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Konventionelles SSD-Management richtig einsetzen
Administratoren können konventionelle Praktiken für die SSD-Verwaltung nutzen. Zu den bewährten Verfahren der Befehl trim und die vereinzelte Prüfung der SMART-Attribute der SSD.
Herkömmliche SSDs werden intern verwaltet, aber es gibt hier einige Schwierigkeiten zu bewältigen.
Ein Schreibvorgang in einen Flash-Speicher ist alles andere als einfach. Daten können nur in einen Bereich geschrieben werden, der zuvor gelöscht wurde – es ist nicht möglich, alte Daten zu überschreiben, ohne zuerst den Block zu löschen, in dem sie sich befinden. Als ob das nicht schon schlimm genug wäre, neigt Flash-Speicher dazu, nach einer bestimmten Anzahl von Schreibvorgängen zu verschleißen, je nach Art des Flash-Speichers. Bei Quad-Level-Cell-Flash kann es zum Beispiel schon nach ein paar hundert Lösch-/Schreibzyklen zu Bitverlusten kommen.
Der SSD-Controller kann die Auswirkungen der Erase-Before-Write-Notwendigkeit und des Wear-Out-Mechanismus geschickt verbergen, aber die Techniken, um sie zu verbergen, schaffen einen Alptraum des Daten-Jonglierens für den Designer des SSD-Controllers. Dies kann zu unerwarteten Timing-Problemen für SSD-Benutzer führen, die sich nicht bewusst sind, dass Flash vor dem Schreiben gelöscht werden muss und dazu neigt, sich abzunutzen. Daher ist eine ordnungsgemäße SSD-Verwaltung von entscheidender Bedeutung.
4 bewährte Verfahren zur Verwaltung herkömmlicher SSDs
Einige unkomplizierte Methoden helfen den Nutzern, mit den Feinheiten der konventionellen SSD-Verwaltung umzugehen.
1. Halten Sie Ihre SSDs datenhungrig
Latenzprobleme treten auf, wenn SSDs voll sind. Eine neue SSD und eine, die jahrelang einer hohen Schreiblast ausgesetzt ist, scheinen auf der Konsole die gleiche Menge an freiem Speicherplatz zu haben. Wichtige Unterschiede erfordern jedoch möglicherweise eine genauere Untersuchung durch die SMART-Attribute (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology).
Wie kann ein Systemadministrator herausfinden, was in der SSD vor sich geht? Wie wird sie abgenutzt? Wie viel Overprovisioning ist noch vorhanden? Diese und andere Fragen werden durch die SMART-Attribute der SSD beantwortet.
Obwohl es keinen Standard gibt, der vorschreibt, wie SMART-Attribute innerhalb einer SSD organisiert sind, bieten die meisten SSDs ihren eigenen Mix an, der Antworten auf die Fragen nach Verschleiß und Overprovisioning enthält. Der Systemadministrator kann sie überwachen. Das Fehlen von Standards macht es jedoch unattraktiv, die SSDs vieler verschiedener Hersteller gleichzeitig zu verwenden.
2. Setzen Sie Ihre SSD nicht in einen kritischen Zeitpfad
Garbage Collection ist ein langsamer Prozess, der dazu führt, dass die SSD außer Betrieb ist, bis die Routine abgeschlossen ist. In extremen Fällen können diese Verzögerungen mehrere Sekunden dauern.
Eine SSD kann während der Garbage Collection gelegentlich in eine längere Verzögerung geraten. Aus diesem Grund sollten zeitkritische Routinen nicht so konfiguriert werden, dass eine SSD-Verzögerung ihre Leistung beeinträchtigen kann.
Während es für den SSD-Controller nicht schwierig ist, eine gelöschte Page zu finden und den Schreibvorgang auf diese zu verlagern (und nicht auf die von der Anwendung angeforderte), wird die Situation zunehmend schwieriger, wenn die SSD nicht viel freien Platz hat. In bestimmten Fällen reicht die Anzahl der verfügbaren gelöschten Pages nicht aus, um einen Schreibbefehl zu akzeptieren. Eine Garbage-Collection-Routine muss den Flash-Speicher durchlaufen, um eine Anzahl real verfügbarer Pages aus meist ungültigen Blöcken in einen einzigen neuen Block zu kopieren, um die meist ungültigen Blöcke zum Löschen freizugeben.
3. Verwenden Sie den trim-Befehl
Der Befehl trim ist eine Möglichkeit, die Erlaubnis zum Löschen eines Blocks zu erteilen. Andernfalls muss die SSD eine zweite Entscheidung treffen, und Pages, die zugunsten des System-Timings gelöscht würden, werden möglicherweise völlig ignoriert, was die Leistung der SSD vorzeitig verlangsamt.
SSDs müssen überschriebene Seiten (Pages) im Auge behalten oder auf andere Anhaltspunkte achten, um herauszufinden, welche Seiten nicht mehr gültig sind. Die SSD verfügt nicht über einen natürlichen Mechanismus, um zu verstehen, was der Server denkt, also rät sie im Grunde. Ein Datenverlust ist inakzeptabel, daher sind diese Algorithmen zum Raten eher mit Vorsicht einzusetzen. Viele Seiten, die ungültige Daten enthalten, könnten übersehen werden und somit nicht mehr verfügbar sein.
Um dieses Problem zu lösen, wurde dem ATA-Befehlssatz ein Befehl namens trim hinzugefügt, mit dem Anwendungen und Programme die interne SSD-Verwaltung, insbesondere die Garbage Collection, effizienter gestalten können. Die Garbage Collection muss nicht mehr so oft durchgeführt werden wie vor der Einführung von trim. Ältere Software, die den trim-Befehl nicht nutzt, belastet eine SSD unnötig und führt zu Verlangsamungen.
4. Überprüfen Sie regelmäßig die SMART-Attribute der SSD und erwägen Sie Overprovisioning.
Der Zeitpunkt für eine solche Überprüfung könnte jedes Mal sein, wenn Sie ein Backup machen. Die SMART-Attribute geben Aufschluss über die Abnutzung der SSD und darüber, wie viel Overprovisioning noch verfügbar ist.
Eine Strategie zur Beschleunigung der SSD-Leistung besteht darin, eine stille Reserve an Flash-Speicher innerhalb der SSD zu halten. Dieses Overprovisioning bietet dem Controller mehr Platz für die SSD-Verwaltung. Mit anderen Worten, der Controller hat weniger Schwierigkeiten, gelöschte Pages zu finden, in die er schreiben kann. Je mehr Overprovisioning-NAND in einer SSD vorhanden ist, desto schneller erreicht die SSD eine hohe Arbeitslast.
Das Problem beim Overprovisioning ist, dass es die Kosten der SSD erhöht. Im Durchschnitt entfallen etwa 80 Prozent der Kosten einer SSD auf die NAND-Flash-Chips. Wenn Sie das Overprovisioning um 10 Prozent der angegebenen SSD-Kapazität erhöhen, steigt der Preis der SSD um fast den gleichen Betrag. Overprovisioning funktioniert für Nutzer, die es sich leisten können.
Overprovisioning verbirgt auch vor dem Nutzer, wie stark die SSD durch schwere Schreiblasten abgenutzt werden könnte. Wenn Sie nicht wissen, wie hoch Ihre Schreiblast ist, und wenn Sie die internen SMART-Attribute der SSD nicht überprüfen, könnte Sie hier ein plötzlicher Ausfall überraschen.
