Що дозволяє використовувати флеш-пам’ять для ОС на таких комп’ютерах, як планшети?

З тих пір, як були винайдені флешки (USB-накопичувачі), люди задавалися питанням, чи можна запускати на них свою ОС. Відповідь була "ні", оскільки кількість записів, необхідних ОС, швидко зносить флешку.

З набуттям популярності SSD стали вдосконалюватися технології вирівнювання, що дозволяють операційним системам працювати на них.

Різні планшети, нетбуки та інші стрункі комп’ютери використовують флеш-пам’ять замість жорсткого диска або SSD, а ОС зберігається на ній. Як це раптом стало практичним? Наприклад, чи зазвичай вони застосовують технології вирівнювання зносу?

"Відповідь була" ні ", оскільки кількість записів, необхідних ОС, швидко зносить флешку".

TLDR: Вони, нарешті, стали економічно вигідними для використання в основному.

Цей одяг є єдиною турботою - трохи припущення. Протягом значного періоду часу існували системи, що працюють із твердотільною пам'яттю - багато людей, які створювали автомобільні завантажувачі, завантажували CF-картки (які були електрично сумісні з PATA - і тривіально встановлювали замість жорсткого диска PATA), а також промислові ПК мали невеликий, міцний, флеш-накопичувач. Однак це було не так багато варіантів для пересічної людини. Ви можете придбати коштовну карту CF та адаптер для ноутбука або знайти крихітний, дуже привабливий промисловий диск на модульному модулі для робочого столу. Вони були не дуже великими порівняно із сучасними жорсткими дисками (на мою думку, сучасні домівки IDE досягають 8 Гб або 16 ГБ). Досить впевнений, що ви могли отримати чіткі твердотільні системні накопичувачі, перш ніж «стандартні» SSD стали загальними

Наскільки я знаю, не було жодних універсальних / магічних поліпшень рівня рівня зносу. Відбулися додаткові вдосконалення (тоді як ми відходили від дорогого SLC до MLC, TLC і навіть QLC, і менших розмірів технологічних процесів, все це з меншою вартістю, за деякого більшого ризику зносу). Спалах став набагато дешевше.

Було також декілька альтернатив, у яких не було проблем із зносом - наприклад, запуск всієї системи з ПЗУ (що, можливо, є накопичувачем у твердому стані), таран з підтримкою акумулятора, багато ранніх SSD та портативних пристроїв, таких як пальмовий пілот. Жодне з них сьогодні не є загальним. Жорсткі диски розгойдувались порівняно, скажімо, баран з підтримкою акумулятора (занадто дорогий), ранні твердотільні пристрої (дещо ціна) або селяни зі прапорцями (ніколи не потрапляли, жахлива щільність даних). Навіть сучасна флеш-пам’ять є нащадком швидких стираючих еепромів ), а eeproms використовувались в електронних пристроях для зберігання таких речей, як прошивка на століття.

Жорсткі диски просто знаходилися на приємному перетині великого обсягу (що важливо!), Низької (ish) вартості та відносно достатнього місця для зберігання.

Причиною того, що ви знайдете emmcs у сучасних комп'ютерах низького класу, є компоненти відносно дешеві, досить великі (для настільних ОС) за цією ціною і поділяють спільність з компонентами мобільних телефонів, тому вони випускаються оптом зі стандартним інтерфейсом. Вони також дають велику щільність зберігання для свого обсягу. З огляду на , що багато хто з цих машин мають незначні 32 або 64gb диск, на одному рівні з жорсткими дисками від більшої частини десять років тому, вони розумний варіант у цій ролі.

Ми нарешті доходимо до того, що ви можете зберігати розумну кількість пам’яті доступно та з розумною швидкістю на emmcs та flash, тому люди йдуть на них.

Всі пристрої флеш-пам’яті, від планшетів до телефонів до розумних годинників, до SSD-дисків і навіть SD-карт у камерах та USB-накопичувачах, використовують технологію NVRAM. Різниця полягає в архітектурі NVRAM та в тому, як операційна система монтує файлову систему на будь-якому носії інформації.

Для планшетів та телефонів Android технологія NVRAM заснована на eMMC. Дані, які я можу знайти за цією технологією, пропонують між циклами запису від 3 до 10 к. На жаль, жодне з того, що я знайшов поки що не є остаточним, оскільки Вікіпедія порожня на циклах запису цієї технології. Усі інші місця, які я переглянув, просто траплялися на різних форумах, тому навряд чи я б назвав надійним джерелом.

Для порівняння, для інших технологій NVRAM, таких як SSD, які використовують технологію NAND або NOR, цикли запису становлять від 10 до 30 к.

Тепер, що стосується вибору ОС, як встановити файлову систему .... Я не можу говорити за те, як це робить Apple, але для Android, чіп розділений так, як на жорсткому диску. У вас є розділ ОС і розділ даних, а також кілька інших фірмових розділів залежно від виробника пристрою. Справжній кореневий розділ живе всередині завантажувача, який поєднується у вигляді стисненого файлу (jffs2, cramfs тощо) разом із ядром, так що коли завантаження першого етапу пристрою завершено (екран логотипу виробника, як правило), тоді ядро ​​завантажиться. і кореневий розділ одночасно монтується як таранний диск.

Під час завантаження ОС він монтує файлову систему основного розділу (/ система, яка є jffs2 на пристроях до Android 4.0 та ext2 / 3/4 на пристроях з Android 4.0 та xfs на останніх пристроях) як лише для читання, так що ні дані можуть бути записані до нього. Звичайно, це можна подолати шляхом так званого «вкорінення» вашого пристрою, який надає вам доступ як суперпользователь, і дозволяє перекомпонувати розділ як читати / записувати. Ваші дані "користувача" записуються в інший розділ на мікросхемі (/ дані, який дотримується тієї ж конвенції, що і вище, заснованої на версії Android).

Коли все більше й більше телефонів вириває слот sdcard, ви можете подумати, що ви скоріше натиснете шапку запису, оскільки всі ваші дані тепер зберігаються у сховищі eMMC замість sdcard. На щастя, більшість файлових систем виявляє невдале записування в задану область зберігання. Якщо запис не вдається, то дані мовчки зберігаються в новій області зберігання, а погана область (відома як поганий блок) вимикається драйвером файлової системи, щоб дані більше не записувалися туди в майбутньому. Якщо зчитування не вдається, то дані позначаються як пошкоджені, або користувачеві пропонується запустити перевірку файлової системи або перевірити диск, або пристрій автоматично перевіряє файлову систему під час наступного завантаження.

Власне, Google має патент на автоматичне виявлення і поводження з поганими блоками.

https://www.google.com/patents/US7690031

Щоб детальніше розібратися, ваше питання "як це раптом стало практичним?" не правильне запитання. Швидше, це ніколи не було непрактично, в першу чергу. Настійно не рекомендується встановлювати ОС (Windows) на SSD (імовірно) через кількість записів, які ОС робить на диск.

Наприклад, реєстр отримує буквально сотні читань і записів в секунду, що можна побачити за допомогою інструмента Microsoft / SysInternals Regmon ( https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/regmon.aspx )

Встановлення (Windows) ОС не рекомендувалося використовувати на SSD-накопичувачах першого покоління, оскільки, зважаючи на відсутність рівня зносу, дані, що записуються в реєстр щосекунди, ймовірно, в кінцевому підсумку потрапляють у ранніх користувачів та призводять до запуску систем через порушення реєстру.

У планшетах та телефонах, а також у будь-якому іншому вбудованому пристрої реєстру немає (звичайно, вбудовані пристрої Windows є винятками), і, таким чином, немає ніякого занепокоєння щодо того, що дані постійно записуються на ті самі частини флеш-носія.

Для пристроїв із вбудованою системою Windows, таких як багато кіосків (включаючи кіоски самообслуговування Walmart та Kroger), серед громадськості - ви знаєте, тих, де час від часу ви можете бачити випадковий BSOD - не так багато конфігурації, яку можна зробити, оскільки вони попередньо розроблені з конфігураціями, які не повинні змінюватися ніколи. Єдині зміни часу відбуваються перед тим, як чіп записаний у більшості випадків. Все, що потрібно зберегти (наприклад, ваш внесок у продуктовий магазин), здійснюється через мережу до баз даних магазину на сервері.

Ваше запитання базується на припущенні, що обмеження запису флеш-пам’яті без високого рівня зносу роблять її непридатною для первинного зберігання будь-якого обчислювального пристрою. Існує цілий ряд обчислювальних пристроїв, включаючи планшети, нетбуки, смартфони тощо, які використовують для цього флеш-пам’ять, без рівня зношування, встановленого на SSD.

Життя пам'яті

Я не міг знайти доказів того, що в цілому пам'ять, що використовується на цих пристроях, має довший термін служби, ніж флешки або SD-карти.

Незважаючи на те, що використовується флеш-пам’ять, є деякі відмінності від того, що знаходиться в накопичувачі пера або SD-картці. Зазвичай ці комп'ютери використовують eMMC, який містить контролер та флеш-пам’ять на одному чіпі, з іншою архітектурою, ніж SD-карта або флешка. Одна відмінність контролера eMMC полягає в тому, що він емулює жорсткий диск, тому комп'ютер сприймає це як завантажувальний пристрій. Це зручність дизайну.

Деякі з виробників стверджують, що їх контролер eMMC покращує вирівнювання зносу і має більш надійне виправлення помилок, ніж те, що ви знайдете на типовій SD-картці або флеш-диску. Наслідком покращеного ЕКК є те, що він може терпіти більше деградації та працювати, тому він має більш тривалий термін експлуатації.

Оскільки все це є власником, важко знайти важкі дані для їх підтримки. Навіть якщо є високоякісні eMMC, які тривають довше, це не обов'язково, що використовується в більшості цих пристроїв. Різна інформація, яку я міг би знайти про обмеження запису в eMMC, здається, розміщує її в тому ж загальному шарі, що і SD-карти та накопичувачі ручок.

Здається, загалом, пам'ять довшого терміну служби не є основою для використання флеш-пам’яті в якості основного сховища на цих пристроях. Усі не помилялися з приводу меж написання; використання можна пояснити тим, що вимоги різні.

Відмінності платформи

Комп'ютери та ноутбуки - це комп'ютери загального призначення, якими люди сподіваються користуватися тривалий час. Флеш-накопичувачі та картки пам’яті не дуже підходять, оскільки їх основний пристрій для зберігання даних враховує типовий обсяг запису, який вони розроблені для обробки та очікуваний термін служби. Це відображено в інструкціях, описаних у запитанні, і це не змінилося (принаймні для поточного покоління флеш-пам’яті).

Планшети, нетбуки, смартфони тощо - це інша ситуація. Ті, хто використовують флеш-пам’ять як основний накопичувач, - це пристрої обмеженого призначення. Завдання, з якими вони розроблені, їх мінімальні апаратні ресурси, доступні для підтримки інших цілей використання, їх основний дизайн та ОС та програмне забезпечення, призводять до меншої кількості записів порівняно з ПК. Зважаючи на те, що ці пристрої покладаються на флеш-пам’ять (у форматі, який не можна замінити), обмеження запису є врахуванням того, що працює на них.

Вони також мають більш коротку тривалість життя. Пристрої, що використовують флеш-пам’ять як основний накопичувач, недорогі, розроблені для ринку, де люди часто оновлюються. Пристрої надають певні функції та можливості у крихітному форм-факторі, і вони тривають до тих пір, поки вони тривають на основі компонентів, з яких вони побудовані. Ймовірно, акумулятор вийде з ладу до появи флеш-пам'яті, інакше можуть пошкодитися деталі. І постійно існує маркетинг, щоб переконати вас у тому, що ваш пристрій застарів і його потрібно замінити на останню модель.

Існує історія, що Генрі Форд звичайно відправляв своїх інженерів на смітники, шукаючи компоненти мертвих машин, які ще були хорошими. Ідея полягала в тому, що ці деталі можна зробити дешевше, оскільки їм не потрібно було тривати так довго, як вони. Ця логіка застосовується до флеш-пам’яті цих пристроїв. Це просто повинно тривати досить довго, не потрібно довго витрачати пристрій.

Нижня лінія

Існують ринкові ніші для дешевих, крихітних обчислювальних пристроїв, які не так часто записуються на первинний накопичувач, як призначений для роботи з ПК, і не мають однакових очікувань служби. Пам'ять у вигляді eMMC є дешевою, крихітною, завантажувальною та достатньо хорошою для цього додатка.