Використання флеш-пам'яті для запуску настільних систем, таких як Windows, не рекомендувалося впродовж тривалого часу. Але що зробило його бажаним і життєздатним варіантом для мобільних пристроїв? Сьогоднішня публікація запитань SuperUser містить відповідь на цікаве запитання читача.
Сьогоднішня сесія запитань і відповідей надійшла до нас люб’язно від SuperUser - підрозділу Stack Exchange, угруповання веб-сайтів із питань та відповідей на основі спільноти.
Питання
Читач SuperUser RockPaperLizard хоче знати, що робить флеш-пам’ять eMMC життєздатною у мобільних пристроях, але не в ПК:
З тих пір, як були винайдені флеш-накопичувачі USB, люди замислювались, чи можна запустити на них свої операційні системи. Відповідь завжди була «ні», оскільки кількість записів, необхідних операційній системі, швидко їх зносить.
Оскільки твердотільні накопичувачі стали більш популярними, технологія вирівнювання зносу вдосконалилася, щоб дозволити операційним системам працювати на них. Різні планшети, нетбуки та інші тонкі комп’ютери використовують флеш-пам’ять замість жорсткого диска або твердотільного диска, і на ньому зберігається операційна система.
Як це раптом стало практичним? Чи зазвичай вони застосовують технології вирівнювання зносу, наприклад?
Що робить флеш-пам’ять eMMC життєздатною у мобільних пристроях, але не в ПК?
Відповідь
Співробітники SuperUser Speeddymon та Journeyman Geek мають відповідь за нас. По-перше, Speeddymon:
Усі пристрої флеш-пам'яті, починаючи від планшетів і закінчуючи мобільними телефонами, розумними годинниками, твердотільними накопичувачами, SD-картами в камерах та USB-накопичувачами, використовують технологію NVRAM. Різниця полягає в архітектурі NVRAM і в тому, як операційна система монтує файлову систему на будь-якому носії інформації, на якому вона знаходиться.
Для планшетів Android та мобільних телефонів технологія NVRAM базується на eMMC. Дані, які я можу знайти за цією технологією, пропонують від 3 до 10 тис. Циклів запису. На жаль, жодне з того, що я знайшов на сьогоднішній день, не є остаточним, оскільки Вікіпедія не містить даних про цикли написання цієї технології. Усі інші місця, які я переглядав, були різними форумами, тому навряд чи те, що я назвав би надійним джерелом.
Для порівняння, цикли запису на інші технології NVRAM, такі як твердотільні накопичувачі, які використовують технологію NAND або NOR, становлять від 10 до 30 тис.
Тепер щодо вибору операційною системою способу монтування файлової системи. Я не можу говорити про те, як це робить Apple, але для Android мікросхема розділена так, як це буде жорсткий диск. У вас є розділ операційної системи, розділ даних та кілька інших власних 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 пристрою першої стадії завершено (зазвичай екран з логотипом виробника), тоді ядро завантажується, а кореневий розділ одночасно монтується як диск ОЗУ.
Під час завантаження операційна система монтує файлову систему основного розділу (/ систему, яка є jffs2 на пристроях до Android 4.0, ext2 / 3/4 на пристроях з Android 4.0 та xfs на найновіших пристроях) як лише для читання, так що на нього не можна записувати дані. Звичайно, це можна обійти шляхом так званого “вкорінення” вашого пристрою, яке надає вам доступ як суперкористувачеві і дозволяє перемонтувати розділ як читання / запис. Ваші "користувацькі" дані записуються в інший розділ мікросхеми (/ data, який відповідає тій же умові, що і вище, на основі версії Android).
Коли все більше мобільних телефонів позбавляються слотів SD-карт, ви можете подумати, що скоріше вдаритеся до обмеження циклу запису, оскільки всі ваші дані тепер зберігаються в пам'яті eMMC замість SD-карти. На щастя, більшість файлових систем виявляють невдалий запис у певну область зберігання. Якщо запис не вдається, то дані мовчки зберігаються в новій області зберігання, а пошкоджена область (відома як пошкоджений блок) відгороджується драйвером файлової системи, щоб дані більше не записувались туди в майбутньому. Якщо зчитування не вдається, дані позначаються як пошкоджені, або користувачеві пропонується запустити перевірку файлової системи (або перевірити диск), або пристрій автоматично перевіряє файлову систему під час наступного завантаження.
По суті, Google має патент на автоматичне виявлення та обробку несправних блоків: Управління несправними блоками у флеш-пам'яті для електронних флеш-карт даних
Щоб перейти до суті, ваше запитання про те, як це раптом стало практичним, не є правильним запитанням. Спочатку це ніколи не було непрактично. Настійно не рекомендується встановлювати операційну систему (Windows) на SSD (імовірно) через кількість записів, які він робить на диск.
Наприклад, реєстр отримує буквально сотні читань і записів в секунду, що можна побачити за допомогою Інструмент Regmon Microsoft-SysInternals .
Встановлення Windows не рекомендувалося застосовувати на твердотільних накопичувачах першого покоління, оскільки за відсутності вирівнювання зносу дані, записані в реєстр щосекунди (ймовірно), врешті-решт наздогнали ранніх розробників та призвели до неможливості завантаження систем через пошкодження реєстру.
З планшетами, мобільними телефонами та майже будь-якими іншими вбудованими пристроями немає реєстру (звичайно, вбудовані пристрої Windows є винятком), і, отже, немає занепокоєння тим, що дані постійно записуються на ті самі частини флеш-носія.
Для пристроїв із вбудованою системою Windows, таких як багато кіосків, знайдених у громадських місцях (наприклад, Walmart, Kroger тощо), де ви можете час від часу бачити випадковий BSOD, конфігурація не може бути виконана дуже багато, оскільки вони попередньо розроблені з конфігураціями, які ніколи не змінюються. Зміни відбуваються лише до того, як у більшості випадків відбувається запис мікросхеми. Все, що потрібно зберегти, наприклад, ваш платіж у продуктовий магазин, здійснюється через мережу до баз даних магазину на сервері.
Наступна відповідь від Journeyman Geek:
Відповідь завжди була «ні», оскільки кількість записів, необхідних операційній системі, швидко їх зносить.
Нарешті вони стали економічно вигідними для загального користування. Те, що “знос” є єдиною проблемою, це трохи припущення. Існували системи, що працювали без твердотільної пам'яті протягом значного періоду часу. Багато людей, які створювали автомобільні путери, завантажувались із карт CF (які були електрично сумісні з PATA і їх було тривіально встановлювати порівняно з жорсткими дисками PATA), а промислові комп'ютери мали невеликий надійний флеш-накопичувач.
Тим не менш, варіантів для пересічної людини не було багато. Ви можете придбати дорогу CF-карту та адаптер для ноутбука або знайти крихітний, дуже дорогий промисловий диск на модулі для робочого столу. Вони були не дуже великими в порівнянні з сучасними жорсткими дисками (сучасні IDE DOM перевершують 8 ГБ або 16 ГБ). Я майже впевнений, що ви могли отримати твердотільні системні диски, налаштовані ще до того, як стандартні твердотільні накопичувачі стали звичними.
Наскільки я знаю, насправді не було жодних універсальних / магічних удосконалень у вирівнюванні зносу. У той час як ми переходили від дорогого SLC до MLC, TLC і навіть QLC, поряд із меншими розмірами технологічних процесів (все це нижча вартість з деяким вищим ризиком зношування), відбувалися поступові вдосконалення. Flash став набагато дешевшим.
Також було кілька альтернатив, які не мали проблем із зносом. Наприклад, запуск всієї системи з ПЗУ (це, можливо, твердотільний накопичувач) та оперативної пам'яті, що підтримується акумулятором, що використовували багато ранніх твердотільних накопичувачів та портативних пристроїв, таких як Palm Pilot. Жодне з них не є поширеним сьогодні. Жорсткі диски похитнулися порівняно із скажем, оперативна пам'ять із підтримкою батареї (занадто дорога), ранні твердотільні пристрої (дещо дорогі) або селяни з прапорами (ніколи не потрапляв через жахливу щільність даних). Навіть сучасна флеш-пам'ять є нащадок швидко стираються еепромів і eeproms використовуються в електронних пристроях для зберігання таких речей, як прошивки протягом багатьох століть.
Жорсткі диски просто знаходились на гарному перетині великого обсягу (що важливо), низької вартості та відносно достатньої пам’яті.
Причиною того, що ви знайдете eMMC в сучасних комп'ютерах низького класу, є компоненти порівняно дешеві, досить великі (для настільних операційних систем) за цю ціну, і вони мають спільність із компонентами мобільних телефонів, тому їх виготовляють оптом із стандартним інтерфейсом. Вони також дають велику щільність зберігання для свого обсягу. Враховуючи, що багато з цих машин мають мізерні 32 Гб або 64 Гб накопичувачі, нарівні з жорсткими дисками більшої частини десятиліття тому, вони є розумним варіантом для цієї ролі.
Нарешті ми досягли точки, коли ви можете зберегти розумний обсяг пам’яті доступно та з розумною швидкістю на eMMC та флеш-пам'яті, саме тому люди вибирають їх.
Є що додати до пояснення? Звук у коментарях. Хочете прочитати більше відповідей від інших досвідчених користувачів Stack Exchange? Ознайомтесь із повним обговоренням тут .
Кредит зображення: Мартін Волтрі (Flickr)
