Ich weiß, dass viele von Ihnen seit langem Solid-State-Disk-Geräte (SSD) verwenden, um die ehrwürdigen Festplatten (HDDs) durch physische Festplatten zu ersetzen. Ich war es eigentlich auch, aber nur, weil der System76 Oryx Pro-Laptop, den ich vor ein paar Jahren gekauft habe, mit SSDs als primärer Speicheroption ausgestattet war. Immer wenn ich meinen Laptop hochfahre – was nicht oft vorkommt, weil ich ihn aus verschiedenen Gründen normalerweise rund um die Uhr laufen lasse – bin ich überrascht, wie schnell ich zu einer Anmeldeaufforderung komme. Alle meine anderen physischen Hosts booten langsamer von ihren sich drehenden Festplatten.
Versteh mich nicht falsch. Ich mag meine Computer mit schnellen Prozessoren, vielen CPUs und viel RAM. Aber ich habe dieses Problem:Leute schenken mir ihre alten Computer, und ich zerlege sie in Einzelteile, einschließlich Festplatten. Nur wenige Leute verwerfen derzeit Systeme mit SDDs, was sich meiner Meinung nach für eine Weile nicht ändern wird.
Ich verwende diese älteren Systeme, bis das Motherboard oder etwas anderes Unersetzliches stirbt. An diesem Punkt bringe ich die verbleibenden unbrauchbaren Komponenten des defekten Systems zum örtlichen Recyclingzentrum für Elektronik. Ich behalte alle verwendbaren Teile, einschließlich Festplatten. Am Ende habe ich viele alte Festplatten, von denen ich einige verwende, um einige dieser älteren Systeme noch eine Weile am Laufen zu halten. Der Rest sitzt einfach in einem Container und wartet darauf, verwendet zu werden.
Ich hasse es, perfekt verwendbare Computerteile wegzuwerfen. Ich weiß nur, dass ich sie eines Tages nutzen kann. Ich versuche auch, Computer und Komponenten aus dem Recyclingprozess herauszuhalten, solange sie nützlich sind. Und ich habe Orte gefunden, an denen ich die meisten dieser älteren Bits verwenden kann, einschließlich dieser alten Festplatten.
Warum SSD?
Die Hauptfunktion von HDD- und SSD-Geräten besteht darin, Daten auf einem nichtflüchtigen Medium zu speichern, damit sie beim Ausschalten nicht verloren gehen. Beide Laufwerkstechnologien speichern das Betriebssystem, Anwendungsprogramme und Ihre Daten, damit sie zur Verwendung in den Hauptspeicher (RAM) verschoben werden können. Die funktionalen Vorteile von SSD gegenüber HDD sind zweierlei, und beide sind auf die Solid-State-Natur der SSD zurückzuführen.
Erstens haben SSDs keine beweglichen Teile, die verschleißen oder kaputt gehen könnten. Im Laufe der Jahre sind viele Festplatten ausgefallen; Ich benutze sie oft und die mechanischen Komponenten nutzen sich mit der Zeit ab.
Der zweite Vorteil von SSDs ist, dass sie schnell sind. Aufgrund ihrer Solid-State-Natur können SSDs auf jeden Ort in ihrem Speicher mit der gleichen Geschwindigkeit zugreifen. Sie müssen nicht darauf warten, dass mechanische Arme die Spur suchen, auf der die Daten gespeichert sind, und dann darauf warten, dass sich der Sektor, der die Daten enthält, unter den Lese-/Schreibköpfen dreht, um gelesen zu werden. Diese Such- und Rotationslatenzen sind die mechanischen Faktoren, die den Zugriff auf die Daten verlangsamen. SSDs haben keine solchen mechanischen Latenzen. SSDs sind in der Regel 10-mal schneller beim Lesen von Daten und 20-mal schneller beim Schreiben.
Es gibt andere nicht leistungsbezogene Vorteile für SSDs gegenüber HDDs. SDDs verbrauchen weniger Energie, sind kleiner und wiegen weniger als HDDs und werden beim Herunterfallen weniger wahrscheinlich beschädigt.
In vielerlei Hinsicht sind SSDs wie USB-Sticks, die ebenfalls Solid-State-Geräte sind und im Wesentlichen dieselbe Flash-Speichertechnologie verwenden.
Die Hauptnachteile von SSD-Geräten bestehen darin, dass sie für eine bestimmte Speichergröße teurer sind als HDDs und HDDs eine größere maximale Kapazität als SSDs haben. Derzeit beträgt diese Kapazität etwa 14 TB für HDDs und 4 TB für SSDs. Diese Lücken werden kleiner. Ein weiteres Problem bei SSDs ist, dass ihre Speicherzellen im Laufe der Zeit „lecken“ und sich verschlechtern können, wenn die Stromversorgung nicht aufrechterhalten wird. Die Verschlechterung kann nach etwa einem Jahr ohne Stromversorgung zu Datenverlust führen, wodurch sie für die Offline-Archivspeicherung ungeeignet werden.
Es gibt mehrere interessante und informative Artikel über SSDs auf den Websites von Crucial und Intel. Um es klar zu sagen, ich mag diese Seiten wegen ihrer hervorragenden Erklärungen und Beschreibungen; Ich habe keinerlei Beziehung zu Crucial oder Intel, außer dass ich einige ihrer Produkte für meinen persönlichen Gebrauch im Einzelhandel kaufe.
SSD-Typen
Es gibt zwei gängige SSD-Formfaktoren und Schnittstellen. Einer ist ein direkter Ersatz für Festplattenlaufwerke. Es verwendet Standard-SATA-Strom- und -Datenanschlüsse und kann in einem 2,5-Zoll-Laufwerksschacht montiert werden. SATA-SSDs sind auf die SATA-Busgeschwindigkeit beschränkt, die maximal 600 Mb/s beträgt.
Der andere Formfaktor verwendet einen M.2-PCIe-Anschluss, der normalerweise direkt auf dem Motherboard montiert wird. Das ASUS TUF X299-Motherboard in meiner primären Workstation verfügt über zwei dieser Anschlüsse. Der physische Formfaktor für M.2-SSDs ist 22 mm breit mit unterschiedlichen Längen bis zu etwa 80 mm. M.2-Geräte können durch die direkte Anbindung an den PCI-Bus Lesegeschwindigkeiten von bis zu 40 Gb/s erreichen.
Abbildung 1:Zwei SSD-Geräte, SATA links und m.2 rechts, mit einem Penny zum Größenvergleich.
Es gibt auch mehrere Arten von Speichertechnologien, die in SSD-Geräten verwendet werden. NVMe (Non-Volatile Memory Express) ist am schnellsten.
Meine SSD
Vor einigen Wochen habe ich für ein Kundenprojekt eine Intel 512 GB m.2 NVMe SSD gekauft, die nie ganz ausgereift ist. Ich bin auf diese SSD gestoßen, als ich meine wenigen verbleibenden Festplatten durchgesehen habe, und habe festgestellt, dass meine wenigen verbleibenden Festplatten bis auf eine alt waren, mehrfach verwendet wurden und wahrscheinlich kurz vor einem katastrophalen Ausfall standen. Und dann war da noch dieses brandneue SSD-Laufwerk.
Habe ich erwähnt, dass mein Laptop sehr, sehr schnell hochfährt? Und meine primäre Workstation nicht.
Ich wollte auch seit ein paar Monaten eine komplette Fedora-Neuinstallation durchführen, weil ich seit etwa Fedora 21 Release-Upgrades durchführe. Manchmal ist es eine gute Idee, eine Neuinstallation durchzuführen, um einige der Cruft loszuwerden. Alles in allem schien es eine gute Idee zu sein, Fedora auf der SSD neu zu installieren.
Ich hatte vor, die SSD in einem der beiden m.2-Steckplätze auf meinem ASUS TUF X299-Motherboard zu installieren und Fedora darauf zu installieren, wobei ich alle Betriebssystem- und Anwendungsprogramm-Dateisysteme darauf platzieren würde, einschließlich /boot , /boot/eufi , / (root), /var , /usr und /tmp . Ich habe mich entschieden, den Swap nicht zu platzieren Partition auf der SSD, weil ich genug RAM habe, dass der Swap Partition wird selten verwendet. Auch /home würde auf einer eigenen Partition auf einer Festplatte verbleiben.
Ich habe das System ausgeschaltet, die SSD in einem der m.2-Steckplätze auf dem Motherboard installiert, von einem Fedora Xfce Live-USB-Laufwerk gebootet und eine vollständige Installation durchgeführt. Ich habe mich dafür entschieden, die Festplattenpartitionen manuell zu erstellen, damit ich die alten Betriebssystempartitionen wie /boot löschen kann , /boot/eufi , / (root), /var , /usr und /tmp . Dieses Design erlaubte mir auch, Einhängepunkte – und damit Einträge in /etc/fstab – zu erstellen – für Partitionen und logische Volumes, die ich für die Verwendung mit der neuen Installation unberührt lassen wollte. Diese Funktion ist einer der Gründe, warum ich /home erstellt habe und bestimmte andere Partitionen oder logische Volumes als separate Dateisysteme.
Die Installation verlief sehr reibungslos. Nach Abschluss führte ich ein Bash-Programm aus, das ich geschrieben hatte, um verschiedene Tools und Anwendungssoftware zu installieren und zu konfigurieren. Das ging auch gut und schnell – sehr schnell.
Die Ergebnisse
Ich wünschte, ich hätte den Start vorher und nachher zeitlich festgelegt, aber ich habe nicht daran gedacht, bevor ich mit diesem Projekt begonnen habe. Ich bin erst auf die Idee gekommen, diesen Artikel zu schreiben, nachdem ich bereits den Point of no Return für das Timing des ursprünglichen Bootvorgangs überschritten hatte. Allerdings startet meine Workstation nach meiner rein subjektiven Erfahrung deutlich schneller als vorher. Programme wie LibreOffice, Thunderbird, Firefox und andere werden viel schneller geladen, da die Datei /usr Volume befindet sich jetzt auf der SSD.
Ich finde auch, dass das Suchen und Installieren von RPM-Paketen schneller ist als vor dem Upgrade. Ich denke, dass zumindest ein Teil dieser Verbesserung mit der Geschwindigkeit zusammenhängt, mit der die lokale RPM-Datenbank und die DNF-Repository-Dateien gelesen werden können.
Ich bin sehr zufrieden mit der erheblichen Geschwindigkeitssteigerung.
Andere Überlegungen
Es gibt viele Diskussionen im Internet über das Formatieren von SSD-Geräten. Die meisten von ihnen drehen sich um die Verwendung des sogenannten "Schnellformats" und nicht um ein langes (auch bekannt als vollständiges) Format. Das schnelle Format schreibt einfach die Metadaten des Dateisystems, während das lange Format leere Sektordaten schreibt, einschließlich Dinge wie Sektornummern in jeden Sektor der Partition. Deshalb dauert es länger und verringert laut Anbieter die Lebenserwartung der SSD.
Das Erstellen eines Linux-Dateisystems wie ext4 ist ein ähnlicher Prozess wie ein Schnellformat, da es nur die Metadaten des Dateisystems erstellt und schreibt. Sie müssen sich keine Gedanken über die Auswahl eines langen oder kurzen Formats machen, da es unter Linux kein langes Format gibt. Allerdings schreddert das Linux Befehl, der zum Löschen und Verschleiern von Daten verwendet wird, würde sehr wahrscheinlich die gleichen Probleme verursachen, die dem langen Format zugeschrieben werden, ohne jedoch die vorhandenen Daten auf der SSD tatsächlich zu überschreiben. Der Grund dafür würde den Rahmen dieses Artikels sprengen.
SSDs müssen regelmäßig gewartet werden. Meine Interpretation des Problems ist, dass SSD-Speicherzellen, bevor sie beschrieben werden, zuerst in einen "verfügbaren" Zustand versetzt werden müssen. Dies braucht Zeit, und daher wird das Schreiben eines neuen oder geänderten Datensektors einfach durchgeführt, indem die gesamten Daten für einen Sektor in einen neuen Sektor auf dem Gerät geschrieben werden und der alte Sektor als inaktiv markiert wird. "Gelöschte" Sektoren können jedoch nicht verwendet werden, da die alten Daten noch vorhanden sind und die Speicherzellen in diesem Sektor auf einen verfügbaren Zustand zurückgesetzt werden müssen, bevor neue Daten in sie geschrieben werden können. Es gibt ein Tool namens "trim", das diese Aufgabe durchführt.
Linux bietet Trim-Unterstützung mit fstrim command und viele SSD-Geräte enthalten ihre eigene Hardware-Implementierung von trim für Betriebssysteme, die es nicht haben. Trim wird für Linux-Dateisysteme mit mount aktiviert Befehl oder Einträge in /etc/fstab Konfigurationsdatei. Ich habe die Option „discard“ zu den SSD-Dateisystemeinträgen in meiner fstab hinzugefügt Datei, sodass das Trimmen automatisch gehandhabt wird.
/dev/mapper/vg01-root / ext4 discard,defaults 1 1
UUID=d33ac198-94fe-47ac-be63-3eb179ca48a3 /boot ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg_david3-home /home ext4 defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-tmp /tmp ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-usr /usr ext4 discard,defaults 1 2
/dev/mapper/vg01-var /var ext4
discard,defaults 1 2 Die Verwendung der Befehlszeile zum Mounten eines SSD-Geräts würde wie folgt aussehen.
mount -t ext4 -o discard /dev/sdb1 /mnt
Das Trimmen erfolgt größtenteils ohne Benutzereingriff während Zeiten, in denen der Antrieb ansonsten inaktiv ist. Der Prozess wird als "Garbage Collection" bezeichnet und stellt ungenutzten Speicherplatz wieder zur Verfügung. Es kann nicht schaden, das Trimmen als regelmäßige Wartungsaufgabe durchzuführen, so das util-linux Paket, das Teil jeder Distribution ist, stellt systemd fstrim.service bereit und fstrim.timer Einheiten, die einmal pro Woche ausgeführt werden.
Der fstrim Der Befehl kann ein Trimmen auf einem oder mehreren Dateisystemen manuell initiieren. Nach dem ersten Trimmen, das möglicherweise große Bytezahlen anzeigt, werden Sie wahrscheinlich sehr niedrige Zahlen und meistens sogar Null sehen.
<snip>
[root@david ~]# fstrim -v /
/: 9.7 GiB (10361012224 bytes) trimmed
[root@david ~]# fstrim -v /usr
/usr: 40.4 GiB (43378610176 bytes) trimmed
<snip> Ich schlage vor, fstrim auszuführen einmal auf jedem SSD-Dateisystem nach der Installation und Erstellung. Auf der Crucial-Website finden Sie einen guten Artikel mit weiteren Informationen zum Trimmen und warum es erforderlich ist.
Das Defragmentieren einer SSD ist nicht erforderlich und könnte auch zu einer verkürzten Lebensdauer beitragen. Die Defragmentierung ist für SSDs irrelevant, da sie den Zugriff auf Dateien beschleunigen soll, indem sie zusammenhängend gemacht werden. Bei SSDs ist der Zugriff auf alle Speicherorte gleich schnell. Außerdem ist eine Defragmentierung selbst bei HDDs selten erforderlich, da die meisten modernen Linux-Dateisysteme, einschließlich des standardmäßigen (für die meisten Distributionen) ext4-Dateisystems, Datenspeicherstrategien implementieren, die die Fragmentierung auf ein Niveau reduzieren, das die Defragmentierung zu einer Zeitverschwendung macht.
Abschließende Gedanken
Ich genieße die deutlich schnelleren Start- und Programmladezeiten, die sich aus dem Wechsel auf eine SSD für mein System ergeben haben. Die Verwendung von SSD-Geräten erfordert ein wenig Überlegung und Planung sowie einige laufende Wartungsarbeiten, aber die Vorteile sind die Mühe wert.
Die Verwendung einer SSD für die Dateisysteme des Linux-Betriebssystems reduziert die Zeit, die ein Host benötigt, um Boot-, Start- und Ladeprogramme auszuführen, nicht jedoch für den BIOS-Start und die Initialisierung. Das BIOS ist auf einem Chip auf dem Motherboard gespeichert und wird durch die Verwendung einer SSD nicht beeinflusst.
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