Méthodologies de garbage collection utilisées de Kingston, pour une performance supérieure des disques SSD pour les charges de travail client

Les disques SSD utilisent un contrôleur avancé pour gérer le stockage Flash NAND. Sur des disques SSD spécifiques de Kingston®, un contrôleur LSI® SandForce® garantit une endurance et une performance optimales. Ce type de contrôleur intègre des technologies propriétaires pour exécuter les procédures de Garbage Collection (GC).

Lorsqu'un utilisateur supprime des fichiers, le système d'exploitation, tel que Windows, les marque dans un registre spécifique comme étant effacés. Sur un disque dur, ces données désormais invalides restent présentes et pourront être directement remplacées par une opération d'enregistrement de données.

Un disque Flash NAND ne peut pas simplement remplacer des données existantes. Il doit appliquer un cycle d’écriture et d'effacement. Par conséquent, pour écrire dans un bloc contenant déjà des données, le contrôleur doit premièrement copier toutes les données valides restantes dans le bloc (encore utilisées) et les écrire dans les pages vides d'un autre bloc. Il efface ensuite toutes les cellules du bloc courant (les données valides et invalides). De nouvelles données peuvent alors être écrites dans le bloc qui vient d'être effacé. Ce processus s'appelle Garbage Collection (GC), ou élimination des données inutilisées. Les systèmes d'exploitation plus récents supportent la commande TRIM. Elle permet de spécifier sur le disque SSD les fichiers supprimés par le SE. Le disque peut ainsi gérer plus efficacement le processus GC et récupérer plus vite les espaces identifiés, en évitant d'avoir à écrire et déplacer toutes ces données invalides.

Sur les disques SSD Kingston dotés d'un contrôleur LSI SandForce, la procédure Foreground GC est particulièrement efficace. L'effacement des blocs est rapidement géré en temps réel en évitant la procédure Background GC, qui peut inutilement déplacer des données à effacer le jour suivant. La méthodologie Foreground GC apporte une endurance et une performance largement supérieures. En outre, la procédure Foreground GC maximise les avantages des états de veille à basse consommation en désactivant le disque lorsque système n'y accède pas. Cet avantage est annulé par la procédure Background GC puisqu'elle déplace des données en arrière plan pour préparer de nouveaux blocs avant que cela soit réellement nécessaire.

Kingston a réalisé des tests avec un utilitaire appelé Anvil. Ces tests consistent à exécuter des cycles d'écriture pour remplir des disques SSD. D'autres cycles effacent toutes les données et les cycles de remplissage recommencent ensuite. Cet utilitaire a été testé avec et sans la commande TRIM. (Sans TRIM, le test simule l'utilisation d'un disque SSD KC300 sur un serveur avec une carte RAID sans que le contrôleur RAID exécute TRIM ou en utilisant un SSD Kingston sur une plateforme Apple Mac.)

D'après les résultats obtenus, la performance des disques SSDNow est proche de la durée minimale de remplissage initial, et des durées minimales pour remplir le disque après les suppressions de toutes les données. Ce qui démontre l'efficacité de la procédure GC sur SSD de Kingston. L'axe vertical est celui des durées (en secondes) de remplissage du disque (plus basses sont les valeurs, meilleurs sont les résultats). L'axe horizontal représente dix cycles consécutifs avec TRIM puis dix sans TRIM. Non seulement le KC300 obtient les valeurs les plus basses pour les remplissages initiaux et secondaires, mais sa performance reste cohérente pendant tous les cycles avec et sans TRIM. Les SSD KC300 intègrent aussi la technologie DuraWrite avec réduction des données, qui contribue aussi à améliorer l'endurance et la performance. (D'autres informations sont disponibles dans le dossier technique DuraWrite sur le site kingston.com/ssd.)

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