Оптимизация Ubuntu (и прочих Linux-ов) под SSD
Доброго времени суток всем читающим. В данной мини-статье мне хотелось бы собрать и рассмотреть основные моменты оптимизации работы (и, конечно, продления жизненного цикла ) твердотельных накопителей. Практически всю информацию можно легко найти в сети, но тут я попытаюсь упомянуть пару подводных камней.
Первое, с чего стоит начать — это выбор файловой системы. Если система на десктопе — то особо вопросов не возникает — брать журналируемую ext4 — у которой масса преимуществ перед остальными ФС. Да, будет больше циклов записи на носитель, но будет гарантия того, что в случае сбоя питания вы не потеряете данные. На ноутбуках, нетбуках — имеются батареи, и вероятность отключения из-за потери питания — практически нулевая (но, конечно, всякое бывает), в связи с чем журналирование, обычно рекомендуют отключать. Если это очень хочется сделать, то после установки системы грузимся с liveCD, и пишем в терминале
Другие способы не рекомендуются — потеряете поддержку TRIM. Также не стоит отключать журнал, добавляя параметр «writeback» в конфигурацию fstab — система не запустится из-за ошибки монтирования (если до этого был включен трим).
Следующее, что нужно учесть — файл подкачки. Под моим никсом (сейчас — убунту 11.04) обычно пишется код, смотрятся фильмы в HD и активно серфится интернет. За это время файл подкачки не понадобился ни разу, максимальное потребление ОЗУ было 1Гб, из 2х доступных в нетбуке.
Если Ваш сценарий использования системы подобен моему, или у Вас не десктоп — файл подкачки не нужен. Иначе стоит его перенести на HDD. Если журналирование еще можно оставить, ввиду его относительной безобидности, то своп-раздел — однозначно зло, сжирающее как ограниченные циклы перезаписи, так и недешевые гигабайты, количеством которых современные SSD пока не могут похвастаться.
Ну вот, система поставлена — можно заниматься оптимизацией! Самый первый шаг — включение TRIM — главная технология, которая должна продлить жизнь и распределить нагрузку SSD.
Делается очень просто — открываем fstab (например так)
gksudo gedit /etc/fstab
ищем строчки
«UUID=[NUMS-AND-LETTERS] / ext4 errors=remount-ro 0 1»
и заменяем на
«UUID=[NUMS-AND-LETTERS] / ext4 disсard,errors=remount-ro 0 1»
Обычно по умолчанию трим отключен, но выкладываю способ проверить — заходим под рут и выполняем команды
1. dd if=/dev/urandom of=tempfile count=10 bs=512k oflag=direct //запись 5Мб рандомных данных
4. rm tempfile //Теперь удалим временный файл и синхронизируем ФС:
5. sync
Повторяем пункт 3 — и смотрим на вывод консоли. Если выведутся нули — то трим работает. Если вы исправили fstab, перезагрузились, но трим не активировался — ищите ошибки в неверном отключении журналирования.
Далее стоит вспомнить о том, что наш никс очень любит вести разнообразные логи. И либо перенести их на HDD, либо держать в ОЗУ до перезагрузки системы. Я считаю, что если у Вас дома не сервер — то оптимален второй вариант, и реализуется он добавлением в fstab следующих строчек
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
tmpfs /var/tmp tmpfs defaults 0 0
tmpfs /var/lock tmpfs defaults 0 0
tmpfs /var/spool/postfix tmpfs defaults 0 0
По умолчанию, после каждого открытия файла — система оставляет отметку времени последнего открытия — лишние операции записи. Отучить просто — добавить в fstab перед параметрами
disсard,errors=remount-ro 0
еще парочку опций —
relatime,nodiratime Первая разрешает записывать только время изменения (порой необходимо для стабильной работы некоторых программ), вторая — отменяет запись времени доступа к директориям. В принципе, вместо relatime можно поставить и noatime, который вообще ничего не будет обновлять.
После этого стоит настроить отложенную запись — ядро будет копить данные, ожидающие записи на диск, и записывать их либо при острой необходимости, либо по истечении таймаута. Я ставлю таймаут на 60 секунд, кто-то — на 150.
Для этого открываем /etc/sysctl.conf и добавляем параметры
vm.laptop_mode = 5 // Включение режима
vm.dirty_writeback_centisecs = 6000 время в сСк. Т.е. 100ед = 1секунда
И, напоследок, отключаем I/O планировщик, который был когда-то нужен для лучшего позиционирования головок HDD. Для этого заходит в конфиг граба /etc/default/grub
и в строчку
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=«quiet splash» вставляем параметр elevator=noop
По пути можно убрать ненужный и малоинформатиынй сплэш-скрин, сократив время старта системы еще на секунду, просто убрав quiet splash.
Вот, в общем основные моменты. Дальше стоит проявить фантазию — например, перенести куда-нибудь, или вовсе отключить кеш браузеров и тд. В награду за проделанные манипуляции Ваш SSD прослужит вам верой и правдой, и с каждым стартом будет радовать хорошей скоростью.
Настройка Ubuntu для работы с SSD
Содержание
Просьба к редакторам тоже там отписываться
Настройка Ubuntu для работы с SSD
Настройка /etc/fstab
/etc/fstab – один из важных файлов ОС, который исполняется во время загрузки системы. В нем описаны какие разделы накопителей и как именно монтируется в файловую систему ОС. Открываем:
Отключаем swap
Если уж SSD приобретен, то вполне можно добавить памяти в машину и отключить swap. Для этого будет достаточно уже 4GiB (используйте утилиты free и top, чтобы узнать сколько памяти потребляет ОС) Если памяти достаточно, ставим систему без свопа или отключаем его, если система уже установлена.
Комментируем (#) строку со словом swap
Для систем, у которых systemd надо еще отключить службу
Если же памяти для задач ОС маловато, то пробуем настроить приоритет использования swap
Опции монтирования
Как видим BTRFS хорошо приспособлена для SSD. Ранее BTRFS имела проблемы с производительностью, особенно при установке пакетов. Сейчас, на свежих ядрах 4.* я не вижу этой проблемы, работает быстро.
Кэш apt в ОЗУ
Дефрагментация BTRFS со сжатием файлов
Для выполнения нужно загрузиться в живую сессию, примонтировать раздел с BTRFS и применить команду дефрагментации со сжатием:
Отключение дискового кэша в браузерах
1) Mozilla Firefox
Правка → Настройки → Дополнительные → Сеть → Поставить галочку «Отключить автоматическое управление кэшем» → Установить значение в 0.
2) Opera
Ctrl + F12 → Расширенные → История → Дисковый кэш → Отключено
3) Chromium/Google Chrome
Настройки → Дополнительные инструменты → Инструменты разработчика ( Ctrl + Shift + I ) → Настройки (значек шестеренки) → поставить галочку Disable cache (while DevTools is open)
Ещё один блог сисадмина
воскресенье, 6 сентября 2020 г.
Оптимизация Linux при использовании SSD
Изменение планировщика ввода-вывода
По умолчанию Linux использует планировщик ввода-вывода cfq, который стремится упорядочить блоки данных так, чтобы уменьшить количество позиционирований головки с дорожки на дорожку диска. Для SSD это не имеет смысла, но приводит к задержке мелких операций ввода-вывода. Вместо планировщика cfq рекомендуется использовать планировщик deadline, который стремится сократить время ожидания выполнения каждой из операций ввода-вывода.
Размер страницы
Коэффициент усиления записи можно несколько уменьшить, если операционная система знает о размере страниц. В таком случае операционная система будет объединять изменения в смежных логических секторах, принадлежащих одной и той же странице, в одну операцию записи.
Например, по данным SMART размер логического сектора диска равен 512 байтам, а размер страницы равен 4096 байт:
Убедиться в том, что ядро операционной системы Linux знает о размере физического сектора, можно следующим образом:
Увеличение резерва страниц
Т.к. каждая страница SSD имеет ограниченный ресурс перезаписи, контроллер SSD в общем случае не записывает изменившиеся данные в ту же страницу, а использует другую. Чтобы с точки зрения операционной системы записанные данные оставались доступными по тому же адресу, контроллер использует специальный каталог соответствия страниц, который отображает линейное адресное пространство диска в реальные страницы. Чем больше неиспользуемых страниц имеется в распоряжении контроллера, тем больше у него возможностей выбирать наименее изношенные страницы для очередной операции записи, тем больше возможностей для уменьшения количества операций очистки блоков.
Часть общего объёма страниц диска закладывается в резерв. Напрмер, SSD объёмом 480 Гигабайт может иметь реальный объём 512 Гигабайт, а разница используется как раз для равномерного использования ресурса всех страниц.
Кроме того, в файловой системе может иметься свободное место, не занятое никакими данными. Это свободное место на SSD можно приобщить к резерву. Для этого операционная система может сообщать диску о неиспользуемых ею страницах при помощи ATA-команды TRIM. Для этого SSD должен поддерживать операцию TRIM, а файловая система должна поддерживать опцию монитрования discard.
Проверить наличие поддержки TRIM в SSD можно при помощи утилиты hdparm:
Вторая строчка означает, что секторы, над которыми произведена команда TRIM, при попытке чтения будут возвращать нули. Другим возможным режимом может быть «Deterministic read after TRIM», когда при чтении возвращаются не нули, а какая-то другая всегда одинаковая последовательность данных.
Если на странице руководства man mount среди опций интересующей файловой системы имеется опция discard, то файловую систему можно перемонтировать с поддержкой этой опции.
Сначала посмотрим, с какими опциями смонтирована файловая система:
Перемонтируем файловую систему, добавив к списку опций remount и discard:
Убеждаемся, что новая опция добавилась к текущему списку:
Чтобы отключить опцию discard, можно повторить процедуру перемонтирования, указав вместо опции discard опцию nodiscard.
Чтобы при перезагрузке операционная система монтировала файловую систему с опцией discard, нужно добавить её к списку опций монитрования в файле /etc/fstab. Например, строчка монтирования может выглядеть следующим образом:
Чтобы сообщить диску о неиспользуемых секторах, которые были освобождены до включения опции discard, или при отключенной опции discard, можно воспользоваться командой fstrim:
Кроме увеличения ресурса диска, использование TRIM и discard может приводить к увеличению скорости операций записи и чтения. Т.к. у контроллера есть в распоряжении много очищенных блоков, ему не придётся тратить время на их очистку для записи новых данных. При этом операция очистки блока может выполняться в фоновом режиме, когда SSD не занят выполнением операций чтения или записи.
Активация discard (TRIM) на Linux для SSD
Современные накопители данных такие как SSD нуждаются в команде TRIM интерфейса ATA и для этого в ОС построенных на базе ядра Linux предусмотрено два метода управления на уровне файловых систем:
Для включения fstrim достаточно активировать сервис fstrim.service в systemd, но лучше вместо сервиса, который будет висеть в памяти, использовать таймер fstrim.timer который будет запускать еженедельный TRIM.
Пример включения сервиса:
Но этих мер недостаточно, если у вас файловые системы располагаются на томах LVM, а LVM в LUKS игла в яйце, яйцо в утке, утка в зайце :
Первое что нужно сделать, это проверить, что контроллер SATA работает в режиме AHCI, а не IDE, иначе TRIM работать не будет:
Итак, опция discard может устанавливаться:
Мы рассмотрим все эти варианты. Примеры будут даны для дистрибутива Arch Linux и его производных, но я думаю вас не затруднит адаптировать тему к любому другому дистрибутиву Linux.
discard в суперблоке EXT4
Добавляем опцию монтирования discard по умолчанию в суперблок файловой системы EXT4. У меня это три раздела:
discard в fstab
Если это единственная система куда разделы SSD будут монтироваться, то мы можем прописать опцию discard явно в /etc/fstab для автомонтирования разделов, но устанавливать опцию необязательно для EXT4, если она уже была ранее задана в суперблоке.
Также, опцию discard следует добавить для swap раздела:
discard на LVM
В конфигурационном файле /etc/lvm/lvm.conf устанавливаем значение опции issue_discards в значение равное 1 :
Важно отметить, что включение этой опции не пересылает команду TRIM с файловых систем когда на них производятся команды удаления файлов, эта опция посылает команду TRIM только когда производятся манипуляции изменения логического тома, например, через такие команды как lvremove, lvreduce и т.д.
discard для зашифрованного root-раздела
Прежде, чем вы решите включить discard на зашифрованных томах, необходимо оценить риск безопасности утечки метаданных (тип файловой системы, используемое пространство и т. д.) которые могут быть извлечены из физического устройства при его завладении нежелательными лицами, об этом говорит предупреждение в мануале crypttab :
WARNING: This command can have a negative security impact because it can make filesystem-level operations visible on the physical device. For example, information leaking filesystem type, used space, etc. may be extractable from the physical device if the discarded blocks can be located later. If in doubt, do not use it.
Если вы Джеймс Бонд или секретный агент который занимается незаконными делами или работаете с гостайной и рискуете потерять жизнь, то эту опцию нежелательно использовать. В иных случаях, для простого пользователя, который шифрует разделы на устройстве с целью защиты информации от посторонних глаз, защиты себя и своих близких от шантажа неким домашним хакером в случае кражи ноута или устройства, то возможно ли расшифровать данные, если злой хакер получит метаданные файловой системы? Каким уровнем знаний должен обладать этот хакер, чтобы справится с расшифровкой данных? Какова цена? Предлагаю обсудить это в комментариях 🙂
Решением этой проблемы является указать опцию при открытии криптоконтейнера на раннем этапе загрузки в initramfs, а передать эту опцию в initramfs поможет опция в конфигурации загрузчика grub для ядра Linux.
Меняем эту строчку:
Затем необходимо сгенерировать «правильный» конфиг grub’а:
Также проверьте, что у вас образ initramfs скомпилирован с хуком encrypt который позволяет открывать криптоконтейнеры с помощью cryptsetup и он расположен до хука lvm2 :
После внесения изменений в grub систему следует перезагрузить для применения изменений.
discard для других зашифрованных разделов устройства
Формат записи опции в конфигурационном файле вы найдете в мануале: man crypttab
Проверка TRIM
Выполните следующую команду:
Если вы видите нулевые значения в колонках DISC-GRAN (discard granularity) и DISC-MAX (discard max bytes), значит TRIM не работает.
Проверить еще можно командой ручного вызова TRIM:
Если вы видите положительный результат, значит TRIM работает. При полной поддержке TRIM значения должны быть на всех разделах:
Здесь DISC-GRAN равен 512B потому что размер сектора на моём SSD равен 512 bytes. Операционная система посылает команду TRIM контроллеру накопителя с указанием номеров секторов, которые могут быть очищены. Размер вашего сектора можно узнать из следующих команд:
UPDATE 14.04.2020 14:20: Добавил предупреждение использования опции на зашифрованных томах. Спасибо AAngstrom который отметил в комментариях это упущение.
UPDATE 23.04.2020 22:00: Подправил текст, убрал слово «диск» из текста, так как оно не соответствует описываемому в статье устройству. Спасибо vitaliy2
Установка Linux на SSD
Диски, использующие электронные ячейки памяти (SSD — Solid State Drive), мало весят, работают бесшумно и потребляют втрое меньше энергии, чем жёсткие диски (HDD). Однако главная причина их популярности – фантастическая скорость работы. Операционная система загружается быстро, операции с файлами большого размера выполняются значительно быстрее.
Недостаток твердотельных накопителей – износ ячеек. Память деградирует в процессе перезаписи данных. В среднем через 0,5-3 года диск может выйти из строя. Для того, чтобы продлить жизнь накопителя, использование Linux на SSD должно подчиняться определённым правилам. Каким – рассмотрим в этом материале.
Особенности работы SSD
Классические жёсткие диски (HDD) хранят данные в магнитном слое. Для чтения и записи используется позиционируемая магнитная головка. Перемещение считывателя требует какого-то времени, поэтому скорость работы HDD ограничена.
Принцип работы SSD основан на использовании электронных ячеек памяти. Единицу информации хранит заряд внутри транзистора, обращение к ячейкам выполняет контроллер. Задержки при чтении или записи минимальны.
Однако с каждой новой перезаписью ячейка разрушается и перестаёт удерживать заряд. Контроллер постоянно проверяет ячейки и переписывает информацию в исправные блоки. Когда свободное место заканчивается, накопитель приходится заменять.
Инженеры успешно работают над продлением срока службы SSD, но сами пользователи также могут продлив срок жизни накопителя, правильно настроив операционную систему.
В Интернете есть сотни советов, выдаваемых поисковиками по запросу «Установка Linux на SSD», однако мы советуем воспринимать написанное с осторожностью. Остановимся на моментах, способствующих улучшению состояния SSD-хранилища без риска потери данных.
Как установить Linux на SSD?
Внешне установка операционной системы Linux на твердотельный накопитель выглядит так же, как и на магнитный диск. Могут отличаться лишь настройки файловой системы, раздела подкачки и параметры монтирования разделов.
1. Выбор файловой системы
На данном этапе для Unix разработаны специальные файловые системы, учитывающие особенности работы SSD-дисков:
Как видим, выбор богат, поле для экспериментов широкое. Однако если вы спросите, какая файловая система на SSD для Linux будет наилучшей, мы посоветуем остановиться на проверенной годами ext4. Прочие системы продолжают дорабатываться, в них могут быть критические ошибки.
2. Настройка файла подкачки
Оперативной памяти много не бывает. Если у вас её меньше, чем 4 Гб, рекомендуем докупить и установить дополнительные планки. В этом случае файл подкачки будет меньше задействован операционной системой. Отсюда следует резонный вопрос: нужен ли swap для Linux на SSD?
При установке системы мы всё же рекомендуем создать файл подкачки. В тех случаях, когда памяти недостаточно, Linux начинает выгружаться на диск, но не падает. У вас будет шанс обнаружить и выгрузить слишком ресурсоёмкую программу.
Специфика выгрузки сегментов памяти в Linux в файл подкачки регулируется параметром swappiness. По умолчанию его значение равно 60. Чем меньше эта величина, тем сильнее должна быть перегружена система перед началом выгрузки памяти на диск.
Для того, чтобы проверить эти настройки, запустите Terminal и выполните команду:
В нашем случае установлено значение по умолчанию. Для того, чтобы его изменить, необходимо отредактировать файл /etc/sysctl.conf. Откройте файл в редакторе с помощью команды:
sudo nano /etc/sysctl.conf
Перейдите в конец файла, нажав на клавиатуре сочетание Alt-/, и добавьте строку:
Закройте редактор, сохранив изменения в отредактированном файле. Новые настройки вступят в силу после перезагрузки операционной системы.
3. Настройка монтирования в fstab
После того, как установка Linux на SSD завершена, рекомендуется изменить настройки монтирования. Особенностью Unix-систем является наличие специального атрибута у файлов — времени последнего доступа (access time stamp). Этот атрибут перезаписывается каждый раз при обращении какого-либо процесса к файлу. Необходимость атрибута сомнительна, а нагрузка на SSD существенна.
Обновление атрибута времени последнего доступа отключается, если добавить в строку монтирования дисков опцию noatime. Для изменения настроек необходимо отредактировать файл /etc/fstab. Это системный файл, поэтому для его редактирования нужны права суперпользователя:
sudo nano /etc/fstab
С помощью стрелок установите курсор в позицию после обозначения типа файловой системы (ext4) и после пробела впишите ключевое слово noatime. После него поставьте запятую. Обратите внимание, что пробела между запятой и следующим словом быть не должно.
Изменённые строки должны выглядеть так:
UUID=xxxxxxx / ext4 noatime,errors=remount-ro 0 1
UUID=xxxxxxx /storage ext4 noatime,defaults 0 1
4. Настройка TRIM
Настройка SSD в Linux близится к завершению. Остаётся рассмотреть метод TRIM. Так как ячейки памяти изнашиваются, встроенный контроллер каждый раз записывает данные в новые блоки. Когда свободное место подходит к концу, диск начинает притормаживать.
Файлы в операционной системе исправляются, затираются, удаляются. Задача команды TRIM (Data Set Management) – сообщить контроллеру SSD, что те или иные блоки данных уже пусты и в них можно опять записывать информацию.
В Linux команда TRIM по умолчанию выполняется раз в неделю. В случае повышенной интенсивности использования компьютера этого недостаточно, желательно запускать оптимизацию чаще.
Проверьте установки таймера, запускающего выполнение команды TRIM:
systemctl cat fstrim.timer
Убедитесь, что в секции [Timer] значение OnCalendar установлено как weekly (неделя). Для того, чтобы добавить новую настройку, выполните следующие команды:
Теперь откройте созданный файл с помощью редактора Nano:
sudo nano /etc/systemd/system/fstrim.timer.d/override.conf
Добавьте в файл следующие строки:
[Timer]
OnCalendar=
OnCalendar=daily
Закройте редактор, сохранив изменения в отредактированном файле. Для применения настроек перегрузите компьютер или выполните команду:
sudo systemctl daemon-reload
Убедитесь в том, что изменения настроек применены, выполнив команду:
systemctl cat fstrim.timer
Всё в порядке, команда TRIM теперь будет выполняться ежедневно.
Выводы
Твердотельный накопитель работает в 100 раз быстрее, чем магнитный диск, однако также имеется и своя специфика использования. Последние версии Windows или Ubuntu учитывают особенности SSD, поэтому могут быть рекомендованы к использованию с этими устройствами. Для того, чтобы установить Linux на SSD, не нужны какие-то особые знания. Мастер установки подскажет, какие шаги надо выполнить.
Скорость SSD в Linux можно измерить с помощью команды:
В результате выполнения команды на экран будет выведено время загрузки системы. Для продления срока службы SSD с обычных 3-5 до 10 лет вновь установленную систему следует правильно настроить. Не нужно выполнять советы, взятые из непроверенных источников. Достаточно выполнить важные настройки, устраняющие выполнение лишних операций записи на SSD.
