Что такое over provisioning в ссд самсунг

Over-Provisioning что это и нужно ли включать? (SSD Samsung)

Over-Provisioning (OP) это технология которая резервируют некоторый обьем памяти диска под нужды контроллера. Данная область используется для хранения служебной информации, которая продлевает срок службы SSD. Под служебной информацией имеется ввиду таблица данных о состоянии ячеек. В каждую ячейку запись возможна ограниченное количество раз. Для равномерной записи данных в ячеек используется специальная таблица, данные из которой считывает контроллер перед записью. Это только один из типов данных, под которые выделяется дополнительный обьем SSD. Настоятельно не рекомендуется уменьшать данную область.

Over-Provisioning — настройка, которая позволяет вручную указать обьем резервной области под нужды контроллера. SSD состоит из ячеек памяти — цикл перезаписи ограничен, для записи данных сперва ячейки необходимо очистить. Задача контроллера — обеспечивать равномерную запись на все ячейки, проводить замену вышедших из строя, очищать ячейки которые больше не используются для хранения данных. Независимо от наличия опции Over-Provisioning каждый SSD производитель резервирует служебную область. Данные по обьему области скорее всего занесены в прошивке SSD.

Без необходимости — не включать, либо выставить настройки по умолчанию.

Область, которая технология Over-Provisioning резервирует под себя становится недоступной для пользователя.

SSD это жесткий диск и работа его в основном зависит именно от контроллера, а не от скоростных характеристик. SSD компании Samsung достаточно высокого уровня, поэтому значение Over-Provisioning стоит оставить по умолчанию, либо увеличить в зависимости от использования.

Современные операционные системы поддерживают технологию по работе с SSD — TRIM. При работе данной технологии на диске желательно оставлять некоторый обьем нераспределенного места (

10-15%), который будет использован контроллером.

При достаточной резервной области, контроллер сможет обеспечить лучшими скоростными характеристиками не в ущерб ресурсу SSD.

Также советую почитать вот эту информацию, здесь много полезного:

Источник

Вся правда о резервной области SSD, и нужна ли она вообще

Привет, Гиктаймс! Многие производители SSD советуют оставлять неразмеченную область или определенное свободное пространство на твердотельных накопителях для улучшения производительности. Постараемся разобраться, нужна ли вообще резервная область SSD, и как она влияет на производительность накопителей. По традиции все подробности под катом.

Немного о главном

В прошлый раз мы рассказывали вам о том, как работает флэш-память. Принцип ее работы визуально отлично характеризует картинка ниже. Блок (X) удалось очистить для последующей записи благодаря наличию свободного блока (Y) — новые страницы были записаны в блок (X), а затем в (Y), после чего и произошло стирание блока (X).

Это лишь один из примеров работы флэш-памяти. Суть в том, что когда на SSD много свободного пространства, то и таких блоков, как (Y), становится много. Хотя скорость работы самого контроллера является константой, производительность самого накопителя может изменяться. Чем меньше свободных блоков у флэш-памяти, тем больше процессов ей приходится выполнять, прежде чем данные будут записаны, а значит и скорость работы накопителя будет страдать. К примеру, при заполнении SSD на 98 %, свободных блоков остается все меньше и меньше. Вопрос один: что произойдет, если во время такой загруженности накопителя вы начнете записывать большие объемы данных? Здесь-то нам и пригодится резервная область SSD.

Что такое резервная область, и зачем она нужна

На самом деле операционные системы не распознают весь объем памяти твердотельных накопителей. Резервная область SSD или так называемая spare area выделяется по принципу over-provisioning и видна только контроллеру. Чтобы понять, как она работает, полезно рассмотреть, а как же, собственно, измеряется емкость SSD.

Емкость SSD измеряется в гигабайтах (десятичных приставках) и гибибайтах (двоичных приставках). Если в одном гигабайте 1 миллиард байт, то в гибибайте

1,074 x 10 в девятой степени байт. Производители, в том числе OCZ, указывают емкость в гигабайтах, при этом операционная система производит свой расчет в гибибайтах. Из-за этого получается так, что фактически емкость накопителя меньше заявленной.

Вот, например, интересная статистика по одному из накопителей. У него на борту 264 ГиБ NAND, но пользователю из них доступны только 186 ГиБ при заявленных производителем 200 ГБ. Остальная часть SSD используется в качестве резервной области для улучшения производительности и выносливости накопителя.

Как правило, резервная область составляет около 7 % общей емкости NAND. Для расчета реальной емкости SSD в ГиБ необходимо поделить емкость в гигабайтах на 1,073741824. В случае с накопителем на 256 ГБ это будет 238,4 ГиБ. Оставшаяся часть SSD и используется как spare area. Для наглядности еще раз обратимся к тому, как работает флэш-память.

Часто задают вопрос, почему некоторые SSD имеют емкость 120/240/480 ГБ, когда другие 128/256/512 ГБ. В случае с OCZ физический объем данных пар емкостей накопителя одинаков. Разница заключается в объеме резерва для различных моделей: при полных объемах 128/256/512ГБ резерва нет, а на 120/240/480ГБ присутствует резервная область, недоступная пользователю.

Зависимость между усилением записи (Write amplification) и резервной областью хорошо отображена в отчете исследовательской лаборатории IBM:

Как видите, чем больше резервная область, тем меньше усиление записи. Из-за наличия такой зависимости между ними производители и рекомендуют не загружать твердотельный накопитель полностью, а оставлять от 10 % до 20 % свободного места. Для чего же SSD вообще нужна резервная область?

Во-первых, так называемый сброс мусора (garbage collection), который мы разобрали на первой картинке, осуществляется реже за счет того, что операционная система не может получить доступ в резервную область и заполнить свободные блоки памяти — следовательно, контроллер получает доступ к большему количеству блоков памяти. Поэтому SSD всегда имеет свободные блоки «про запас», что немаловажно. Кроме того, если один из блоков памяти выходит из строя, контроллер берет свободный из резервной области. Также spare area влияет на выравнивание износа: если данные будут записываться в один и тот же блок, ресурс накопителя будет истощаться за счет увеличения количества циклов перезаписи блоков. Контроллер распределяет данные равномерно, тем самым выравнивая износ.

А что с производительностью?

Для компаний очень важно иметь накопители с большим количеством резервной области, поскольку именно там чаще всего происходят атаки случайными данными. Чем больше блоков резервной области в распоряжении контроллера, тем больше вероятность того, что контроллер сработает верно, и производительность SSD не будет падать даже при большой нагрузке. У OCZ на эти случаи есть отличные корпоративные решения — Z-Drive 6000 NVMe, Toshiba Hawk 4R (THNSN8) и Hawk 4E (THNSN8). 2900 МБ/с на чтение и 1900 МБ/с на запись, емкость до 6,4 ТБ.

Но не будем голословными, лучше покажем, как зависит производительность SSD от объема резервной области при помощи тестов. Для этого возьмем один из накопителей c неоптимизированным под увеличенную резервную область контроллером и будем постепенно увеличивать размер spare area — от 12 % вплоть до 50 %. Последний вариант в домашних условиях, конечно же, исключен, но важно уловить суть.

Сравнивать будем по показателю IOPS — количеству операций ввода и вывода — проще говоря, количеству блоков, которое считывается или записывается на носитель. Соответственно, чем это значение выше, тем лучше. Определяется IOPS как частное скорости и размера блока при выполнении операции. Для начала возьмем SSD со стандартным объемом резервной области (около 7 %). Вот какими показателями он может похвастаться в тестах:

А теперь проведем небольшой опыт — увеличим резервную область до 12 % и вновь замерим IOPS.

Разница пусть и небольшая, но все же видна — IOPS явно увеличился. Что ж, не будем на этом останавливаться, увеличим резервную область до 25 % — четверть накопителя теперь доступна только контроллеру.

Думаем, здесь все понятно без слов. Впрочем, отдавать столько под резервную область явно нецелесообразно, поскольку полезной становятся только 3/4 SSD. И вряд ли кто-то будет повторять подобное в домашних условиях, однако для чистоты эксперимента мы все же это сделаем. Да, увеличим spare area до 50 %.

Изменения в производительности заметны, но уж точно не настолько, чтобы отдавать половину накопителя под резерв. Это попросту нецелесообразно, поскольку рост производительности в данном случае не сможет компенсировать потерянную емкость SSD. Одно ясно точно: размер резервной области действительно влияет на быстродействие накопителя. Если решите повторить такой тест со своими SSD, учитывайте, что результаты могут отличаться в зависимости от контроллера, прошивки и, собственно, производителя и модели самого накопителя.

Помимо производительности, резервная область также снижает износ твердотельных накопителей и продлевает срок их службы. Здесь не нужно проводить какие-либо тесты: очевидно, если выполняется меньше операций чтение/записи, количество записанных данных также уменьшается. Так что чем больше spare area, тем дольше накопитель вам прослужит (но злоупотреблять этим, как мы сказали, не стоит).

Как изменить размер резервной области SSD?

Обычно производители дают такую возможность в своих фирменных утилитах для твердотельных накопителей. У OCZ это реализовано очень просто и удобно при помощи специальной утилиты SSD Guru — она не только следит за состоянием SSD, но и мониторит SMART, включает команду TRIM, проверяет автоматически наличие новых прошивок — в общем, незаменимый помощник для пользователей наших накопителей. С самой утилитой мы вас уже знакомили, так что обратим внимание только на ту вкладку, которая нужна в нашем случае.

Переходим во вкладку Tuner и получаем доступ не только к активации Trim, но и настройке over provisioning прямо на лету: достаточно перетащить ползунок и самостоятельно выбрать размер резервной области. В нашем случае, например, есть возможность увеличить spare area до 134 ГБ — при том, что объем самого накопителя составляет 480 ГБ. Получается почти 28 %.

Если же вы хотите сделать это самостоятельно, просто скройте от операционной системы часть накопителя — оставьте на нем неразмеченное пространство.

Источник

Технология Over-Provisioning в SSD

Технология Over-Provisioning (OP) – технология, использующаяся в твердотельных накопителях (SSD) для резервирования свободного места под специфическую деятельность контроллера. Использование OP позволяет продлить срок жизни SSD, увеличить стабильность его работы, но уменьшает доступное пользователю свободное пространство диска.

Для того чтобы понять как именно наличие свободного места влияет на перечисленные выше факторы, вспомним как работает твердотельный накопитель. Массив памяти в любом SSD состоит из микросхем NAND памяти. Единая физическая матрица памяти NAND Flash обычно разделена на блоки размером 512 Кб или 256 Кб, а каждый блок обычно поделен на страницы, размером 4 Кб. Пользователь может осуществлять запись и чтение с отдельных страниц, при условии, что они пусты. Однако, как только в страницу была записана информация, ее невозможно перезаписать – необходимо сначала стереть целый блок страниц, и только после этого возможна повторная запись. Такая последовательность носит название цикл Program/Erase.

Кроме того, каждая ячейка NAND памяти имеет ограниченный ресурс и может быть перезаписана ограниченное количество раз. В зависимости от технологии (SLC, MLC или TLC) ресурс разнится от 100 000 до 1000-3000 циклов P/E (write endurance). Для сохранения равномерного износа всех ячеек памяти контроллер SSD постоянно перемещает блоки информации с места на место при записи. При чтении ресурс ячеек памяти SSD не снижается. Из-за необходимости поддерживать одинаковую степень износа ячеек памяти возникает феномен WAF – фактически записывается больше информации, чем поступило от пользователя.

Технология Over-Provisioning резервирует область твердотельного накопителя и делает ее недоступной пользователю. Так как эта область всегда свободна от пользовательских данных ее полностью может использовать контроллер для перемещения данных, выравнивания износа ячеек памяти и замены вышедших из строя блоков памяти на новые. Чем больше область OP, тем проще контроллеру выполнять возложенные на него функции – уменьшается количество WAF информации и улучшается показатель случайного чтения и случайной записи. Производители SSD почти всегда используют OP и резервирует для этого 7% объема. При этом процент OP от общего объема накопителя зависит от предполагаемого применения SSD.

Следует помнить, что влияние OP на работу SSD зависит от контроллера. В качестве примера можно привести влияние размера OP в процентах от общей емкости накопителя на стабильность скорости случайной записи блоков по 4К. Во всех тестах использовался один и тот же SSD. При увеличении размера OP до 25 процентов стабильность заметно повышается. Это значит, что вы получаете более отзывчивую систему, которая, при этом, использует меньше ресурса ячеек памяти.

При желании пользователь может самостоятельно увеличить объем памяти, использующийся для Over-Provisioning. Некоторые производители предусмотрели специальную утилиту, например Samsung Magician или Intel SSD Toolbox. Однако для увеличения раздела OP совсем не обязательно использовать утилиты, достаточно просто оставить часть накопителя не размеченной, то есть не создавать на ней никакого раздела.

Неразмеченный раздел в 23.85 Гб будет использован для OP
Если же у вас установлена операционная система с поддержкой TRIM, например Windows 7/8, то вам достаточно просто оставлять на SSD достаточное количество свободного места – оно будет использовано контроллером как «рабочее пространство» для перемещения данных и выравнивания уровня износа. В зависимости от ваших повседневных задач, следует не размечать или не занимать 10 — 20% от доступного вам объема накопителя. Такой подход позволит получить наибольшую отдачу при наименьшей потери в емкости.

О данной особенности работы твердотельных накопителей следует вспомнить, прежде чем купить SSD. Важно рассчитать объем будущего накопителя не только с учетом всех ваших системных и личных файлов, которые нужно хранить на быстром твердотельном накопителе, но и с учетом 10% буфера из свободного места.

Источник

Для чего нужна настройка “Over Provisioning” на SSD диске?

Некоторые обладатели жестких дисков типа SSD, в частности от производителя Samsung, в настройках управляющей утилиты Samsung Magician могут обратить внимание на наличие некоторой настройки, которая называется Over Provisioning. В данной статье мы рассмотрим ее назначение, а также расскажем нужно ли ее включать и для каких целей.

Назначение опции

Для начала стоит упомянуть об особенностях работы любого SSD диска. Его память разбита на ячейки. Каждая ячейка имеет свой ресурс. То есть данные в нее могут записываться определенное количество раз.

Для того, чтобы износ ячеек был равномерным и не получалось, что какие – то ячейки работают постоянно, а какие – то вовсе не задействованы и была придумана опция Over Provisioning.

Она резервирует определенный объем места на SSD диске (обычно около 10% от общего объема диска). Это зарезервированное пространство становится недоступным пользователю. Грубо говоря у вас уменьшается объем диска. Но это место используется для оптимизации работы SSD и продления его срока службы за счет следующих моментов:

Нужно ли включать?

Однозначно – да! Причем лучше не вручную выставлять объем резервируемого пространства, а переводить опцию Over Provisioning в положение “Рекомендуемое”.

Настройка Over Provisioning в рекомендуемом значении

В этом случае диск сам зарезервирует оптимальный для него объем, заложенный в прошивке разработчиками.

Источник

Увеличение резервной области памяти твердотельного накопителя (OP)

Емкость средств пользователя

Формула расчета процента увеличения резервной областитвердотельного накопителя

В то время как твердотельные накопители (SSD) часто напоминают механические накопители на жестком диске (HDD) по физическим размерам (напр., высота, ширина и длина) и внешнему интерфейсу (напр., интерфейс SATA или SAS), внутренние операции низкого уровня и компоненты твердотельного накопителя значительно отличаются от принципов магнитной записи на накопителе на жестком диске.

После сборки твердотельного накопителя изготовитель может зарезервировать дополнительный процент от общей емкости накопителя для увеличении его резервной области при вводе встроенной программы. Увеличение резервной области твердотельного накопителя повышает производительность и зачастую повышает эксплуатационный ресурс твердотельного накопителя, помогая диску работать дольше благодаря SSD-контроллеру, имеющему больше флэш-памяти NAND, доступной для смягчения процесса износа флэш-памяти NAND в течение срока ее службы.

Приложения могут считываться так же интенсивно, как и стандартные рабочие нагрузки клиента, когда пользователь, как правило, выполняет от 20% операций записи до 80% операций считывания. Корпоративные приложения, использующие устройства хранения данных для кэширования, считываются интенсивно; если эти приложения записывают больше информации на устройство хранения данных, они будут считываться с большей интенсивностью.

Объем увеличения резервной области твердотельного накопителя, устанавливаемый производителем SSD-накопителя, может отличаться по размеру в зависимости от класса приложений на SSD-накопителе и общей емкости флэш-памяти NAND.

Большая емкость и разные классы приложений, как правило, настраиваются с пропорционально большим увеличением резервной области твердотельного накопителя из-за ресурсных потребностей в управлении большим объемом флэш-памяти NAND с использованием очистки памяти, запасных блоков и улучшенных функций защиты данных.

Такой объем увеличения резервной области твердотельного накопителя недоступен для пользователя и является невидимым для хостовой операционной системы. Он строго зарезервирован для использования SSD-контроллером.

Преимущества увеличения резервной области накопителя

Каким образом увеличение резервной области накопителя улучшает работу твердотельного накопителя?

Каждый кристалл флэш-памяти NAND построен из нескольких блоков, которые содержат множество страниц.

Флэш-память NAND можно считывать и записывать на уровне страниц, однако стирать можно только на уровне блоков.

Если необходимо изменить или стереть одну страницу на уже запрограммированной странице в блоке, нужно сначала во временную память переместить весь блок, состоящий из нескольких страниц, затем стереть до того, как будет запрограммировано новое содержимое блока в том же адресе блока.

Хранение большого количества блоков в пустом состоянии и в резерве с помощью средств увеличения резервной области твердотельного накопителя при обеспечении согласованной производительности, особенно в случаях произвольной записи, обеспечивает самый высокий показатель WAF. 1

Каким образом увеличение резервной области накопителя увеличивает эксплуатационный ресурс твердотельного накопителя?

Для того, чтобы понять, почему конфигурация твердотельного накопителя включает увеличение его резервной области, и какие преимущества от этого получает SSD-контроллер, мы должны понять принципы стандартной работы твердотельного накопителя и ограничения энергонезависимой флэш-памяти NAND.

Каждая ячейка флэш-памяти NAND имеет ограниченный срок службы, в зависимости от своей программы и износостойкости к стиранию (P/E), который производитель флэш-памяти NAND обозначает в процессе производства, поскольку каждая программа или функции стирания, выполняемые на ячейке флэш-памяти NAND, изнашивают объем ячейки, что затрудняет надежное хранение электрического заряда и, следовательно, может поставить под угрозу целостность данных.

Тем не менее, поскольку технологии производства NAND-памяти постепенно становятся трехмерными, эксплуатационный ресурс NAND-памяти увеличивается, плотность размещения кристаллов возрастает, а производственные затраты снижаются, что делает твердотельные накопители более доступными.

Подводя итог, следует отметить, что тремя основными факторами, влияющими на эксплуатационный ресурс твердотельного накопителя, являются:

Поддержание производительности и эксплуатационного ресурса путем увеличения резервной области твердотельного накопителя

Для избежания варианта развития, когда твердотельный накопитель полностью заполнен недействительными страницами, функция очистки памяти SSD-контроллера применяет увеличение резервной области твердотельного накопителя в качестве временного рабочего пространства для управления планируемым слиянием действительных страниц и возврата блоков, заполненных недействительными (или удаленными) страницами.

Любые утилизированные страницы/блоки затем добавляются к объему увеличения резервной области твердотельного накопителя для объединения операций записи с SSD-контроллера и максимального увеличения производительности во время пиковой нагрузки трафика; также эффективность считывания, стирания, модификации и записи всех действительных страниц назад в уже частично полный блок, заполненный недействительными страницами, может замедлиться.

Очистка памяти выполняется независимо от операционной системы и автоматически срабатывает в период низкой активности, периодически или путем выдачи соответствующей команды Data Set Management TRIM протокола ATA для планирования очистки памяти.

Всегда доступное количество пустых блоков через увеличение резервной области поддерживает эффективное выравнивание износа флэш-памяти NAND, тогда как SSD-контроллер интеллектуально и равномерно перераспределяет операции записи во всех ячейках флэш-памяти NAND, не влияя на общую производительность SSD-накопителя во время пиковых нагрузок трафика.

Кроме того, команда Data Set Management TRIM протокола ATA может добавить доступное пространство твердотельного накопителя путем исправления недействительных страниц и неиспользованной емкости средств пользователя.

Чтобы понять принцип работы технологии увеличения резервной области твердотельного накопителя, рассмотрим корпоративные твердотельные накопители компании Kingston, например, DC500R. Эти SSD-накопители поддерживают емкость до 3,84TБ и позволяют пользователям использовать инструмент управления накопителем Kingston для регулирования его резервной области. Регулируя размер резервной области, мы можем увидеть влияние на производительность и эксплуатационный ресурс, используя уровни 7% или выше.

Сравнивая каждую пару емкостей, можно увидеть следующее:

1. JESD219: Твердотельный накопитель (SSD) и его эксплуатационный ресурс при загруженности, комитет JEDEC(https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a). Эти рабочие нагрузки представляют стандарт для промышленности для оценки твердотельных накопителей и позволяют определить значение TBW твердотельных накопителей. Следует обратить внимание, что нагрузка может изменяться, и значения TBW могут быть выше или ниже вашей рабочей нагрузки, что определяется значением WAF вашего приложения.

2. Количество записей накопителя за день (DWPD)

Источник