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PostHeaderIcon Espacio reservado en un una unidad SSD (el sobreaprovisionamiento OP)

domingo, 25 de diciembre de 2022 | Publicado por el-brujo | Editar entrada

El fabricante de un SSD puede, mediante la programación del firmware, reservar para sobredotación (OP) un porcentaje adicional de la capacidad total de las unidades. La sobredotación mejora el rendimiento y a menudo aumenta la resistencia de las unidades SSD. Eso mejora la duración de la vida útil, gracias a que el controlador SSD tiene disponible una mayor capacidad de almacenamiento en módulos Flash NAND lo que le permite aliviar el desgaste de los módulos a lo largo de su vida útil.



Comprender el sobreaprovisionamiento de SSD (OP)

El sobreaprovisionamiento (de ahora en adelante OP, acrónimo inglés de Over Provisioning) consiste en reservar una parte de un dispositivo de almacenamiento para que éste las pueda usar para mejorar su rendimiento y vida útil gracias a que la controladora de almacenamiento del SSD tiene una mayor capacidad en los módulos Flash NAND o NVME.

El OP existe por defecto en todos los SSDs, de hecho, no podrían funcionar sin esta técnica debido a la arquitectura de bloques, páginas y celdas que tienen los propios SSDs. Dicho esto, este OP es mínimo y se puede ampliar en la mayoría de los SSDs. 


Es una tecnología nos permite reservar una cantidad del espacio del SSD para que sea usado de forma exclusiva por la controladora. Este espacio funciona como una especie de caché de escritura. En lugar reasignar páginas de almacenamiento y bloques de almacenamiento de matriz durante una determinada operación de escritura, se esa este espacio de sobreaprovisionamiento para guardar los datos de forma temporal, hasta que el algoritmo de autorrecolección de basura haya borrado todo el contenido de los bloques un usados. De esta forma, la controladora no tiene que esperar a que el algoritmo de autorrecolección de basura haga su trabajo, lo que significa que puede trabajar a su máxima capacidad.

Este sobreaprovisionamiento es la causa de que todos los SSD tengan menos espacio disponible del declarado, en realidad si que lo tienen, pero es transparente al sistema operativo. Por ejemplo, con Samsung Magician podemos modificar la cantidad de este espacio, para mejorar el rendimiento del SSD, aunque a costa de perder algo de capacidad de almacenamiento.



Los fabricantes tienen una especie de consenso no escrito donde estipulan un rango de valor porcentual para Over-provisioning: desde el 7% al 28% y donde el valor medio es 14%. Hay que añadir que debemos saber cuál es el uso mayor que le damos al SSD, es decir, debemos tener una idea muy aproximada sobre las lecturas y las escrituras, ya que así deberemos variar el valor.

Las aplicaciones pueden ser del tipo de gran intensidad de lecturas, como las de las cargas usuales de la categoría cliente en la que la carga es generalmente de 20% escrituras y 80% lecturas. En las aplicaciones de categoría empresarial, la clase de aplicación de un dispositivo de almacenamiento para el caché de lecturas será de gran intensidad de lecturas; si en dichas aplicaciones se escriben más datos a un dispositivo de almacenamiento, entonces serán de mayor intensidad de escrituras.

La capacidad OP que establece el fabricante de las unidades SSD puede variar en magnitud, dependiendo de la clase de aplicación en la que se utilice la unidad y de la capacidad total de memoria Flash NAND.

  • Esta capacidad de OP no es accesible para el usuario, y es invisible para el sistema operativo del dispositivo host. Está reservada estrictamente para su uso por el controlador SSD.
Mantener vacíos y en reserva una gran cantidad de bloques mediante la sobredotación contribuye a mantener constante el rendimiento de las unidades SSD, especialmente en situaciones de escritura no-secuencial que presentan las cifras más altas del factor de amplificación de la escritura (WAF).1



Por eso, se recomienda no ocupar casi todo el espacio del SSD, sino que tenéis que dejar un espacio libre del 20-10%. Si ocupáis casi todo el SSD con datos, su rendimiento decae bastante, especialmente el de escritura. La razón de ello está en que los SSD llenan bloques vacíos al escribir datos; si no hay espacio, el SSD lee el bloque prácticamente lleno, escriben los datos en la caché, modifican el bloque borrado con los nuevos datos y reescribirán otros bloques parcialmente llenos.

Si usamos muchas lecturas aleatorias, los fabricantes recomiendan el menor valor de OP posible (7%). Si en cambio somos de los que tenemos muchas más escrituras, el valor será el máximo recomendado (28%).

Activar OP en Windows 10

Para activarlo en Windows 10 cada fabricante suele tener un software que te permite hacer una gran cantidad de cosas como ver S.M.A.R.T, controlar temperaturas, ver actualizaciones del firmware del SSD, etc.

En este caso nos centraremos únicamente en la parte del sobreaprovisionamiento y para ello usaremos: Crucial Storage Executive


Enlace: https://www.crucial.com/usa/en/support-storage-executive

Exceso de aprovisionamiento.

En la herramienta, hacemos clic en Iniciar exceso de aprovisionamiento. Este proceso tardará unos segundos, el software comprobará cuanto sobreaprovisionamiento podemos asignar al SSD.



¿Qué diferencias hay entre un SSD y un HDD?

Las unidades SSD son dispositivos de almacenamiento de datos más rápidos y más modernos. Al igual que las unidades HDD, pueden almacenar terabytes de datos, pero, a diferencia de las HDD, puede accederse a cada dato de una SSD al instante. Eso significa que con una SSD puede cargar archivos grandes en segundos en vez de en minutos.

Las unidades de estado sólido tienen una velocidad superior a las unidades de disco duro e igualan en el resto de las categorías, salvo el precio. Desde este punto de vista, las SSD son mejores que las HDD. No obstante, aunque las SSD están bajando de precio, siguen siendo más caras que las HDD tradicionales.

Una unidad de estado sólido SSD lee hasta 10 veces más rápido y escribe hasta 20 más rápido que una unidad de disco duro. Estas cifras no son inusuales, sino las velocidades de las unidades de gama media de cada clase. Además, se espera que las diferencias de velocidad aumenten a medida que las placas base evolucionen desde conectores PCIe 3.0 a 4.0.


Mientras que las unidades SATA más antiguas permiten transferir información únicamente por un canal, NVMe usa varios canales que pueden leer y escribir en varios canales al mismo tiempo.

Esto permite a las unidades NVMe leer y escribir datos mucho más rápido que las unidades SATA.

  • En una HDD habitual, copiar un archivo grande, como una película o un proyecto de diseño gráfico, sucede a una velocidad relativamente modesta de 15 a 30 MB/s. Una SSD SATA puede copiar el mismo archivo a 500 MB/s, mientras que una nueva SSD NVMe alcanzará velocidades de 3500 MB/s, es decir, 3,5 GB por segundo. Si está realizando una copia de seguridad de sus datos de una unidad a otra, la operación será mucho más rápida con una SSD.

  • Las unidades SSD también realizan operaciones de lectura y escritura más pequeñas a velocidades mucho más altas, de modo que su ordenador parecerá responder mucho mejor. En la mayoría de las tareas informáticas, como abrir un programa o navegar en Internet, se requiere que el sistema operativo acceda a conjuntos de datos más pequeños en grupos de 4 KB. Las HDD pueden acceder a estos datos a velocidades de 0,1 a 1,7 MB/s, mientras que las SSD alcanzan velocidades de 50 a 250 MB/s para estas operaciones de lectura y escritura de 4K.

Vida útil: SSD frente a HDD

Con un uso normal, las unidades de estado sólido duran unos diez años, una vida útil a la altura de las unidades de disco duro habituales. Esto no siempre ha sido así, porque las celdas en una unidad de estado sólido pueden realizar operaciones de lectura y escritura solo un número finito de veces. Por el contrario, las HDD tienen, en teoría, una capacidad infinita de lectura y escritura, siempre que los componentes mecánicos de su interior funcionen adecuadamente.

Las nuevas tecnologías, como la nivelación del desgaste, han mejorado la vida útil de las SSD hasta su nivel actual. Si bien la memoria SSD sigue estando limitada por un número finito de operaciones, los dispositivos han mejorado tanto que todos los componentes del ordenador deberán reemplazarse antes de alcanzar ese límite. Además, es fundamental tener en cuenta que las SSD no tienen piezas móviles, de modo que no tendrá que preocuparse por fallos mecánicos.

¿Qué es la monitorización SMART?

SMART son las siglas en inglés de "tecnología de autosupervisión, análisis y creación de informes". Se trata de un sistema integrado en la mayoría de los discos duros y SSD modernos que se ha diseñado para monitorizar el estado del disco e identificar los problemas que es preciso solucionar. SMART resulta extremadamente útil para monitorizar el estado del SSD, saber cuánta vida útil le queda y generar informes sobre diversos atributos, tales como temperatura mínima/máxima/promedio, lecturas/escrituras en el sistema host durante la vida útil del disco, horas de encendido e incluso frecuencia con la que el SSD ha registrado pérdidas de energía inesperadas.

SSD en portátiles

La tecnología de estado sólido ha conseguido que los portátiles sean más ligeros y más portátiles. De hecho, la diferencia es tan significativa que cualquier nuevo portátil que compre debería tener una SSD.

Las SSD son el estándar en portátiles por estos motivos:

  • No tienen piezas móviles, de modo que aguantan mejor los rigores del uso.
  • Son dispositivos más silenciosos que las HDD.
  • Pesan menos que las HDD.
  • Consumen energía de un modo más eficiente que las HDD, así que la batería dura más.
  • Arrancan sistemas operativos y cargan aplicaciones con mayor rapidez.

SSD al detalle                 

  • Todas las obleas de los módulos Flash NAND están conformadas por múltiples bloques, que a su vez contienen una multiplicidad de páginas.
  • La escritura en las memorias Flash NAND se puede realizar a nivel de página, pero el borrado sólo se puede realizar a nivel de bloque.
  • Si se necesita modificar o borrar una única página previamente programada perteneciente a un bloque, se debe leer primero el contenido de todo el bloque (conformado por múltiples páginas) y almacenarlo temporalmente en memoria, para después borrar el bloque entero y poder programar los contenidos nuevos en la misma dirección de bloque.
  • La única situación en la que una página se puede escribir directamente en un bloque de memoria Flash NAND sin este tedioso ciclo de leer-modificar-escribir es cuando la página ya se encuentra en el estado de no programada (vacía).

Fuentes:
https://www.kingston.com/es/blog/pc-performance/overprovisioning

https://www.avg.com/es/signal/ssd-hdd-which-is-best

https://cristianvzc.com/2020/01/05/activar-sobreaprovisionamiento-over-provisioning-en-ssd-crucial-en-windows-10/

https://hardzone.es/tutoriales/rendimiento/calcular-over-provisioning-ssd-pc/


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