Eee PC/SSDの高速化への挑戦!No3.

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    PFB プチフリ解決ソフト Eee PC SSDの速度を2倍早速くする

     世界の果てへの入り口は壁の凝視に始まるというのは安倍公房の作品「壁」の一節であったか、、、確か「バベルの塔の狸」に掲載されていたように思う。
     プチフリを観測しよう。
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    Windows 高速化 プチフリバスター
    --->
    Eee PC高速化・SDHCのHDD化 プチフリバスター製品紹介ページ
    ※f2dはプチフリバスターに統合されました。


    プチフリの追跡・観測1
    [クリックで拡大]

     以前もレポートしたとおり、SSDのアクセスはかなり癖がある。PFMで生成したWrite_logファイルの一部抜粋だ。PFMは延々4Kバイトの書き込みを行う。サイクリックに8回ごとにドカンと書き込み時間が発生している。4K×8回=32K単位と思って良い。

     この性質を見ると、どうもS101のSSDは、、、いやJMICROのJMF602コントローラは32Kバイト単位でフラッシュに書き込みをかけているように見える。リアルタイム書き込みではこのようになるとは思えないのだ。

     JSMonitorというフリーウェアで調べたところ、S101のSSDは2チャンネル×4バンク構成だという。1チャンネルに4バンクのフラッシュメモリがぶら下がっているということだと思う。JMF602は2K〜4Kバイトのページに対応しているというのは前回のレポートのとおり。

     どうも、2チャンネル×4バンク×4kバイトページ=32Kバイト内部に蓄えて書き込んでいるのではないかという推理が成立する。

    プチフリの追跡・観測2
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     さて、観測結果をマクロに見てみよう。これはエクセルで目一杯グラフ化したものである。定期的に600ms以上の書き込み遅延が発生しているのが判る。この大規模プチフリはウェアレベリングの上で起きる整理整頓が起きているのではないだろうか。。。綺麗に等間隔であることがわかる。

     プチフリについて調べていると良く「ガーベージコレクション」という言葉がでてくる。それは、この整理整頓処理の事を指していると思って良い。「ガーベージコレクション」とはプログラマ仲間では「作業用メモリにデフラグをかける」という意味で良く使われる。HDDと一緒で空領域が小さく分断されいき、大きなメモリを確保できなくなる現象がおきる。そういうときに「ガーベージコレクション」がかかりシステムが遅くなる。。。という言い方をする。

    プチフリの追跡・観測3
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     閑話休題。。。マクロでグラフを追跡していたら、、、奇妙な事に偶然気が付いた。。。これはなんだろう、、、単に600ms級の遅延が発生しているだけではなく、台地が発生している。そこをピックアップしてグラフ化したのが上の図だ。。。

     南無成仏。32ms級の書き込み遅延が約80回連続しているではないか。。。これが事実ならば、ここで2.5秒近いプチフリが起きているはずである。。。

     リードライト混在環境の場合、、、SSDではライトの遅延に引っ張られて読み込みが停止する現象が起きる。タイミングによってはリードは2.5秒は停止することになる。

     この時点でリードログはどうなっているか、、、判らないのが残念だ。。。PFMには測定時の時間情報を記録していない。従いこの時刻におけるリードのログを比較するすべがない。残念である。

     とういうわけで、PFMに改良を加えログ採取時の時間情報を盛り込むようにした。次ぎの図を見よう。リードとライトの相互関係が判る。

    プチフリの追跡・観測4 リードとライトの同期性
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     案の定である。遅延時間1msの項目は、時間経過がゼロ秒であることに注意して欲しい。PC上の時計で時間差ゼロのアクセスは切り上げで1としているからだ。

    ■SSDの書き込みは大概ゼロ秒である。書き込みがゼロ秒ということはありえないから、実際には内部メモリに格納しただけで実際にはフラッシュメモリには書いていないと見るべきだろう。

    ■フラッシュに実際書き込みを行うとき、リード機能は停止しているようである。リードは実際にフラッシュから読み込まないと終了できない。。。計測上はだいたいはゼロ秒で測定できない程速いと思って良いだろう。

    プチフリの追跡・観測5 リードとライトの同期性
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     残念ながら改良型PFMで測定したところ、32msの遅延が80回も発生するという現象は起きなかった。。。ただ、小規模な連続遅延は発見できた。

     これを見る限りは、リードが連続してブロックを受けているようには見えないのだが、、、予断は許せない。。。

     さきほどの大域遅延がもし、MPF以外の要因、、、つまりWindowsがその管理情報をゲロっとあの時に吐き出していたためとしよう。。。まとめて2.5秒間分のアクセスが瞬間的に発生してSSDに要求がでたとしよう。。。その後に発生したアクセスは2.5秒間待たされるのではないだろうか。。。

     どうも、世間一般でいうプチフリとはこれの事ではないかと思われる。整理しよう。

    ■問題となるSSDは定期的に0.6秒近いプチフリーズ現象が起きる。これは構造上の問題だと思われる。

    ■それとは別にWindowsから大量の書き込みアクセスが不定期に発生し、その直後のアクセスはブロックされいわゆるプチフリ現象が発生する。

     こういうことではないだろうか。

         ***
           ***

     さて、以上よりプチフリについては幾つかの解決方針が考えられる。

    ■ 一度に多くのアクセスを起きないようにする。
     例えば極端な話、マルチタスク、マルチスレッドで100個のアクセスが同時に発生したとしよう。。。600ms級の遅延が発生したらPCは間違いなくプチフリーズを起こすと思う。。。

    ■ アクセスは読み込みと書き込みをできるだけまとめるようにする。SSD側にしてみると、一度に読み込みと書き込みで効率が下がると思うからだ(事実効率が下がる事が判っている)。

          ***
            ***

     次回、これらを踏まえプチフリ解決ソフトPFBのメカニズム、考え方を紹介していく。

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