Bộ điều khiển SSD hiện đại đủ thông minh để việc cung cấp quá mức thường không cần thiết cho sử dụng hàng ngày. Tuy nhiên, vẫn có những tình huống, chủ yếu trong môi trường trung tâm dữ liệu, trong đó khuyến nghị sử dụng quá mức. Để hiểu tại sao việc cung cấp quá mức có thể hữu ích, cần phải hiểu cách thức hoạt động của SSD.
SSD phải đối phó với những hạn chế của bộ nhớ flash khi ghi dữ liệu
SSD sử dụng một loại bộ nhớ gọi là bộ nhớ flash NAND . Không giống như các ổ đĩa cứng, các ô NAND chứa dữ liệu không thể được ghi đè trực tiếp; ổ đĩa cần xóa dữ liệu hiện có trước khi nó có thể ghi dữ liệu mới. Hơn nữa, trong khi SSD ghi dữ liệu trong các trang thường có kích thước từ 4 KB đến 16 KB, chúng chỉ có thể xóa dữ liệu trong các nhóm lớn các trang được gọi là khối , thường có kích thước từ vài trăm KB đến vài MB trong SSD hiện đại.
NAND cũng có một số lượng hạn chế viết . Để tránh ghi lại dữ liệu một cách không cần thiết để xóa các khối và để đảm bảo rằng không có khối nào nhận được số lần ghi không tương xứng , ổ đĩa cố gắng trải ra ghi, đặc biệt là ghi ngẫu nhiên nhỏ, vào các khối khác nhau. Nếu ghi thay thế dữ liệu cũ, nó đánh dấu các trang cũ là không hợp lệ. Khi tất cả các trang trong một khối được đánh dấu không hợp lệ, ổ đĩa sẽ tự do xóa nó mà không phải ghi lại dữ liệu hợp lệ.
SSD cần không gian trống để hoạt động tối ưu, nhưng không phải khối lượng công việc nào cũng có lợi cho việc duy trì không gian trống
Nếu ổ đĩa còn ít hoặc không còn dung lượng trống, nó sẽ không thể phát tán ra. Thay vào đó, ổ đĩa sẽ cần xóa các khối ngay lập tức khi ghi được gửi vào ổ đĩa, viết lại bất kỳ dữ liệu hợp lệ nào trong các khối đó thành các khối khác. Điều này dẫn đến nhiều dữ liệu được ghi vào NAND hơn là được gửi đến ổ đĩa, một hiện tượng được gọi là khuếch đại ghi . Khuếch đại ghi đặc biệt rõ rệt với khối lượng công việc viết nhiều ngẫu nhiên, chẳng hạn như xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP) và cần được giữ ở mức tối thiểu vì nó làm giảm hiệu suất và độ bền.
Để giảm khuếch đại ghi, hầu hết các hệ thống hiện đại đều hỗ trợ lệnh có tên TRIM , cho biết ổ đĩa không còn chứa dữ liệu hợp lệ để chúng có thể bị xóa. Điều này là cần thiết bởi vì ổ đĩa sẽ cần phải giả sử rằng dữ liệu bị xóa bởi hệ điều hành vẫn còn hiệu lực, điều này cản trở khả năng duy trì không gian trống đầy đủ của ổ đĩa.
Tuy nhiên, đôi khi TRIM không thể thực hiện được, chẳng hạn như khi ổ đĩa nằm trong vỏ bọc bên ngoài (hầu hết các vỏ không hỗ trợ TRIM) hoặc khi ổ đĩa được sử dụng với hệ điều hành cũ. Hơn nữa, dưới khối lượng công việc ghi ngẫu nhiên rất cao, việc ghi sẽ được trải rộng trên các vùng lớn của NAND bên dưới, điều đó có nghĩa là việc buộc phải ghi lại dữ liệu và khuếch đại ghi tiếp viên có thể xảy ra ngay cả khi ổ đĩa không gần đầy.
SSD hiện đại trải nghiệm khuếch đại ghi ít hơn đáng kể so với các ổ đĩa cũ nhưng một số khối lượng công việc vẫn có thể được hưởng lợi từ việc cung cấp quá mức
Các ổ SSD đầu tiên có phần sụn kém hoàn thiện hơn có xu hướng ghi lại dữ liệu thường xuyên hơn mức cần thiết. Các bộ điều khiển Indilinx và JMicron sớm ( JMF602 nổi tiếng với hiệu suất ghi ngẫu nhiên và nói lắp ngẫu nhiên ) bị khuếch đại ghi rất cao dưới khối lượng công việc viết ngẫu nhiên chuyên sâu, đôi khi vượt quá 100 lần. (Hãy tưởng tượng việc ghi hơn 100 MB dữ liệu vào NAND khi bạn chỉ cố gắng viết 1 MB!). Các bộ điều khiển mới hơn, với lợi ích của sức mạnh xử lý cao hơn, các thuật toán quản lý flash được cải thiện và hỗ trợ TRIM, có khả năng xử lý các tình huống này tốt hơn nhiều, mặc dù khối lượng công việc ghi ngẫu nhiên nặng vẫn có thể gây ra sự khuếch đại ghi vượt quá 10 lần trong các ổ SSD hiện đại .
Việc cung cấp quá mức cung cấp cho ổ đĩa một vùng không gian trống lớn hơn để xử lý việc ghi ngẫu nhiên và tránh việc ghi lại dữ liệu bắt buộc. Tất cả các ổ SSD đều được cung cấp quá mức ở mức tối thiểu; một số chỉ sử dụng sự khác biệt giữa GB và GiB để cung cấp khoảng 7% dung lượng trống cho ổ đĩa để làm việc, trong khi một số khác sử dụng quá nhiều để tối ưu hóa hiệu suất cho nhu cầu của các ứng dụng cụ thể. Ví dụ: ổ SSD doanh nghiệp cho OLTP nặng hoặc khối lượng công việc cơ sở dữ liệu có thể có 512 GiB NAND vật lý nhưng có dung lượng được quảng cáo là 400 GB, thay vì ổ SSD tiêu dùng 480 đến 512 GB có lượng NAND tương tự.
Nếu khối lượng công việc của bạn đặc biệt đòi hỏi hoặc nếu bạn đang sử dụng ổ đĩa trong môi trường không hỗ trợ TRIM, bạn có thể cung cấp không gian thủ công bằng cách phân vùng ổ đĩa để một số không gian không được sử dụng. Ví dụ: bạn có thể phân vùng ổ SSD 512 GB thành 400 GB và không gian trống còn lại chưa được phân bổ và ổ đĩa sẽ sử dụng không gian chưa phân bổ làm không gian dự phòng. Tuy nhiên, lưu ý rằng không gian chưa phân bổ này phải được cắt bớt nếu nó đã được ghi vào trước đó; nếu không, nó sẽ không có lợi ích gì khi ổ đĩa sẽ thấy không gian đó bị chiếm dụng. (Tiện ích phân vùng phải đủ thông minh để thực hiện việc này, nhưng tôi không chắc chắn 100%; hãy xem "Windows có cắt không gian không phân chia (không được định dạng) trên ổ SSD không?" )
Nếu bạn chỉ là một người tiêu dùng bình thường, việc cung cấp quá mức thường không cần thiết
Trong các môi trường tiêu dùng thông thường có TRIM được hỗ trợ, SSD chưa đầy 70-80% và không bị gián đoạn khi ghi ngẫu nhiên, khuếch đại ghi thường không phải là vấn đề và nói chung là không cần thiết.
Cuối cùng, hầu hết người tiêu dùng sẽ không ghi gần đủ dữ liệu vào đĩa để làm hao mòn NAND trong vòng đời sử dụng của hầu hết các ổ SSD, ngay cả với khả năng khuếch đại ghi cao, do đó, không có gì để mất ngủ.