Over provisioning что это

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:

Резервирование памяти, ресурс и производительность SSD

Ресурс SSD на флэш-памяти NAND определяется количеством циклов записи и стирания, которые накопитель выдерживает в своем жизненном цикле. Вне зависимости от типа памяти, имени производителя и контроллера SSD, к деградации ячеек NAND причастны такие внутренние процессы как сбор мусора (garbage collection) и усиление записи (write amplification). Самым же действенным средством продления срока службы твердотельных накопителей является увеличение области служебных ячеек, избыточное резервирование памяти (overprovisioning). Все это давно и подробно описано. В коротком пересказе — так.

Garbage collection (GC)

Память NAND разбита на блоки, те – на страницы. Напрямую записать данные во флэш-память по физическому адресу невозможно. Контроллер SSD пишет обновленные данные на свободные страницы, помечая исходные как недействительные. Транслятор адресов перенаправляет логические адреса обновлений на новые физические адреса. Стереть страницу с данными, потерявшими актуальность (мусор) нельзя, можно только целый блок. Чтобы освободить, сделать доступным для ОС пространство памяти под неактуальными данными, надо для начала переместить действительные данные соседних страниц освобождаемого блока на страницы в другом блоке. Это и есть GC, процесс сбора достоверных данных в рабочие блоки с последующим стиранием мусорных.

Write amplification (WA)

Когда по мере заполнения у SSD остается мало свободных блоков, каждая операция записи приводит к серии перемещений данных контроллером – чтобы собрать их в состоятельные блоки и выкроить запас пространства удалением мусора. В результате, объем записи в ячейки флэш-памяти (включая копирование действительных данных во время GC) может в разы превышать объем посылки записи хоста. Усиление записи WA — отношение этих объемов. Оно зависит от профиля рабочих нагрузок. Как правило, случайная запись коротких фрагментов множит записи гораздо сильнее, чем последовательная запись больших: данные случайного доступа сильнее фрагментированы, для сбора распыленного мелкого мусора нужно больше операций.

Overprovisioning (OP)

Для свободы маневра «мусорщика» из общего пространства памяти SSD выделяют область OP, доступную контроллеру SSD, но недоступную хосту. Этот резерв служебных ячеек памяти NAND используется как промежуточное поле для перемещения данных GC, выравнивания износа и подмены битых ячеек. Производитель SSD сам назначает размер OP, уменьшая пользовательскую емкость SSD. Есть общепринятые номиналы (как 256GB или 240GB), но могут быть любые:

Пользовательская емкость

Маркетинговое значение OP

Это поясняет многообразие SSD, когда из-под рук одного и того же вендора выходят накопители на одном и том же контроллере, но с разными паспортными показателями.

Логику разметки OP легко представить себе на примере игры в «пятнашки». Кабы на поле была не одна свободная ячейка, а больше (например, коробка 5х5 вместо 4х4), те же костяшки от 1 до 15 вышло бы упорядочить за меньшее число ходов. Так и с усилением записи SSD: чем больше служебный резерв памяти — тем оно меньше.

Износ ячеек

Пользователю интересна не так механика процесса, как прогноз живучести SSD – в терминах объема суточной перезаписи (DWPD) или, что более корректно, общего объема перезаписи на протяжении жизненного цикла (TBW). Среднестатистическая устойчивость к износу (endurance), которую мы видим в паспортах SSD, рассчитывается по стандартам JEDEC. Для серверных накопителей – на корпоративных шаблонах с нагрузками произвольного доступа.

Прогноз TBW повышается с увеличением OP, но нелинейно. С определенного момента добавление OP не приводит к заметному приросту ресурса, скорее, снижает пропускную способность SSD. Подходящий размер области резерва для фактического приложения выбирают, оценивая характер и интенсивность нагрузок, в том числе в подобных задачах на старых серверах.

Производительность SSD

Производительность случайной записи максимальна на свежем накопителе. В процессе его заполнения данные становятся все более фрагментированными, а контроллер SSD тратит больше времени на сбор мусора – основной фактор снижения производительности. Увеличение OP уменьшает WA, контроллер быстрее освобождает страницы под запись и оперативно отрабатывает запросы хоста, когда SSD близок к насыщению операциями записи.

Все в руках пользователя

Размер OP не является постоянным свойством SSD, неодолимым препятствием для управления ресурсом и производительностью. У всех основных вендоров есть утилиты, позволяющие контролировать различные параметры SSD. В том числе, менять размер области служебных ячеек серверных накопителей – ровно так же, как это делается на фабрике.

Вот как описывает Kingston процедуру разметки из приложения SSD Manager:

Overprovisioning —практика уменьшения полезной емкости SSD для повышения как его ресурса, так и производительности. Избыточное выделение ресурсов устанавливается параметром Host Protected Areca (HPA).
Эта функция поддерживается только твердотельными накопителями Kingston серии Data Center
Сначала удалите все разделы с SSD. Очистите SSD с помощью diskpart. Для лучшей производительности рекомендуется безопасное стирание.
Введите желаемую емкость в гигабайтах (ГБ) и последние четыре цифры серийного номера SSD. После модификации HPA и перезагрузки система распознает новую емкость диска.

Знай меру

Программные средства управления ресурсом и производительностью SSD увеличивают свободу действий пользователя – ценное качество во времена плохой доступности различных номиналов накопителей. Вместо долгого ожидания поставки экзотических Write Intensive SSD (5-10 DWPD) достаточно купить доступные Mixed Use (1-3 DWPD) и разметить их на меньшую емкость.

Оптимальный размер OP зависит от приложения. Для рабочих нагрузок с интенсивной записью случайного доступа полезно пожертвовать частью емкости для увеличения срока службы и прироста производительности. Там где преобладает чтение, расточительность неуместна.

По мотивам и с использованием данных статьи.

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

Опция

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:

В резервной области создается специальная таблица, в которой указывается интенсивность использования всех ячеек памяти. При последующих записях контроллер диска использует эту информацию и записывает данные поочередно используя все ячейки. Таким образом их износ равномерен. Это продлевает срок службы диска.
Из резервной области переназначаются сектора вместо отработавших.
За счет имеющихся данных по интенсивности использования всех ячеек, оптимизируется их работа что приводит к более высокой скорости работы SSD.

Нужно ли включать?

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

Что такое Over Provisioning в настройках SSD Samsung

Настройка Over Provisioning в рекомендуемом значении

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

Лучшая благодарность автору — репост к себе на страничку:

Ускоряем SATA SSD от Samsung с помощью технологии Samsung Rapid

Samsung Rapid — технология, использующая несколько гигабайт ОЗУ как кеш для SSD-накопителя. Давайте проверим ее работу на практике.

1 мая 2022, воскресенье 00:11
Zystax [ ] для раздела Блоги

Еще несколько лет назад у большинства из нас в компьютерах стояли SSD-накопители с интерфейсом SATA III и радовали нас огромными скоростями загрузки ОС, игр и быстрым откликом системы по сравнению с обычными жесткими дисками. Но развитие технологий не стоит на месте и в 2022 году SSD-накопители с интерфейсом SATA III стали решением второго плана по скорости, а их применение ограничивается бюджетными ПК или сценариями дополнительного хранилища, где скорость доступа не так важна.

Сегодня бал на рынке SSD правят накопители формата M.2 с интерфейсом PCI Express. Скорости, которые они развивают, даже близко не доступны моделям с интерфейсом SATA III и M.2 SSD стали стандартом для производительных ПК, использующихся для игр или активной работы с файлами. В моем ПК стоят сразу два SSD-накопители SATA III от Samsung: Samsung 850 EVO, емкостью 120 ГБ и Samsung 860 EVO емкостью 1 ТБ, и когда я узнал, что существует технология, позволяющая ускорить их работу, я не мог не проверить это на практике.

Технология называется Samsung Rapid и суть ее работы заключается в использовании большого объема ОЗУ как кеша для работы SSD-накопителей SATA III, устраняющего их слабые места — низкую последовательную скорость чтения и записи, а также рандомную скорость работы с мелкими данными.
Samsung Rapid работает с накопителями Samsung 850, 860 PRO, 860 EVO, 860 QVO, 870 EVO, 870 QVO и имеет ряд ограничений — не работает для RAID-массивов и не работает для разделов диска с файловыми системами, отличными от NTFS. Еще Samsung Rapid не позволяет создавать точки восстановления Windows и выполнять горячее отключение SSD. И еще одно неприятное ограничение — работа только с одним накопителем.

Утилита Samsung Magician весьма полезна и без включения технологии Samsung Rapid, она обеспечивает вывод полной информации о накопителях Samsung, позволяет произвести тест скорости накопителей, а также их мониторинг и криптографическое шифрование. Еще одно очень полезное применение Samsung Magician — диагностика ячеек памяти SSD, выводящая карту состояния ячеек: хорошие будут отмечены синим, плохие, если будут – красным.

И наконец, Samsung Magician позволяет включить технологию Over Provisioning, которая производит резервацию на SSD определённого дискового пространства для использования его контроллером на нужды самого накопителя. Технология позволяет увеличить производительность SSD, улучшить стабильность работы и продлить срок его службы. Как видите, утилита весьма полезна и имеет смысл держать ее постоянно запущенной, а если она еще и ускорит SSD за счет кеширования технологией Samsung Rapid — будет вообще замечательно.

К сожалению, утилита не дает возможности включить кеширование сразу для двух накопителей от Samsung, несмотря на избыток оперативной памяти, которой у меня установлено 32 ГБ.

Я включил кеширование для Samsung 860 EVO емкостью 1 ТБ и на нем и проведу все тесты. После включения Samsung Rapid будет предложено перезагрузиться, и если после этого зайти в диспетчер задач, мы сразу увидим, что кеширование скушало несколько гигабайт ОЗУ, которой сразу, с момента старта Windows, занято около 4.3 ГБ, а выделено — 6.7 ГБ.

Samsung Rapid стартует с небольшой задержкой во избежание конфликтов и тормозов, которые иногда возникают при переполненной автозагрузке Windows.

Тесты

Теперь можно приступить к тестам и далее на скриншотах первый результат будет работой SSD по умолчанию, а второй — с включенной технологией Samsung Rapid. Начал я с популярной утилиты CrystalDiskMark, без которой не обходится ни одно тестирование SSD.

Результаты впечатляют и создают ощущение, что в системе установлен быстрый M.2 SSD с интерфейсом PCI Express. Увеличение скорости достигает 10 раз и более.

Похожий прирост показывает и утилита ATTO Disk Benchmark.

Еще один показательный тест SSD можно сделать с помощью утилиты HD Tune Pro, выбрав режим тестирования с большим файлом, размер которого я установил в 21500 МБ. На скриншоте хорошо заметно, как подскочила скорость при работе с первыми 4 ГБ файла, которые уместились в кеш, расположенный в ОЗУ.

Теперь стоит перейти к практическим тестам, которые интересуют каждого геймера, но которых я не нашел ни в одном тестировании Samsung Rapid, а именно — измерению скорости загрузки игр. Тут надо отметить, что скорость загрузки игр при сравнении SSD с интерфейсом PCI Express и с интерфейсом SATA III на практике различается незначительно, и более медленные модели проигрывают всего считанные секунды. Это хорошо заметно в видеосравнениях, например, в видео ниже использовали SABRENT ROCKET NVMe M.2 PCIe 4.0 1ТБ и Patriot SSD Burst 960 ГБ SATA III.

Поэтому, чтобы уловить разницу, которая могла быть совсем незначительной, я использовал долго загружающиеся игры: Anno 1800 и The Riftbreaker. В игре Anno 1800 при значительной застройке островов загрузка становится все длиннее и в моем примере дошла до одной минуты. А игра The Riftbreaker отличается крайней неоптимизированностью и умудряется загружается две минуты и более!

Я записывал загрузку одних и тех же файлов сохранений с помощью NVIDIA ShadowPlay и смотрел время загрузки, проигрывая получившееся видео в плеере.

И, к сожалению, даже на таких длинных по времени загрузках я не обнаружил прироста скорости. Мало того, The Riftbreaker на системе с Samsung Rapid умудрилась загрузиться на 20 секунд медленнее, чем на обычном SSD. Подобные результаты разочаровывают. Конечно, сценарии, где Samsung Rapid даст выигрыш на практике, есть, и тесты это явно показывают, но это точно не загрузка игр.

Что касается более быстрой загрузки Windows и мгновенного отклика системы, который отмечают многие пользователи, пересевшие с SSD с интерфейсом SATA III на быстрые модели с интерфейсом PCI Express, то этого тоже нет. На загрузку Windows Samsung Rapid может влиять только с отрицательной стороны, ведь на кеширование сразу после загрузки нужно время, а ускорившегося отклика системы я совершенно не ощутил.

Поэтому, если вы хотите реально ускорить свою систему, то стоит сразу покупать быстрые M.2 SSD, например, WD Blue SN550 WDS500G2B0C в Ситилинке.

Чуть дороже и чуть быстрее новая модель от Western Digital — WD Blue SN570 WDS500G3B0C.

А хорошим конкурентам популярным синим накопителям от Western Digital станет A-Data S11 Pro AGAMMIXS11P-512GT-C.

Итоги

Увы, но я не смог сделать из медленного SSD Samsung 860 EVO аналог M.2 SSD с помощью технологии Samsung Rapid. Вернее, в синтетических тестах он, конечно, стал быстрее, но по ощущениям и скорости загрузки игр разницы не ощущается. Если бы данная технология давала реальный прирост, все производители SSD давно применяли бы подобное кеширование, но этого не наблюдается.

Есть у Samsung Rapid и еще один минус. Такой огромный файловый кеш становится слишком чувствительным к сбоям ОЗУ. Причем даже закрывать приложения через диспетчер задач при работе Samsung Rapid не рекомендуется. А такие сбои грозят потерей важных данных или повреждением Windows.

Пишите в комментарии, довольны ли вы производительностью своего SATA SSD? Или у вас установлен M.2 SSD?

Over provisioning что это