Activer et calculer le surprovisionnement SSD (Over-provisioning)

Les disques SSD ont vu le jour dans les années 1950 et sont aujourd’hui devenus monnaie courante. De nombreux utilisateurs ont une connaissance de base de ce type de disque, mais le concept de surprovisionnement SSD (SSD Over-provisioning – OP) est encore confus.
En réalité, ce concept peut s’appliquer à n’importe quelle périphérique de mémoire flash.

Cet article complet détaille ce qu’est surprovisionnement et explique pourquoi il est nécessaire.
Enfin vous trouverez des formules pour calculer cette capacité d’espace disque supplémentaire.

Qu’est-ce que le surprovisionnement SSD

Le surprovisionnement (parfois orthographié OP, over provisioning ou overprovisioning) est la différence entre la capacité physique d’un SSD et la capacité logique présentée par le système d’exploitation (OS) comme disponible pour l’utilisateur.
Le surprovisionnement est représenté par un pourcentage de capacité supplémentaire par rapport à la capacité disponible pour l’utilisateur.

Le surprovisionnement est un espace d’échange permanent pour le contrôleur du SSD afin de gérer l’ensemble du trafic de données et le stockage des SSD.

Pour bien comprendre son intérêt, il faut comprendre le fonctionnement d’un SSD.
Un SSD est composé de mémoire flash NAND.
Chaque mémoire flash se compose de plusieurs blocs et chaque bloc comprend environ 128 pages.
Les données sont écrites par unités appelées pages (composées de plusieurs cellules). Cependant, la mémoire ne peut être effacée que par unités plus grandes appelées blocs (composés de plusieurs pages).
Si les données de certaines pages du bloc ne sont plus nécessaires, seules les pages contenant de bonnes données dans ce bloc sont lues et réécrites dans un autre bloc vide précédemment effacé.
Il s’agit d’un processus appelé garbage collection (GC).

Le processus de collecte des déchets implique la lecture et la réécriture des données dans la mémoire flash. Cela signifie qu’une nouvelle écriture de l’hôte nécessitera d’abord une lecture de l’ensemble du bloc, une écriture des parties du bloc qui contiennent encore des données valides, puis une écriture des nouvelles données, ce qui peut réduire considérablement les performances du système

Tous les disques SSD intègrent un certain niveau de garbage collection, mais ils peuvent différer quant au moment et à la vitesse d’exécution du processus.
Le garbage collection joue un rôle important dans l’amplification de l’écriture sur le disque SSD.

Pour résoudre ce problème, lors de la programmation du micrologiciel, les fabricants allouent un certain pourcentage de la capacité d’un disque SSD pour des opérations d’écriture supplémentaires ; cette capacité supplémentaire de surprovisionnement est appelée « over-provisioning« . Ce processus crée un espace d’échange permanent pour le contrôleur du SSD afin de gérer l’ensemble du trafic de données et le stockage des SSD.

Quels sont les avantages du surprovisionnement SSD

Voici les principaux intérêts de ce mécanisme :

• Réduire le temps nécessaire à la collecte des déchets (Garbage Collection) : ce mécanisme crée des blocs libres pour stocker temporairement des données tout en effaçant les blocs de données non valides. Dans ce cas, le surprovisionnement fournit aux contrôleurs l’espace libre supplémentaire nécessaire pour déplacer les données et permet une exécution plus rapide
• Amélioration des performances du SSD : L’OP offre au contrôleur flash un espace tampon supplémentaire pour gérer les cycles P/E et garantir qu’une opération d’écriture aura un accès immédiat à un bloc pré-effacé. Ainsi, l’overprovisioning augmente les performances des disques SSD et les maintient même dans le temps
• Augmenter la durée de vie des SSD : L’OP peut faire fonctionner les disques SSD de manière plus intelligente, de sorte que l’usure des disques SSD soit minimisée
• Réduction de la consommation d’énergie : Les contrôleur de disques SSD peut fonctionner rapidement, ce qui permet de réduire la consommation d’énergie des appareils pour accomplir les tâches.

De ce fait, certains utilitaires peuvent vous alerter lorsque l’espace SSD est trop faible.

Comment activer le surprovisionnement SSD (SSD Over-provisioning)

Pour activer ce mécanisme, utilisez l’utilitaire du constructeur du SSD :

• SSD Samsung Magician
• Intel Memory and Storage Tool (GUI)
• Crucial Storage Executive
• Kingston SSD Manager

Voici comment activer le surprovisionnement SSD (SSD Over-provisioning) :

• Lancez l’utilitaire et cherchez l’option dédiée
• Sélectionnez le SSD (si vous en avez plusieurs)
• Appliquez les paramètres d’Over Provisioning. Indiquez soit la taille d’espace, soit le pourcentage. Pour plus de détails suivez le paragraphe suivant de ce tutoriel

Comment calculer le surprovisionnement SSD

Pour bien comprendre, voici les termes utilisés :

• Capacité physique : la taille physique de votre SSD
• Capacité de l’utilisateur : l’espace disque que l’utilisateur peut utiliser pour stocker ses données
• % de surprovisionnement : est le pourcentage de surprovisionnement appliqué au disque

Calculer la taille du surprovisionnement en Go (Méthode 1)

La première méthode consiste à déterminer l’espace disque nécessaire pour le surprovisionnement.
Pour cela, vous pouvez appliquer la formule suivante :

Taille du SSD - (Taille du SSD * surprovisionnement en %)

Par exemple, pour un SSD de 512 Go, si on applique un surprovisionnement de 30%, on obtient :

512 Go * 0.3 = 153.6 Go

Enfin pour calculer la capacité utilisateur, on retranche celle-ci à la taille physique du SSD :

512 Go - 153.6 Go = 358.4 Go

Calculer la taille du surprovisionnement en pourcentage (Méthode 1)

Pour calculer le surprovisionnement en pourcentage, utilisez la formule suivante :

(Capacité physique - Capacité de l'utilisateur) / Capacité de l'utilisateur) * 100

Par exemple, lorsque 60 Go d’un disque SSD de 64 Go sont utilisés comme capacité utilisateur, 4 Go sont alloués au PO et le PO (%) est d’environ 7 % :

((64 - 60) / 60) * 100 = 6,6%

Tableau de référence des tailles de surprovisionnement

Capacité physique	Capacité de l’utilisateur	% de surprovisionnement	Classe d’application
64GB	60GB	7%	Lecture intensive
96GB	90GB	7%	Lecture intensive
128GB	120GB	7%	Lecture intensive
128GB	100GB	28%	Plus d’écriture intensive
256GB	240GB	7%	Lecture intensive
256GB	200GB	28%	Plus d’écriture intensive
512GB	480GB	7%	Lecture intensive
512GB	400GB	28%	Plus d’écriture intensive
1024GB	960GB	7%	Lecture intensive
1024GB	800GB	28%	Plus d’écriture intensive
2048GB	1800GB	14%	Lecture intensive
2048GB	1600GB	28%	Plus d’écriture intensive