Garbage Collection und Wear Leveling

Solid State Drives speichern Daten umso schneller, je mehr freie Pages zur Verfügung stehen. Um eine gute Performance zu erreichen, nutzen SSDs Garbage Collection. Das bedeutet so viel wie Müllsammlung. Es handelt sich um eine Art Defragmentierungs-Tool.

Damit erledigt der Kontroller einen Teil des Read-Modify-Write-Zyklus, wenn sich die SSD im Leerlauf befindet: Der Kontroller sammelt benötigte Daten aus nur teilweise beschriebenen Blocks. Diese Daten fasst er in möglichst wenigen vollen Blocks zusammen. Die freien Blocks werden gelöscht und sind bei Bedarf sofort beschreibbar. Was bei Garbage Collection passiert, zeigt die Infografik „So funktioniert Garbage Collection“.

Die Technik Wear Leveling bedeutet so viel wie Abnutzungsausgleich und soll die Lebensdauer eines Solid State Drives erhöhen. Sie sorgt dafür, dass Schreibzugriffe gleichmäßig auf alle Speicherzellen verteilt werden. So kommt jede einzelne Zelle möglichst selten an die Reihe.

Die Speicherzellen haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Jeder Schreibzugriff lässt die Speicherzellen altern. Lesezugriffe schaden hingegen nicht.

Windows schreibt die Daten auf das Solid State Drive, indem es eine bestimmte logische Adresse angibt. Wenn sich nun eine Datei regelmäßig ändert, dann würde aufgrund der ständigen Schreibzugriffe der dazugehörige Block schnell kaputtgehen.

Mit Wear Leveling schreibt der Kon­troller Daten immer auf unterschiedliche Speicher-Blocks. Dazu führt die SSD eine interne Statistik, welche Blocks wie oft beschrieben wurden.

Man unterscheidet zwischen dynamischem und statischem Wear Leveling. Das dynamische Wear Leveling verteilt Daten, die sich im Moment ändern und geschrieben werden. Das statische Wear Leveling verteilt im Leerlauf bereits abgelegte Daten auf verschiedene Speicher-Blocks.

Das Wear Leveling verwendet eine eigene Zuordnungstabelle. Windows gibt beim Schreiben von Daten eine bestimmte logische Adresse an, unter der sie abgelegt werden. Wenn nun die Daten aufgrund des Wear Leveling verschoben werden, dann würde Windows sie nicht mehr auffinden. Daher pflegt der Kontroller eine eigene Zuordnungs­tabelle: Sie gibt für die von Windows festgelegten logischen Speicheradressen den tatsächlichen Speicherort an.