どのファイルタイプがSSDに向くかを把握

　SSDは読み出し処理が突出して高速だ。HDDでは、ヘッドとアームの動作による遅延が発生するが、SSDはそうした遅延とは無縁で、不活性メモリにあるデータならどこでも高速にアクセスできる。SSDは一般的なHDDと比べて、ランダムリードが100倍程度速く、シーケンシャルリードも、HDDより2倍以上高速だ。ただし、個々のSSDの速度は設計によって異なる。さらに、読み出し処理は不活性メモリのストレージセルに、書き込み処理とは違って負荷をかけない。そのためにSSDでは、読み出し回数に制限がない。

　このことからSSDは、頻繁に読み出すがほとんど書き込まないデータに向いている。その例としては、アプリケーションや仮想マシンのファイルの他、画像ファイルやPDF、その他の静的メディアなど、ほとんど変更しないデータが挙げられる。

　SSDは読み出し処理速度に優れているが、書き込み処理では使い勝手が良くない場合がある。例えば、SSDはバーストライトで遅延が発生する。そのため、まれに集中的な書き込みが発生する重要なワークロードは、SSDを搭載したシステムでパフォーマンスが芳しくない可能性がある。

ライトキャッシュをいつ使う

　キャッシングは、HDDとSSDデバイスで一般的な機能だ。ドライブメディアは、ドライブインタフェースで可能なデータレートにデータの読み出し書き込み処理速度が追いつかないことも多い。そのときサーバは、ストレージデバイスの処理が追い付くのを待つことになる。ストレージ負荷が高い処理を実行しているときは特にそうだ。その結果、ストレージに対する読み書きを行うアプリケーションでは遅延が発生してしまう。

　遅延を軽減し、SSDパフォーマンスを最適化するには、デバイスに高速メモリを追加する。例えば、ストレージデバイスのインタフェースとストレージメディアの間にバッファとして、DRAMをインラインに配置する。DRAMは揮発性なので、ストレージデバイスの電源が切れると、記録していたデータを失う。そこでライトキャッシュでは、キャッシュデータを整理してストレージメディアに反映するため、キャッシュフラッシングやネイティブコマンドキューイング（NCQ）など、さまざまな技術を利用する。

　一方で、ライトキャッシュを無効にするのが適切な場合がある。パフォーマンスを向上する技術を無効にするのは、直感に反すると思うかもしれない。だが、例えば、管理者にとって書き込み内容の整合性がストレージデバイスの書き込み処理能力より重要な場合、ライトキャッシュを無効にするのは妥当といえる。

TRIMを活用

　HDDの保存したファイルを削除すると、システムは、そのファイルを構成するクラスタを消去するのではなく、「空き」としてマークする。するとHDDの磁気メディアは、新しいデータを格納してそれらのクラスタを上書きできる。しかし、SSDではこの仕組みが異なる。

　SSDは、不活性メモリのセルにデータを格納する。このセルは、4～16KBの「ページ」にグループ化し、さらに、これらのページを128～512ページの「ブロック」に編成する。セルが空いているときは、すぐにセルに書き込むことができるので良好な書き込み処理能力が得られる。

　だが、システムがセルにデータを書き込むと、ブロック全体を消去しないと、ブロック内のどのページにも書き込みができない。ブロック全体の消去に時間の掛かり、SSDの書き込み速度が遅くなる恐れがある。この厄介な現象を「ライトアンプリフィケーション」（書き込み増幅）と呼ぶ。

　ライトアンプリフィケーションの問題を軽減するために、ATAコマンドセットの「TRIM」、SCSIコマンドセットの「UNMAP」というプリエンプティブな（予測機能を持つ）消去命令を用意している。これらの機能の考え方は「WindowsなどのOSが、どのブロックが使われなくなっているかを監視し、コマンドを使うことで、SSDが使われていないブロックをプリエンプティブに（OSが新しいデータをそのブロックに保存しようとする前に）消去できるようにする」というものだ。

　システムがそのブロックにまたデータを保存しようとすると、既にそのブロックはバックグラウンドで消去が終わっているので、最初に消去する必要がない。これにより、ストレージドライブの容量をフルに使用しながら、SSDの書き込み速度を最適化できる。