TRIM vs. Garbage Collection – Was ist der Unterschied?

Im Internet und schlechten Marketing-Broschüren liest man öfter, dass die TRIM-Funktionalität für SSDs überflüssig ist, wenn das Laufwerk bereits mit Garbage Collection ausgestattet ist. Wir erklären wieso diese Argumente kompletter Unsinn sind, was der Unterschied zwischen TRIM und Garbage Collection ist und wieso Angelbird-SSDs in diesem Bereich überzeugen können.

Mit dem Siegeszug von SSD-Laufwerken in der letzten Dekade der Unterhaltungselektronik wurden auch viele neue Technologien eingeführt, die teilweise ähnlich funktionieren und deshalb für Verwirrung sorgen. Das beste Beispiel für ein solches Problem sind die beiden Konzepte TRIM und Garbage Collection. Versuchen wir die Verwirrung aufzulösen.

Garbage Collection – Ohne geht es nicht

Garbage Collection ist ein reines Hardware-Feature. Die Garbage Collection läuft im Controller einer SSD ab, ganz unabhängig vom verwendeten Betriebssystem oder der verwendeten Software. Garbage Collection ist außerdem keinesfalls ein Luxus-Feature oder ein Anzeichen für eine gute SSD. Ganz im Gegenteil: Absolut jede Consumer-SSD verfügt über Garbage Collection. Natürlich gibt es aber trotzdem Unterschiede. Manche Controller verfügen über eine effizientere Garbage Collection als andere, an Bord ist sie aber immer, sonst wäre eine SSD schon nach kurzer Zeit extrem langsam und kaum noch zu gebrauchen.

Wie funktioniert Garbage Collection genau?

Um Garbage Collection zu verstehen, muss man wissen wie Daten auf einer SSD abgelegt werden: Das kleinste Datenpaket dass eine SSD speichern kann ist eine sogenannte Seite. 128 oder 256 solcher Seiten werden zu einem Block zusammengefasst, dieser ist dann meistens wenige Megabyte groß.

Das Beschreiben der SSD ist unproblematisch. Hier werden einfach nach der Reihe freie Seiten beschrieben. Problematisch wird es erst, wenn Seiten geändert (also überschrieben) oder gelöscht werden sollen. Im Gegensatz zu einer klassischen magnetbasierten Festplatte kann NAND-Speicher nicht sofort überschrieben werden, sondern muss vorher gelöscht werden. Das ist deutlich aufwändiger als bei einer Festplatte. Durch die extrem hohe Geschwindigkeit des NAND-Speichers sind SSDs aber selbst mit diesem großen konzeptionellen Nachteil noch deutlich schneller als Magnetplatten. Als wäre das nicht schon kompliziert genug, können Daten nur in Form von ganzen Blöcken gelöscht werden und nicht als einzelne Seiten.

Die Funktionsweise der Garbage Collection. (Quelle: User „Music Sorter“ bei en.wikipedia.org)

Wenn wir also eine Datei auf dem Computer löschen oder überschreiben wollen, dann stellen wir uns naiverweise vor, dass auch physikalisch die entsprechenden Speicherzellen überschrieben werden – Pustekuchen. Stattdessen wird der neue Inhalt einfach in einem anderen, freien Bereich abgelegt. Das bedeutet gleichzeitig dass irgendwo im Speicher aber alte bzw. verwaiste Seiten herumliegen, die nicht gelöscht werden können, weil in ihrem Block noch valide Seiten vorhanden sind, die weiter benötigt werden.

Und genau hier kommt die Garbage Collection ins Spiel: Die SSD merkt sich alle Seiten, die verwaist sind und kopiert nur noch die gültigen Seiten in einen neuen, freien Speicherbereich. Die verwaisten Seiten werden nicht kopiert und werden wieder zu freien Seiten. Je nach SSD findet das entweder statt, wenn die SSD gerade nichts zu tun hat, oder aber direkt während der Schreibvorgänge.

TRIM hilft der Garbage Collection

Im Gegensatz zur Garbage Collection ist TRIM ein Feature, das sowohl von der Software als auch von der Hardware unterstützt werden muss. Ihr braucht also ein aktuelles Betriebssystem (ab Windows 7 bzw. Mac OS X 10.6.8) und eine SSD die dieses Feature beherrscht. Das sind bei weitem nicht alle SSDs auf dem Markt, aber heutzutage doch ein sehr großer Teil aller aktuellen Modelle.

Wie funktioniert TRIM genau?

Die Garbage Collection der SSD weiß nichts über den Inhalt der einzelner Seiten und Blöcke. Deswegen weiß der SSD-Controller auch nicht, wenn eine Datei im Betriebssystem gelöscht wurde. Für ihn handelt es sich dabei um eine Änderungsoperation, genau wie das Umbenennen oder Überschreiben einer Datei. Deswegen kopiert die Garbage Collection unnötigerweise auch Seiten in neue Blöcke, die eigentlich vom Nutzer schon gelöscht wurden.

Bei aktiviertem TRIM sendet das Betriebssystem die nötigen Informationen an den Controller der SSD damit dieser weiß, welche Seiten nicht mehr benötigt werden. Diese werden dann von der Garbage Collection nicht mehr berücksichtigt. Das reduziert die Abnutzung der SSD, erhöht damit die Lebensdauer und die Geschwindigkeit des Laufwerks.

Es handelt sich bei TRIM und Garbage Collection also um komplett unterschiedliche Technologien. Eine Garbage Collection gibt es in jeder SSD und sie ist deswegen kein Qualitätsmerkmal und auf gar keinen Fall ein Argument um das Fehlen von TRIM zu rechtfertigen. TRIM erhöht die Wirksamkeit der Garbage Collection, schont die SSD und sorgt für einen kleinen Performance-Boost. Ein sinnvolles Feature auf das man als Kunde auf jeden Fall wert legen sollte.

Einzigartig: hardwrk-SSDs unterstützen TRIM ab Werk

Wer in seinen Mac eine SSD von einem anderen Hersteller als Apple verbauen will, der muss normalerweise Zusatzprogramme (sogenannte TRIM-Enabler) herunterladen oder am Betriebssystem rumbasteln, damit Mac OS X die TRIM-Kommandos sendet. Das ist nicht nur wenig komfortabel, sondern teilweise auch gefährlich. Es gibt etliche Erfahrungsberichte von zerschossenen Dateisystemen bis hin zu dauerhaft überhitzten SSDs, die den gesamten Rechner gefährden. Die von hardwrk angebotene hardwrk SSD wrk ECO für Mac ist die einzige SSD auf dem Markt, bei der die TRIM-Unterstützung von Haus aus funktioniert – ohne Änderungen am Betriebssystem oder Installation von Zusatzsoftware.

Die hardwrk SSD wrk ECO ist die einzige SSD, mit der TRIM von Haus aus unter Mac OS X funktioniert.