Записки IT специалиста

Некоторые особенности работы SLC-кеша в SSD

Про SLC-кеш, призванный ускорить работу с TLС и QLC- памятью знают все, но мало кто представляет как именно он работает.

Да, производители не разглашают тонкости алгоритмов, но нам этого и не надо, есть общие принципы, основанные на физических принципах работы памяти, а против физики не попрешь.

😎 Часто в обзорах мы можем увидеть, что мол кеш диска NAME составляет 30% от доступной емкости и ниже красивый график, на котором диск, скажем объемом 512 ГБ пишет на полной скорости 150 ГБ.

Ну это же просто отлично, хватит на все основные случаи жизни! Но случаи, как мы знаем, бывают разные… И вот в один не очень прекрасный момент диск начинает тормозить…

😡 А где же хваленый кеш? Или это запланированная деградация?
Более опытные товарищи скажут, что все это фигня и все эти красивые тесты можно получить только на чистом диске, а стоит только что-то на него записать… Короче, кругом обман!

Но не будем спешить рубить с плеча. А сначала вспомним что такое SLC-ячейки. Это ячейки с двумя состояниями, которые могут хранить 1 бит информации. ТLC-ячейки имеют 8 состояний и хранят 3 бита информации, а QLC – целых 16 состояний и 4 бита информации соответственно.

Но, количество ячеек остается постоянным. Поэтому если у нас емкость диска в TLC-ячейках 512 ГБ, то переключив все эти ячейки в состояние SLC мы получим объем всего 170 ГБ.

☝️ Таким образом объем SLC-кеша не может превышать для TCL-дисков 33% объема, а для QLC-дисков 25%.

По мере заполнения диска количество свободных ячеек уменьшается и вместе с ними уменьшается размер доступного кеша, так как мы не можем переключить в SLC-режим ячейки с данными, не потеряв их содержимое.

Поэтому, если мы заполним тот же 512 ГБ диск на 80%, то получим на выходе всего 102 ГБ TLC емкости или 30 ГБ в TLC и 25 ГБ в QLC.

Вроде бы не все так плохо, но контроллер не может отдать все свободные ячейки под кеш, ведь ему надо куда-то писать поступившие данные, так что реальный размер кеша будет меньше. В какой-то мере ситуацию спасает резервная область, но это от модели к модели – величина разная.

Но даже 15-25 ГБ кеша – это нормально, на повседневные задачи хватит, но и диск у нас не самый дешевый – 512 ГБ.

Если взять народные 120 ГБ, то там вообще все грустно, при заполнении 80% максимальный размер кеша будет всего 7 ГБ, а на практике и того меньше.

И это мы рассмотрели идеальный вариант, обычно характерный для старших моделей, у которых контроллер способен эффективно сбрасывать кеш и располагает запасом ячеек в резервной области. В недорогих моделях доступный кеш может уменьшится до единиц гигабайт.

Что следует понять из данной заметки? А то, что чудес не бывает и размер SLC-кеша жестко ограничен физическими параметрами диска. И чем сильнее он заполнен – тем хуже его производительность.

😉 Здесь нет никакого заговора, а есть самая обычная физика, законы природы, против которых не попрешь. А TLC и QLC – это те технологии, которые сделали SSD доступными.

Также советуем почитать:

🔹Твердотельные накопители: что такое SLC, MLC, TLC, QLC, NVMe и прочие аббревиатуры?

🔹Как правильно выбрать NVMe SSD диск

🔹Можно ли эффективно использовать SSD без поддержки TRIM?

👍49

2.27K views20:25