SSD高速化・SSD専用デフラグの試作実験

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    JUGEMテーマ:コンピュータ

    SSDだからこそ、デフラグをかける必要がある。

    「SSDにデフラグは不要、寿命を損ねるので百害あって一理なし」と言われる。これは間違いだ。SSDの内部構造を知らない人が誤解して拡めた都市伝説と言える。

    実際にはSSDにデフラグをかけないと速度、寿命はどんどん劣化する。

    今回は、SSDに最適化したデフラグソフトを作った。

    デフラグの必要性を実証し解決方法を提示する。


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     プチフリ現象と付き合って何年になるだろうか。もう4年ほどになる。
    この過程で「プチフリバスター」が完成した。プチフリ解決ソフトとして作ったのだが、結果、ディスクの高速化ソフトになってしまったのは運命の皮肉である。本ソフトはSSDよりHDDによりその高い効果が現れるのもまた同様だ。

     プチフリの追跡からフラグメント(ファイルの分断化)が起きるとSSDの速度がどんどん遅くなり測定上最後は1/50まで速度が低下する事態まで目撃した。

     ベンチマークソフトを何度も動かすだけでSSDの速度が毎回遅くなっていく。

    プチフリ対策 原因 解消 SSD 高速化 プチフリを測定する
    [クリックで拡大]

     これは過去に作った表である。

    【プチフリーズ対策・SSD 高速化】デフラグ・フラグメント概論
    Eee PC/SSDの高速化への挑戦!No14.ファイル分断化(フラグメント)の解説

     ラボは「SSDだからこそ、デフラグをかける必要がある。」と主張をしてきた。
    ラボはプチフリバスターというメカニズムの提供により改善を提示してきた。



    1.最新SSDにおける実証検証、デフラグソフトの試作


     まんぼうデフラグではない。正式名称は「SSD対応MyDefragブースター」である。
    フリーウェアの定番デフラグ「MyDefrag」のミドルウェアとして作成した。ブースターを連想する意匠を探しているうちにマンボウに落ち着いた。

     http://ssdbooster.dnki.co.jp/

    【追記】
    本記事を作成した後、抜本的にこの問題を救命するソフトを作った。意図的にディスクの空き領域を100%分断化するソフトだ。合わせて参照されたい。旧い形式のSSDほど完膚なきまでに遅くなる。最新式ほど改善が見られるがやはり遅くなる
    spcdede.png
     http://spacededefrag.dnki.co.jp/



    2.テスト環境
    ・FIC製ノートPC,MB02を使用
     http://ascii.jp/elem/000/000/338/338280/
    ・SSDはCSSD-PMM64WJ2 64GB
     ※DDR2-128MBのキャッシュを積んでいるためベンチが荒れるので注意。
     ※公証シーケンシャルリード100MB/S, ライト85MB/S
    ・OS:Windows-XP

     該当機は40GBのHDDを載せていた。今回のテストのたHDDの内容をSSDに複製して使用している。
     HDD時代にディスク内部がフラグメントを起こしている。このフラグメント込み込みのデータをテスト毎にSSDにコピーした。これはテスト条件を揃えるためである。

    初期値
    [クリックで拡大]

     フラグメント状況はこのようなもの。
    ■黒は空き領域。
    黄色はファイルの分断化領域。
    青はファイルが連続している所。



    [クリックで拡大]

     クリスタルディスクマークでのベンチマーク結果である。
    このディスクはデフラグソフトによると「良好」な状態にあるという。
    そういう意味ではもっと細切れになったディスクのほうがテストに好ましいということになる。
     公証ではシーケンシャルライト85MB/Sである。現時点で速度劣化は50%近い

    2.テスト開始



     「SSD対応MyDefragブースター」はSSD用に無料配布版は次のデフラグモードを持つ。
    ■SSD用簡易最適化
    ■SSD用簡易最適化<徹底版>

     プチフリバスターに付属の「SSD対応MyDefragブースター・プレミア」版では加えてSSDスペシャルとして次のモードを持つ。
    ■SSD用レベル1<毎日用>
    ■SSD用レベル2<週単位用>
    ■SSD用レベル3<数か月ごと>
    ■SSD用レベル4<数か月ごと>


     簡易最適化は空き領域のデフラグを簡単に行う。
    レベル1~4は各ファイルの性質を調べ計画的に最適化を考えたものだ。

     ではテストを開始する。
    以後、ムダなのでCrystalDiskMarkの画像からは4KBのテストは削除する。
    Windowsの性質上4Kバイトのベンチマークは無意味だからだ。

     フラグメントがあろうがなかろうが4Kのベンチは同じでないとおかしいのだ。
    この理由は後述する。

    ■ベンチマーク結果
    テストは必ず次の手順を守る。でないと荒れる。

    1.PCの電源を入れる。
    2.5分待つ。
    3.ベンチマーク測定開始。


     最近のSSDは内部に大容量キャッシュメモリを積んでいる。従い、キャッシュがパンク状態と空いている状態で大きく変化する。特にテストで利用したCrystalDiskMark3はキャッシュの効果が敏感に拾うデザインのようである。このあたり注意が必要だ。


    [クリックで拡大]

     全てのベンチマークにおいて書き込み時間が大きく向上している。
    「簡易デフラグ」は512KBの所を見て欲しい。シーケンシャルは変わらずであったが512KBは50%近く高速化している。残り2つのデフラグモードは共に50%近い高速化をしている。
    臨床データが示しているとおりである。

     SSDだからこそ、デフラグをかける必要がある。

    ■もうひとつのデフラグソフト「Defraggler」
    空き領域のデフラグを実現しているもう一つのフリーウェアも紹介する。
    http://www.piriform.com/defraggler

    これからも明らかに高速化しているのが判る。


    [クリックで拡大]

     効果は、”レベル3>簡易徹底>Defraggler>簡易”の順だ。
    もちろん、効果が高いほど、SSD内部で再配置が劇的に起きているので注意。

           ***

     テストした3つのモードについて説明する。
    ■レベル3・・・プレミア版の推奨モードである。
    ■簡易デフラグ・・・SSDのデフラグに懐疑的な人に対する試用として作った。
    ■簡易デフラグ<徹底>・・・同じ試用でも徹底して空き領域デフラグを行う。


     レベル3は繰り返しデフラグを掛ける上で、負荷が最小になるように作った。
    初回、SSDにかかる負担は簡易デフラグ<徹底>とあまり違いはないと思う。ただし、2回め以降が大きく異る。レベル3は2回目以降、SSDに負荷をかけないように設計している。


    [クリックで拡大]

     本ソフトは時間軸アナライザという機能を持っている。
    要は、ディスク中、実際に使われているファイルが何割くらい占めているかという分析を行うものだ。


    [クリックで拡大]

     左の図はWindowsを入れたばかしのPCを時間軸アナライザで分析した結果である。
    右側は過去1年以上使っているPCの分析結果である。

     使い方にもよるだろうが、ディスクのうち実際に使用しているファイルはほんの数%であり、90%以上は堆積物として溜まっていく。

     4ヶ月以上、下手したら何年間も放置しているファイルが数十%を占め、デフラグによりそれがゴロンゴロン位置を変えた場合、SSDの寿命を猛烈に削る事になる。

     レベル3のデフラグはこの辺を考えて最適化している。
     簡易デフラグは何も考えずに空白領域をデフラグしている。

     初回はレベル3も簡易も負荷はそれほど違いはないだろうが2回、3回とかけるうちに負荷が段々軽減するかあいもかわらずかの違いがある。




    3.何故、フラグメントでSSDは遅くなるのか?

     詳細は次に詳しく述べている。

     --> http://ssdbooster.dnki.co.jp/
     --> SSD対応MyDefragブースターPDFマニュアル

     ここではより簡略に説明する。



     SSD内部ではブロックと呼ぶ512KB単位読み書きしている。
    そしてWindowsのアクセス単位は一般的には最小で4KBである。
    Windowsが4KBのアクセスをしようとすると、SSD内部では512KBのデータがゴロンゴロン転がるのである。




     いま、12KBのファイルをSSDに書いてみよう。Windowsのディスクの制御単位4KB、これを1クラスタと呼ぶ。12KBだから3個のクラスタを必要とする。

     この3クラスタを書くための空きを一つのブロックに確保できれば上の図のようになる。
    1回512KBの書き込みで終わる。もし、空き領域が1クラスタしかなかった場合どうなるだろうか?・・・そう、最悪で次の様になる。



     空き領域が各ブロックに一つづつしかなかった場合、このように3ブロックに書き込むことになる。512KB☓3=1.5MBのディスクアクセスが起きる。
    3クラスタの場合、空き領域を確保の仕方いかんで512KB~1.5MBの書き込みが発生する。


       512KB=128☓4KB

     少し意地悪な計算をしよう。いま、512KBのデータを書き込もうとしている。たったフロッピーディスク1/2枚分だ。
     空きがまるまる512KBあるブロックが見つかれば1ブロック512KBの書き込みですむ。最悪を考えると128個のブロックに分散する可能性がある。そうなると、SSDには128倍の負荷がかかる。
    つまり、1/128=0.0078125=0.78125%にまで寿命も速度も劣化する。

    従い、
     SSDだからこそ、デフラグをかける必要がある。 

    プチフリ対策 原因 解消 SSD 高速化 プチフリを測定する
    [クリックで拡大]

     数年前、プチフリ現象の解明のためサンプリングしたデータでは1/50にまで速度が劣化していた。これはまさに順当な数字と判る。

     上述で4KBのベンチマークは意味が無いと断じている理由は判ったと思う。つまり、Windowsの最小アクセス単位が4KBであるため、フラグメントがどのように起きていようが常に1ブロック512KBの書き込みが起きる。ディスクのアライメント呼ぶ少し特殊な問題が起きていない限りは同じでなければならないのである。

     実際にはデフラグを掛けると数%速くなるように感じるのは空き領域の算出に掛かる計算時間が速くなるとかそういう理由だろう。



     「SSD対応MyDefragブースター」は下記にて無料配布している。

     http://ssdbooster.dnki.co.jp/


     「SSD対応MyDefragブースター」は無料配布の標準版とは別にプレミア版が存在する。

    プレミア版はプチフリバスターの「Ver3.4Aアップデータ」に入れてを配布している。


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