trim 是ata 的一个指令，对应scsi指令是unmap，那么什么是trim呢？
trim就是OS发送给ssd or other type controller, 告诉它哪些数据对应的LBA地址是无效的。之后trim就不做什么其他操作了。后续的事情由GC来进行。
Secure erase是一则ATA安全擦除命令，用户清除磁盘上的所有数据。这则命令可以理解为主控的返厂状态命令。
trim对于传统磁盘来讲没有什么意义，因为磁介质是可以覆盖写的。而在flash stroage上，由于nand一个天生的特性，写之前必须擦干净，也就是要释放掉flash里面的电子。
所以trim是flash必须支持的特性。
在用户态如果不发起trim，那么flash设备是不会trim掉相应的数据，只有LBA地址重复时，才会标记数据为脏。那么对于块设备的使用者，可以明确哪些块不使用时，可以直接把数据删除掉，而不必等着LBA重复地址写，标记为脏块。
带来的好处是，用户不要的数据，及时被清理掉。这样有效数据块减少，GC的效率也提高了。
这样OP空间及时释放，有利于提高性能。（空间及时释放，OP并不是单独分离的空间）
SSD是以块为单位进行擦除的，大小通常是512KB，这意味着如果某个块上的一个页面发生了变化，整个SSD都需要重写，重写过程需要经历漫长的“读-修改-擦除-写”周期，“读”通常指的是将块上的所有数据读入到缓存中，接着将“修改的”数据和缓存中已有的数据合并，然后“擦除”那个块上的全部数据，最后将缓存中的新数据“回写”到已被擦除的块上。
SSD的擦除速度要比读取速度慢好多倍，导致整个“读-修改-擦除-写”周期花费的总时间变长。更糟糕的是，“读-修改-擦除-写”周期会产生一个所谓的写放大系数，它指的是即使是块上单个页面发生变化或更新，也会导致使用额外的写周期，理想情况下，写放大系数应等于1，即向存储介质写入数据时，不需要额外的写周期，如果写放大系数大于1，则意味着向存储介质写入数据时，不止发生一次写入操作。
一种技术叫做写合并，控制器将多个写操作收集到一起，然后一次性将这些数据写入到SSD的块上。合并的目标是将多个小的写操作合并成一个大的写操作，大多数时候，相邻页面的数据会同时发生变化，这些页面很可能属于同一个文件。通过写合并技术，写放大系数大大减小了，SSD的性能也显著提高了，但这也与发送数据的方式，以及数据块是否同属于同一个文件，或是否在同一时间发生变化有关。
当你在电脑里删除一个文件的时候，操作系统并不会真正的去删除它。操作系统只是把这个文件的地址标记为“空”，让它可以被再次使用，这表示这个文件所占的地址已经“无效”。
对于linux的文件系统，可能仅仅把inode节点释放掉。也可能只是仅仅标记为可回收的inode。
对于块设备的使用者有两种情况，直接操作块设备，另一种是通过文件系统间接来操作。
对于块设备，可以通过ioctl的方式，发送trim。
对于ext4文件系统通过mount时加入discard参数，当用户删除文件时，会自动触发trim操作。
另外文件系统格式化时也会trim。
那么对于trim操作，flash firmware真的就是立即去擦除吗？这个不一定，和其实现的机制有关系。
另外一个问题是，trim一次的大小是什么？
这设计到nand操作的块大小，和擦除块大小的不同。
SSD:一个page为4K或8K或16K，将多个page作为一个block来使用。一个block一般为512K到1M。一些block构成一个plane。一些plane构成die。
读写以page为单位。擦除以block为单位，把所有的cell都变为1.
对于scsi块设备，sg3_utils工具可以发送trim
scsi trim:
dd if=./sg_requests.c of=/dev/sdb //表示写入一些数据
hexdump -C -n 512 /dev/sdb //表示已16进制的方式读取写入的数据，读取512byte
./sg_unmap --lba=0x0 --num=1 /dev/sdb //从lba 0开始擦除一个sector，当然nand是没有扇区的概念的，完全是为传统磁盘里的概念
hexdump -C -n 512 /dev/sdb //查看刚才写入的数据，这里可能为全0，也可能不是，有的实现机制是重启os，flash擦除。
关于hexdump的说明
使用hexdump以16进制查看内容
有时候需要查看一些二进制文件的内容，比如二进制文件中包含的某些字符串。这个时候可以用hexdump工具看查看。
常用参数： hexdump -C -n length -s skip file_name
-C 定义了导出的格式，-s skip 指定了从文件头跳过多少字节，或者说是偏移量，默认是十进制。如果是0x开头，则是十六进制。-n 指定了导出多少长度
那么我们来看一下trim在linux内核里是怎么实现的呢？
看一下sg3 sg_unmap是如何发送trim cmd的。
ioctl(fd, SG_IO, &ptp->io_hdr)
Hdparm 可以使用下面的参数发送trim给ssd
--trim-sector-ranges Tell SSD firmware to discard unneeded data sectors: lba:count ..
--trim-sector-ranges-stdin Same as above, but reads lba:count pairs from stdin
看一下FIO是如何发送trim的
DDIR_TRIM
通过ioengine发送trim do_io_u_trim(td, io_u)
static inline int os_trim(int fd, unsigned long long start,
unsigned long long len)
{
uint64_t range[2];
range[0] = start;
range[1] = len;
if (!ioctl(fd, BLKDISCARD, range))
return 0;
return errno;
}通过block ioctl发送到dev中。然后调用到blkdev_ioctl中。
case BLKDISCARD:
case BLKSECDISCARD: {
uint64_t range[2];
if (!(mode & FMODE_WRITE))
return -EBADF;
if (copy_from_user(range, (void __user *)arg, sizeof(range)))
return -EFAULT;
return blk_ioctl_discard(bdev, range[0], range[1],
cmd == BLKSECDISCARD);
}在blkdev_issue_discard中封装一个bio，send到块设备上。
本文出自 “Storage” 博客，请务必保留此出处http://xmwang.blog.51cto.com/9889672/1678350
storage trim or discard or unmap
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