מהו מטמון דיסק?

ישנן שתי מחלקות עיקריות של מטמון, מטמון הקריאה ומטמון הכתיבה. מטמון קריאה הוא כלי המספק גישה מהירה לנתונים אחרת שאחרת הייתה איטית לגישה. מטמון כתיבה הוא כלי המציע אשליה של מהירויות כתיבה מהירות, בדרך כלל מסתיר מהמשתמש את המהירות האיטית האמיתית של התקן זיכרון.

מבנה של מטמון

בדרך כלל, מטמון מאוחסן שכבת זיכרון אחת נמוכה מהנתונים בפועל. עם זאת, נתונים ממטמון אחד עשויים להישמר במטמון בשכבת הזיכרון הבאה. ישנן ארבע שכבות זיכרון, כאשר המטמון/רגיסטרים של המעבד הם השכבה הנמוכה והמהירה ביותר ואחסון ארכיון הוא השכבה הגבוהה והאיטית ביותר. השכבות הנמוכות עד הגבוהות ביותר הן מטמון/אוגרים של CPU, זיכרון RAM של המערכת, כונני אחסון ואחסון ארכיון.

כל שלב למטה בשכבות הזיכרון מציע מהירות גישה מוגברת אך קיבולת מופחתת. לרוב המשתמשים הביתיים יש רק את שלושת שכבות האחסון הנמוכות ביותר בעולם האמיתי. אחסון ארכיוני מתייחס בדרך כלל לאחסון קלטות המיועד לאחסון לטווח ארוך ולא מקוון. אחסון ארכיוני יכול להתייחס גם לשימוש באמצעי אחסון אופטי או סטנדרטי אחר שהוסרו מהתקנים ונשמרו במצב לא מקוון. יש סיכוי גבוה יותר שדוגמאות אלו יימצאו בבית, אך עדיין אינן נפוצות כל כך.

הערה: במידה מסוימת, אחסון בענן יכול להיחשב כגרסה של אחסון ארכיון. זה מאוד מקוון אבל לא בהכרח נגיש מיד ובדרך כלל הוא איטי לגישה. מדיה נשלפת, כגון זיכרון USB, גם גוברת במידת מה את הגבול בין כונן אחסון לאחסון ארכיוני.

סוגי מטמון דיסק

מטמון דיסק מתייחס לכל מטמון ב"דיסק", כלומר, כונני אחסון כגון כונני SSD ו-HDD. ישנם שלושה סוגים של מטמון דיסק. מטמון הקריאה יכלול העתקת נתונים מסוימים מאחסון ארכיון באופן זמני כדי להפוך את הגישה למהירה יותר בזמן שהוא נחוץ. מטמון כתיבה יכול ללבוש צורה של מטמון SLC ב-SSD. מטמון קלט/פלט יהיה בדרך כלל זיכרון פלאש או DRAM המשמש למטמון פעולות קריאה וכתיבה כאחד. התכונה המגדירה של כל אלה היא שהמטמון נמצא בדיסק עצמו.

קרא את מטמון הדיסק

גרסת מטמון הקריאה של מטמון דיסק היא כנראה הסוג הכי פחות בשימוש של מטמון דיסק. אחסון ארכיוני, מעצם הגדרתו, נחוץ רק לעתים רחוקות. ניתן לקרוא נתונים גם ישירות ממדיה ארכיונית. הבעיה היא מהירות. זמן הגישה איטי מכיוון שהנתונים אינם מקוונים, מה שמצריך זיהוי וחיבור של התקן אחסון מתאים. מהירויות הקריאה תלויות באמצעי הארכיון, אך בדרך כלל יספיקו ברוב המקרים. אבל לא יכול להיות אידיאלי עבור דרישות רוחב פס גבוה כגון צפייה בווידאו בחדות גבוהה. בתרחישים אלה, ניתן להשתמש במטמון לקריאה כדי לשמור עותק של קובץ הווידאו לאמצעי אחסון שיכול להפעיל אותו בזמן אמת.

כתוב מטמון דיסק

כונני SSD מודרניים נוצצים במהירות, ומציעים מהירויות קריאה וכתיבה מהירות להפליא. מה שאתה אולי לא מבין זה שזה לא נכון מבחינה טכנית. רוב כונני ה-SSD בשוק הם TLC, הלא הם תאים משולשים. המשמעות היא שכל תא זיכרון יכול לאחסן שלוש סיביות של נתונים. אמנם זה מציע פי שלושה מצפיפות האחסון של SLC גולמי (Single Layer Cells) עם ביט אחד לכל תא, זה גם הרבה יותר איטי.

עֵצָה: פלאש TLC עדיין מהיר. הוא מהיר פי כמה מרוחב הפס השיא של אפיק SATA 3 המשמש כונני HDD ו-SSD מוקדמים. תאי פלאש QLC או Quad Level איטיים אפילו יותר, בבדיקות מסוימות ביצועים למעשה איטיים יותר מכונני HDD.

מטמון SLC הומצא כדי להסתיר את מהירויות הכתיבה האיטיות מהמשתמש. מטמון SLC פשוט מתייחס לפלאש TLC כפלאש SLC, מה שמאפשר לו לפעול במהירויות מוגברות. נתונים שנכתבים למטמון SLC מועתקים באופן פנימי לפורמט TLC במהירות האפשרית של מהירויות כתיבה. טכניקה זו פועלת מצוין, ומציעה מהירות מוגברת שחייבה פיתוח של סטנדרטים חדשים ומהירים יותר.

עם זאת, למטמונים של SLC יש כמה אזהרות. גודלו של מטמון ה-SLC הוא 1/3 מהשטח הפנוי הנותר של ה-SSD. ככל שה-SSD מתמלא, גודל המטמון של SLC פוחת. זו לא כל כך בעיה בכוננים ריקים גדולים אבל יכולה להיות ב-SSD קטן יותר או כמעט קיבולת. לאחר מילוי המטמון של SLC, המשתמש רואה במהירויות הכתיבה יורדות באופן דרמטי כשהם נחשפים למהירות הכתיבה האמיתית של TLC.

הערה: מבחינה טכנית, אם יש לכתוב נתונים למדיה ארכיונית בעתיד, כל דיסק אחסון יכול להיחשב כמטמון כתיבה עבור מדיית הארכיון. עם זאת, בדרך כלל לא ניתן להניח משמעות זו.

מטמון דיסק I/O

דיסקים קשיחים הם בדרך כלל די איטיים, אפילו בעומסי העבודה האופטימליים שלהם. כדי לעזור להסתיר זאת מהמשתמש ככל האפשר, ניתן להשתמש ב-I/O cache. מטמון I/O מאחסן פעולות קריאה וכתיבה כאחד לפי הצורך. מטמון זה מורכב בדרך כלל מזיכרון Flash או DRAM בכונן עצמו. הקיבולת נמוכה בדרך כלל, אם כי דרגת SSHD או Solid State Hybrid Drive הכוללת זיכרון פלאש מציעה יכולות ניכרות יותר אם כי אינן ניתנות להשוואה ליכולות SSD מודרניות.

קריאה במטמון פירושה שהדיסק הקשיח לא צריך למצוא ולאחר מכן לקרוא את הנתונים. זה יכול להציע יתרונות ביצועים מצוינים, אבל רק בפעולות קריאה עוקבות. הקריאה הראשונה תמיד איטית. כתיבה במטמון פירושה שניתן לקלוט פעולות כתיבה קטנות למטמון ולאחר מכן לכתוב ל- HDD בפועל מהר ככל שהוא מאפשר. זה מציע מהירויות מהירות יותר, אך רואה ירידה גדולה בביצועים אם המטמון ימוצה אי פעם.

מטמון קלט/פלט צריך לאזן בזהירות את הצרכים של פונקציות הקריאה והכתיבה, במיוחד כאשר רק מטמון קטן זמין. מטמונים גדולים יותר שוללים במידת מה את הבעיה הזו, אם כי מקרי קצה עם ערכות נתונים גדולות עדיין יכולים להציף את מטמון ההבזק של ה-SSHDs הגדולים ביותר.

הערה: כונני SSD יכולים מבחינה טכנית גם להשתמש ב-DRAM המשולב שלהם כמטמון I/O. עם זאת, זה בדרך כלל משמש בעיקר או בלעדית כדי לאחסן את טבלת התרגום הלוגית לכתובות פיזית המשמשת לאיתור נתונים על ה-SSD.

סיכום

מטמון דיסק הוא מטמון שקיים ישירות על כונן אחסון. זה יכול ללבוש צורה של מטמון קריאה או כתיבה או מטמון I/O. קרא מטמונים בדרך כלל מטמון נתונים מאחסון איטי יותר בארכיון. מטמון כתיבה מסתיר מהמשתמש את מהירויות הכתיבה האיטיות של דיסקי אחסון. מטמוני I/O מסתירים מהמשתמש גם מהירויות קריאה איטיות וגם מהירויות כתיבה איטיות.

מטמונים הם כלי שמישות מצוינים אך עלולים לגרום לכמה כאבי ראש למשתמשים כשהם מתרוקנים. זה נכון במיוחד עבור מטמון כתיבה דינמי כגון מטמון SLC. מכיוון שמשתמשים לא טכניים עשויים שלא להבין מדוע מהירויות הכתיבה שלהם כל כך איטיות ולכן לא יוכלו לתקן אותן על ידי טיפול בבעיות קיבולת.