بهبود عملکرد SSD با تکنولوژی TRIM و مدیریت Garbage Collection در Open-E

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که در Open-E JovianDSS Up30 پشتیبانی می‌شود، قابلیت SSD-TRIM و autoTrim است. این ویژگی‌ها باعث بهبود عملکرد درایوهای SSD در زیرساخت ذخیره‌سازی داده‌های شما می‌شوند و می‌توانند عمر آن‌ها را افزایش دهند. اما استفاده از TRIM در SSD چه مزایایی دارد؟

در این مقاله، قصد داریم در چند مرحله توضیح دهیم که چرا ویژگی TRIM در سیستم بسیار حیاتی است.

• SSD چگونه داده‌ها را پردازش می‌کند؟
• مدیریت Garbage Collection چیست؟
• TRIM چیست؟
• autoTRIM چیست؟

نحوه پردازش داده‌ها توسط SSD

در مقایسه با هارد دیسک HDD، درایو SSD یک دستگاه نیمه‌رسانا است و برای فرآیندهای خواندن و نوشتن به قطعات متحرک نیاز ندارد. این موضوع باعث می‌شود که یک SSD بسیار سریع‌تر از هر هارد دیسکی عمل کند. SSD بر پایه فناوری NAND flash کار می‌کند – نوعی حافظه غیرفرار که برای نگهداری داده‌ها نیازی به برق ندارد. SSDها عمر نامحدودی ندارند. هر SSD تعداد مشخصی دفعات نوشتن را پشتیبانی می‌کند. این محدودیت می‌تواند به دو شکل باعث کاهش عمر SSD شود:

پردازش اطلاعاتی که دیگر مورد نیاز نیستند.

نوشتن مکرر فایل‌های جدید در فضاهایی که قبلاً استفاده شده‌اند.

یکی دیگر از ویژگی‌های SSD این است که داده‌ها را مانند HDD به صورت Sector به Sector ذخیره نمی‌کند. داده‌ها در واحدهایی به نام “صفحه” نوشته می‌شوند که هر 128 صفحه یک Block داده را تشکیل می‌دهند. اگر امکان پاک کردن یک صفحه و نوشتن فایل‌های مورد نیاز روی آن وجود داشت این فرآیند می‌توانست بسیار ساده‌تر باشد. با این حال، برای نوشتن داده‌های جدید روی SSD که فضای آن پر شده است، باید کل Block داده‌ای که دیگر نیازی به آن نیست، ابتدا پاک شود. این فرآیند ممکن است زمان بیشتری نسبت به نوشتن مستقیم داده‌ها نیاز داشته باشد.

مدیریت Garbage Collection در SSD

Garbage Collection برخلاف اسم‌اش، در درایوهای SSD یک قابلیت بسیار مفید است. وظیفه این قابلیت این است که داده‌ها را بین Block‌های حافظه مرتب کند تا عملکرد درایو بهتر شود.

Garbage Collection تضمین می‌کند که:

1. همیشه Block ‌های خالی وجود داشته باشند: به این ترتیب، دیگر نیازی به انتظار برای انجام فرآیند بازنویسی نیست.
2. صفحات غیرضروری (که توسط سیستم‌عامل علامت‌گذاری شده‌اند) از صفحات مفید جدا شوند: این فرمان، Block ‌هایی را که داده‌های حذف‌شده یا اصلاح‌شده دارند بررسی می‌کند و آن‌ها را در طول انتقال داده از یک بلوک به بلوک دیگر نادیده می‌گیرد.

Garbage Collection همچنین اطمینان می‌دهد که SSD در زمینه امنیت داده‌ها قابل اعتماد است، به طوری که اطلاعات کاربر همراه با داده‌های غیرضروری حذف نشود. البته، در طول فرآیند نهایی پاکسازی، Garbage Collection فایل‌های حذف‌شده را از صفحات Block کپی می‌کند، زیرا در SSD‌ها هیچ ارتباط مستقیمی بین کلاسترهای سیستم فایل و سکتورهای دیسک وجود ندارد. به همین دلیل، صفحات داده‌ای که پاک شده‌اند از نظر Garbage Collection هنوز معتبر هستند و ممکن است در حین انتقال داده‌ها به Block دیگر عبور کنند.

این کارها می‌تواند حافظه نهان (cache) SSD را به شدت آسیب‌پذیر کند. به همین دلیل است که در نسخه‌های جدیدتر SSD، از فرمان TRIM استفاده می‌شود که مانند یک نیروی تازه برای حفظ کارایی درایو در طولانی‌ مدت عمل می‌کند.

TRIM چیست؟

TRIM یک فرمان پیشرفته از نوع ATA است که به سیستم‌عامل کمک می‌کند تا Blockهای داده‌ای را که دیگر نیازی به آن‌ها نیست شناسایی کند و اجازه دهد این Blockها پاک یا بازنویسی شوند. با استفاده از TRIM، عملکرد SSD پایدارتر می‌شود و در طولانی‌مدت کارایی آن حفظ می‌شود.

این فرمان TRIM، فرآیند مدیریت Garbage را که قبلاً توضیح داده شد، تکمیل می‌کند. TRIM با حذف داده‌های غیرضروری یا نامعتبر در طول این فرآیند، فضای Blockها را بهتر مدیریت کرده و به عملکرد بهتر SSD کمک می‌کند. همچنین داده‌های نامعتبری را که در طول مدیریت Garbage Collection باید نادیده گرفته شوند، مرتب کرده و تعداد چرخه‌های P/E (نوشتن/پاک‌سازی) را کاهش می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود تا چرخه‌های محدود SSD برای عملیات‌های آینده ذخیره شود.

در نسخه Open-E JovianDSS Up30، ویژگی SSD-TRIM به شما این امکان را می‌دهد تا SSDهای مشخصی را مدیریت کنید، به جای اینکه این فرآیند برای همه درایوهای موجود در آرایه به‌صورت یک‌جا انجام شود، که در نسخه‌های قبلی اتفاق می‌افتاد.

نکته: TRIM در SSD عملکرد بهتری در RAID مبتنی بر نرم‌افزار دارد. به همین دلیل Open-E JovianDSS یک راه‌حل نرم‌افزاری عالی برای اجرای دستورات TRIM در SSD خواهد بود.

autoTRIM چیست؟

autoTRIM نسخه پیشرفته‌تری از عملکرد SSD-TRIM است که نیاز به انجام عملیات دستی را از بین می‌برد. این ویژگی به محض این‌که سیستم تشخیص دهد که Blockهای داده‌ای دیگر مورد نیاز نیستند به طور خودکار و مداوم فرمان‌های TRIM را ارسال می‌کند. با این قابلیت، SSDها همیشه به صورت بهینه و کارآمد عمل می‌کنند، بدون اینکه کاربر نیازی به دخالت داشته باشد.

autoTRIM همچنین از کاهش عملکردی که ممکن است به دلیل تأخیر یا فراموشی در پاک‌سازی Blockهای غیرضروری اتفاق بیفتد، جلوگیری می‌کند. به این ترتیب، عملکرد SSD بهبود پیدا کرده و کل سیستم بهینه‌تر و کارآمدتر عمل می‌کند.

نتایج تست TRIM در Open-E JovianDSS

مزایای استفاده از فرمان autoTRIM در چندین آزمایش گواهی‌نامه SSD با استفاده از Open-E JovianDSS تأیید شده است.

نمودار زیر عملکرد یک SSD از شرکت Lenovo را نشان می‌دهد که در یک RAIDZ1 تک‌گانه با ۳ درایو، هم با autoTRIM و هم بدون آن کار کرده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از autoTRIM تأثیرات مثبت و طولانی‌مدتی دارد و باعث ایجاد یک بار کاری پایدارتر در طول زمان می‌شود.

نتایج مشابهی در دیسک‌های Intel NVMe مدل Intel P4510 با ظرفیت ۲ ترابایت که به‌صورت یک درایو مجزا کار می‌کردند، مشاهده شد. نمودار دوم قطعاً شما را متقاعد خواهد کرد که فرمان TRIM ارزش کار کردن را دارد، چرا که عملکرد بلندمدت درایوهای حالت جامد (SSD) را در راهکار ذخیره‌سازی داده‌های شما تضمین می‌کند.

Open-E JovianDSS Up30 – راهکاری برای بهره‌وری بیشتر

با استفاده از Open-E JovianDSS Up30، عملکرد و بهینه‌سازی فضای ذخیره‌سازی به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. این نسخه جدید تنها به بهبود عملکرد محدود نمی‌شود، بلکه مزایای بیشتری را نیز به همراه دارد که سیستم‌های ذخیره‌سازی را کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر می‌کند.