Vrteče se plošče so mrtve!

Računalništvo in pisanje o njem še vedno vse preveč temelji na procesorju kot osrednjem delu osebnega računalnika. Če se nam zazdi, da je računalnik prepočasen, najprej pomislimo, da bi mu zamenjali procesor, oz. Bi kupili nov računalnik s hitrejšim procesorjem. V resnici pa bi velikokrat več pridobuili, če bi se odločili zamenjati disk . za pogon SSD.

Pogon SSD je pomnilniška enota, ki za shranjevanje podatkov ne uporablja vrtljivih magnetnih plošč, temveč pomnilnike flash in RAM. Sodobni pogoni SSD ("solid state drive") so zasnovani na več flash pomnilnikih tipa NAND, ki jim za hitrejšo komunikacijo med sabo dodajo DRAM predpomnilnik (več o nastanku pogonov SSD in njihovem razvoju si lahko preberete v lanskoletni aprilski številki naše revije).

Podiranje hitrostnih rekordov

Izdelovalci iščejo vedno nove in nove načine, kako pogonom SSD dodati še nekaj prepotrebnega pospeška, ki bi njihov izdelek dvignil iz povprečja. Prvi poizkusi pohitritve so šli predvsem v smer izkoriščanja različnih tipov NAND flash pomnilnika. Najpogostejši v pogonih SSD za domačo rabo je pomnilnik Multi-level cell (MLC), ki zmore v eno celico ob pomoči različnih nivojev električnega naboja zapisati več kot en bit podatkov, najpogosteje dva bita na celico. Ta pomnilnik je zaradi gostejšega zapisa podatkov cenejši, a pogosteje podvržen napakam v prenosu, ki se z višjim številom zapisov le še stopnjujejo in posledično pomenijo nekoliko krajšo življenjsko dobo pogona (okoli 10.000 zapisov na celico).

V pogonih SSD za strežnike, kjer obenem teče veliko IO operacij, pa najpogosteje najdemo dražji pomnilnik Single-level cell (SLC), ki shrani po en bit podatkov na celico in s tem zagotavlja hitrejše prenose, manjšo porabo energije in daljšo življenjsko dobo celic.

Intel je med prvimi v svojih pogonih SSD začel z eksperimentiranjem zaporedne vezave NAND flash pomnilnikov, ki jim poveljuje krmilnik s sposobnostjo ustvarjanja RAIDu podobnih polj. Zadeva se je povsem posrečila tako z vidika višjih hitrosti prenosa podatkov kot povečane zanesljivosti delovanja in dandanes praktično ne najdemo več pogona, ki ne bi vseboval neke podobne tehnologije, Intelu pa je, sicer za kratek čas, prinesla pomembno tehnološko prednost. Trenutno najzmogljivejše krmilnike, poleg Intela, izdelujejo še Sandforce, Samsung in Marvell, nekaj slabše pa se trenutno odrežejo JMicronovi.

Težave z datotečnim sistemom?

Povsem svoja zgodba k povečanju zanesljivosti prenosa podatkov in življenjske dobe delovanja pogonov SSD pa so programske prilagoditve. Prav zaradi omejenega števila zapisov v posamezno celico so izdelovalci razvili različne bolj ali manj uspešne programske rešitve (t. i. wear leveling), ki pogon silijo k zaporednemu zapisovanju podatkov. Ves smisel tega početja je namreč v tem, da so vse celice enakomerno uporabljane in da do degradacije celic ter s tem zmanjšanja zmogljivosti pogona pride kar najkasneje. Prav zaradi tega lahko dandanes pri pogonih SSD preprosto pozabimo na t. i. defragmentacijo, četudi operacijski sistemi Windows (Vista in starejši, deloma pa tudi Sedmica) še vedno zaznavajo razdrobljenost podatkov in jo poskušajo popraviti! To početje vsem uporabnikom z modernimi pogoni SSD močno odsvetujemo, saj razen nepotrebnega premikanja podatkov in trošenja kvote največ 10.000 zapisov na celico nima nobenega vpliva na hitrost pogona.

A komaj dobro leto dni nazaj so bile stvari še kako drugačne! Takoj po uveljavitvi pogonov SSD kot cenovno dostopne alternative klasičnim magnetnim pogonom so nastale težave z degradacijo hitrosti zapisovanja podatkov. Zaradi razlik v delovanju klasičnih magnetnih pogonov in SSDjev se je povečevalo število "izgubljenih" podatkov, ki jih ni uporabljal več noben program in so zgolj zasedali pomnilniške bloke (pogoni SSD zaradi omejitve tehnologije ne zmorejo dopisovati podatkov v pomnilniške bloke, lahko le izbrišejo ves blok in ga znova zapišejo). Ena izmed rešitev takrat je bil tudi Diskeeperjev program za defragmentacijo in optimizacijo pogonov SSD (opis najdete v lanskoletni januarski številki Monitorja), dandanes pa je rešitev strojni diskovni ukaz TRIM. Ta dovoljuje operacijskemu sistemu neposredno komuniciranje s pogonom SSD; sporoča, kateri podatkovni bloki niso več v rabi in se lahko popolnoma zbrišejo, ali pa v predpomnilniku samodejno sproži ukaz brisanja celotnega bloka, ki ga napolni s starimi in novimi podatki. Pogoni SSD kljub daljši uporabi torej ne razdrobijo ali izgubijo podatkov in tako hitrost prenosa podatkov ostaja ves čas na enaki ravni. Opozorimo naj še, da uporaba ukaza TRIM (uporablja ga seveda operacijski sistem) brez ustrezne nadgradnje deluje le v Windows 7 in Windows Server 2008 R2.

Plusi in minusi leto dni pozneje

Seznam slabosti se je od lanskega leta nekoliko skrajšal; nizke hitrosti zapisovanja manjših datotek so pri vseh pogonih nove generacije praktično preteklost. RAID krmilniki NAND flash pomnilnikov so postali nesporen standard v vseh novejših izdelkih, pa tudi strojni TRIM ukaz prinaša bistvene pohitritve zapisovanja in to rezultati naših preizkusov samo potrjujejo. V dokaz naj omenimo hitrostnega rekorderja, Crucialov C300 RealSSD, ki je v Windows XP SP3 brez ustrezne podpore ukazom TRIM dosegel kar 12-krat slabše rezultate pri naključnem zapisovanju manjših datotek.

Omejenost ciklusov branja in pisanja je dandanes tudi v vsakdanji rabi vedno manjši problem, saj so praktično vsi izdelovalci dvignili življenjsko dobo MLC NAND flash celic na 10.000 bralno/pisalnih ciklusov (prvi pogoni so se ustavili že pri 1000 ciklusih). To skupaj z uporabo "wear leveling" tehnologij zadošča za celih 5 let zapisovanja med 50 in 100 GB na dan. Pomislite, kdaj ste pri domači rabi nazadnje zapisali 100 GB podatkov na dan več dni zapored? Industrijski SSD pogoni s SLC NAND flash celicami so letvico dvignili še veliko više: številke se začnejo pri 100.000 bralno/pisalnih ciklusih, končajo pa pri več milijonskih. Vrednosti MTBF (vmesni čas med dvema napakama) pri nekaterih pogonih segajo v milijone ur (nekateri izdelovalci jih niti ne navajajo, ker jim jih še ni uspelo izmeriti), večina napak pa se za razliko od klasičnih magnetno-diskovnih pogonov zgodi pri pisanju, to pa pogoni brez posredovanja uporabnikov sami popravijo.

Visoka cena SSD pogonov se je v letu dni dokaj "prizemljila". Lani je hitrostni rekorder, Kingston Intelov pogon prve generacije SSDNow tehnologije, presegel ceno 6 evrov za GB zmogljivosti, letošnji hitrostni rekorder pa se je spustil pod 3 evre za GB! Na preizkusu ni noben pogon presegel meje 4 evrov za GB zmogljivosti, povsem spodoben model Intelove Value serije pa se je že močno približal meji 100 evrov za kos. Kljub temu so pogoni SSD še vedno daleč od zneska nekaj centov za GB pri 3,5-palčnih modelih klasičnih magnetno-diskovnih pogonov, a v prihodnje iščejo svoj prostor pod soncem v segmentu prenosnikov in netbookov (kjer šteje poraba energije) in kot sistemski pogoni za vse navdušence, ki iščejo kompromis med ceno in hitrostjo prenosa.

Dobre lastnosti pogonov SSD so po enem letu še izrazitejše: hitrosti prenosa podatkov pri branju so z uvedbo novega vmesnika SATA III (s prepustnostjo do 6 Gb/s) vmesnika že presegle mejo 300 MB/s pri MLC NAND flash pogonih za vsakdanjo rabo. Iskalni časi so tako nizki, da jih večina starejših programov za preizkušanje značilnosti pogonov sploh ne zna izmeriti, raven branja podatkov je vseskozi enakomerna. Pogoni za domačo rabo so povsem neslišni, lahki za prenašanje, poraba električne energije je nizka (pri večini pogonov se giblje nekje do 5 W), mehanske okvare so redkost.

Z raznimi programi lahko zelo natančno preverimo zdravje pogonov SSD.

Resno, kako se v praksi obnese pogon SSD?

Številke nam le stežka prikažejo realno sliko tega, kako se pogoni SSD obnesejo v praksi, zato bomo nekaj vrstic namenili tudi praktičnemu vidiku uporabe pogonov. Prva zares opazna razlika je hitrost zagona in namestitve operacijskega sistema; Microsoftova Okna 7 se na najhitrejšem pogonu (Crucial C300) zaženejo v manj kot 20 sekundah (zgolj operacijski sistem s popravki in gonilniki, brez dodatnega programja), na najhitrejšem klasičnem pogonu pa so bili zagonski časi vsaj 10 sekund daljši (razlika bi se po daljši uporabi in razdrobitvi podatkov nedvomno povečala v korist pogonov SSD). Razlike med pogoni SSD so nekaj manjše, med najhitrejšim in najpočasnejšim je bila razlika le nekaj sekund. Windows 7 Ultimate so se na najhitrejši pogon SSD namestili v slabih 10 minutah (s ključka USB), razlike med pogoni pa so bile najbolj očitne pri postopku kopiranja in razširjanja namestitvenih datotek.

Splošna odzivnost sistema se s prehodom na pogon SSD izboljša, je pa, po našem sicer dokaj subjektivnem občutku, precej bolj opazna v Oknih XP kot v Sedmici (morda zaradi posodobitev datotečnega sistema?). Škrabljanja in praskanja pogona, ki lahko po nekaj mesecih uporabe magnetno-diskovnih pogonov postane zelo očitno, seveda ni slišati. Kopiranje podatkov in priprava nanj sta skoraj trenutni, zagonski časi programov in iger so krajši, premori v delovanju, ki nastanejo kot posledica prezasedenosti (pogosto prav s strani antivirusnih programov), so krajši. Pravzaprav vas lahko na trenutke kot strela z jasnega prešine, da je pred vami popolnoma nov in zmogljivejši računalnik, čeprav ste mu zamenjali le pogon za hrambo podatkov. Da, občutek bo najverjetneje boljši, kot če mu zamenjate procesor.

Svetla prihodnost trd(n)ih diskov

Opažamo, da se je razvoj pogonov za hrambo podatkov v celoti preselil na področje flash pomnilnikov in da klasični magnetno-diskovni pogoni stagnirajo. Pospešen razvoj prinaša tudi vedno nižje cene, manevrskega prostora za izboljšave pa je, kot kaže, še več kot dovolj; tega za "vrtljive" pogone ne moremo reči. Med ponudnike pogonov SSD so se zdaj podali tudi izdelovalci, ki so sinonim za klasične pogone, kot na primer WD (čeprav še ne razvija lastne tehnologije). Kljub temu ni realno pričakovati, da bodo pogoni SSD popolnoma izrinili magnetno-diskovne pogone, le tržni deleži in namembnost obeh tipov se bo spremenila in bo še bolj ciljno usmerjena.

V Sloveniji se razmere od lani niso bistveno spremenile. Preizkusili smo lahko le sedem pogonov štirih različnih izdelovalcev, dva pogona sta bila tehnološko že nekoliko zastarela (to pri pogonih SSD pomeni le leto, največ dve razvoja). Pogrešali smo OCZjeve novosti, pa tudi novih igralcev nam na trgu ni uspelo preizkusiti (WD, Samsung). Glede na majhnost slovenskega trga smo lahko pravzaprav zelo zadovoljni, da uvozniki poskrbijo vsaj za dostopnost boljših izdelkov pogonov MLC SSD, SLCji so dostopni izjemoma in po naročilu.

Priznati moramo, da so se razlike med različnimi izdelovalci najnovejših generacij pogonov precej zmanjšale, razlike v primerjavi s klasičnim pogonom pa se le še večajo, tako da z nestrpnostjo pričakujemo, kaj nam bo prineslo naslednje leto. Nasvidenje torej ob letu osorej?

Rezultate testa si preberite v reviji Monitor