行一个叫做““Optimize Drives”的工具帮你优化磁盘:


他会发送”retrim”命令对Trim的标注空间进行整理。

Wait a minute! 这个Trim出现了多次,到底它是什么呢?

Trim

OS在删除一个文件时并不是把内容写0,而是把索引和文件存储空间标记为作废。这也是一些所谓安全删除软件有所作为之时(如何优雅的删除你的"秘密"文件 - 知乎专栏)。但是SSD主控并不知道这个情况,它还认为文件存储空间是有用的数据,在写放大和GC的过程中不停的搬来搬去,造成性能和寿命的下降。我们举个例子,如下图:


1. 以OS的观点看是第一栏,第一列有四个文件,第二列删掉了文件C,第三列加入了文件E。

2. 以OS的LBA的观点看是第二列,C文件被删掉后,E文件被直接覆盖到了C文件的位置。

3. 以主控的PBA观点看是第三列,C文件被删掉后,主控并不知道,它还认为和第一列一样C1/C2是有价值的内容,在写放大和GC的时候被搬动。直到第三列OS在LBA原位置写了E文件后,主控才知道C1/C2是废物,才被标记为GC(垃圾收集)。

这种OS和固件的脱节在Trim命令引入后得到改善,OS在C文件被删除后会利用Trim命令告诉主控:“C1/C2没用了,你看着办吧。”,主控可以立刻标记它们为废块,不再搬动,并在合适的时机进行垃圾收集(GC)。这样极大的减小了写放大和提高了SSD的寿命。

Trim是好,但是要OS和主控都支持才行。那么如何打开Trim呢?

1. Windows在Win7之后就支持了Trim。

2. OS X在10.6.8之后支持了Trim。

3. 我们的手机OS,Android在4.3之后才支持Trim。

不同的SSD厂商支持Trim的时间不同,如果你是在最近三年买的SSD,那么你的SSD很可能是支持Trim的,具体请阅读SSD说明。

结论

Trim并不能消灭手机或者SSD的写放大,但是能部分减缓它。还有些别的优化的方法,这些方法是不同的SSD厂商的独家绝活。要用好它们,你最好安装各个厂家的Optimizer工具,并立刻使用它们,对于手机来说,只有选择>4.3的安卓,并保证剩余空间>25%。

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编辑于 2018-03-24

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