Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Bạn đã bao giờ để ý khi vào Windows để tối ưu hóa ổ lưu trữ của mình, nó báo retrim for SSDs chưa? Chính xác những gì đang được cắt tỉa và tại sao nó lại cần thiết? Nó giống như chống phân mảnh hay cái gì đó hoàn toàn khác? (nó khác).

Tất cả những câu hỏi hay như vậy đều xứng đáng có câu trả lời thấu đáo, vì vậy trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến tất cả những điều đó.

Cắt giảm SSD là một quá trình giúp duy trì hiệu suất của ổ đĩa thể rắn theo thời gian. Trim hoạt động bằng cách xóa định kỳ các khối dữ liệu không còn được sử dụng. Dữ liệu đã cắt bớt không phải lúc nào cũng bị xóa ngay lập tức vì một quy trình phức tạp sẽ quyết định chính xác thời điểm điều này diễn ra. Nhưng khi làm như vậy, nó không chỉ giải phóng dung lượng trên ổ đĩa mà còn giúp SSD hoạt động tốt hơn và tồn tại lâu hơn.

Đơn giản, phải không? Tuy nhiên, những gì thực sự diễn ra phức tạp hơn một chút – hãy đọc tiếp để tìm hiểu!

Để hiểu tại sao SSD không xóa các tệp khi bạn nhấn nút, chúng ta cần xem nhanh cách chúng hoạt động. Trước đây, chúng tôi đã tháo rời các ổ SSD và bạn sẽ thấy rằng không có nhiều thứ bên trong chúng.

Mẫu bên dưới là mẫu SATA tương đối cũ (Samsung 850 Pro), nhưng ngay cả những ổ SSD mới nhất cũng không khác nhiều về các thành phần cấu tạo nên ổ đĩa.

Con chip ở giữa là bộ xử lý quản lý tất cả các hướng dẫn, luồng dữ liệu, mã hóa và các thuật toán khác. Phía trên nó là một lượng nhỏ DRAM, hoạt động như một bộ nhớ cache hướng dẫn và dữ liệu, cộng với nó lưu trữ một bảng vị trí dữ liệu trên ổ đĩa.

Đọc thêm:  5 lựa chọn thay thế Adobe PDF Reader miễn phí làm được nhiều việc hơn

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Ở bên phải và bên dưới bộ xử lý là hai mô-đun flash NAND – đây là những con chip lưu trữ tất cả dữ liệu và chúng ta cần tìm hiểu kỹ về chúng.

Sâu bên trong những con chip này là hàng tỷ thành phần nhỏ, được gọi là bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại cổng nổi bẫy điện tích . Vì cái tên đó không chính xác lắm, nên công nghệ này thường được gọi là flash bẫy điện tích (CTF) và là hệ thống được sử dụng phổ biến nhất để lưu trữ dữ liệu trong ổ SSD ngày nay.

Mỗi CTF hoạt động như một đơn vị lưu trữ duy nhất, được gọi là bộ nhớ hoặc ô bit , có ba dấu vết điện được kết nối với nó. Các CTF được nhóm lại với nhau, đầu tiên dưới dạng một cột dài (một chuỗi ), với khoảng từ 32 đến 128 ô.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Các ô trong một chuỗi chia sẻ một dấu vết chung (một dòng bit), được sử dụng để đọc dữ liệu được lưu trữ trong chúng. Những thứ nằm trên cùng một hàng với nhau (được gọi là trang ) đều được nối với một dấu vết chung khác (dòng từ). Các dòng chọn chuỗi và nối đất được sử dụng kết hợp với các dòng từ để xác định xem quá trình đọc, ghi hoặc xóa có diễn ra hay không.

Một mảng các chuỗi và trang tạo thành cái được gọi là khối . Các trang và kích thước khối rất khác nhau, trước đây có kích thước nhỏ tới 4 kB và kích thước sau lớn tới 512 kB, mặc dù phần lớn phụ thuộc vào nhà sản xuất và kiểu máy.

Đọc thêm:  Xây dựng PC ngân sách: Bạn có nên mua Card đồ họa đã qua sử dụng không?

Một đế flash NAND duy nhất sẽ bao gồm hàng nghìn khối và bản thân các mô-đun flash có thể chứa nhiều đế. Những mạng lưới dấu vết và bóng bán dẫn rộng lớn, phức tạp này tạo nên mọi thiết bị lưu trữ flash, từ thẻ nhớ USB trị giá vài đô la cho đến ổ SSD nhiều terabyte cấp doanh nghiệp.

Các trang và khối rất quan trọng vì tất cả các ô nhớ trong cấu trúc này đều có chung một chất nền – lát vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như silicon hoặc gali arsenua, mà tất cả các bóng bán dẫn được chế tạo trên đó.

Để xóa dữ liệu khỏi bất kỳ ô nào liên quan đến việc sử dụng điện áp âm cao, buộc mọi electron được lưu trữ trong CFT phải chảy vào chất nền. Thật không may, điều này có nghĩa là quá trình xóa sẽ xóa sạch mọi ô trong khối, không chỉ một trong số chúng.

Một điều kỳ lạ khác với NAND flash là các ô nhớ không thể được lập trình với dữ liệu mới cho đến khi tất cả các ô đã được xóa sạch – nói cách khác, SSD không bao giờ ghi trực tiếp dữ liệu mới lên nội dung cũ, điều mà các ổ đĩa cứng truyền thống vẫn làm. Và khi việc xóa phải được thực hiện ở cấp độ khối, thì việc ghi vào chúng được thực hiện ở cấp độ trang, điều đó có nghĩa là việc lập trình một ổ SSD nhanh hơn nhiều so với việc xóa một ổ cứng.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Quá trình lập trình và xóa mỗi lần cũng làm hỏng các ô nhớ, làm mòn lớp bên trong bóng bán dẫn lưu trữ điện tích. Để cải thiện tuổi thọ của chip, bộ xử lý quản lý chúng quay vòng qua tất cả các khối, cho đến khi mỗi khối được sử dụng một lần, trước khi quay lại từ đầu (có thể nói như vậy).

Đọc thêm:  Tăng năng suất: Bật 'Chế độ ban đêm' trên tất cả các thiết bị của bạn

Vì vậy, vâng, flash NAND chắc chắn là kỳ lạ – ghi nhanh, xóa chậm, tự làm hỏng chính nó khi thực hiện một trong hai thao tác!

Bây giờ, chúng ta hãy quay lại tìm hiểu việc cắt giảm SSD là gì. Để làm điều này, chúng tôi sẽ sử dụng một SSD tưởng tượng có 4 trang kB và khối 256 kB, do đó, 64 trang trên mỗi khối. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn muốn xóa một tệp chiếm 3056 kB trên ổ SSD của mình?

Tệp này sẽ chiếm 764 trang – 11 khối đầy đủ và một khối có 60 trong số 64 trang được sử dụng. Làm cách nào để chúng tôi xóa tệp này mà không có nguy cơ ảnh hưởng đến 4 trang cuối cùng đó, vì chúng có thể chứa dữ liệu cho một tệp khác? Có vẻ như chúng ta hoàn toàn bế tắc!

Giải cứu ban đầu xuất hiện dưới dạng lệnh TRIM. Tất cả dữ liệu vẫn nằm trên ổ lưu trữ cho đến khi nó được hướng dẫn rõ ràng để làm điều gì đó với nó. Các tệp và thư mục đã bị hệ điều hành xóa sẽ được gắn cờ là không còn cần thiết nữa và khi lệnh TRIM được ban hành, bảng được lưu trữ trong DRAM của SSD (hoặc chính NAND flash, nếu ổ đĩa không có bất kỳ DRAM nào ) sau đó được cập nhật để phản ánh điều này.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Lưu ý rằng không phải mọi nhà sản xuất SSD đều sử dụng thuật ngữ TRIM nhưng Windows thì có, vì vậy chúng tôi sẽ tiếp tục sử dụng thuật ngữ này. Dữ liệu không bị xóa ngay lập tức sau khi lệnh TRIM được gửi đi – nó diễn ra khi ổ đĩa ở chế độ chờ hoặc khi nó ghi một số dữ liệu vào một khối tiếp theo. Phương pháp nào được sử dụng tùy thuộc vào nhà sản xuất, với các mô hình cấp độ người tiêu dùng xử lý xóa khi không hoạt động và các mô hình cấp doanh nghiệp thường thực hiện khi viết.

Đọc thêm:  Cách hoạt động của kết xuất trò chơi 3D: Xử lý Vertex

Dữ liệu được gắn cờ để xóa sẽ bị xóa khi chương trình cơ sở của flash NAND bắt đầu một quá trình gọi là thu gom rác . Điều này liên quan đến việc đọc một khối và bất kỳ trang nào cần được lưu giữ sẽ được sao chép vào bộ đệm, sau đó được ghi vào một khối hoàn toàn trống. Trang trước đó, cùng với các trang được gắn cờ xóa, sau đó sẽ bị xóa.

Theo một số cách, quá trình này đối với SSD giống như chống phân mảnh ổ đĩa đối với ổ cứng truyền thống, nhưng nó không giống nhau.

Cắt và chống phân mảnh SSD không giống nhau. Chống phân mảnh là một quy trình được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất của ổ đĩa cứng (HDD) bằng cách sắp xếp lại dữ liệu trên đĩa để dữ liệu được lưu trữ liền kề. Điều này cải thiện hiệu quả của ổ đĩa bằng cách giảm lượng thời gian đọc và ghi dữ liệu.

Mặt khác, Trimming dành riêng cho SSD và được sử dụng để duy trì hiệu suất của ổ đĩa theo thời gian. SSD sử dụng bộ nhớ flash có nghĩa là chúng có số chu kỳ ghi hạn chế. Khi dữ liệu bị xóa khỏi ổ SSD, dung lượng mà nó chiếm giữ sẽ không được cung cấp ngay để sử dụng lại. Thay vào đó, phần sụn của ổ đĩa đánh dấu khoảng trống là “không hợp lệ” và nó không bị ghi đè cho đến khi quá trình Cắt được thực hiện. Quá trình này giúp ngăn ổ đĩa bị phân mảnh và chạy chậm lại.

Đọc thêm:  Điểm chuẩn GPU PCIe 4.0 so với PCIe 3.0

Thu gom rác có lợi cho tuổi thọ của SSD và hiệu suất tổng thể của nó, và TRIM chỉ làm cho nó tốt hơn (đôi khi hai thuật ngữ này được sử dụng thay thế cho nhau). Điều này là do nếu không có lệnh đó, bộ sưu tập rác sẽ liên tục di chuyển tất cả các trang, cô đọng các khối được lấp đầy một phần, để giữ cho các khối mới bị xóa có sẵn cho việc lập trình – nhưng điều này có nghĩa là các trang không mong muốn cũng sẽ bị di chuyển, gây lãng phí thời gian và làm tăng sự hao mòn cho ô nhớ. Vì TRIM chỉ ra rõ ràng những trang nào hiện là rác, chúng có thể được để yên trong quá trình thu gom rác và bị xóa theo yêu cầu.

TRIM được Windows tự động cấp khi bạn xóa vĩnh viễn một tệp (tức là xóa tệp đó khỏi Thùng rác) nhưng nó không diễn ra ngay lập tức. Nó được thêm vào hàng đợi và được xử lý khi SSD sẵn sàng cho nó.

Tuy nhiên, hàng đợi này có kích thước tối đa và nếu nó đầy, một số yêu cầu TRIM đó sẽ bị loại bỏ. Theo mặc định, Windows lên lịch phát hành lại các lệnh TRIM một cách thường xuyên (gọi nó là retrim ).

Bạn có thể buộc điều này diễn ra nhưng chúng tôi khuyên bạn không nên làm như vậy. Nhưng nếu bạn khăng khăng, hãy truy cập File Explorer, nhấp chuột phải vào ổ đĩa, nhấp vào Thuộc tính , sau đó nhấp vào tab Công cụ . Cuối cùng, nhấp vào nút có nội dung Tối ưu hóa . Nếu bạn không có bất kỳ ổ SSD nào trong PC, việc tối ưu hóa chỉ chạy chống phân mảnh ổ đĩa bình thường, nhưng đối với thiết bị flash NAND, nhấp vào đây sẽ đưa ra lệnh TRIM. Bạn thực sự không thể bắt ổ đĩa làm bất cứ điều gì, vì vậy đừng lo lắng về việc chạy nó quá thường xuyên; ổ đĩa sẽ tự chăm sóc nó một cách hoàn hảo!

Đọc thêm:  10 trò chơi giúp GPU của bạn hoạt động tối đa

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Người giải thích: SSD Trimming là gì?

Xem làm thế nào một trong những ổ SSD ở trên không thể được tối ưu hóa? Đó là bởi vì nó đang sử dụng âm lượng động, không hỗ trợ sử dụng tính năng cắt xén. Ổ đĩa cơ bản nhận ra lệnh TRIM và đối với hầu hết người dùng, tốt nhất vẫn nên sử dụng loại ổ đĩa đó.

Nếu hệ điều hành hoặc cấu hình SSD của bạn không hỗ trợ TRIM, thì đó không hẳn là một tin xấu – quá trình thu gom rác vẫn diễn ra, nhưng quá trình này không hiệu quả bằng. Dữ liệu cũ cuối cùng sẽ bị xóa đơn giản vì ổ đĩa cuối cùng sẽ ghi đè lên các trang không mong muốn tại một thời điểm nào đó.

Đối với PC sử dụng Windows 7, TRIM chỉ được hỗ trợ trên SSD SATA; đối với các máy có NVMe, lệnh này chỉ khả dụng trong Windows 8, 10 và 11. TRIM đã được thêm vào MacOS trong bản cập nhật gần đây nhất cho Snow Leopard vào năm 2011. Hầu hết các bản phân phối Linux cũng hỗ trợ hoạt động, nhưng không phải hệ thống tệp nào cũng hỗ trợ tương thích – nói về điều này, các hệ thống RAID thường không hỗ trợ TRIM, mặc dù tình trạng đó đang dần được cải thiện.

Bây giờ bạn đã biết TRIM là gì và nó có lợi như thế nào đối với SSD của bạn.