SSD固态硬盘的Trim命令是什么

我猜不少购买固态硬盘的朋友都听说过需要选择支持Trim功能的款式留学之路，但可以断言，相当一部分玩家至今仍不清楚Trim具体起什么作用，只是盲目跟风，今天我就来稍微深入讲讲Trim这个指令。

Q: 为啥我们需要Trim？

我们清楚，文件一旦被删除，系统并未真正清除信息，它只是将硬盘上的索引部分中该文件所占用的位置标记为可供覆盖的状态，以便下次数据写入时能够覆盖这部分被标记的区域，这也是那些所谓的文件恢复工具能够起作用的原因，因为数据本身并未消失。

需要留意的是：硬盘并不知晓数据的具体情况，它仅是按照指令执行相应操作。在传统机械存储设备中，这种机制运行得相当顺畅，因为它们能够直接覆盖既有存储区域。然而，应用于NAND闪存时则效果不佳，一旦所有存储单元均已被写入，便没有剩余的空白单元可供利用，此时性能会明显降低。

固态硬盘的闪存中，资料通常按页来保存，常见的页大小是4KB，而128页会构成一个块，资料能以4KB的页来读取和记录，不过只能以512KB的块来移除。访问全新页面或者向其录入信息时，固态存储器的运行效率极高，然而覆盖既有内容则过程繁复，必须经历多个环节才能实现。具体操作流程请参照附图说明。

当SSD的空闲单元全部用尽，再有新数据写入，它就必须覆盖掉先前系统标记为作废的那些存储空间。这标志着性能开始变慢：

需要重写一个四千字节页的文件系统，必须先复制整个五十二万字节块到内存中。接着，在内存里移除这个四千字节页，换成新的内容。然后，把整个存储器内的这个五十二万字节范围清空，再把新的内容从内存中写回去。如果你需要同时重写很多块——比如是一连串小文件随机写入动作或者只是把一个大文件写入固态硬盘。你的SSD缓存会迅速饱和，接着你的写入性能就会急剧下滑，出现断崖式下跌的情况。让你知道，感受多迟缓，早期缓存少的SSD会遭遇将近一秒的滞后，为了纠正这一状况，SSD生产者纷纷在新控制核心中配备规模更大的外部存储器，这种做法虽然部分缓解了随机写入的拥堵，却无法消除SSD在数据覆盖时性能降低的现象。

Q: Trim命令到底做了什么？

简单来说，这个情况源于操作系统和文件系统无法与SSD的主控就删除文件进行沟通，假如存在未彻底清除的数据trim是什么意思，所有写入页面的动作都必须先清除块再进行重写，这会极大妨碍写入效率，有两种方法可以解决这个状况。

首要任务是周期性执行垃圾回收机制，该过程类似归整，当固态硬盘空闲时，会全面检查有效数据页trim是什么意思，并将它们合并成一个包含所有有效页的单元，同时彻底移除无效的数据页和单元。

另有一条更优的路径在于，当数据被移除时，系统会通知固态硬盘该数据已不复存在，固态硬盘随即清除那些被数据占用的存储单元，这就是Trim指令的功能所在。

删除文件后，若系统支持Trim功能，会通知SSD该文件数据所在的页可被覆盖写入，相当于将管理权限从操作系统转移至SSD主控的固件层面。固态硬盘也会将含有已删除信息的整个区块复制到缓存中，清除该区块并将有效数据的页面重新写入，不同之处在于这种操作将覆写数据的延迟时间从删除数据的那一刻提前了，此时对速度要求不高，如果你删除了相当大的数据量，可以留意硬盘指示灯在你删除操作完成后几秒内快速闪烁，这就解释了为何固态硬盘的性能看似恢复了，因为你写入数据时可以利用到预先准备好的空闲区块主控的固态硬盘，内置一个名为Wiper的应用，该应用能够遍历整个存储设备，移除所有先前被移除的页面，其作用类似于手动执行Trim操作，使固态硬盘恢复到初始状态。值得注意的是，在彻底清除全盘已删除信息之前，这个应用会先行进行有效数据的备份工作。该系统采用特殊运算逻辑，与核心控制器紧密关联，因此其他品牌的控制器无法兼容，因为它们发出的并非标准调节指令（非操作系统直接下达的指令），这使得系统能够适配包括XP在内的老旧操作系统。

因此我们可以明白，Trim确保性能不会降低的关键所在是：将后续需要处理的任务预先完成了。由于这些任务最终仍需执行，因此基本上不会对SSD固有的写入总量（使用年限）造成妨碍。

许多人认为，Trim功能主要是为了测试而设计的，这种看法有一定道理，因为 Trim并不能提升存储速度，它只是确保速度尽可能不会变慢，具体来说是在SSD上未被使用的容量部分，通过提前清理这些空闲的存储块，使得后续数据写入时能够更加迅速。该工具并未更改其固有的功能，仅将操作时间提前了，因此，在软件测试阶段可以省略这一步骤，从而“感觉”效率得到了提升。

GC涉及迁移，压缩，将旧页整合至新区域，移除无用旧区域，因此会略微影响写入操作（持久性）。不过GC能够兼容RAID，因此得失相当。

Q : 使用Trim功能有什么条件？RAID模式是否能够兼容Trim操作？

我同样是一名游戏爱好者，并非行业内部人士，因此接下来的看法或许存在偏差，敬请指正，而且相关内容会持续调整，此刻的说明可能不适用于未来的情况。

Trim的必要条件包括：操作系统方面，必须是 7版本，或者Linux系统，并且Linux内核版本需在2.6.28及以上。

2. 固件： SSD的厂商在固件里要放有Trim算法。

驱动方面，微软的驱动程序，以及英特尔AHCI驱动程序当前可以正常使用，其他类型的驱动程序需要等待后续版本的支持。

以上3点缺一不可。

RAID系统中的磁盘并不具备TRIM功能，但该架构能够执行垃圾回收操作。

现在这个固件和主控SSD，需要安装Intel的AHCI驱动，不能使用TRIM功能。这个故障产生的原因是，这个主控的算法非常独特，运用了改良型的压缩方式，导致在删除信息时，Trim指令被错误地发送到了不恰当的页和区块，因此Trim操作失效了。