Está chegando aquela época do ano em que muita gente pensa nos presentes que quer ganhar, dar aos amigos e familiares ou comprar para si mesmo. Embora eu não deseje escrever um guia de presentes de Natal tecnológicos (ou será que..?), um recente upgrade que fiz em meu laptop pessoal me deixou muito satisfeito, e agora vou compartilhar as informações que coletei a fim de facilitar o uso desta nova tecnologia por outras pessoas.

O upgrade foi a troca do HD por um SSD. Apesar do menor tamanho (120 GiB no SSD contra 320 GB no HD), os resultados foram absolutamente satisfatórios. Por exemplo, o mais famoso benchmark-que-não-mede-nada, o tempo de boot do sistema operacional, caiu de aproximadamente 20 segundos para 5,0 segundos.

E aqui inicio esta série de dois artigos, sendo o primeiro uma apresentação da tecnologia e o segundo uma série de sugestões de como aproveitar melhor seu SSD para uso em um sistema desktop (isto inclui laptops) com GNU/Linux.

Vantagens práticas do SSD

Dizem que trocar um HD por um SSD é o melhor upgrade que você pode fazer em qualquer máquina atual. A razão para esta afirmação é que computadores de uso típico são limitados, acima de tudo, por I/O. Então, de nada adianta ter uma CPU com o dobro de gigahertz ou o triplo do número de núcleos quando o verdadeiro motivo da lentidão do seu sistema é a vagarosa transferência dos blocos de dados do seu disco rígido para a memória RAM.

O SSD emprega algumas técnicas simples, mas eficazes, para acelerar esse tipo de acesso:

• Tempo de acesso: Num disco giratório, as cabeças de leitura precisam aguardar que os blocos desejados passem sob elas. Aguardar. Enquanto isto não acontece, os dados desejados simplesmente não estão disponíveis. Geralmente, esses tempos de acesso em discos mecânicos giram na faixa de poucos milissegundos. Já num SSD, o tempo de acesso é inferior a um décimo de milissegundo e é bem mais constante, pois todos os dados estão em células de memória acessíveis sem necessidade de aguardar qualquer deslocamento. O resultado é que as leituras aleatórias de dados, grande calcanhar-de-aquiles dos discos mecânicos, são extremamente velozes em SSDs.

• Energia: Um HD giratório necessita de energia para manter sua rotação. Quando entra em estado de economia de energia, o sistema operacional pode ordenar que o disco pare de girar. Com o disco parado, caso seja necessário consultar algum dado nele, serão precisos alguns segundos para ele retomar a rotação e voltar à atividade. Já o SSD requer apenas energia suficiente para acessar suas células de memória flash. Se for desligado pelo sistema para poupar energia, bastarão alguns milissegundos para que ele retome a atividade e retorne eventuais dados solicitados. Portanto, se você trocar o HD do seu notebook por um SSD, ele certamente aguentará mais tempo fora da tomada. A diferença pode ser de alguns minutos ou até uma hora, dependendo do seu regime de uso do HD/SSD.

• Velocidade de acesso: Discos mecânicos saem-se bem nos testes de velocidade de leitura sequencial, pois estes não são (significativamente) afetados pelos tempos de acesso. Os mais velozes HDs de notebook alcançam 100 MB/s, mas apenas nas partes mais externas do disco, pois as partes internas possuem velocidade linear inferior. Embora o throughput de uma única célula de memória flash talvez seja menor que o de um HD, os SSDs podem empregar à vontade o paralelismo e ler de uma só vez os dados em múltiplas células, obtendo desempenho muito superior ao de HDs mecânicos. Um SSD ultrapassa facilmente a barreira dos 200 em leituras sequenciais e alguns testes chegam aos 390 MB/s. Melhor ainda, SSDs oferecem a mesma (alta) velocidade em qualquer área do espaço de armazenamento.

• Resistência a vibrações: Se você não possui um SSD, nem experimente sacudir seu notebook ou chutar seu desktop (sem querer, claro) enquanto a máquina estiver acessando o disco. Caso a cabeça de leitura encoste na superfície do disco, lá se vão ambos. E, com eles, os dados gravados. Num SSD, fique à vontade para chacoalhar a máquina como em um interrogatório. Ela não vai ceder à pressão; seus dados continuarão sendo lidos e gravados no disco sem percalços.

Desvantagens do SSD

Neste momento, o SSD possui duas desvantagens:

• Manter espaço livre: Como as células de um SSD possuem um número finito e relativamente pequeno de gravações (10 mil, segundo Anand Lal Shimpi), é importantíssimo manter seu SSD abaixo dos 80% de ocupação. Se possível, reduza esse valor para 60% e seja ainda mais feliz. Além da maior durabilidade (pense em séculos), isto ajudará seu SSD a manter as altas velocidades de leitura e gravação.

• Preço: Considerando apenas dispositivos SATA, os SSDs custam aproximadamente US$ 2,00 por GB, enquanto que HDs tradicionais de 2,5 polegadas nem chegam a US$ 0,20 por GB.

Como escolher seu SSD

Como nova tecnologia, os SSDs avançam muito rapidamente. A cada mês, as versões antes moderníssimas dos produtos se tornam ultrapassadas (embora nem sempre mais baratas) e surgem novos modelos de dispositivos.

Um sinal do crescimento e amadurecimento do mercado de SSDs é a recente onda de aquisições entre empresas fabricantes de firmwares controladores e montadoras de dispositivos.

Diante desta constante (r)evolução no mercado, fico "à vontade para não me sentir confortável" em sugerir uma marca ou modelo de SSD. O que sugiro, em vez de algo fixo, é que você confira os inúmeros benchmarks e análises publicados em sites especializados.

Substituir ou acrescentar?

Como os SSDs são mais caros que HDs tradicionais, o seu primeiro SSD provavelmente terá menos espaço que o(s) HD(s) já instalado(s) na máquina. Problema? Não necessariamente.

A grande maioria dos SSDs à venda no mercado possui o mesmo tamanho dos HDs "de laptop", isto é, 2,5 polegadas. Todos utilizam o padrão SATA, com conectores de alimentação e dados exatamente na mesma disposição dos discos tradicionais de 3,5 e 2,5 polegadas. Neste ponto, portanto, um SSD atual é idêntico a um HD de 2,5 polegadas.

Se seu laptop tiver uma tela de 17", é possível que ele tenha espaço dentro do gabinete para mais um disco. No caso de um desktop, este espaço é quase certo. Acrescentar um SSD a um computador já montado é facílimo, pois os dispositivos mais fáceis de encontrar já possuem interface SATA idêntica à do(s) HD(s) que você já possui.

No caso de um laptop com tela menor que 17", optar por um SSD significará retirar o HD de dentro do gabinete do laptop. Se for este o seu desejo, o melhor é acionar o suporte técnico do fabricante do seu laptop e se informar sobre as formas de fazer esse procedimento sem violar a garantia da máquina. Caso contrário, você perderá irrevogavelmente a garantia do equipamento e precisará de conhecimento e certa experiência com este tipo de operação.

Alerta de gambiarra: Certa vez, um aluno me apresentou uma solução engenhosa e até elegante para o problema do espaço para apenas um HD/SSD no laptop. Ele inseriu o HD original de 2,5 polegadas em um case alimentado via USB e grudou o case à tampa do laptop com um velcro (um dos lados do velcro colado à tampa do laptop e o outro colado à superfície inferior do case). Se você se interessar por esta solução, não deixe de usar um cabo USB curto, para que não fique sempre pendurado e propenso a puxões que fatalmente prejudicarão a solução. Os cabos USB fornecidos com modems 3G normalmente têm o tamanho perfeito para esta aplicação.

Com USB 3.0 e Thunderbolt, o teor de gambiarrice dessa solução vai até diminuir!

SATA I, II ou III?

Se o HD é o gargalo do sistema moderno, sua troca por um SSD irá apenas transferir o gargalo para outro ponto — afinal, este é sempre o princípio do tuning. Cuidado para o novo gargalo não ser a sua controladora SATA:

Padrão SATA	Taxa de transferência máxima
SATA I	1.5 Gbps, ou 150 MB/s na prática
SATA II	3.0 Gbps, ou 300 MB/s na prática
SATA III	6.0 Gbps, ou 600 MB/s na prática

Os modos SATA II e SATA III são 100% interoperáveis, de forma que dispositivos de ambos os padrões convivem em harmonia com os dois tipos de controladoras. Porém, o desempenho final do disco será limitado pelo componente mais lento.

Não consegui testar nenhum dispositivo SATA II ou III em controladoras SATA I, de forma que não posso assegurar seu funcionamento.

Os SSDs mais modernos utilizam o padrão SATA III. No entanto, ainda é possível encontrar muitos modelos SATA II. Se você pretende levar seu SSD para o seu próximo computador, prefira os dispositivos SATA III, embora talvez sejam um pouco mais caros.

Não se esqueça de conferir também o suporte à versão do padrão SATA no seu computador!

Procure essa informação no manual do equipamento ou no site do fabricante. Só ele pode ter certeza sobre esse suporte.

Um comando que pode ajudar a conferir os modos SATA suportados pela sua controladora é:

  $ dmesg |grep 'SATA link up'

Numa máquina com controladora SATA II, a saída seria:

  ata1: SATA link up 3.0 Gbps

Há também uma leve correlação entre o modelo da CPU do seu laptop e o suporte aos modos SATA:

Modelo da CPU	Controladora SATA (não é uma regra)
Intel Core 2	SATA I
Intel Core i[357] da primeira geração	SATA II
Intel Core i[357] da segunda geração	SATA III

ATENÇÃO: Esta correlação não é uma regra.

Firmware

Como a memória flash possui um número limitado de gravações suportadas, é preciso distribuir as operações entre as células de memória de forma a evitar seu desgaste desigual, mesmo que um único arquivo do seu disco sofra muito mais gravações do que os demais.

Uma forma de evitar este problema seria utilizar sistemas de arquivos projetados especificamente para dispositivos NAND flash, como LogFS, JFFS2, UBIFS e NILFS, todos já incluídos no kernel Linux há mais de um ano. No entanto, os SSDs SATA escondem do sistema operacional o acesso bruto à memória. Para o sistema operacional, o dispositivo se comporta como um HD tradicional.

Nos SSDs SATA, quem se encarrega de distribuir cautelosamente a gravação pelas células de memória é o firmware instalado no próprio SSD. Esse firmware é instalado pelo fabricante do dispositivo e, dada a rápida evolução dos fabricantes de firmware, há atualizações com certa frequência.

Prefira os SSDs cujos fabricantes disponibilizem ferramentas de atualização do firmware para Linux. A única forma de verificar isto é entrando no site de cada fabricante de SSD.

No caso do meu SSD, assim que ele chegou já havia uma atualização do firmware. Aproximadamente um mês depois, o fabricante disponibilizou uma nova atualização.

É uma boa ideia atualizar o firmware do seu SSD assim que você o instalar, antes mesmo de gravar qualquer dado nele. Geralmente, não se perde o conteúdo do disco mediante uma atualização, mas pode haver exceções. Backups são sempre uma obrigação, mesmo sem você instalar um SSD. ;)

O comando TRIM

SSDs não são capazes de sobrescrever bits. Em vez disto, cada bit alterado requer a re-escrita de todo um bloco, chamado de erase block. Quando um arquivo é apagado, o sistema de arquivos pode emitir ao SSD um comando (chamado TRIM) para descartar os blocos sob esse arquivo.

O comando TRIM, portanto, informa ao SSD quais blocos não estão mais em uso e podem ser reutilizados quando necessário. Isto reduz o desgaste das células de memória com gravações desnecessárias em blocos que já não estão mais em uso.

Prefira SSDs com suporte ao comando TRIM. Felizmente, a grande maioria, senão a totalidade dos SSDs atuais, oferece suporte ao TRIM.

No próximo artigo, veremos também como ativar esse suporte no lado do sistema de arquivos.

Próxima etapa: Ativar!

No próximo artigo, veremos como preparar seu sistema operacional GNU/Linux para utilizar ao máximo os benefícios do SSD e evitar seu desgaste prematuro.

Cobriremos detalhes de parâmetros de formatação e montagem do sistema de arquivos e também ajustes no sistema de I/O (ioschedulers) e memória virtual.

Até lá!

Outros links interessantes

• SSDs na Wikipédia, incluindo uma tabela comparativa com HDs mecânicos
• Introdução técnica aos SSDs, no AnandTech
• Opinião de Anand Lal Shimpi sobre a aquisição da SandForce pela LSI
• Outra opinião de Anand Lal Shimpi, desta vez sobre a aquisição da Indilinx pela OCZ e o primeiro SSD filho desta união

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