Metodologias de coleta de lixo para melhor desempenho do SSD em cargas de trabalho para consumidor

As unidades SSD incorporam controladoras avançadas que gerenciam o armazenamento NAND Flash. A Kingston® usa as controladoras LSI® SandForce® em suas unidades SSDs para oferecer aos clientes a melhor resistência e performance. Essas controladoras utilizam tecnologias próprias para realizar a Coleta de Lixo (GC).

Quando os arquivos são excluídos em um Sistema Operacional como o Windows, o Sistema apenas marca a tabela de arquivos internos, indicando que o arquivo foi excluído. Nas unidades de disco rígido (HDDs), os dados invalidados permanecem lá e podem ser diretamente sobrescritos pelo sistema para armazenar novos dados.

Os dispositivos baseados em NAND Flash não podem sobrescrever dados já existentes. Eles precisam percorrer um ciclo de Programar/Apagar; para gravar em um bloco de dados já usado, uma controladora SSD precisaria primeiro copiar todos os dados válidos (que ainda estão em uso) e gravá-los em páginas vazias de um outro bloco, apagar todas as células no bloco atual (dados válidos e inválidos) e em seguida começar a gravar novos dados no bloco recém apagado. Este processo é chamado Coleta de Lixo (Garbage Collection - GC). Os Sistemas Operacionais mais novos também suportam o comando TRIM, Sistema Operacional que notifica a unidade SSD que excluiu arquivos específicos, para que a unidade SSD possa gerenciar melhor o processo GC para recuperar aquele espaço mais rápido e evitar que salve e mova todos aqueles dados inválidos.

As unidades SSDs Kingston com controladoras LSI SandForce conduzem uma Coleta de Lixo (GC) em Primeiro Plano bastante eficiente, ou seja, podem preparar blocos muito rapidamente para serem apagados em tempo real, sem fazer GC em Segundo Plano, o que poderia mover dados desnecessariamente quando podem ser excluídos pelo usuário no dia seguinte. A metodologia GC em Primeiro Plano resulta em maior resistência e desempenho para a unidade SSD. Além disso, o GC em Primeiro Plano maximiza os benefícios de estados inativos de baixo consumo de energia, fechando quando o sistema não estiver acessando o SSD, algo que o processo de GC de Segundo Plano interrompe porque está movendo dados para preparar novos blocos antes que sejam necessários.

A Kingston realizou testes usando um utilitário chamado Anvil, que executa ciclos de preenchimentos das unidades SSD com dados, apagando todos os dados e depois gravando novos dados para preencher a unidade novamente. Testamos este utilitário com e sem TRIM (sem TRIM simulando o uso de uma unidade SSD KC300 em um servidor com uma placa RAID em que o comando TRIM não é passado pela controladora RAID ou usando uma unidade SSD Kingston em plataformas Mac da Apple).

Os resultados mostram o excelente desempenho das unidades SSDNow com Tempos de Preenchimento da Unidade menores, e tempos menores para preencher a unidade novamente após a exclusão total dos arquivos, ilustrando a eficiência do GC da unidade SSD: O eixo da esquerda mostra o Tempo de Preenchimento do Drive (em segundos, quanto menor, melhor) e o eixo inferior mostra as 10 execuções consecutivas com TRIM e depois sem TRIM. O KC300 não apenas registra os tempos mais baixos de preenchimento e novo preenchimento da unidade, como também seu desempenho é consistente em todas as 10 execuções com TRIM ativo ou não. Unidades SSDs KC300 também incorporam a tecnologia DuraWrite com Redução de Dados, que também aumenta e resistência e desempenho (Mais informações estão disponíveis no Resumo Técnico sobre DuraWrite em kingston.com/br/ssd.)

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