技術漫談:哪種作業系統最适合固态硬碟

 和固态硬碟本身的技術進步相比，作業系統在對固态硬碟的支援上已經落後，如作業系統中的磁盤碎片整理功能和資料塊的大小等都需要針對固态硬碟進行調整，否則會對固态硬碟的性能和使用壽命帶來較大影響。

固态硬碟（solid-state disk，ssd）是最近存儲領域的一個焦點話題。不少存儲專家看好固态硬碟的應用前景，認為固态硬碟将在提高計算機啟動和運作速度方面發揮重要作用。不過，人們對于固态硬碟究竟能發揮多大作用并沒有數。

實際上，固态硬碟能多大程度上發揮作用，不僅與固态硬碟自己有關，同樣也與作業系統的支援密不可分，而且兩者幾乎同樣重要。盡管目前還沒有哪種主流的作業系統為支援固态硬碟進行了專門的優化，但是，存儲專家指出，有些作業系統天生就比其他作業系統更能發揮固态硬碟的作用。而未來，支援固态硬碟肯定會成為作業系統的一個基本功能。

令人意外的測試結果

有人對近年來使用過的各種作業系統進行了測試，結果讓人頗感意外。人們發現windows 2000對固态硬碟的支援最好，同樣的固态硬碟在更早的windows 2000中的性能要比windows xp、vista、mac os x以及linux中高很多。

固态硬碟裝置制造商patriot memory公司的工程經理saeed arash far說，他所在的公司進行的有關測試表明，使用windows xp要比其他作業系統快5%～8%，原因是windows 2000沒有應用程式在背景運作。

“測試結果顯示，在windows 2000中固态硬碟的性能最好，其次是vista，它比windows xp要好一些。不過，在使用windows xp時，你還能終止那些在背景運作的程式，而使用vista時，你就根本無法終止那些背景程式。”

根據patriot memory公司所做的測試，在mac os x系統中使用固态硬碟比vista中稍稍快一點，而linux又比這兩者更快一點，大約快1%～2%，快的原因與windows相似，即linux從來不在背景運作任何程式。

“如果你對更多的作業系統做一個比較的話，你會發現，windows 98是這些系統中對固态硬碟支援最好的，”far說。不過，windows 98也有缺點，就是不支援均衡損耗（wear-levelling）技術。wear-levelling是一種在nand閃存中采用的技術，用來平均地在儲存設備中的各個位置寫入資料，以免總在儲存設備的某個區域寫入資料而導緻這個區域過度磨損而不能再用。far介紹說，如果他們公司的固态硬碟在windows 98中使用，估計一年左右就會壞掉。

廠商之間互相指責

對于那些關注固态硬碟優點的使用者而言，可能更為關心未來三個主流的作業系統（vista 、xp和mac os x）對固态硬碟的支援情況。不過，事情有些複雜，不少固态硬碟廠商對作業系統目前的進展很不滿意，甚至發出了指責。

去年7月，sandisk公司ceo eli harari就批評微軟說，微軟的vista在對固态硬碟的支援上非常不好，因而影響了使用者對固态硬碟的采購熱情，延緩了固态硬碟的普及。harari還指責說，有些應用過于苛刻，因為它們需要非常複雜的固态硬碟控制技術來管理資料如何被傳送到固态硬碟。

但是，harari的說法遭到了競争對手之一的micron公司的反駁。micron公司把固态硬碟插入到sata接口，分别在vista、windows xp和mac os x三種作業系統中對固态硬碟在資料處理方面的性能進行了測試，這些處理包括作業系統的啟動、檔案的安裝、運作辦公軟體、關機等。根據釋出在micron公司網站上的一篇部落格所述，測試結果表明，vista、mac os x對固态硬碟的支援要比xp好。

micron公司固态硬碟産品年市場經理justin sykes解釋說，這是因為在xp中資料的組織并不是以固态硬碟最有效的方式，即以4kb為一個資料塊，而vista和mac os x則是以4kb為一個資料塊。不過，micron沒有對同樣以4kb為一個資料處理單元的linux進行測試。

“nand閃存的資料存儲區是以4k為機關的，是以，任何系統如果不是以4k為機關來組織資料都會給它帶來挑戰。”sykes說，“這會使得在背景進行自動記憶體管理的操作效果大打折扣，這一操作原本是為了提高存儲空間使用率的，然而，這些背景操作會消耗帶寬，而且還會給nand閃存帶來磨損。”

根據micron公司存儲系統開發部門副總裁dean a. klein的說法，固态硬碟在蘋果平台上性能更好一些。“它啟動得更快一些，”他說，“因為mac os采用了不同的方式。當安裝了windows系統的pc機啟動時，即使插入了固态硬碟，bios還是像以往一樣等待從硬碟啟動，而對于macbook，你可以感覺到它的啟動非常快。我們相信，macbook很聰明，它意識到了系統中有固态硬碟，而不是白白等待，它一定走了捷徑。”

patriot memory公司的far也認為在支援固态硬碟上，mac os x要比vista快1%左右。不過，他說，如果采用了虛拟化技術，比如在mac os x 10.5中部署了parallels或者vmware的fusion，再運作vista作業系統時，測試結果會不一樣。

4kb的資料塊區更有效

micron的測試表明，當windows xp開始寫入與應用有關的資料時，這些資料很少會被配置設定到一個新的nand閃存頁，而總是從一頁的一半開始寫入，而另一半則隻能寫到另一個頁中。

“是以，控制器不得不處理這些情況，相應的，在擦除的時候也必須處理兩頁。”far說，“而vista中的資料寫入是逢0或者8開始，這樣在vista中的資料更容易按照4k大小來組織。”

在nand閃存中，資料塊是由一組頁面組成的，每頁的大小可以是512、2k、4k位元組。是以，以4k位元組為機關來寫入nand閃存效率最高。

intel公司nand産品集團市場經理troy winslow說：“我們曾對作業系統做過研究，發現80%的作業系統對資料大小的要求在4kb到16kb之間，但是，很多固态硬碟基于老的控制器技術設計，它們的資料處理塊達到128kb.而更小一些資料塊有助于發揮固态硬碟的優勢。”

winslow說，對xp和vista分别進行的測試還表明，效率比較低的xp系統用固态硬碟代替普通硬碟後，其随機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公司市場及業務開發部門副總裁pat wilkison則認為，不同的作業系統對固态硬碟的支援沒有明顯的差别，“因為作業系統還沒有為支援固态硬碟做多少有實質意義的優化工作”。

有争議的碎片整理

不過，在vista和xp之間有個明顯的差别，那就是如果不進行更改，vista預設是支援背景的磁盤碎片整理的。對于固态硬碟而言，有時候這一操作沒有多少必要，甚至事實上這會加速固态硬碟的磨損。

盡管很多銷售商在出售那些使用固态硬碟并安裝有vista的筆記本電腦和pc機時，會把磁盤碎片整理功能取消，但是，那些自己安裝或者更新到vista的人可能不知道這一點，還會啟用碎片整理功能進而縮短固态硬碟的壽命。要關閉vista的自動碎片整理功能，使用者可以從“開始”菜單進入“控制台”首頁，選擇“系統和維護”，然後在“管理工具”中選擇“對硬碟進行碎片整理”，vista允許使用者選擇是否要自動完成這一功能。

而diskeeper公司技術支援副總裁howard butler不同意這種說法，他認為不管是普通硬碟還是固态硬碟都可以從碎片整理中受益，進而更加高效地完成資料存取。butler說，與普通硬碟一樣，固态硬碟上的資料也被儲存在連續的區域中，一旦資料删除，這個存儲空間就被釋放出來，其中一些太小的存儲空間可能無法利用。而碎片整理可以對資料和被釋放的存儲空間進行重新安排。

gartner的分析師joseph unsworth說，是vista的預取功能讓裝有固态硬碟的系統啟動得比xp快，因為這一功能把常用的應用預先裝入系統記憶體中，是以，一旦需要它們可以馬上準備好。vista中還引入了低優先級i/o的概念，那些在背景運作的程序要通路硬碟通常會比其他程式的優先級低。

unsworth在一台運作vista的pc上安裝了intel公司的x25固态硬碟，他說，給他印象最深的是，用固态硬碟替代傳統硬碟後，系統啟動速度大大加快了。

“盡管現在多達90多家供應商生産固态硬碟，但是，我更看好intel、三星、stec等幾家。因為這些廠商采用了更先進的架構，其固态硬碟晶片具有并行的多通道。例如，intel公司的x25有10條通道。” unsworth說，采用多通道架構的nand閃存其每個并行通道就代表一個通往nand晶片的資料流，通道越多其資料的吞吐能力越強，産品也越耐用。

作業系統何時會支援固态硬碟

雖然目前來看還沒有哪個主流的作業系統特别針對固态硬碟進行了優化，但可以肯定的是，随着這項技術的發展，這是遲早的事情。去年的11月，在洛杉矶舉辦的微軟硬體工程師大會上，微軟就承諾，vista的下一個版本windows 7對固态硬碟的支援會好得多。

與vista不同，如果windows 7檢測到系統中的硬碟是固态硬碟，會自動關閉硬碟碎片整理功能。windows 7還會預先删除垃圾資料，這會阻止垃圾的收集，進而減緩固态硬碟的延遲，而垃圾的收集是導緻固态硬碟寫入速度降低的主要因素。

微軟還計劃對固态硬碟進行認證，讓固态硬碟能知道它正在與windows 7進行互動，進而為資料通過sata接口傳輸确定合适的優先級。

unsworth說，不管微軟會做什麼工作，他都相信蘋果公司一定會因為它的作業系統封閉而受益。作業系統封閉意味着，蘋果公司可以自己控制開發計劃，是以更有可能針對固态硬碟進行優化。蘋果即将釋出最新版的作業系統mac os x 10.6 （又稱“雪豹”），人們預計“雪豹”會對i/o進行優化，進而提高資料傳送和處理速度。

“我堅信蘋果公司會這麼做，我也告訴過他們并向他們推薦過。如果系統從固态硬碟啟動，人們仍然發現還需要至少10秒鐘，實在有些說不過去？” unsworth說，“而且，對于消費者而言，這種改進會成為一個很好的賣點，何樂而不為？”

者：佚名

來源：51cto