Garbage Collection

Einführung

SSDs sind eine immer wichtiger werdende Form des Datenspeichers. Sie sind leichter, schneller und erschütterungsbeständiger als herkömmliche Festplatten. Die Garbage Collection ist dabei ein wichtiges unterstützendes Feature, um die Haltbarkeit der SSD zu erhöhen und zugleich die Geschwindigkeit zu verbessern.

Wie funktioniert Garbage Collection?

Bei SSDs schreibt der Controller Informationen auf einen zur Verfügung stehenden freien Speicherplatz des Flashspeichers. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten können bei Flash Daten nicht direkt überschrieben werden, sondern müssen zuerst gelöscht werden (siehe Abbildungen 1 & 2)

* Bei Flash ist die kleinste “Schreibeinheit” eine sogenannte Page. Die kleinste Einheit, die gelöscht werden kann ist ein Block.
  1. Daten werden in die 9 Pages von Block A geschrieben. Nach Abschluss des Schreibvorgangs sind alle 9 Pages von Block A beschrieben.
  2. Die Daten von Page a-c sollen gelöscht werden, aber Pages lassen sich nicht einzeln löschen. Sie werden als "nicht lesbar" markiert und können nicht neu beschrieben werden.
  1. Block A und Block B haben beide "ungültige" Bereiche (graue Felder).
  2. Das System überträgt daher die gültigen Inhalte der Pages a-h in den Block C. 
  3. Das System löscht anschließend Block A und Block B.

Der Garbage Collection Algorithmus sorgt dafür, dass die noch benötigten Daten in Block C übertragen werden, so dass Block A und Block B komplett gelöscht werden können. Anschließend können neue Daten effizienter in die geleerten Blöcke A und B geschrieben werden.

Vorteile der Garbage Collection Funktion

Früher wurde Garbage Collection bei SSDs durchgeführt, sobald ein Block entdeckt wurde, der zu wenig benötigten Speicherplatz hatte. Dies hat die Performance der SSD stark reduziert. Heutzutage sorgen fortschrittliche Controller auf modernen SSDs dafür, dass Garbage Collection unter normalen Umständen nur dann durchgeführt wird, wenn kein Lese-/Schreibbetrieb stattfindet. Dann wird freier Speicherplatz gesucht und unbenutzte Blöcke als Puffer verwendet. Dadurch wirkt sich Garbage Collection kaum negativ auf die Leistung der SSD aus.

Aus der Sicht des Systems führt das Verwenden von TRIM (klicken Sie hier für mehr über "TRIM") dazu, dass die Systembelastung reduziert, die Informationsverarbeitung erleichtert und zukünftige Schreibvorgänge vereinfacht werden.

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