Solides System

Trotzdem optimieren

Aktuelle Optimierungsversuche von Dateisystementwicklern haben nicht in erster Linie das Ziel, das Leben einer SSD zu verlängern, sondern diese schneller zu machen beziehungsweise Ermüdungserscheinungen vorzubeugen. Letztere treten bei den meisten Solid-State-Platten spätestens dann auf, wenn sämtliche Blöcke einmal belegt waren.

Die Spezifikation von SSDs sieht hier als Erfrischungskur einen sogenannten ATA-Trim-Befehl vor, der dem Laufwerk mitteilt, welche unbenutzten Blöcke es zurücksetzen und komplett neu beschreiben kann. Obwohl Ted Ts'o bereits seit einiger Zeit eine entsprechende Trim-Funktion in das Dateisystem Ext4 eingebaut hatte [4], arbeitet diese mangels Support durch den Kernel lediglich als Benachrichtigungsfunktion für den Block-Layer im Kernel.

Aktuelle Linux-Distributionen verfügen somit – im Unterschied zu Windows 7 – über keinen Trim-Support. Der hält erst mit dem kommenden Kernel 2.6.33 in Linux Einzug, für willige Tester steht die Funktion seit der Version 2.6.33-rc4 bereit. Das Trimmen einer SSD klappt nur, wenn diese über eine passende Firmware-Version verfügt. Die bieten zurzeit nur wenige Modelle von Intel und OCZ.

Neben Ext4-Maintainer Ts'o arbeiten auch die Entwickler des Dateisystems Btrfs an einem speziellen SSD-Modus [5]. Die Mount-Option ssd existiert bereits seit Längerem. Sie bewirkt, dass das Dateisystem nach Möglichkeit auf unbenutzte Bereiche schreibt. Seit Kernel 2.6.31 benutzt mount automatisch die passende Option, sobald Btrfs eine SSD erkennt.

Neben dieser quasi Standard-Option gibt es noch -o ssd_spread und -o discard. Die Option ssd_spread arbeitet laut Dokumentation [6] auf günstigerer SSD-Hardware schneller, da sie unbedingt versucht, einen freien Bereich zu finden. Per discard lässt sich Btrfs anweisen, nicht mehr benutzte Blöcke zum Trimmen freizugeben. Da sich dieser Vorgang aber bei vielen Platten auch negativ auswirken kann, ist die Option in der Grundeinstellung ausgeschaltet.

Mit der Brechstange

Bis der Kernel und die Dateisysteme über einen umfassenden Support für SSDs verfügen, werden somit noch ein paar Monate verstreichen. Der Hdparm-Entwickler Mark Lord hat deshalb die aktuellen Versionen seines Festplattentools um das Skript wiper.sh ergänzt [7]. Es sucht im Dateisystem nach freien (unbenutzten) Blöcken und meldet diese der Firmware der SSD. So weiß die Platte, dass sie diese Blöcke für das Wear Levelling oder eine allgemeine Speicherbereinigung nutzen kann. Dieses Feature gehört seit Version 9.27 zu Hdparm (veröffentlicht im Oktober 2009), die meisten Distributionen bringen dafür bereits entsprechende Pakete mit. Allerdings funktioniert wiper.sh nur bei den teureren SSD-Modellen wie der Vortex-Serie von OCZ und der X25 von Intel, unser Testgerät verweigerte die Zusammenarbeit (Abbildung 2).

Abbildung 2: Bei SSDs, die über keinen passenden Trim-Support verfügen, verweigert das Wiper-Skript seine Mitarbeit.

Das Wiper-Skript lässt sich bei Ext4 und XFS im normalen Betrieb nutzen, für Ext2/3 und ReiserFS muss die entsprechende Partition read-only eingehängt sein. Die Readme-Datei weist darauf hin, dass man wiper.sh am besten bei einem nicht eingehängten Datenträger benutzt. Zudem gilt das Feature noch als experimentell – es empfiehlt sich also ein Backup sämtlicher Daten auf eine zweite Festplatte. Mit Disktrim (Abbildung 3) steht Ubuntu-Nutzern zudem ein fertiges Debian-Paket für eine grafische Oberfläche zu wiper.sh zur Verfügung [8].

Abbildung 3: Trotz grafischer Oberfläche handelt es sich bei Disktrim nicht um ein für Anfänger geeignetes Tool.

Auf Grund einiger Besonderheiten von Btrfs eignet sich das Wiper-Skript nicht für dieses Dateisystem. Die Btrfs-Entwickler setzen hier auf die oben geschilderten Mount-Optionen zur Optimierung von Schreibzugriffen auf SSDs. Neben Optimierungen an bestehenden Dateisystemen gibt es auch Ansätze für komplett neue, auf Flash-Speicher hin optimierte Dateisysteme, zum Beispiel Nilfs2 [9] oder LogFS [10]. Diese reichen aber in Sachen Performance nicht an Ext4 oder Btrfs heran.