På forrige side kiggede vi på teknologien bag solid state diske. Men hvordan er det lige det forholder sig i den virkelige verden? På denne side tager vi et kig på fordele og ulemper ved SSD - samt et kig på TRIM-funktionen som mange nyere drev har indbygget.
Fordele
Som det fremgik af sidste side har en SSD mange fordele i forhold til dens ældre mekaniske brødre. Eftersom en SSD ikke har bevægelige dele, genererer den ingen støj. Dette kan være et plus i mange sammenhænge, hvor der stilles krav om et lavt støjniveau såsom mediecentre, bærbare PC'er og lignende. En yderligere fordel er, at enheden er mere modstandsdygtig over for slag og stød. Den egenskab bliver hilst velkommen i den mobile del af IT-branchen, hvor flere og flere bærbare computere benytter SSD'er frem for traditionelle harddiske. En anden fordel, som også tiltaler det mobile marked, er at en SSD bruger langt mindre strøm, som resulterer i længere batterilevetid.
Et punkt hvor en solid state disk klart overgår de mekaniske, er den lave søgetid. En gennemsnitlig mekanisk harddisk har en søgetid på 5-8 millisekunder, fordi det mekanisk hoved skal bevæges hen over de magnetiske plader. Og selv om det måske ikke lyder af meget, har en SSD altså en søgetid på under 0.1 ms, hvorfor styresystem og programmer starter meget hurtigere op. En sidste ting, som også er værd at tage med er, at en SSD har en lavere varmeudvikling - igen på grund af der ikke er bevægelige dele inden i.
En SSD kendetegnes altså ved:
-
Ingen støj
-
Robust
-
Lavt strømforbrug
-
Lav søgetid
-
Lav varmeudvikling
Den flittige læser bemærker sikkert, at der ikke nævnes noget om læse- og skrivehastighed. Det er fordi det er muligt at købe mekaniske drev, som er hurtigere end visse typer solid state diske.
Ulemper
SSD-teknologien har som beskrevet en del fordele frem for den ældre mekaniske teknologi, men er dog ikke helt fri for diverse skyggesider. Et af de mere åbenlyse negative aspekter ved en SSD er, at den indtil nu og sikkert også i den nærmeste fremtid har været en del dyrere pr. GB i forhold til almindelige harddiske. I skrivende stund koster en SSD såldes over 5 kr. pr. GB, hvor en mekanisk harddisk kun koster ca. 0,5 kr. pr. GB.
En anden skyggeside som de nuværende SSD'er har, er at de mister ydelse med tiden. Efterhånden som en SSD bliver brugt bliver den med tiden langsommere, hvilket giver knapt så hurtige læse- og skrivehastigheder. Dette fænomen har mange flotte engelske navne, men på godt jysk kan man kalde det slitage. Dette slid kan beskrives således:
En SSD med en kapacitet på 20 kiloByte (kB) fordelt på 1 blok med 5 pages. I hver page er der 4 kB til rådighed. Læsehastighed: 2 kB/s, skrivehastighed 1 kB/s. Det kan illustreres således:
SSD'en bliver bedt om at skrive en fil til blokken. Denne operation sker problemfrit. Efter denne handling er SSD'en 20% fyldt.
Dernæst bliver SSD'en bedt om at skrive en stor fil til blokken, hvilket også sker problemfrit. Efter denne operation er SSD'en 60% fyldt.
Hvis der ikke længere er brug for den første fil, smides filen i papirkurven som også tømmes. På en HDD ville den pågældende page blive overskrevet (tømt) og være klar til at modtage en ny fil. Men på en SSD bliver page'en ikke overskrevet. På en SSD bliver page'en blot markeret som optaget. Selve page'en er intakt, men indholdet (den lille fil på 4 kB) kan ikke længere benyttes. Styresystemet ved godt, at disken kun har tre pages, to tomme og én markeret at gøre godt med, men reelt set er der ved at opstå et lille pladsproblem.
Hvis vi nu ønsker at skrive en meget stor fil til blokken, står vi over for et problem. Der er kun to tomme pages tilbage og vi skal bruge tre til billedet. Ganske vist er der tre pages, som kan benyttes af styresystemet, men den ene er ikke tom. Nu breder panikken sig, men der er hjælp at hente og hjælpen hedder cache.
Grundet SSD'ernes opbygning kan man ikke blot overskrive en page og på den måde have tre tomme pages til rådighed til den meget store fil på 3 x 4 kB, man er derimod nødt til at overskrive en hel blok af gangen. Det er her cachen kommer ind i billedet. Cachen er en pladsmængde som står til klar til at modtage hele indholdet af vores blok. Når der er oprettet en kopi af vores blok i cachen (billede 1 og 2), kan den oprindelige blok overskrives og gøres klar til at modtage filer igen. I cachen bliver blokkens indhold modificeret således, at den nu indeholder tre tomme pages (billede 3). Den meget store fil bliver nu skrevet ind på de tre tomme pladser (billede 4). Til sidst bliver den modificerede blok kopieret tilbage til den tomme oprindelige blok (billede 5).
Operationen gik ud på at skrive 12 kB til disken, hvilket også blev udført. Men der blev samtidigt udført et par krumspring undervejs. For at skrive de 12 kB data var disken først nødt til at læse 12 kB for derefter at skrive en hel blok - eller 20 kB. Hastigheden det blev udført ved var 12 sekunder med 2 kB/s til læsning og 20 sekunder med 1 kB/s til skrivning, hvilket samlet set giver 26 sekunder til en operation, som kun burde tage 12 sekunder! For Hr. og Fru Jensen vil det se ud som, at skrivehastigheden er faldet fra 1 kB til under 0.5 kB, da det tog 26 sekunder at skrive 12 kB.
Med andre ord bliver en SSD gradvist langsommere i takt med, at den bliver fyldt op fordi der ikke bliver ryddet op af og til. Men først når disken er ved at løbe tør for plads. Hvis der ikke er plads i den pågældende blok til den fil der skal skrives, "hopper" SSD'en bare videre til en blok hvor der er plads. Derved tvinges SSD'en til at gøre hovedrent og slette hele blokke af gangen, og dette er en langsommelig proces.
Denne kedelige tendens er kendt af producenterne, men det er ikke noget de snakker højt om. Det er dog muligt at genskabe de oprindelige læse- og skrivehastigheder, men det er ikke noget, man bare sådan lige gør. Man kan genskabe sin SSD ved at overskrive hele enheden med programmer, men denne proces sletter selvfølgelig også alt indhold.
Selv om denne slitage gør solid state diske langsommere, har producenterne et es i ærmet som pynter lidt på det. Esset hedder TRIM og det skal hjælpe SSD'en med at rydde op og sørge for at den bevarer sin oprindelige hastighed.
En ting, der endnu ikke er fuldt kendskab til, er hvordan de enkelte flash-moduler håndterer gentagne overskrivninger. Man forventer at SSD'er med MLC-chips kan håndtere op mod 100.000 overskrivninger, mens SLC-chip kan klare ti gange så meget - altså 1.000.000. Men eftersom teknologien stadig er ret ny, er det svært at sige med sikkerhed.
TRIM og Garbage Collection
TRIM er et værktøj, som er indbygget i de fleste nyere solid state diske. Det kan benyttes af styresystemer til at holde disken i form, men kun nye styresystemer som Windows 7 og Linux 2.6.33 kan udnytte dette. Værktøjet bliver aktiveret, når der slettes en fil fra en eller flere pages. Som tidligere skrevet bliver en page ikke overskrevet med det samme, når den bliver slettet - den bliver blot markeret som optaget. Hvis TRIM-værktøjet er aktiveret, vil en page, når den slettes, blive overskrevet og gjort klar til brug med det samme. Med andre ord varetager TRIM-værktøjet oprydning af SSD'en, før den løber tør for tomme blokke. Dette medfører, at SSD'en beholder sin oprindelige læse- og skrivehastighed i længere tid.
Garbage Collection er derimod en funktion, som sørger for at frigøre blokke, så de kan overskrives. En page kan have tre stadier - VALID: Den indeholder data, vi ønsker at beholde - INVALID: Den indeholder data, vi har slettet - FREE: Den er klar til skrivning. Hvis en blok indeholder både VALID og INVALID pages, så sørger Garbage Collection for at flytte VALID-data til en ny blok med FREE-pages. Derefter kan den oprindelige blok slettes og får så værdien FREE. Herved opnår man at få mere plads, der kan skrives på. Funktionen kører ligesom TRIM når systemet ikke bestiller noget. Det kræver selvfølgelig, at man har ledig plads på SSD'en til VALID-data. En af de mest almindelige metoder til at garantere dette, er at inkludere mere flashram i enheden end brugeren har adgang til - altså overkapacitet.
Overkapacitet
Skiller man en 120GB SSD ad, vil man næsten helt sikkert finde ud af at den samlede mængde flash-RAM er højere end de angivne 120GB. Typisk 128-160 GB alt efter type. Det har stor betydning for både levetide og stabilitet hvor meget ekstra plads, der er afsat. Controlleren bruger til enhver tid den samlede mængde RAM, men du har altså kun adgang til en del af det. Det er også controlleren, der suverænt styrer funktionerne TRIM og Garbage Collection, når den får grønt lys fra styresystemet. Det kan nogle gange betale sig manuelt at afsætte ekstra plads til overkapacitet, da SSD'en får nemmere ved at vedligeholde sig selv og have ledige blokke klar til brug.
