SSDのイレースブロック

最終更新日 2023年09月07日

基礎

JEDEC SSD Specifications Explained より引用します。

Erase block - The smallest addressable unit for erase operations, typically consisting of multiple pages.

SSDのイレースブロックとは、データを消去する操作でアドレス指定可能な最小単位です。通常は複数のページで構成されています。SSDではページ単位では消去できずイレースブロック単位では消去できます。

サイズがモデルによって異なる

イレースブロックのサイズもページのサイズもモデルによって異なります。2ギガビットかつSLCのNAND型フラッシュメモリーチップの某モデルを例に挙げると、イレースブロックのサイズが131,072バイト、スペアエリアも含めると135,168バイトです。下記で詳しく書きます。

ページのサイズ

ページのサイズが2,048バイトです。厳密にはデータエリアが2,048バイト、スペアエリアが64バイト、合計2,112バイトです。

イレースブロックのサイズ

イレースブロックが64ページで構成されています。イレースブロックのサイズが2,048(バイト/ページ)×64ページ＝131,072バイトです。スペアエリアも含めると2,112(バイト/ページ)×64ページ＝135,168バイトです。

NAND型フラッシュメモリーチップのサイズ

NAND型フラッシュメモリーチップのサイズが2ギガビットになるか確かめます。NAND型フラッシュメモリーチップが2,048イレースブロックで構成されています。NAND型フラッシュメモリーチップのサイズが131,072(バイト/イレースブロック)×2,048イレースブロック＝268,435,456バイト＝268,435,456バイト×8(ビット/バイト)÷1,024÷1,024÷1,024＝2ギガビットです。スペアエリアも含めると135,168(バイト/イレースブロック)×2,048イレースブロック＝276,824,064バイト＝276,824,064バイト×8(ビット/バイト)÷1,024÷1,024＝2,112メガビットです。

イレースブロックを多くするメリット、デメリット

イレースブロックの数を多くするほどSSDの容量が大きくなるメリットがあります。しかし、イレースブロックを管理するSSDのコントローラーにかかる負荷が高くなり、使用するSSDのバッファーの容量が大きくなるデメリットがあります。

コントローラーの性能が低すぎたり、バッファーの容量が不足したりすると、SSDの性能が低下します。そうならないようにコントローラーの性能を高め、バッファーの容量を大きくしています。

OSでファイル消去してもSSDに残る

例えばOSで扱う1つのファイルに注目します。このファイルのデータが1つのイレースブロックの全ページに書き込まれているとします。OSでファイルを消去します。まだイレースブロックの全データは残っています。ここでイレースブロックの全データも消去できそうです。

しかし、SSD側ではOSでファイルを消去したことを知らず知ることもできません。イレースブロックのデータがファイルのデータであることすら知りません。そのため、OSでファイルを消してもイレースブロックにはファイルのデータが残っており、空きイレースブロックになりません。

ファイルを住宅に例えると、OSでファイルを消すことは地図上で住宅を消すことです。それでも住宅自体が残っているようにSSDにはファイルが残っています。ファイルのデータが残っているイレースブロックに対し新たにデータを書き込むために、イレースブロックの全データが消去されるとSSDからもファイルが消去されます。

トリムによりOSが消去したファイルの情報をSSDに送る

トリムと呼ぶ機能が登場しました。トリムによりOSが消去したファイルに関する情報をSSDに送り、そのファイルのデータがあるイレースブロックの全データを消去できるようになりました。トリムのおかげでイレースブロックのデータ消去と空きイレースブロックを増やす効率がよくなりました。

・【元麻布春男の週刊PCホットライン】SSDの寿命 - PC Watch(2009/04/20公開記事)
・【元麻布春男の週刊PCホットライン】SSDの寿命を長持ちさせるには - PC Watch(2009/04/23公開記事)
・SSDの内部構造と動作をみる：福田昭のストレージ通信（11）（2/2 ページ） - EE Times Japan(2014/09/16公開記事)
・使い込むと遅くなっていくSSD、上書きできずに空きブロック不足に（2ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2023/05/19公開記事)

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