技術(shù)漫談:哪種操作系統(tǒng)最適合固態(tài)硬盤
和固態(tài)硬盤本身的技術(shù)進(jìn)步相比，操作系統(tǒng)在對固態(tài)硬盤的支持上已經(jīng)落后，如操作系統(tǒng)中的磁盤碎片整理功能和數(shù)據(jù)塊的大小等都需要針對固態(tài)硬盤進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)對固態(tài)硬盤的性能和使用壽命帶來較大影響。
固態(tài)硬盤（Solid-state disk，SSD）是最近存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)焦點(diǎn)話題。不少存儲(chǔ)專家看好固態(tài)硬盤的應(yīng)用前景，認(rèn)為固態(tài)硬盤將在提高計(jì)算機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行速度方面發(fā)揮重要作用。不過，人們對于固態(tài)硬盤究竟能發(fā)揮多大作用并沒有數(shù)。
實(shí)際上，固態(tài)硬盤能多大程度上發(fā)揮作用，不僅與固態(tài)硬盤自己有關(guān)，同樣也與操作系統(tǒng)的支持密不可分，而且兩者幾乎同樣重要。盡管目前還沒有哪種主流的操作系統(tǒng)為支持固態(tài)硬盤進(jìn)行了專門的優(yōu)化，但是，存儲(chǔ)專家指出，有些操作系統(tǒng)天生就比其他操作系統(tǒng)更能發(fā)揮固態(tài)硬盤的作用。而未來，支持固態(tài)硬盤肯定會(huì)成為操作系統(tǒng)的一個(gè)基本功能。
令人意外的測試結(jié)果
有人對近年來使用過的各種操作系統(tǒng)進(jìn)行了測試，結(jié)果讓人頗感意外。人們發(fā)現(xiàn)Windows 2000對固態(tài)硬盤的支持最好，同樣的固態(tài)硬盤在更早的Windows 2000中的性能要比Windows XP、Vista、Mac OS X以及Linux中高很多。
固態(tài)硬盤設(shè)備制造商Patriot Memory公司的工程經(jīng)理Saeed Arash Far說，他所在的公司進(jìn)行的有關(guān)測試表明，使用Windows XP要比其他操作系統(tǒng)快5%～8%，原因是Windows 2000沒有應(yīng)用程序在后臺(tái)運(yùn)行。
“測試結(jié)果顯示，在Windows 2000中固態(tài)硬盤的性能最好，其次是Vista，它比Windows XP要好一些。不過，在使用Windows XP時(shí)，你還能終止那些在后臺(tái)運(yùn)行的程序，而使用Vista時(shí)，你就根本無法終止那些后臺(tái)程序?！?/P>
根據(jù)Patriot Memory公司所做的測試，在Mac OS X系統(tǒng)中使用固態(tài)硬盤比Vista中稍稍快一點(diǎn)，而Linux又比這兩者更快一點(diǎn)，大約快1%～2%，快的原因與Windows相似，即Linux從來不在后臺(tái)運(yùn)行任何程序。
“如果你對更多的操作系統(tǒng)做一個(gè)比較的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，Windows 98是這些系統(tǒng)中對固態(tài)硬盤支持最好的，”Far說。不過，Windows 98也有缺點(diǎn)，就是不支持均衡損耗（wear-levelling）技術(shù)。wear-levelling是一種在NAND閃存中采用的技術(shù)，用來平均地在存儲(chǔ)設(shè)備中的各個(gè)位置寫入數(shù)據(jù)，以免總在存儲(chǔ)設(shè)備的某個(gè)區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)而導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域過度磨損而不能再用。Far介紹說，如果他們公司的固態(tài)硬盤在Windows 98中使用，估計(jì)一年左右就會(huì)壞掉。
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廠商之間相互指責(zé)
對于那些關(guān)注固態(tài)硬盤優(yōu)點(diǎn)的用戶而言，可能更為關(guān)心未來三個(gè)主流的操作系統(tǒng)（Vista 、XP和Mac OS X）對固態(tài)硬盤的支持情況。不過，事情有些復(fù)雜，不少固態(tài)硬盤廠商對操作系統(tǒng)目前的進(jìn)展很不滿意，甚至發(fā)出了指責(zé)。
去年7月，SanDisk公司CEO Eli Harari就批評微軟說，微軟的Vista在對固態(tài)硬盤的支持上非常不好，因而影響了用戶對固態(tài)硬盤的采購熱情，延緩了固態(tài)硬盤的普及。Harari還指責(zé)說，有些應(yīng)用過于苛刻，因?yàn)樗鼈冃枰浅?fù)雜的固態(tài)硬盤控制技術(shù)來管理數(shù)據(jù)如何被傳送到固態(tài)硬盤。
但是，Harari的說法遭到了競爭對手之一的Micron公司的反駁。Micron公司把固態(tài)硬盤插入到SATA接口，分別在Vista、Windows XP和Mac OS X三種操作系統(tǒng)中對固態(tài)硬盤在數(shù)據(jù)處理方面的性能進(jìn)行了測試，這些處理包括操作系統(tǒng)的啟動(dòng)、文件的安裝、運(yùn)行辦公軟件、關(guān)機(jī)等。根據(jù)發(fā)布在Micron公司網(wǎng)站上的一篇博客所述，測試結(jié)果表明，Vista、Mac OS X對固態(tài)硬盤的支持要比XP好。
Micron公司固態(tài)硬盤產(chǎn)品年市場經(jīng)理Justin Sykes解釋說，這是因?yàn)樵赬P中數(shù)據(jù)的組織并不是以固態(tài)硬盤最有效的方式，即以4KB為一個(gè)數(shù)據(jù)塊，而Vista和Mac OS X則是以4KB為一個(gè)數(shù)據(jù)塊。不過，Micron沒有對同樣以4KB為一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元的Linux進(jìn)行測試。
“NAND閃存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)是以4K為單位的，因此，任何系統(tǒng)如果不是以4K為單位來組織數(shù)據(jù)都會(huì)給它帶來挑戰(zhàn)?！盨ykes說，“這會(huì)使得在后臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)內(nèi)存管理的操作效果大打折扣，這一操作原本是為了提高存儲(chǔ)空間利用率的，然而，這些后臺(tái)操作會(huì)消耗帶寬，而且還會(huì)給NAND閃存帶來磨損?！?/P>
根據(jù)Micron公司存儲(chǔ)系統(tǒng)開發(fā)部門副總裁Dean A. Klein的說法，固態(tài)硬盤在蘋果平臺(tái)上性能更好一些?！八鼏?dòng)得更快一些，”他說，“因?yàn)镸ac OS采用了不同的方式。當(dāng)安裝了Windows系統(tǒng)的PC機(jī)啟動(dòng)時(shí)，即使插入了固態(tài)硬盤，BIOS還是像以往一樣等待從硬盤啟動(dòng)，而對于MacBook，你可以感覺到它的啟動(dòng)非常快。我們相信，MacBook很聰明，它意識到了系統(tǒng)中有固態(tài)硬盤，而不是白白等待，它一定走了捷徑?！?/P>
Patriot Memory公司的Far也認(rèn)為在支持固態(tài)硬盤上，Mac OS X要比Vista快1%左右。不過，他說，如果采用了虛擬化技術(shù)，比如在Mac OS X 10.5中部署了Parallels或者VMware的Fusion，再運(yùn)行Vista操作系統(tǒng)時(shí)，測試結(jié)果會(huì)不一樣。
4KB的數(shù)據(jù)塊區(qū)更有效
Micron的測試表明，當(dāng)Windows XP開始寫入與應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)很少會(huì)被分配到一個(gè)新的NAND閃存頁，而總是從一頁的一半開始寫入，而另一半則只能寫到另一個(gè)頁中。
“因此，控制器不得不處理這些情況，相應(yīng)的，在擦除的時(shí)候也必須處理兩頁。”Far說，“而Vista中的數(shù)據(jù)寫入是逢0或者8開始，這樣在Vista中的數(shù)據(jù)更容易按照4K大小來組織?！?/P>
在NAND閃存中，數(shù)據(jù)塊是由一組頁面組成的，每頁的大小可以是512、2K、4K字節(jié)。因此，以4K字節(jié)為單位來寫入NAND閃存效率最高。
Intel公司NAND產(chǎn)品集團(tuán)市場經(jīng)理Troy Winslow說：“我們曾對操作系統(tǒng)做過研究，發(fā)現(xiàn)80%的操作系統(tǒng)對數(shù)據(jù)大小的要求在4KB到16KB之間，但是，很多固態(tài)硬盤基于老的控制器技術(shù)設(shè)計(jì)，它們的數(shù)據(jù)處理塊達(dá)到128KB.而更小一些數(shù)據(jù)塊有助于發(fā)揮固態(tài)硬盤的優(yōu)勢?！?/P>
Winslow說，對XP和Vista分別進(jìn)行的測試還表明，效率比較低的XP系統(tǒng)用固態(tài)硬盤代替普通硬盤后，其隨機(jī)的讀寫操作性能能提高10%，而同等條件下Vista的性能能提高25%.
NAND閃存制造商STEC公司市場及業(yè)務(wù)開發(fā)部門副總裁Pat Wilkison則認(rèn)為，不同的操作系統(tǒng)對固態(tài)硬盤的支持沒有明顯的差別，“因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)還沒有為支持固態(tài)硬盤做多少有實(shí)質(zhì)意義的優(yōu)化工作”。
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有爭議的碎片整理
不過，在Vista和XP之間有個(gè)明顯的差別，那就是如果不進(jìn)行更改，Vista默認(rèn)是支持后臺(tái)的磁盤碎片整理的。對于固態(tài)硬盤而言，有時(shí)候這一操作沒有多少必要，甚至事實(shí)上這會(huì)加速固態(tài)硬盤的磨損。
盡管很多銷售商在出售那些使用固態(tài)硬盤并安裝有Vista的筆記本電腦和PC機(jī)時(shí)，會(huì)把磁盤碎片整理功能取消，但是，那些自己安裝或者升級到Vista的人可能不知道這一點(diǎn)，還會(huì)啟用碎片整理功能從而縮短固態(tài)硬盤的壽命。要關(guān)閉Vista的自動(dòng)碎片整理功能，用戶可以從“開始”菜單進(jìn)入“控制面板”主頁，選擇“系統(tǒng)和維護(hù)”，然后在“管理工具”中選擇“對硬盤進(jìn)行碎片整理”，Vista允許用戶選擇是否要自動(dòng)完成這一功能。
而Diskeeper公司技術(shù)支持副總裁Howard Butler不同意這種說法，他認(rèn)為不管是普通硬盤還是固態(tài)硬盤都可以從碎片整理中受益，從而更加高效地完成數(shù)據(jù)存取。Butler說，與普通硬盤一樣，固態(tài)硬盤上的數(shù)據(jù)也被保存在連續(xù)的區(qū)域中，一旦數(shù)據(jù)刪除，這個(gè)存儲(chǔ)空間就被釋放出來，其中一些太小的存儲(chǔ)空間可能無法利用。而碎片整理可以對數(shù)據(jù)和被釋放的存儲(chǔ)空間進(jìn)行重新安排。
Gartner的分析師Joseph Unsworth說，是Vista的預(yù)取功能讓裝有固態(tài)硬盤的系統(tǒng)啟動(dòng)得比XP快，因?yàn)檫@一功能把常用的應(yīng)用預(yù)先裝入系統(tǒng)內(nèi)存中，因此，一旦需要它們可以馬上準(zhǔn)備好。Vista中還引入了低優(yōu)先級I/O的概念，那些在后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程要訪問硬盤通常會(huì)比其他程序的優(yōu)先級低。
Unsworth在一臺(tái)運(yùn)行Vista的PC上安裝了Intel公司的X25固態(tài)硬盤，他說，給他印象最深的是，用固態(tài)硬盤替代傳統(tǒng)硬盤后，系統(tǒng)啟動(dòng)速度大大加快了。
“盡管現(xiàn)在多達(dá)90多家供應(yīng)商生產(chǎn)固態(tài)硬盤，但是，我更看好Intel、三星、STEC等幾家。因?yàn)檫@些廠商采用了更先進(jìn)的架構(gòu)，其固態(tài)硬盤芯片具有并行的多通道。例如，Intel公司的X25有10條通道。” Unsworth說，采用多通道架構(gòu)的NAND閃存其每個(gè)并行通道就代表一個(gè)通往NAND芯片的數(shù)據(jù)流，通道越多其數(shù)據(jù)的吞吐能力越強(qiáng)，產(chǎn)品也越耐用。
操作系統(tǒng)何時(shí)會(huì)支持固態(tài)硬盤
雖然目前來看還沒有哪個(gè)主流的操作系統(tǒng)特別針對固態(tài)硬盤進(jìn)行了優(yōu)化，但可以肯定的是，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，這是遲早的事情。去年的11月，在洛杉磯舉辦的微軟硬件工程師大會(huì)上，微軟就承諾，Vista的下一個(gè)版本W(wǎng)indows 7對固態(tài)硬盤的支持會(huì)好得多。
與Vista不同，如果Windows 7檢測到系統(tǒng)中的硬盤是固態(tài)硬盤，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉硬盤碎片整理功能。Windows 7還會(huì)預(yù)先刪除垃圾數(shù)據(jù)，這會(huì)阻止垃圾的收集，從而減緩固態(tài)硬盤的延遲，而垃圾的收集是導(dǎo)致固態(tài)硬盤寫入速度降低的主要因素。
微軟還計(jì)劃對固態(tài)硬盤進(jìn)行認(rèn)證，讓固態(tài)硬盤能知道它正在與Windows 7進(jìn)行交互，從而為數(shù)據(jù)通過SATA接口傳輸確定合適的優(yōu)先級。
Unsworth說，不管微軟會(huì)做什么工作，他都相信蘋果公司一定會(huì)因?yàn)樗牟僮飨到y(tǒng)封閉而受益。操作系統(tǒng)封閉意味著，蘋果公司可以自己控制開發(fā)計(jì)劃，因此更有可能針對固態(tài)硬盤進(jìn)行優(yōu)化。蘋果即將發(fā)布最新版的操作系統(tǒng)Mac OS X 10.6 （又稱“雪豹”），人們預(yù)計(jì)“雪豹”會(huì)對I/O進(jìn)行優(yōu)化，從而提高數(shù)據(jù)傳送和處理速度。
“我堅(jiān)信蘋果公司會(huì)這么做，我也告訴過他們并向他們推薦過。如果系統(tǒng)從固態(tài)硬盤啟動(dòng)，人們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)還需要至少10秒鐘，實(shí)在有些說不過去？” Unsworth說，“而且，對于消費(fèi)者而言，這種改進(jìn)會(huì)成為一個(gè)很好的賣點(diǎn)，何樂而不為？”
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