Vì sao ổ SSD càng đầy lại càng chậm?

Mặc dù giá thành vẫn còn cao nhưng hiệu năng cực tốt đã giúp ổ cứng thể rắn SSD trở thành “món hàng hot” trên thị trường trong thời gian qua. Thực tế, hiện nay các nhà sản xuất laptop hay Ultrabook thường kết hợp kèm cả SSD và HDD hỗ trợ cho nhau. Bởi SSD vẫn còn tồn tại một số yếu điểm chưa thể khắc phục hoàn toàn.

Một trong số đó chính là việc SSD giảm hiệu năng khi người dùng sử dụng càng gần đến mức tối đa dung lượng của ổ. Các bài đánh giá benchmark đã chỉ ra rằng ổ đĩa thể rắn SSD sẽ giảm hiệu suất làm việc (tốc độ ghi chậm hơn) nếu ổ ở tình trạng đầy. Nguyên nhân không phải do các lỗi về mặt phần cứng hay phần mềm mà nằm ở chính cách ổ SSD và chip lưu trữ NAND Flash hoạt động.

Hiểu về cơ chế ghi dữ liệu

Dữ liệu trên SSD cấu thành từ nhiều block (khối), mỗi block lại có cấu tạo nhiều page (trang). Khi bạn lưu dữ liệu mới vào ổ đĩa SSD, trước tiên ổ sẽ chọn ra các khối trống (rỗng) và lưu dữ liệu vào đó. Thao tác ghi vào khối trống luôn đạt được hiệu suất nhanh hơn cả, đó là lý do tại sao khi mua một chiếc ổ SSD mới tinh, ban đầu bạn sẽ thấy nó hoạt động rất nhanh.

Ở trường hợp ổ SSD đã gần đầy (hoặc đầy hẳn) thì mọi chuyện lại khác đi rất nhiều. Để lưu dữ liệu mới, bạn sẽ phải xóa bớt dữ liệu cũ bằng cách chuyển toàn bộ dữ liệu lưu trên block vào bộ nhớ đệm. Trong khi dữ liệu có thể được đọc và ghi ở cấp độ trang riêng lẻ, dữ liệu chỉ có thể được xoá hoàn toàn ở cấp độ khối lớn hơn. Giả sử bạn có một khối 256KB và một trang 4KB, nhưng bạn chỉ muốn xóa một trang, bạn cần phải xóa toàn bộ khối trước khi ghi lại dữ liệu vào khối đó.

Nếu ổ SSD của bạn đang trong tình trạng ngày càng đầy, đồng nghĩa với việc những khối trống rỗng sẵn có ngày một ít đi. Khi ổ đĩa đầy lên, hiệu suất đọc/ghi sẽ giảm đáng kể khi mà ổ sẽ phải liên tục thực hiện chu trình “đọc – chuyển dữ liệu lên cache – xóa trang – copy dữ liệu từ cache – ghi dữ liệu mới vào trang trống”. Công việc này “nặng nhọc” hơn nhiều so với giai đoạn dùng mới chỉ việc ghi dữ liệu vào các block trống.

Giải pháp Overprovisioning

Các nhà sản xuất ổ cứng SSD cũng đã tính đến việc người dùng sẽ lấp đầy hết dung lượng ổ cứng của họ và liên tục phàn nàn tại sao ổ SSD lại chậm hơn trước nhiều vậy? Do đó, nhiều công ty thường dành ra khoảng 7 đến 28% tổng số NAND flash lưu trữ mà người dùng không thể sử dụng được được gọi là "overprovisioning" - phần cứng lưu trữ được thêm vào ổ đĩa nhưng không thể nhìn thấy trên máy tính của người dùng. Phần dôi ra này có nhiệm vụ đảm bảo rằng ổ đĩa không bao giờ thực sự bị lấp đầy hoàn toàn mà sẽ luôn có một phần dung lượng dự phòng để giúp hiệu suất ghi luôn ổn định.

Chứng minh thực tế

Trang công nghệ nổi tiếng Anandtech đã thực hiện một loạt các bài test benchmark với nhiều loại ổ đĩa khác nhau để tìm hiểu mối quan hệ giữa tỷ lệ phần dung lượng trống của ổ đĩa và hiệu suất ghi của nó. Thực nghiệm tốc độ ghi trên một ổ đĩa trống là rất cao nhưng hiệu suất sẽ giảm đáng kể nếu vẫn tiếp tục làm đầy thêm ổ đĩa. Để ổ SSD luôn cân bằng tốt giữa khả năng lưu trữ và hiệu năng, Anandtech khuyên rằng người dùng chỉ nên sử dụng khoảng 75% dung lượng ổ và để trống 25%.

Việc phải để trống tới 1/4 dung lượng lưu trữ của ổ SSD thực sự là khó khăn với nhiều người vì ổ SSD hiện nay vẫn có giá thành khá cao. Một số loại ổ SSD có mức giá phải chăng nhất hiện nay như Adata S510 60 GB cũng đã tới 1,55 triệu đồng, ổ Kingmax SMP35 60 GB có giá 1,76 triệu đồng hay ổ Kingston SSDNow 120 GB với giá lên tới 2,46 triệu đồng.

Với tầm giá này bạn hoàn toàn có thể sở hữu ổ HDD dung lượng từ 500 GB đến 1 TB. Do đó, nếu đã hoặc có ý định mua ổ cứng thể rắn SSD, bạn sẽ phải cân nhắc, tính toán rất kỹ để sử dụng hợp lý phần dung lượng trống trong ổ nhằm đảm bảo cân bằng được hiệu năng làm việc tốt nhất với bản thân.