Hdd ssd cache что это

Hdd ssd cache что это

В процессе изучения рынка ноутбуков возникло несколько вопросов по использованию SSD в них. Буду благодарен за помощь.

Сейчас в ноутбуках есть два подхода.
1. Полноценный активный SSD. (Иногда вместо, иногда вместе с HDD)
2. SSD-Cache + HDD

1. В случае, если есть обычный SSD я сам могу установить туда ОС и самые необходимые программы.
В случае SSD-cache система сама кладет туда некие «часто используемые» на ее взгляд данные, а я не имею доступа к SSD диску.
Верно ли я понимаю?

2. Насколько эффективен SSD-cache? Быстрее ли грузится система? Программы? Как в целом с потребительской точки зрения?

3. Как вы оцениваете эффективность cache по сравнению с полноценным SSD?

цитата: yevlampy:
3. Как вы оцениваете эффективность cache по сравнению с полноценным SSD? Полноценный SSD, на котором и система и рабочие файлы, работает гораздо быстрее.

Дома есть старенький ноут Toshiba Satellite.
Замена в нем умершего HDD на твердотелый SSD совершенно его преобразила по быстродействию.
Даже не поверил, что старенький загнанный коняга начнет летать как молодой рысак.

цитата: Volk1975:
цитата: yevlampy:
3. Как вы оцениваете эффективность cache по сравнению с полноценным SSD? Полноценный SSD, на котором и система и рабочие файлы, работает гораздо быстрее.

Дома есть старенький ноут Toshiba Satellite.
Замена в нем умершего HDD на твердотелый SSD совершенно его преобразила по быстродействию.
Даже не поверил, что старенький загнанный коняга начнет летать как молодой рысак.
Ок. а с SSD-кэшем не пробовали работать? отзывы тоже самые положительные. Получается дёшево и средито. Но может быть есть там подвох? Подозрительно уж дёшево выходит, нежели обычный SSD.

цитата: yevlampy:
Ок. а с SSD-кэшем не пробовали работать? отзывы тоже самые положительные. Получается дёшево и средито. Но может быть есть там подвох? Подозрительно уж дёшево выходит, нежели обычный SSD. Думаю, что подвоха никакого нет.
Просто более дешевый вариант, дающий быстродействие в соответствии со своей ценой.

Полностью все на SSD — все равно быстрее будет.
По ходу, HDD и их гибриды доживают последние дни.

Сначала на моем UX32VD была связка HDD+SSD, после 9 месяцев использования был поставлен полноценный SSD. Так что на своем примере могу рассказать.

1) да, верно. Примечание — для корректной работы объем задействуемого кеша должен быть равен объему оперативной памяти девайса.
2) Система грузится за 26-28 секунд в более-менее чистом виде, при полезной нагрузке из кучи программ и игр (без шлака) — 34-36 секунд. Против 50+- секунд обычного харда. Это win7hp x64 с подчищенным реестром.
Программы — быстрее грузятся часто используемые и недавно использованные. В целом — улучшение есть по сравнению с обычным хардом, заметное, но не очень значительное. Отзывчивость системы увеличивается, но задержки заметны.
3) HDD+SSD кеш полноценному SSD проигрывает ровно столько же, насколько выигрывает у обычного HDD. Загрузка с программами 18-20 секунд (win7hp x64), просто-таки реактивная скорость работы и копирования файлов. Да, еще, SSD полностью бесшумен. А обычный винт, кэш или не кэш, стрекочет заметно. Особенно ночью чувствуется и раздражает, если бук не отключать.

Считаю, что с заменой HDD на SSD (кеш я просто-напросто отключил) я поступил правильно, выигрыш в скорости работы это дало заметный, и автономность чуть выросла — кушает только SSD, а не связка из харда и кеша. Да и раньше-внутренний-теперь-внешний хард (я свой воткнул в кейс-коробочку с переходником под USB) годится для хранения резервной копии системы и кучки медиафайлов.

Если в буке используется связка полноценных SSD и HDD — под систему и данные соответственно — если места в корпусе хватит, получится сравнительно недорогой вариант быстрой системы. Потому что мой M4 на 512 гиг стоил 13000 рублей (и был единственным вариантом — нужны были и объем, и скорость, и 1 диск. В 13,3″ буке 1 sata-разъем, и то место есть лишь под 7-мм диски).
SSD на 128 гиг стоят 2,5-3,5к, + хард на терик, еще 3 с половиной тысячи. Итого в два раза дешевле и в два раза больше места для хранения данных.

Дисковая система: HDD, SSD и NVMe

Отличия дисковых подсистем SSD и HDD+SSD для виртуальных выделенных серверов, сравнение производительности.

Диски HDD+SSD-кэш

Принцип работы. Мы используем быстрые SSD-диски для кэширования запросов к медленным, но значительно более ёмким и недорогим HDD-дискам. В этом режиме каждое обращение к жесткому диску виртуальной машины проверяется на наличие в кэше, и при его наличии в кэше отдаётся оттуда, а не читается с медленного диска. Если же в кэше данные не найдены, то они читаются с HDD-диска и записываются в кэш.

Преимущества технологии HDD+SSD-кэш. Основной плюс технологии HDD+SSD-кэш в объеме предоставляемого дискового пространства. Также серверы на этой технологии дешевле, что немаловажно для размещения начинающих проектов, тестовых серверов и вспомогательных сервисов.

Что рекомендуем размещать на серверах с HDD+SSD дисками:

• VPN
• Бекапы данных
• Объемные архивы с данными
• Любые сервисы и сайты, для которых не критична скорость чтения/записи с дисков

Диски SSD

Принцип работы. SSD (Solid-state drive) — это накопитель, в котором, в отличие от обычных жестких дисков, нет движущихся элементов. Для хранения в SSD используется флеш-память. Простыми словами, это большая флешка.

Преимущества технологии SSD. Основное преимущество SSD-накопителей — это скорость работы. В отличие от обычного жесткого диска, отсутствуют временные затраты на позиционирование считывающих головок — увеличивается скорость доступа к данным. Согласно тестам, скорость чтения/записи на SSD превышает показатели обычных HDD в несколько раз.

Кому будет полезен VDS или VPS на SSD?

• Владельцам интернет магазинов: скорость работы с базами данных на SSD несоизмеримо выше, чем на HDD.
• Владельцам других сайтов: страницы вашего сайта будут открываться значительно быстрее, что немаловажно для ранжирования в поисковых системах.
• Для разработчиков: скорость компиляции кода на SSD-дисках выше, сэкономьте свое время.
• Для игровых серверов: скорость загрузки увеличивается, не заставляйте игроков ждать.

Диски NVMe

Принцип работы. NVM Express (NVMe, NVMHCI, Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) — обновленная версия SSD-диска. Использует собственный, разработанный с нуля, протокол взаимодействия, и подключается через порт PCI Express.

Преимущества технологии NVMe. Чтение-запись с дисками NVMe в 2-3 раза быстрее, чем с обычными SSD. Шина PCI Express не ограничивает скорость диска — этим обеспечивается прирост производительности. Кроме этого, на NVMe быстрее обрабатываются параллельные операции, больше операций чтения-записи проводится в единицу времени.

Когда заказывать виртуальный сервер с диском NVMe?

• В тех же случаях, что и SSD. Когда вашему проекту уже не хватает производительности SSD, либо планируете рост проекта и высокие нагрузки.

Сравниваем производительность

Этот раздел устарел. Информация собрана и опубликована несколько лет назад. Скорее всего, уже не соответствует действительности. Работаем над обновлением материала.

Мы сравнили производительность виртуальных машин на «боевых» физических серверах с различными дисковыми подсистемами.

Мы учитывали количество IOPS (количество операций ввода/вывода, Input/Output Operations Per Second) — это один из ключевых параметров при измерении производительности систем хранения данных, жестких дисков и твердотельных дисков (SSD).

Обратите внимание, что в работе сайтов чаще всего используются именно операции чтения данных, а не записи. Этот показатель SSD дисков в три раза выше, чем у технологии HDD+SSD-кэш.

Сравнение производительности технологий

Стоит ли покупать диск SSHD или выбрать SSD

Если вы ищете новый диск или покупаете новый настольный компьютер или ноутбук, вам нужно выбрать правильный объем и тип хранилища. Мы объясняем различия между SSD и SSHD и поможем найти оптимальное решение для вас.

Что такое диск SSHD

Маркировка SSHD – это аббревиатура от твердотельного гибридного привода. Это означает, что мы имеем дело с гибридным полупроводниковым диском. Внутри такого решения мы найдем традиционный диск HDD и небольшой объем более быстрой памяти. Чаще всего это твердотельные накопители.

Диск SSHD называется гибридным, потому что внутри него вы найдете как жесткий диск, так и твердотельный накопитель. Это устройство определяется в системе как один носитель данных. Небольшой SSD внутри используется для временного хранения наиболее часто используемых файлов, чтобы ускорить время доступа, необходимое для их открытия. Все остальные данные сохраняются и хранятся на емком, но более медленном диске.

В настоящее время в магазинах вы найдете SSD-накопители, использующие два типа разъемов – более медленный SATA и более быстрый NVMe. Диски SSHD очень похожи на обычные диски по дизайну. Они также используют один и тот же разъем – SATA III (6 гигабит) для подключения к ПК или ноутбуку.

NVMe – новейший стандарт. Образец такого диска приведён на правой стороне изображения выше. Диски, использующие интерфейс NVMe, намного уже традиционных дисков. Их масса также намного меньше. Этот тип запоминающего устройства вставляется в разъем M.2 на ПК или ноутбуке с поддержкой NVMe.

Диск SSHD, как упоминалось выше, доступен только в формате SATA. Подавляющее большинство SSHD имеет типичный для ноутбуков размер – 2,5’. Но, Вы должны обратить внимание на толщину. Есть диски, имеющие 9,5 мм и меньше 7 мм. Диск SSHD с размером 9,5 мм не подходит для ноутбука, вместе с тем, вы сможете подключить любой SSHD-диск к настольному компьютеру, но вам может потребоваться 3,5-дюймовый адаптер, но многие новые корпуса для ПК имеют выделенный 2,5-дюймовый отсек для диска.

SSHD диск лучше, чем SSD

Цены на SSD в последнее время значительно упали. В настоящее время носитель на 250 ГБ, которого вполне достаточно для системы, приложений и основных документов для большинства пользователей, обойдётся меньше 3500 рублей. По этой цене вы легко найдете эффективную модель авторитетной компании с интерфейсом SATA. Если вложить немного больше, то можно взять базовую модель NVMe, которая будет иметь гораздо большую производительность. Помните, однако, что только новые материнские платы поддерживают этот тип запоминающего устройства.

Носитель SSD емкостью 480 ГБ — 512 ГБ можно приобрести в районе 5000 рублей. Как и в случае с дисками меньшего размера, мы также можем найти память, использующую интерфейс NVMe. SSD диск с емкостью 1 ТБ – это уже около 10000 рублей для модели с интерфейсом SATA. Быстрые диски NVMe ещё дороже.

Диски SSHD предлагают лучшее соотношение цены и емкости. Менее чем за 5000 рублей вы приобретете 1 ТБ SSHD с интерфейсом SATA III. Модель объемом 2 ТБ стоит менее 8500 рублей. Эти диски предлагают большой объем пространства для данных, но вы должны помнить, что даже при использовании дополнительного SSD с небольшой емкостью это решение заметно медленнее, чем твердотельные накопители.

Производительность SSHD ближе к той, которую мы имеем с дисками HDD. Тем не менее, это лучший компромисс, если вы хотите сохранить баланс между дисковым пространством и производительностью, когда не можете позволить себе двухдисковую конфигурацию.

SSHD-накопитель медленнее, чем SSD-накопитель, использующий SATA, но все же быстрее, чем классические HDD. По сути, если вы хотите иметь большой объем хранилища по разумной цене, SSHD является хорошим выбором. Если вы заботитесь о производительности, не стесняйтесь и выберите твердотельный накопитель SSD.

Лучшее решение – использовать двухдисковую конфигурацию. Если вы можете позволить себе, купите твердотельный накопитель емкостью до 250 ГБ, установите на него операционную систему, часто используемые программы и файлы, к которым вы хотите иметь быстрый доступ, а игры, фотографии, музыку и видео храните на более медленном HDD. К сожалению, это решение также имеет свои недостатки. Основным из них является проблема с реализацией такого решения в ноутбуках. Это возможно только при наличии большого игрового компьютера или бизнес-модели. Тем не менее, даже имея такой компьютер, не всегда есть возможность использования конфигурации с двумя дисками. В случае ультрамобильных ноутбуков диаметром 14 дюймов или меньше конфигурации с двумя дисками встречаются очень редко. Если вам удастся найти такой компьютер, скорее всего, у него будет два SSD.

Таким образом, выбор правильного решения во многом зависит от компьютера, которым вы владеете или покупаете.

Правильный выбор для вашего ноутбука

В случае с ноутбуками, как мы упоминали ранее, у вас, вероятно, будет только один слот для хранения данных. Если вы хотите поддерживать высокую производительность и бесперебойную работу, купите компьютер с менее емким SSD. Если вам нужно много памяти, вы можете выбрать модель со встроенным диском SSHD, но у нас есть лучшее решение для вас. Вы можете объединить преимущества SSD и SSHD, купив ноутбук с SSD-накопителем и внешним жестким диском, на котором вы можете хранить свои файлы.

Диски SSHD, несмотря на интеллектуальные решения, позволяющие повысить эффективность и хранение часто используемых файлов в полупроводниковой памяти, по-прежнему в 2-3 раза медленнее, чем диски SSD с интерфейсом SATA.

Если вы решили приобрести SSHD-накопитель, не забудьте убедиться, что он подходит к вашему ноутбуку. Перед заказом проверьте, подойдет ли выбранная модель вашему ноутбуку. Некоторые ультрапортативные ноутбуки не имеют 2,5-дюймового разъема для жесткого диска и используют 1,8-дюймовые диски MATA или microSATA.

Правильный выбор диска для настольного компьютера

В случае настольного компьютера вариантов гораздо. В большинстве устройств есть место для нескольких дисков, поэтому вам не нужно использовать решения SSHD. По этой причине гибридные диски создаются, в основном, размером 2,5 дюйма и используются в портативных компьютерах.

Многие новые ПК, которые вы можете приобрести в стандартной комплектации, имеют SSD-накопитель и более медленный HDD-накопитель. В этой конфигурации операционная система (обычно Windows) устанавливается на полупроводниковый носитель с меньшей емкостью, обычно от 120 ГБ до 250 ГБ. Жесткий диск HDD используется в качестве хранилища данных, для которых не требуется быстрый носитель. Вы можете хранить там свои фотографии, фильмы, музыку и многое другое.

Преимущество SSHD-дисков как в настольных, так и в портативных компьютерах заключается в отсутствии необходимости устанавливать дополнительное программное обеспечение и настраивать его. Носитель сам решает, где хранить ваши файлы, чтобы обеспечить наилучшую производительность.

Использование твердотельных накопителей SSD для повышения производительности СХД

• Ключевые слова :
• ИТ-инфраструктура
• SSD
• Гибридные массивы
• Кэширование на SSD
• Многоуровневое хранение

Как известно, твердотельные накопители SSD, получающие все более широкое распространение, намного превосходят по производительности традиционные жесткие диски HDD. Однако их стоимость значительно выше, и поэтому использование одних лишь SSD в качестве корпоративного пула ресурсов хранения данных оказывается для большинства компаний невыгодным.

«Лучшей практикой» для многих корпоративных заказчиков является применение гибридных систем хранения SSD/HDD. Такое решение позволяет воспользоваться преимуществами обоих типов носителей — большой емкостью HDD и высоким быстродействием SSD в IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду), — но при этом остается экономически привлекательным.

В гибридной системе хранения SSD/HDD основная емкость представлена недорогими жесткими дисками, а небольшой пул для «горячих», часто используемых данных — флеш-памятью. В рационально спроектированной гибридной СХД при небольшом количестве накопителей SSD достигается значительное ускорение операций с основным пулом хранения данных.

РЕАЛИЗАЦИЯ ГИБРИДНЫХ СХД

На практике применяются два основных метода ускорения — кэширование данных и их многоуровневое хранение (tiering). В обоих случаях для увеличения производительности ввода-вывода используется концепция «горячих» данных, но в действительности это совершенно разные подходы.

При кэшировании один или несколько накопителей SSD служат в качестве кэша для виртуального пула хранения, где основное хранилище реализовано на жестких дисках. SSD в этом случае не предоставляют дополнительной емкости — это невидимая для приложений «прослойка», увеличивающая производительность ввода-вывода. Информация всегда передается в основной пул хранения, однако «горячие» данные копируются и в кэш-память (на SSD). При последующих обращениях к этим или рядом размещенным данным вместо основного пула хранения используется кэш-память, за счет чего и достигается существенный выигрыш в производительности.

При многоуровневом хранении данные соответствующим образом сортируются и помещаются на уровень SSD или HDD (уровней может быть больше двух): «горячие» отправляются на флеш-память, а реже используемые — на жесткие диски.

ЧТО ЛУЧШЕ?

Многоуровневое хранение не предполагает избыточности данных, поэтому реализация RAID в этом случае становится более сложной — требуется покупка дополнительных SSD. Сама сортировка данных и распределение их по уровням негативно сказываются на производительности. Такие системы должны управлять данными, которые из «горячих» со временем превращаются в «холодные». Ввиду отсутствия избыточности, часто используемые данные нужно перемещать в основной пул, как только они становятся менее полезными. Эти фоновые процессы потребляют IOPS и сказываются на скорости операций ввода-вывода во время таких перемещений. С наибольшей эффективностью многоуровневое хранение функционирует в тех случаях, когда соответствующие алгоритмы адаптированы к требованиям и задачам заказчика. Для достижения идеальной производительности нужны постоянный мониторинг и подстройка алгоритмов.

В отличие от сложного многоуровневого хранения, кэширование на SSD в существующих СХД реализовать проще. Гибридные системы хранения с кэшированием на SSD не требуют дополнительного администрирования, а приложение воспринимает такую систему точно так же, как и любую другую сетевую СХД, только работает она намного быстрее. Реализация RAID и защита данных у нее аналогичные, и покупать для этого дополнительные SSD не потребуется.

На SSD помещаются копии данных, поэтому осуществлять их фоновое перемещение в основной пул хранения не придется. Не будет и связанных с этим издержек, влияющих на производительность. Кэширование на SSD необходимо, впрочем, подстраивать под конкретные корпоративные приложения, но простота системы кэширования означает, что администрирование системы будет значительно менее сложным, чем у сопоставимой СХД с многоуровневым хранением.

Издержки, связанные с инсталляцией СХД с многоуровневым хранением и ее сопровождением, будут оправданными только в очень крупных организациях, которые могут позволить себе как установку стоечных модулей SSD для организации выделенного пула флеш-памяти, так и увеличение штата системных администраторов для управления СХД. Для большинства компаний, не имеющих экстремально крупных пулов хранения, предпочтительным вариантом ускорения систем хранения будет кэширование на SSD.

ПРОБЛЕМА ЗАПИСИ

Будучи более производительными, накопители SSD имеют определенные ограничения на запись данных, и это нужно иметь в виду при выборе метода ускорения СХД. Хотя хранящиеся на флеш-накопителях данные можно считывать бесконечное число раз, их ячейки допускают ограниченное число циклов записи. Эта проблема осложняется необходимостью удалять весь блок даже при записи данных меньшего объема. Для ее решения в современных контроллерах флеш-памяти применяются методы распределенной записи, кэширования операций записи и фоновая «сборка мусора». Однако запись на SSD остается более сложной операцией, чем чтение. Слишком частое выполнение записи в одни и те же ячейки может привести к быстрой деградации флеш-памяти.

Если в клиентской системе операции записи на SSD можно распределить таким образом, что каждый отдельный блок носителя будет перезаписываться достаточно редко, то в гибридной СХД уровень SSD активно задействуется для хранения «горячих» данных всего дискового пула. При кэшировании и многоуровневом хранении операции с SSD станут очень интенсивными, и преимущества алгоритмов предотвращения износа носителя будут сведены на нет. Это означает, что в обоих случаях (кэширование и многоуровневое хранение) уровень SSD лучше всего задействовать для ускорения операций чтения, а не чтения и записи.

РЕАЛИЗАЦИЯ КЭШИРОВАНИЯ НА SSD

В системе с кэшированием на SSD операция ввода-вывода производится обычным образом: вначале выполняются чтение-запись на HDD. Если эта операция инициирует кэширование, данные также копируются с HDD на SSD. Тогда при любой последующей операции чтения того же логического блока он считывается непосредственно с SSD, что увеличивает общую производительность и уменьшает время отклика. Уровень SSD играет роль невидимого ускорителя ввода-вывода, и при любом отказе SSD данные все равно будут доступны в основном пуле хранения, защищаемом с помощью RAID.

НАПОЛНЕНИЕ КЭШ-ПАМЯТИ

Кэш, как и основная емкость хранения, разбивается на группы секторов равного размера. Каждая группа называется кэш-блоком, а каждый блок состоит из подблоков. Размер кэш-блока можно настраивать под конкретное приложение, например СУБД или Web-сервер.

Считывание данных с HDD и их запись в SSD называют наполнением кэш-памяти. Эта фоновая операция обычно выполняется вслед за основной операцией чтения или записи. Поскольку назначение кэша — хранение часто используемых данных, к его наполнению должна приводить не каждая операция ввода-вывода, а только та, для которой пороговое значение счетчика оказывается превышенным. Обычно счетчики наполнения применяются при чтении и при записи.

Таким образом, с каждым блоком основной емкости хранения ассоциируются счетчики чтения и записи. Когда приложение считывает данные из кэш-блока, значение его счетчика чтения увеличивается. Если данные в кэш-памяти отсутствуют, а значение счетчика чтения больше или равно значению наполнения при чтении, то параллельно с основной операцией чтения выполняется операция наполнения кэш-памяти (данные кэшируются). Если же данные уже есть в кэш-памяти, они считываются с SSD, а операция наполнения не осуществляется. Если значение счетчика чтения меньше порогового значения, оно увеличивается, а операция наполнения не выполняется. Для операции записи сценарий тот же. Подробнее он поясняется на иллюстрациях на предыдущем развороте.

Что происходит с содержимым кэша после его «разогрева»? Если на SSD есть свободное место, кэш продолжает заполняться «горячими» данными. Когда емкость SSD исчерпывается, применяется алгоритм перезаписи наименее используемых данных (Least Recently Used, LRU), то есть на место последних в кэш-памяти записываются новые «горячие» данные.

Если объем «горячих» данных превышает емкость SSD, процент считываемых из кэш-памяти данных уменьшается, соответственно, снижается и производительность. Кроме того, чем меньше емкость SSD (и чем больше объем горячих данных), тем интенсивнее обмен «горячих» данных. В результате SSD будет изнашиваться быстрее.

Специалисты Qsan рекомендуют использовать накопители Intel SSD DC S3500. Так, у SSD емкостью 480 Гбайт наработка на отказ (MTBF) составляет 2 млн ч. Что касается производительности, то типичная задержка у этих накопителей равна 50 мс, максимальная задержка при чтении — 500 мс (99,9% времени), а производительность при произвольном чтении блоками по 4 Кбайт достигает 75 тыс. IOPS, при записи — 11 тыс. IOPS. Это хороший вариант для SSD-кэширования.

КЭШИРОВАНИЕ ПРИ ЧТЕНИИ-ЗАПИСИ

Операция чтения при отсутствии данных в кэш-памяти происходит следующим образом:

1. Приложение подает запрос на чтение данных.
2. Данные считываются с HDD.
3. Запрошенные данные возвращаются приложению.
4. Выполняется операция наполнения SSD.

Операция чтения при наличии данных в кэш-памяти:

1. Приложение подает запрос на чтение данных.
2. Данные считываются с SSD.
3. Запрошенные данные возвращаются приложению.
4. При сбое SSD данные считываются с HDD.

Действия приложения при записи данных:

1. Приложение подает запрос на запись данных.
2. Данные записываются на HDD.
3. Приложению возвращается статус операции.
4. Выполняется операция наполнения кэш-памяти на SSD.

НАСТРОЙКА КЭШ-ПАМЯТИ SSD

Чтобы приложение использовало кэш-память на SSD максимально эффективно, ее можно настроить. Основные параметры — размер блока кэш-памяти, пороговые значения наполнения при чтении и при записи.

Размер блока. Большой размер блока кэш-памяти подходит для приложений, часто обращающихся к соседним (по физическому расположению) данным. Это называется высокой локальностью обращений. Увеличение размера блока также ускоряет наполнение кэш-памяти на SSD — ускоряется «разогрев» кэша, после которого приложения с высокой локальностью обращений будут демонстрировать весьма высокую производительность. Однако увеличение размера блока влечет за собой генерирование избыточного трафика ввода-вывода и увеличение времени отклика, особенно для отсутствующих в кэше данных.

Меньший размер блока хорош для приложений с менее локализованными данными, то есть когда доступ к данным осуществляется в основном случайным образом. Кэш-память на SSD будет «разогреваться» медленнее, но чем больше блоков, тем больше вероятность попадания в кэш нужных данных, особенно данных с низкой локальностью обращений. При небольших блоках коэффициент использования кэш-памяти ниже, но меньше будут и сопутствующие потери, так что при «промахе», когда нужных данных нет в кэш-памяти, производительность страдает меньше.

Пороговое значение наполнения. Порог наполнения кэша — это число обращений к данным, после которого соответствующий блок копируется в SSD-кэш. При большом значении кэшируются только часто используемые данные и уменьшается обмен данных в кэше, но увеличивается время «разогрева» кэш-памяти и растет эффективность ее использования. При меньшем значении кэш-память разогревается быстрее, но возможно ее избыточное наполнение. Для большинства приложений вполне достаточно порогового значения, равного 2. Наполнение при записи полезно в том случае, когда записываемые данные вскоре снова считываются. Подобное нередко случается в файловых системах. Другие приложения, например базы данных, не имеют такой особенности, поэтому наполнение при записи для них иногда лучше вовсе отключить.

Как можно видеть, увеличение или уменьшение каждого параметра имеет свои положительные и отрицательные последствия. Очень важно понимать «локальность» приложения. Кроме того, полезно протестировать систему на реальных нагрузках и посмотреть, при каких параметрах она показывает лучшие результаты.

SLC-кэш: размер имеет значение.

Некоторое время назад в комментариях к одному моему обзору возникла достаточно интересная дискуссия, которая позволила обратить внимание на один интересный аспект заполнения SLC-кэша в твердотельных накопителях.

SLC-кэш — это такая зона (некий объём, точнее сказать) из всей ёмкости устройства, который при поступлении потока данных используется в качестве места быстрой записи (благодаря неполному использованию ячеек памяти MLC/TLC типа); но после прекращения записи спустя некоторое время контроллер накопителя производит уплотнение записанной ранее информации с высвобождением ресурсов.

Обычно скорость записи в рамках объёма SLC-кэша весьма велика (нередко превышая 400-450 МБ/с при последовательном доступе), но по исчерпании этого объёма скорость записи резко падает, хорошо если втрое-вчетверо, но бывает и в 10-20 раз.

Естественно, если SLC-кэш имеет размер в 30-50% ёмкости устройства (как у многих современных накопителей, например ADATA SU650), то рядовой пользователь практически никогда не столкнётся с деградацией скорости записи, ну кроме как в исключительном случае «сначала записать кучу фильмов в объёме 30-50% от ёмкости устройства, а потом, не дождавшись восстановления производительности, снова начать записывать 30-50% от оставшегося доступного пространства». Если SLC-кэш имеет ограниченный размер (1.5-5%), как у многих накопителей на контроллере Phison S11, то столкновение с деградацией скорости записи неминуемо, вопрос лишь в частоте возникновения таких ситуаций.

Суть случившейся дискуссии заключается в следующем: заполнение SLC-кэша происходит с любой скоростью. Если вы копируете файла большого размера с одного SSD на другой, кэш заполнится за секунды, если вы копируете файл большого размера по сети, SLC-кэш заполнится точно также, вырастет лишь время заполнения, исключительно из-за меньшей скорости загрузки данных.

Проиллюстрирую это картинками.

В наличии был лишь один твердотельный накопитель с SLC-кэшем размером примерно 1.5-2 Гигабайта (Phison S11 + 3D TLC).

При копировании ISO-файла с жёсткого диска скорость записи в начале копирования ограничена лишь скоростью чтения с обычного жёсткого диска.

Но, спустя некоторое время SLC-кэш исчерпан, и скорость записи падает до втрое-вчетверо меньших значений.

Подождав некоторое время для выравнивания данных, запускаю аналогичную операцию с копированием данных по сети.

В начале копирования скорость записи заметно меньше, но опять-таки ограничена скоростью поступления данных.

Практически в том же месте SLC-кэш исчерпывается (лишь немногим позже, чем при поступлении данных с вдвое более быстрого источника), после чего происходит деградация скорости записи до того же уровня (и даже сам процесс записи выглядит точно такой же «пилой»).

Т.е. по факту не имеет значения, с какой скоростью вы будете записывать данные в SLC-кэш (если, конечно же, она будет превышать скорость записи за его пределами), после заполнения объёма, ограниченного в прошивке контроллера, скорость записи упадёт до опять-таки физических ограничений накопителя. Т.е. возможны ситуации, когда SLC-кэш будет исчерпан при записи со скоростью записи за его пределами и твердотельный накопитель вообще всё время записи будет вести себя как последний тормоз.

Поэтому, как ни странно, размер имеет значение: чем больше SLC-кэш, тем меньшее значение имеет скорость записи за его пределами. Фактически, исчерпание SLC-кэша резко снижает производительность накопителя, приводит к т.н. «фризам» и прочим спецэффектам; поэтому целесообразно «дозировать» нагрузку на запись на устройство, чередуя интервалы времени записи и интервалы времени для восстановления производительности.