Vím, že mnoho z vás již dlouhou dobu používá zařízení SSD (solid-state disk) k nahrazení úctyhodných pevných disků (HDD) fyzickými rotujícími disky. Vlastně jsem také byl, ale pouze proto, že notebook System76 Oryx Pro, který jsem si koupil před několika lety, přišel s SSD jako primární možností úložiště. Kdykoli zapnu svůj notebook – což se nestává často, protože ho z různých důvodů obvykle nechávám běžet 24 hodin denně, 7 dní v týdnu – překvapuje mě, jak rychle se dostanu k výzvě k přihlášení. Všichni moji ostatní fyzičtí hostitelé se spouštějí pomaleji z jejich rotujících pevných disků.
Nechápejte mě špatně. Mám rád své počítače s rychlými procesory, spoustou CPU a velkým množstvím paměti RAM. Ale mám takový problém:lidé mi darují své staré počítače a já je rozebírám na díly, včetně pevných disků. Jen málo lidí v současné době zahazuje systémy s SDD, což se, jak předpokládám, nějakou dobu nezmění.
Ty starší systémy používám, dokud neumře základní deska nebo něco jiného nenahraditelného. V tu chvíli odvezu zbývající nepoužitelné součásti zaniklého systému do místního recyklačního střediska elektroniky. Veškeré použitelné díly včetně pevných disků si ponechávám. Skončím se spoustou starých pevných disků, z nichž některé používám k tomu, aby některé z těch starších systémů ještě chvíli fungovaly. Zbytek jen sedí v kontejneru a čeká na použití.
Nerad vyřazuji dokonale použitelné části počítače. Vím jen, že jednoho dne je budu moci použít. Také se snažím držet počítače a komponenty mimo proces recyklace, pokud jsou užitečné. A našel jsem místa k použití většiny těch starších bitů, včetně těch starých pevných disků.
Proč SSD?
Primární funkcí HDD i SSD zařízení je ukládat data na energeticky nezávislé médium, aby se po vypnutí napájení neztratila. Obě technologie disku ukládají operační systém, aplikační programy a vaše data, takže je lze přesunout do hlavní paměti (RAM) k použití. Funkční výhody SSD oproti HDD jsou dvojí a obě jsou způsobeny polovodičovou povahou SSD.
Za prvé, SSD nemají žádné pohyblivé části, které by se mohly opotřebovat nebo zlomit. V průběhu let mi selhalo mnoho HDD; Používám je tvrdě a mechanické součásti se časem opotřebovávají.
Druhou výhodou SSD disků je, že jsou rychlé. Díky své povaze v pevné fázi mohou SSD disky přistupovat k libovolnému umístění v paměti stejnou rychlostí. Nepotřebují čekat, až se mechanická ramena vyhledají na stopu, na které jsou data uložena, a pak čekat, až se sektor obsahující data otočí pod čtecími/zapisovacími hlavami, aby bylo možné je přečíst. Tyto vyhledávací a rotační latence jsou mechanické faktory, které zpomalují přístup k datům. SSD nemají takové mechanické latence. SSD jsou obvykle 10x rychlejší při čtení dat a 20x rychlejší při zápisu.
SSD mají oproti HDD další výhody, které nesouvisejí s výkonem. SDD spotřebovávají méně energie, jsou menší a váží méně než HDD a je méně pravděpodobné, že se poškodí při pádu.
V mnoha ohledech jsou SSD disky jako USB flash disky, což jsou také zařízení SSD a v podstatě využívají stejnou technologii úložiště flash paměti.
Hlavní nevýhodou SSD zařízení je, že jsou dražší pro danou velikost úložiště než HDD a HDD mají větší maximální kapacitu než SSD. V současné době je tato kapacita asi 14 TB pro HDD a 4 TB pro SSD. Tyto mezery se zužují. Dalším problémem SSD disků je, že jejich paměťové buňky mohou časem „vytéct“ a degradovat, pokud není udržováno napájení. Degradace může mít za následek ztrátu dat přibližně po roce skladování bez napájení, takže data nejsou vhodná pro archivaci offline.
Na webových stránkách Crucial a Intel je několik zajímavých a informativních článků o SSD. Aby bylo jasno, mám tyto stránky rád pro jejich vynikající vysvětlení a popisy; Nemám se společnostmi Crucial nebo Intel žádný vztah kromě nákupu v maloobchodě některých jejich produktů pro své osobní použití.
Typy SSD
Existují dva běžné formáty a rozhraní SSD. Jedním z nich je přímá náhrada pevných disků. Využívá standardní SATA napájecí a datové konektory a lze jej namontovat do 2,5" pozice pro montáž disku. SATA SSD jsou omezeny na rychlost sběrnice SATA, která je maximálně 600 Mb/s.
Druhý tvarový faktor využívá konektor M.2 PCIe, který se obvykle montuje přímo na základní desku. Základní deska ASUS TUF X299 v mé primární pracovní stanici má dva z těchto konektorů. Fyzický tvarový faktor pro M.2 SSD je 22 mm široký s různou délkou až do přibližně 80 mm. Zařízení M.2 mohou dosáhnout rychlosti čtení až 40 Gb/s díky přímému připojení ke sběrnici PCI.
Obrázek 1:Dvě zařízení SSD, SATA vlevo a m.2 vpravo, s centem pro srovnání velikosti.
V zařízeních SSD se také používá několik typů paměťových technologií. NVMe (Non-Volatile Memory Express) je nejrychlejší.
Můj SSD
Před několika týdny jsem zakoupil Intel 512 GB m.2 NVMe SSD pro zákaznický projekt, který nikdy plně nedospěl. Narazil jsem na ten SSD, když jsem si prohlížel svých pár zbývajících pevných disků a uvědomil jsem si, že mých pár zbývajících pevných disků kromě jednoho bylo starých, vícekrát použité a pravděpodobně blízko katastrofickému selhání. A pak tu byl tento SSD disk, který byl zcela nový.
Zmínil jsem se, že můj notebook se spouští opravdu, ale opravdu rychle? A moje primární pracovní stanice ne.
Také jsem chtěl provést kompletní reinstalaci Fedory několik měsíců, protože jsem dělal upgrady vydání zhruba od Fedory 21. Někdy je dobrý nápad provést novou instalaci, abych se zbavil některých problémů. Po zvážení všech věcí se zdálo být dobrým nápadem provést přeinstalaci Fedory na SSD.
Plánoval jsem nainstalovat SSD do jednoho ze dvou slotů m.2 na mé základní desce ASUS TUF X299 a nainstalovat na něj Fedoru, umístit na něj všechny operační systémy a souborové systémy aplikačních programů, včetně /boot , /boot/eufi , / (kořen), /var , /usr a /tmp . Rozhodl jsem se neumisťovat swap oddíl na SSD, protože mám dostatek paměti RAM, kterou vyměním oddíl se používá zřídka. Také /home zůstane na svém vlastním oddílu na HDD.
Vypnul jsem systém, nainstaloval SSD do jednoho ze slotů m.2 na základní desce, nabootoval z živého USB disku Fedora Xfce a provedl kompletní instalaci. Rozhodl jsem se vytvořit oddíly disku ručně, abych mohl odstranit staré oddíly operačního systému, jako je /boot , /boot/eufi , / (kořen), /var , /usr a /tmp . Tento design mi také umožnil vytvářet přípojné body – a tedy záznamy v /etc/fstab – pro diskové oddíly a logické svazky, které jsem chtěl ponechat nedotčené pro použití s novou instalací. Tato možnost je jedním z důvodů, proč jsem vytvořil /home a některé další oddíly nebo logické svazky jako samostatné systémy souborů.
Instalace proběhla velmi hladce. Po dokončení jsem spustil program Bash, který jsem napsal, pro instalaci a konfiguraci různých nástrojů a aplikačního softwaru. To také šlo dobře a rychle – velmi rychle.
Výsledky
Přál bych si, abych načasoval spuštění před a po, ale před zahájením tohoto projektu mě to nenapadlo. Nápad napsat tento článek jsem dostal až poté, co jsem již prošel bodem, ze kterého není návratu pro načasování původního spuštění. Moje pracovní stanice se však na základě mých čistě subjektivních zkušeností spouští výrazně rychleji než dříve. Programy jako LibreOffice, Thunderbird, Firefox a další se načítají mnohem rychleji, protože /usr svazek je nyní na SSD.
Také jsem zjistil, že vyhledávání a instalace RPM balíčků je rychlejší než před upgradem. Myslím si, že alespoň část tohoto vylepšení souvisí s rychlostí, s jakou lze číst místní databázi RPM a soubory úložiště DNF.
Jsem docela spokojený s výrazným zvýšením rychlosti.
Další úvahy
Na webu je spousta diskuzí o formátování SSD zařízení. Většina z nich se točí kolem používání takzvaného „rychlého formátu“ spíše než dlouhého (aka plného) formátu. Rychlý formát jednoduše zapíše metadata souborového systému, zatímco dlouhý formát zapíše prázdná sektorová data, včetně věcí, jako jsou čísla sektorů do každého sektoru oddílu. Proto to trvá déle a podle prodejců snižuje životnost SSD.
Vytvoření linuxového souborového systému, jako je ext4, je podobný proces jako rychlé formátování, protože pouze vytváří a zapisuje metadata souborového systému. Není třeba se obávat výběru dlouhého vs. krátkého formátu, protože v Linuxu nic takového jako dlouhý formát neexistuje. Linux však skartuje příkaz, který se používá k vymazání a zakrytí dat, by velmi pravděpodobně způsobil stejné problémy jako dlouhé formátování, ale bez skutečného přepsání existujících dat na SSD. Důvod je nad rámec tohoto článku.
Na SSD je nutné provádět pravidelnou údržbu. Moje interpretace problému je taková, že než se zapíší paměťové buňky SSD, musí být nejprve nastaveny do stavu "dostupné". To vyžaduje čas, a tak zápis nového nebo změněného datového sektoru se jednoduše provede zápisem celých dat pro sektor do nového sektoru na zařízení a označení starého sektoru jako neaktivního. "Smazané" sektory však nelze použít, protože stará data stále existují a paměťové buňky v tomto sektoru musí být resetovány do dostupného stavu, než do nich lze zapsat nová data. Existuje nástroj nazvaný "trim", který provádí tento úkol.
Linux poskytuje podporu oříznutí pomocí fstrim příkaz a mnoho SSD zařízení obsahuje vlastní hardwarovou implementaci trimu pro operační systémy, které ji nemají. Trim je povolen pro souborové systémy Linux pomocí mount příkaz nebo položky v /etc/fstab konfigurační soubor. Přidal jsem možnost „zahodit“ do položek souborového systému SSD v mém fstab soubor, takže oříznutí bude zpracováno automaticky.
/dev/mapper/vg01-root / ext4 discard,defaults 1 1
UUID=d33ac198-94fe-47ac-be63-3eb179ca48a3 /boot ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg_david3-home /home ext4 defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-tmp /tmp ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-usr /usr ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-var /var ext4
discard,defaults 1 2 Použití příkazového řádku k připojení zařízení SSD by vypadalo takto.
mount -t ext4 -o discard /dev/sdb1 /mnt
Z velké části probíhá ořezávání bez zásahu uživatele během období, kdy je disk jinak neaktivní. Proces se nazývá „shromažďování odpadků“ a zpřístupňuje nevyužitý prostor pro opětovné použití. Není na škodu provést trim jako běžnou údržbu, takže util-linux balíček, který je součástí každé distribuce, poskytuje systemd fstrim.service a fstrim.timer jednotky spouštět jednou týdně.
fstrim příkaz může ručně spustit trim na jednom nebo více souborových systémech. Po prvním oříznutí, které může ukazovat velké počty bajtů, pravděpodobně uvidíte velmi nízké počty a většinu času dokonce nulu.
<snip>
[root@david ~]# fstrim -v /
/: 9.7 GiB (10361012224 bytes) trimmed
[root@david ~]# fstrim -v /usr
/usr: 40.4 GiB (43378610176 bytes) trimmed
<snip> Doporučuji spustit fstrim jednou na každém souborovém systému SSD po jejich instalaci a vytvoření. Webová stránka Crucial má dobrý článek s více informacemi o úpravě a proč je to potřeba.
Defragmentace SSD není nutná a může také přispět ke snížení životnosti. Defragmentace je pro SSD irelevantní, protože je určena k urychlení přístupu k souborům tím, že jsou souvislé. S SSD je přístup ke všem úložištím stejně rychlý. Kromě toho, dokonce i u pevných disků je defragmentace jen zřídka nutná, protože většina moderních souborových systémů Linux, včetně výchozího (pro většinu distribucí) souborového systému ext4, implementuje strategie ukládání dat, které snižují fragmentaci na úroveň, která činí defragmentaci ztrátou času.
Poslední myšlenky
Užívám si výrazně rychlejšího spouštění a načítání programů, které vyplynuly z přechodu na SSD pro můj systém. Používání zařízení SSD vyžaduje trochu přemýšlení a plánování a také určitou průběžnou údržbu, ale výhody stojí za námahu.
Použití SSD pro souborové systémy operačního systému Linux zkrátí čas, který hostiteli zabere spouštění, spouštění a načítání programů, ale nemůže tak činit při spouštění a inicializaci systému BIOS. BIOS je uložen na čipu základní desky a není ovlivněn použitím SSD.
[ Bezplatný online kurz:Technický přehled Red Hat Enterprise Linux. ]