クライアント ワークロードの優れた SSD 性能を引き出す Kingston のガベージ コレクション方式

NAND Flash ストレージを管理する高性能コントローラを SSD に統合。Kingston® は特定の SSD に LSI® SandForce® コントローラを組み込んで優れた耐久性とパフォーマンスをお客様に提供します。同コントローラは占有技術を駆使してガベージコレクション - GC (Garbage Collection) を実行します。

Windows など、オペレーティング システムからファイルが削除されると内部ファイルテーブルにファイルの削除が記録されます。ハードドライブ (HDD) には現在無効のデータが残り、システムはこのデータを直接上書きして新しいデータを保存します。

NAND Flash ベースのデバイスは既存するデータを上書きできません。使用済みのデータブロックに書き込むにはプログラム/消去サイクルが必要となります。つまり SSD コントローラが有効な (使用中の) データをすべてコピーし、別のブロックの空ページに書き込んだ後、現行ブロックに含まれるすべてのセル (有効/無効データ) を消去します。この消去したブロックに新しいデータを書き込んでいきます。このプロセスをガベージコレクションといいます。最新の OS は TRIM コマンドをサポートします。OS が特定のファイルを削除すると SSD でガベージコレクションの管理効率化が可能になります。したがって容量の早期回復により無効データの保存や移動を防ぐよう OS が SSD に指示するのが TRIM コマンドです。

LSI SandForce コントローラを搭載した Kingston SSD は Foreground GC を効率的に実行します。つまりブロックをリアルタイムですばやく消去できます。一方、データを不必要に移動する Background GC は実行しません。このようなデータはユーザーが次の日に削除してしまうことがよくあります。Foreground GC を実行することで SSD の耐久性とパフォーマンスが改善します。Foreground GC にはアイドル状態を最適化するメリットがあります。システムが SSD にアクセスしていないときは電力の消費が最小限に抑えられます。一方、Background GC では新しいブロックを書き込み可能にするためデータを移動するため常時電力が消費します。

Kingston は Anvil というユーティリティを使ってテストを実施しました。これは SSD の容量上限に達するまでデータを書き込んだ後、すべてのデータを消去し、 再び最大容量になるまでデータを書き込むといったサイクルテストです。このユーティリティを使ったテストでは TRIM を使用しませんでした。 RAID カードを搭載したサーバーで KC300 SSD を使用 (RAID コントローラは TRIM コマンドをパスしない)。Mac プラットフォームでは Kingston SSD を使用しました。

テストの結果、SSDNow ドライブは最大容量になるまでのデータ書き込み (Drive Fill Time) およびファイルを削除した後の書き込みに時間を取らず、優れたパフォーマンスを発揮したことが確認されました。これは SSD が GC で高い効率性があることを物語っています。左の軸は Drive Fill Time (秒数で表示 - 数値が低ければパフォーマンスがよくなる) を表し、右の軸は TRIM 使用と非使用のサイクルを 10 回繰り返した結果を示しています。KC300 はドライブの容量書き込みと再度書き込みに最も短い時間でクロックインするほか、TRIM をオン/オフにしてテストサイクルを 10 回繰り返した結果、安定したパフォーマンスを維持することが確認されました。KC300 SSD は DuraWrite テクノロジーと Data Reduction を使用することで耐久性とパフォーマンスを改善します (詳細は DuraWrite at kingston.com/ssd の Technical brief でご確認ください)。

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