SSDs unter Linux verwenden

Die Prozessoren werden immer schneller, und an Hauptspeicher mangelt es den meisten PCs auch nicht. Trotzdem haben viele Anwender den Eindruck, dass das System zu langsam startet und sich insgesamt schneller anfühlen müsste. Ein neuer Prozessor oder mehr RAM sorgen meist nur kurz nach einer frischen Systeminstallation für Freude, denn der tatsächliche Flaschenhals ist meistens die Festplatte. Trotz Transferraten von 300 MB/s oder mehr sind Festplatten eher träge Datenspeicher. Ursache dafür sind die Schreib-/Leseköpfe, die bei der Neupositionierung einige Zeit benötigen. Bei Solid State Drives (SSD) gibt es keine beweglichen Teile, und die kurzen Zugriffszeiten beschleunigen den Start von System und Programmen.

Vorbereitungen für die Installation treffen Wenn Sie sich entschließen, Ihre bisherige Festplatte durch eine SSD zu ersetzen oder ganz auf SSD umzusteigen, sollten Sie vorher das Bios des PCs und die Firmware der SSD auf den neusten Stand bringen. Das Bios-Update ist wichtig, weil damit manchmal auch Fehler behoben werden, die den SATA-Controller betreffen. Die Firmware der SSD kann ebenfalls Fehler enthalten, die später den problemlosen Betrieb erschweren. Für das Firmware-Update stellen die Hersteller meist ein ISO-Abbild für eine bootfähige CD zur Verfügung. Damit aktualisieren Sie dann die Firmware auch auf PCs, auf denen noch kein Betriebssystem installiert ist.

Bevor Sie Linux auf der SSD installieren, aktivieren Sie im Bios den AHCI-Modus. Nur dann kann die SSD mit optimaler Geschwindigkeit arbeiten. Schließen Sie die SSD außerdem – wenn vorhanden – an die SATA-600-Schnittstelle an. Auf der Hauptplatine oder im Handbuch finden Sie dafür auch Bezeichnungen wie „SATA3_0“ oder „SATA6G“. Dieser Anschluss kann bis zu 600 MB/s übertragen. Daneben gibt es auf der Hauptplatine meist noch SATA-300-Anschlüsse mit einer maximalen Übertragungsrate von 300 MB/s. Das ist für die schnellen SSDs nicht optimal.

Test: SSD-Festplatten bis 128 GB im Vergleich

Linux auf der SSD-Platte installieren Die Neuinstallation von Linux auf SSD unterscheidet sich nicht von der Installation auf einer Festplatte. Wenn sich nur die SSD und keine zusätzliche Festplatte in Ihrem PC befindet, können Sie in der Regel die Ubuntu-Standardvorgaben bei der Installation übernehmen. Das Dateisystem ext4 ist zurzeit auch für SSDs die erste Wahl. Btrfs, das von Ubuntu ebenfalls angeboten wird, kann die Leistung einer SSD noch besser ausnutzen. Es wird wahrscheinlich in Zukunft von Ubuntu standardmäßig angeboten. Derzeit befindet sich Btrfs noch in der Entwicklung und ist für Produktivsysteme nicht zu empfehlen.

Viele Schreibzugriffe können die Leistung einer SSD reduzieren und die Lebensdauer verkürzen. Bei PCs mit 4 GB RAM oder mehr sollten Sie daher keine Swap-Partition verwenden. Bei der Installation wählen Sie dazu im Schritt „Installationsart“ die Option „Etwas Anderes“. Legen Sie über „Hinzufügen“ nur eine neue Partition an und geben hinter „Einbindepunkt“ den Pfad „/“ an (Root-Partition). Setzen Sie die Installation dann wie gewohnt fort.

Wenn sich im PC noch eine Festplatte befindet, können Sie auch Teile des Linux-Dateisystems auf die Festplatte auslagern. Im Gegensatz zu Windows ist es bei Linux problemlos möglich, beispielsweise das Home-Verzeichnis auf einem anderen Datenträger abzulegen. Der Vorteil: Große Dateien, die Sie im Home-Verzeichnis speichern, landen nicht auf der SSD. Dadurch wird der ohnehin knappe Platz nicht weiter reduziert. Auf die Geschwindigkeit des Systems hat das kaum Einfluss. Ein Video läuft immer gleich schnell, egal ob Sie es von einer SSD oder Festplatte aus abspielen.

Zur Reduzierung der Schreibzugriffe ist es außerdem sinnvoll, Verzeichnisse wie /var oder /tmp auf der Festplatte abzulegen. Hier werden ständig Daten geändert, beispielsweise die Log-Dateien. Welche Verzeichnisse wo landen, bestimmen Sie, indem Sie bei der Ubuntu-Installation im Schritt „Installationsart“ die Option „Etwas Anderes“ wählen. Erstellen Sie dann über „Hinzufügen“ die gewünschten Partitionen auf der Festplatte, und legen Sie hinter „Einbindepunkt“ den Pfad fest.

Linux für SSD optimieren Für eine gleichbleibende Schreibleistung muss auf SSDs regelmäßig eine Speicherbereinigung durchgeführt werden. Dazu muss das Gerät den Trim-Befehl unterstützen. Ob das bei Ihrer SSD der Fall ist, erfahren Sie auf der Kommandozeile: sudo hdparm -I /dev/sda | grep -i TRIM Wenn hier „Data Set Management TRIM supported“ zurückgegeben wird, können Sie die Bereinigung beim ext4-Dateisytem über sudo fstrim -v / durchführen. In der Regel ist das nur einmal in der Woche nötig. Unnötige Schreibzugriffe vermeiden: Linux speichert die letzte Zugriffszeit einer Datei oder eines Ordners. Das lässt sich vermeiden, wenn Sie in der Datei /etc/fstab die Optionen „noatime“ und „nodiratime“ setzen.

Ein Eintrag kann dann so aussehen: UUID=[ID] / ext4 errors=remount-ro,noatime,nodiratime 0 1 Viele Schreibzugriffe erfolgen auch im Temp-Verzeichnis unter /tmp. Wenn Sie dieses nicht bei der Installation auf der Festplatte untergebracht haben, können Sie es auch ins RAM auslagern. Dazu fügen Sie in die Datei /etc/fstab die Zeile tmpfs /tmp tmpfs defaults,noatime,nodiratime,mode=1777 0 0 an. Der PC sollte dafür aber über genügend Hauptspeicher verfügen, sonst wird der Platz im Temp-Verzeichnis schnell knapp.

10 Ubuntu Power-Tipps für noch mehr Leistung

Die SSD als Cache-Speicher einrichten Es gibt eine lohnende Alternative zur Installation des Systems auf der SSD: Nutzen Sie die SSD als Cache-Speicher. Dabei werden häufig genutzte Daten auf der SSD zwischengespeichert und gelesen. Auch Schreibzugriffe können zuerst auf die SSD erfolgen und später bei geringer Systemauslastung auf die Festplatte kopiert werden. Bei diesem Verfahren lassen sich Geschwindigkeiten erreichen, die annähernd der Installation von System und Programmen auf der SSD entsprechen. Für Windows gibt es bereits mehrere Lösungen für SSD-Cache. Beispielsweise die OCZ Synapse Cache SSD mit der Software Dataplex von Nvelo für etwa 110 Euro. Intel bietet Hauptplatinen mit dem Z68-Chipsatz und Smart Response Technology an. Damit lässt sich jede beliebige SSD als Cache-Speicher verwenden.

Die Funktion ist jedoch nicht über die Hardware realisiert, sondern über den Intel-Treiber – und den gibt es nur für Windows. Für Linux ist bisher keine leicht installierbare SSD-Cache-Lösung verfügbar. Die nötige Software kann auch noch nicht als stabil bezeichnet werden und ist daher noch nicht in den Repositorien der Distributoren zu finden. Wer bereits etwas Erfahrung mit Linux gesammelt hat und sich für die Technik und ihre Vorteile interessiert, kann beispielsweise die Linux-Software Flashcache ausprobieren. Das Programm stammt ursprünglich von Facebook und wurde dort vor allem für die Beschleunigung von Zugriffen auf MySQL-Datenbanken entwickelt. Wie Sie die Software einsetzen, lesen Sie auf der folgenden Unterseite.

Nichts für Anfänger: Die Flashcache-Installation Die Installation von Flashcache ist nicht ganz einfach. Sie sollten auf jeden Fall vorher eine Sicherung wichtiger Daten und von Verzeichnissen wie /boot, /etc und /lib/modules erstellen. Wenn etwas schiefgeht, können Sie das System über das Ubuntu aus dem Internet von PC-WELT wieder reparieren. Bei den folgenden Befehlszeilen gehen wir davon aus, dass Sie ein Terminalfenster geöffnet haben und sich über sudo su root-Rechte verschafft haben. Wenn nicht, müssen Sie jeder Befehlszeile ein sudo voranstellen. Die Beschreibung bezieht sich auf eine Ubuntu-12.04-Standardinstallation, sollte aber auch für andere Linux-Systeme gelten.

Achtung: Wenn Sie die Schritte wie beschrieben durchführen, wird die gesamte SSD als Cache-Speicher verwendet. Alle darauf befindlichen Daten gehen dabei verloren. Schritt 1: Bringen Sie – wenn noch nicht geschehen – Ubuntu über „Aktualisierungen“ auf den neuesten Stand. Wir haben den bei Redaktionsschluss den zuletzt aktuellen Kernel 3.2.0-26-generic zusammen mit der 64-Bit-Version von Ubuntu verwendet. Mit der Zeile apt-get install git build-essential dkms linux-headers-‘uname -r&apos ; installieren Sie dann die für die Software-Entwicklung nötigen Pakete.

Schritt 2: Erstellen Sie ein Verzeichnis für den Quelltext von Flashcache, beispielsweise ~/src. Wechseln Sie auf der Kommandozeile mit cd ~/src in dieses Verzeichnis, und führen Sie die Befehlszeile git clone https://github.com/facebook/flashcache.git aus. Die Dateien liegen danach im Verzeichnis ~/src/flashcache. Schritt 3: Jetzt kompilieren Sie das Programm. Dazu wechseln Sie mit cd ~/src/flashcache in das Verzeichnis und geben make -f Makefile.dkms und danach make -f Makefile.dkms boot_conf ein. Damit werden einige Tools und ein Kernel-Modul erstellt und an die richtigen Positionen im Dateisystem kopiert.

Schritt 4: Sie müssen jetzt fstab und grub.cfg anpassen, damit Linux vom Cache-Gerät startet. Mit dem Befehl ls -la /dev/disk/by-uuid können Sie sich die UUIDs der Partitionen anzeigen lassen. Suchen Sie die UUID der Root-Partiton („/“) heraus. Über den Befehl mount lässt sich ermitteln, wie der zugehörige Device-Pfad der Root-Partition heißt, beispielsweise /dev/sda6 . Öffnen Sie die Datei /etc/fstab in einem Editor. Hier finden Sie eine Zeile, mit der zuvor ermittelten UUID. Kommentieren Sie diese mit einem „#“ am Anfang der Zeile aus. Schreiben Sie in die nächste Zeile /dev/mapper/fc-md / ext4 relatime,nobarrier 0 1 Öffnen Sie die Datei /boot/grub/grub.cfg in einem Editor. Suchen Sie hier den Abschnitt mit dem Standardeintrag, über den Sie Ihr Linux-System starten. Er beginnt beispielsweise mit „menuentry ‚Ubuntu, mit Linux 3.2.0-26-generic‘“. Darunter steht eine Zeile, die etwa so aussehen kann: linux /boot/vmlinuz-3.2.0-26-generic root=UUID=[ID] ro quiet splash $vt_handoff Statt [ID] finden Sie hier die von Ihnen vorher ermittelte UUID. Andern Sie die Zeile wie folgt: linux /boot/vmlinuz-3.2.0-26-generic root=/dev/mapper/fc-md ro quiet splash $vt_handoff „/dev/mapper/fc-md“ ist später der Pfad zum Cache-Device, das über das Flashcache-Modul erzeugt wird. Bitte beachten Sie: Es ist eigentlich nicht vorgesehen, dass ein Nutzer die Datei grub.cfg ändert. Zurzeit ist es aber nicht ohne Weiteres möglich, mit Flashcache die Ubuntu-Standardmechanismen zum Anpassen der Bootumgebung zu nutzen. Nach einem Kernel-Update oder einem Lauf von update-grub müssen Sie daher die Änderung in der grub.cfg erneut vornehmen oder aus einer Sicherung wiederherstellen.

Ubuntu mit der Linux-Paketverwaltung optimieren

Schritt 5: Die nächste Anpassung müssen Sie von einem externen System aus vornehmen, weil dazu die Root-Partition nicht gemountet sein darf. Starten Sie Ubuntu daher von der Installations-DVD, ferner ein Terminalfenster. Geben Sie sudo su ein. Mounten Sie die Root-Partition. Dazu verwenden Sie den Befehl mount /dev/[sdXY] /mnt. [sdaXY] ersetzen Sie durch die Bezeichnung der Root-Partition. Wechseln Sie in das in Schritt 2 erstellte Verzeichnis mit dem Quellcode, etwa /mnt/[Benutzername]/src/flashcache. Geben Sie make clean ein, um die Reste des vorherigen Compilerlaufs zu beseitigen. Mit make install erstellen Sie die Programme und installieren sie im aktuellen Bootsystem. Mit umount /mnt hängen Sie jetzt die System-Partion auf der Festplatte wieder aus.

Schritt 6: Jetzt bereiten Sie die SSD als Cache-Speicher vor. Dazu geben Sie die Zeile flashcache_create -v -p back -b 4k fc-md /dev/[sdX] /dev/disk/ by-uuid/[UUID] ein. Für [sdX] setzen Sie den Gerätenamen der SSD ein, und für [UUID] verwenden Sie wieder die ID der Root-Partition, die Sie über ls -la /dev/disk/by-uuid ermitteln können. Die Bezeichung „fc-md“ für das Cache-Gerät in unserem Beispiel ist frei wählbar. Sie muss aber dem Namen entsprechen, den Sie in Schritt 4 in die fstab und grub.cfg eingetragen haben. Danach fahren Sie das Installationssystem herunter und booten Linux wie gewöhnlich. Beim Start des Systems wird jetzt das Kernel-Modul flashcache aus der Ramdisk geladen und steht so schon zur Verfügung, bevor „/“ eingehängt wurde. Das Modul erstellt ein Gerät unter /dev/mapper, über das sich das Cache-Laufwerk ansprechen lässt. Mit dem Befehl dmsetup status fc-md können Sie sich statistische Daten ausgeben lassen. Weitere Infos finden Sie unter /proc/flashcache.

Flashcache wieder entfernen: Wenn Sie Flashcache nicht mehr nutzen möchten, machen Sie zuerst die Änderungen von Schritt 4 rückgängig. Danach gehen Sie vor wie in Schritt 5 beschrieben. Verwenden Sie den Befehl flashcache_destroy /dev/[sdX], um den Cache zu entfernen. Für [sdX] geben Sie den Gerätenamen der SSD an. Starten Sie dann das installierte System. Wenn Sie möchten, können Sie dann noch das Kernel-Modul unter /lib/modules entfernen. Am einfachsten ist es, das Verzeichnis mit den Kernel-Modulen aus der Sicherungskopie wiederherzustellen.