TRIM

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

TRIM (англ. to trim — подрезать) — команда интерфейса ATA, позволяющая операционной системе уведомить твердотельный накопитель о том, какие блоки данных уже не содержатся в файловой системе и могут быть использованы накопителем для физического удаления.

TRIM входит в спецификацию интерфейса ATA, стандартизацией которого занимается группа T13 в составе INCITS.[1]

Цели использования[править | править вики-текст]

Команда TRIM была введена вскоре после появления твердотельных накопителей (SSD), чтобы сделать их конкурентоспособной альтернативой традиционным HDD в персональных компьютерах. Из-за того, что на внутреннем уровне реализация операций в SSD существенно отличается от реализации тех же операций в традиционных механических жёстких дисках, обычные методы ОС таких операций, как удаление файлов и форматирование диска (не обращаясь непосредственно к затрагиваемым секторам/страницам на накопителе), приводит к прогрессирующему ухудшению производительности операций записи на SSD.[2] Применение TRIM позволяет устройству SSD уменьшить влияние сборки мусора, которая в противном случае в дальнейшем выразится падением производительности операций записи в затронутые секторы.[3]

Хотя утилиты для «сброса» некоторых накопителей в начальное состояние были уже доступны ранее появления TRIM, они, помимо прочего, удаляли все данные на накопителе, что делало их практически неприменимыми для проведения оптимизации.[4]

Особенности работы твердотельных накопителей[править | править вики-текст]

Ввиду особенностей методов удаления, обычно применяемых в файловых системах, накопители «не знают», какие секторы/страницы действительно используются, а какие могут считаться незанятыми. Операции удаления обычно ограничиваются пометкой блоков данных как «неиспользуемых» в файловой системе.[5][6] В отличие от, например, операции перезаписи, удаление не приведёт к физической записи в затрагиваемые секторы, содержащие данные. Поскольку накопитель не имеет доступа к структурам файловой системы — таким как список неиспользуемых кластеров — накопитель остаётся в неведении об освобождении блоков. Хотя это часто позволяло восстановить удалённые данные на традиционных HDD, несмотря на то, что они были отмечены как «удалённые» операционной системой, так же это означало, что когда позже операционная система произведёт операцию записи в один из секторов, считающихся свободным местом, эта операция будет считаться операцией перезаписи с точки зрения накопителя. Для традиционных жёстких дисков эта операция никак не отличается от записи в незанятый сектор, для SSD из-за выравнивания износа перезапись данных существенно отличается от записи в незанятый сектор (каждая запись в тот же логический сектор будет произведена в разные физические секторы), потенциально ухудшая производительность дальнейших операций записи.[6]

SSD хранят данные в ячейках флеш-памяти, сгруппированных (в MLC SSD) в «страницы» (обычно по 4 Кбайт каждая), которые, в свою очередь, сгруппированы в блоки (обычно 128 страниц или 512 Кбайт суммарно)[5][7] Ячейки NAND-флеш-памяти могут быть непосредственно записаны лишь в том случае, когда они чисты. В случае, когда они хранят данные, содержимое ячеек должно быть очищено, прежде чем в них будут записаны новые данные. В SSD накопителях операция записи может быть проделана только для страниц, однако из-за аппаратных ограничений команда удаления всегда выполняется на весь блок.[7] В результате, запись на SSD-носитель выполняется очень быстро до тех пор, пока существуют чистые страницы, но значительно замедляется, если необходимо очищать предварительно записанные страницы. Так как очистка ячеек в странице необходима перед тем, как в них можно будет записывать снова, но только целый блок может быть очищен, процесс перезаписи инициирует цикл чтение-очистка-модификация-запись:[5][8] содержимое целого блока должно быть сохранено в кеше перед тем, как оно может быть удалено с накопителя, перезаписываемые данные модифицируются в кеше и только после этого целый блок (с обновленной страницей) записывается на накопитель. Это явление известно как усиление записи (англ.).[9][10]

В своих SSD-контроллерах производители используют различные техники для оптимального распределения операций записи по всему флеш-накопителю.[5][11] Это делается не только для того, чтобы оптимизировать скорость путем минимизации усиления записи, но также для увеличения продолжительности жизни флеш-ячеек (выравнивание износа (англ.)), так как обычные MLC-флеш-ячейки выдерживают 3000-5000 циклов записи.[11] Другой подход заключается в том, чтобы использовать лишнюю память, не задекларированную операционной системе, для предоставления чистых страниц для операций записи как можно дольше перед тем, как начать перезаписывать другие страницы.[3]

Эффективность этих методов по большей части зависит от обмена информацией между ОС и контроллером SSD о том, какие страницы могут считаться занятыми, а какие — свободными. Традиционно большинство ОС не информируют накопители об удаленных секторах/страницах, что не позволяет контроллерам SSD оптимально распределять свободное пространство. Команда TRIM была введена чтобы исправить это, очищая неиспользуемые ячейки до того, как в них будет произведена запись, таким образом уменьшая время доступа.[3]

Так как команда полностью стирает данные в ячейках, восстановить из них данные обычно не представляется возможным.[12]

Ограничения[править | править вики-текст]

  • TRIM не работает с «виртуальными» дисками, хранящимися в виде образов, что ограничивает использование команды в виртуальной среде.
  • TRIM не всегда поддерживается в RAID-массивах.[13]

Поддержка команды операционными системами и дисками[править | править вики-текст]

Для старых твердотельных дисков, произведённых до добавления команды TRIM в стандарт ATA, необходимо обновление прошивки — в противном случае, команда будет ими игнорироваться. Команда TRIM поддерживается также не всеми операционными системами.

Поддержка TRIM в операционных системах
ОС Поддержка
Windows 8 Поддерживается с финального релиза (октябрь 2012)
Windows Server 2012 Поддерживается с финального релиза (октябрь 2012)
Windows 7 Поддерживается с финального релиза (октябрь 2009)[14]
Windows Server 2008 R2 Поддерживается с финального релиза (октябрь 2009)[15][16]
Linux 2.6.33 Поддерживается с февраля 2010[17], ioctl BLKDISCARD
OpenSolaris Поддерживается с июля 2010[18]
FreeBSD 8.3, 9.2, 10.0 Поддерживается с UFS[19], поддерживается с ZFS[20][21].
Mac OS X Поддерживается (на данный момент — только для SSD, входящих в комплект поставки компьютера) с версии 10.6.6 с соответствующим обновлением.[22]
Android Начиная с версии 4.3 в систему была добавлена поддержка функции fstrim, которая является аналогом TRIM

В некоторых случаях, когда TRIM не поддерживается операционной системой, существуют утилиты, позволяющие отправлять эту команду «вручную». Обычно такие программы с помощью ОС составляют список свободных блоков и передают его диску в виде последовательности команд TRIM. Такие продукты существуют как в виде универсальных утилит (hdparm версии 9.17 и выше), так и в виде ПО для отдельных дисков (Intel,[23] G.Skill[24]).

Аналогом команды TRIM для SCSI являются команды UNMAP и WRITE SAME[25].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. T13 documents referring to TRIM (англ.). INCITS T13. INCITS. Проверено 8 июля 2009. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  2. Shimpi, Anand Lal. The SSD Anthology (англ.). AnandTech.com (18 March 2009). Проверено 19 июня 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  3. 1 2 3 Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 10.
  4. Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 11.
  5. 1 2 3 4 Savill, John. I heard solid-state disks (SSDs) suffer from a decline in write performance as they're used. Why? (англ.). WindowsITPro (21 April 2009). Проверено 19 июня 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  6. 1 2 Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 7.
  7. 1 2 Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 5.
  8. Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 8.
  9. Write Amplification: Intel’s Secret Sauce
  10. Inside the X25-M Controller: Wear Leveling, Write Amplification Control
  11. 1 2 Shimpi, Anand Lal. (2009-03-18). p. 6.
  12. Too TRIM? When SSD Data Recovery is Impossible (англ.). TechGage. TechGage (5 March 2010). Проверено 16 апреля 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  13. Gareth Halfacree. Intel release TRIM for RAID (англ.). bit-tech.net (23 March 2010). Проверено 2 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  14. Support and Q&A for Solid-State Drives (англ.). MSDN (9 May 2009). Проверено 2010-08-12]. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  15. Windows 7 Enhancements for Solid-State Drives (англ.). Microsoft downloads. Microsoft Corporation (12 November 2008). Проверено 8 июля 2009. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  16. Q. What is the TRIM function for solid state disks (SSDs) and why is it important? (англ.)(недоступная ссылка — история). Windows IT Pro. Проверено 1 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 2 января 2010.
  17. Trim on Linux (англ.). Kernel Newbies. Проверено 1 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  18. SATA TRIM support in OpenSolaris (29 июля 2010). Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  19. SVN revision 216796 (29 декабря 2010). Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  20. SVN revision 240868 (23 сентября 2012). Архивировано из первоисточника 26 октября 2012.
  21. TRIM clustering (5 мая 2011). Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  22. Daniel Eran Dilger. Apple's MacBook Pros ship with active SSD TRIM support in Snow Leopard (англ.). appleinsider.com (4 March 2011). Проверено 7 марта 2011. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  23. Intel SSD Optimizer White Paper (англ.) (pdf). Intel Corporation. Проверено 23 января 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  24. wiper.exe for Falcon Series (англ.). XtremeSystems. Проверено 23 января 2010. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.
  25. Note for SCSI UNMAP support in FreeBSD mailing list. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012.

Ссылки[править | править вики-текст]