いっぱいになるとソリッドステートドライブの速度が低下する理由

ベンチマークは明らかです。ソリッドステートドライブはいっぱいになると遅くなります。ソリッドステートドライブを容量いっぱいまでいっぱいにすると、書き込みパフォーマンスが劇的に低下します。 SSDとNANDフラッシュストレージの動作方法にある理由.

ドライブを容量いっぱいまで満たすことは、ソリッドステートドライブでは絶対にやるべきことの1つです。ほぼ完全なソリッドステートドライブでは、書き込み操作がはるかに遅くなり、コンピュータの速度が低下します。.

空のブロックと部分的に満たされたブロック

ソリッドステートドライブにファイルを書き込むと、空のブロックを探していっぱいになります。空のブロックへの書き込みは、最も速い書き込み操作です。そのため、新しいオペレーティングシステム（Windows 7以降）がTRIM機能をサポートしています。これは、オペレーティングシステムでファイルを削除すると同時にソリッドステートドライブからファイルのデータを自動的に削除するためです。これは、削除されたファイルの一部がハードドライブ上に存在する磁気ハードドライブとは異なる動作をします。.

彼らはソリッドステートドライブの上に座ることはありません - TRIMは、将来SSDが空のブロックに新しいデータを素早く書き込むことができるようにブロックが空にされることを確実にします。すでに書き込まれているセクタへの書き込みは、mechnicalハードドライブの空のセクタへの書き込みと同じぐらい速いですが、ソリッドステートドライブは、書き込む前にブロックを消去する必要があります。.

NANDフラッシュメモリは、256 KBブロック内の4 KBページにデータを書き込みます。部分的にいっぱいになったブロックにページを追加するには、ソリッドステートドライブはデータを書き戻す前にブロック全体を消去する必要があります。.

ソリッドステートドライブがいっぱいになると、使用可能な空きブロックの数はますます少なくなります。その場所には、部分的に埋められたブロックがあります。ソリッドステートドライブは、これらの部分的に満たされたブロックに新しいデータを書き込むことはできません - それは既存のデータを消去します。単純な書き込み操作ではなく、ソリッドステートドライブはブロックの値をキャッシュに読み込み、新しいデータで値を変更してから書き戻す必要があります。ファイルの書き込みには多くのブロックへの書き込みが含まれる可能性があるため、これによってかなりの量の追加の遅延が発生する可能性があることに注意してください。.

TRIMは部分的に満たされたブロックを統合しません

ドライブの容量がいっぱいになったり、容量がいっぱいになったりすると、ファイルを削除した後に、部分的にいっぱいになったブロックが多数作成されることになります。 TRIMコマンドは、ファイルが削除されたときにソリッドステートドライブにファイルデータを削除するように指示するだけです。ドライブに何らかのクリーンアップ操作を強制することはありません。.

言い換えれば、ファイルを削除する前にソリッドステートドライブをいっぱいにすると、部分的にいっぱいになったブロックがたくさん作成される可能性があります。ドライブは、これらの部分的に満たされたブロックをフルブロックに統合し、空のブロックを解放することを妨げません。ドライブはまだ部分的に満たされたブロックでいっぱいになり、書き込みパフォーマンスが低下します.

オーバープロビジョニングとガベージコレクション

SSDメーカーは、消費者がソリッドステートドライブをいっぱいにしてパフォーマンスを著しく低下させることを防ぐために、これに対抗しようとしています。.

コンシューマグレードのソリッドステートドライブは、多くの場合、総フラッシュストレージの約7％を確保して、ユーザーが使用できないようにします。これは「オーバープロビジョニング」として知られています。追加のストレージハードウェアがドライブに追加されますが、使用可能なストレージとしてコンピュータには見えません。スペア領域はドライブが完全に一杯になることが決してないことを保証します - 書き込み性能を安定に保つのを助けるために常にいくらかのスペア容量があるでしょう.

各ソリッドステートドライブのコントローラには、この問題を軽減するためのガベージコレクションアルゴリズムがあります。ドライブがいっぱいになると、部分的にいっぱいになったブロックを探してそれらを統合し始め、できるだけ多くの空のブロックを解放します。異なるソリッドステートドライブは異なる時間としきい値でこれらの操作を実行します - それはドライブのコントローラに依存します.

ベンチマーク証拠

Anandtechは、ソリッドステートドライブのスペア領域とその書き込み操作パフォーマンスの一貫性との関係を明らかにするために、さまざまなドライブでさまざまなベンチマークを実行しました。空のドライブをいっぱいにしたとき、彼らはプロセスの非常に早い段階で高い書き込み性能と書き込み操作がドライブをいっぱいにし続けていたのでかなりの低下を見つけました.

ドライブに常に十分な空きブロックを用意する必要があるため、ドライブのスペア領域を増やすことで、パフォーマンスの一貫性を維持することができました。.

彼らは、「これらの[コンシューマ]ドライブ用に25％のスペア領域を確保すると、最低限のパフォーマンスが大幅に向上する」ことを発見しました。パフォーマンスの一貫性と容量の関係

ソリッドステートドライブを使用している場合は、その容量の75％以上を使用しないようにしてください。あなたが必要とするよりも多くの記憶容量を持つより大きなドライブを購入すれば、あなたはあなたが常に一貫した書き込み性能を持つことを保証するでしょう。幸いなことに、SSDは徐々にずっと安くなってきているので、これはかつてそうだったほど高価ではありません。.

Image Credit：ウィキメディア・コモンズの音楽選別機、FlickrのSimonWüllhorst