第三章 磁盘大挪移——磁盘原理与技术 详解

    利用这种方式，SSD内部实现了垃圾回收清理以及新陈代谢，使得新擦除的Block源源不断地被准备好从而供应写操作。

    2. 药方2：定期清除体内垃圾，轻装上阵

    通过上面的论述我们知道，影响一块SSD寿命和写入性能的最终决定因素就是Free Space，而且是存储介质自身所看到的Free Space而不是文件系统级别的Free Space。但是SSD自身所认识的Free Space永远只会少于文件系统的Free Space，并且只会越来越趋于0。所以，要保持SSD认识到自身更多的Free Space，就必须让文件系统来通知SSD，告诉它哪些逻辑地址现在并未被任何文件或者元数据所占用，可以被擦除。这种思想已经被实现了。所有SSD厂商均会提供一个工具，称为“Wiper”，在操作系统中运行这个工具时，此工具扫描文件系统内不用的逻辑地址，并将这些地址通知给SSD，SSD便可以将对应的Block做擦除并回收到Free Space空间内。如果用户曾经向SSD中写满了文件随后又删除了这些文件，那么请务必运行Wiper来让SSD回收这些垃圾空间，否则就会遭遇到大写惩罚。

    Wiper并不是实时通知SSD的，这个工具只是一次性清理垃圾，清理完后可以再次手动清理。所以，这个工具需要手动或者设置成计划任务等每隔一段时间执行一次。

这种垃圾回收与上文中的那种内部垃圾回收不在一个层面上，上文中所讲的是SSD内部自身的重定向管理所产生的垃圾，而本节中所述的则是文件系统层面可感知的垃圾，被映射到SSD内部，也就变成了垃圾。

    3. 药方3：扶正固本，调节新陈代谢使其持续清除体内垃圾

    定期执行垃圾清理确实可以解燃眉之急，但是有没有一种方法，可以让文件系统在删除某个文件之后实时地通知SSD回收对应的空间呢？这种方法是有的。TRIM便是这种方法的一个实现。TRIM是ATA指令标准中的一个功能指令，在Linux Kernal 2.6.28中已经囊括，但是并不完善。

    Windows 7以及Windows Server 2008R2中已经提供了完善的TRIM支持。一些较早出现的SSD也可以通过升级Firmware来获得对TRIM的支持。

    TRIM可以使SSD起死回生，经过实际测试，开启了TRIM支持的SSD，在操作系统TRIM的支持下，可以成功地将性能提高到相对于SSD初始化使用时候的95%以上，写惩罚倍数维持在1.1倍左右。

    台湾闪存厂商PhotoFast银箭已经发布了带有自行回收垃圾空间的SSD，不依赖于Trim指令，在此可以推断其SSD内部一定被植入了可识别NTFS格式数据的代码，所以可以自行识别NTFS文件系统中不被文件占用的空间。

    4. 药方4：精神修炼法，提升内功

    Delay Write是一种存储系统常用的写IO优化措施。比如有先后两个针对同一个地址的IO——write1、write2，先后被控制器收到，而在Write1尚未被写入永久存储介质之前，恰好Write2进入，此时控制器就可以直接在内存中将Write2覆盖Write1，在写入硬盘的时候只需要写入一次即可。这种机制为“写命中”的一种情况（其他情况见本书后面章节）。它减少了不必要的写盘过程，对于SSD来讲，这是很划算的。

    然而，如果一旦遇到这种IO顺序比如Write1、Read2、Write3，如此时控制器先将Write3覆盖到Write1，然后再处理Read2的话，那么Read2原本是应该读出Write1的内容的，经过DelayWrite覆盖之后，却读出了Write3的内容，这就造成了数据不一致。