在移动硬盘盒上启用SSD的Trim功能
最近折腾了一小段时间的PCDN，家里刚好有一个闲置的JetsonNano和一块闲置的SSD，刚好可以跑跑PCDN，每天挣个宽带钱。具体跑的哪家，就不说了，说说在这过程中遇到的一个小问题：一般来说，PCDN或者类似的业务，对磁盘的写入压力还是比较大的，虽然可能平均的写入带宽并不高，但是也架不住每天读写的时间相当长，虽然我这块SSD是闲置的，但好歹是个传家宝，不管怎么说，还是有那么点点心疼的，肯定是不太希望哪天这SSD被写坏了。
在这种场景下，尽可能延长SSD的写入寿命就很重要了，而方法之一呢，就是想办法把SSD的Trim命令给用上。
用上Trim命令之前，可以先简单了解一下背后的逻辑，具体的可以参考Wiki，简单来说呢，因为SSD依赖垃圾回收机制来平衡NAND的磨损，但是呢具体到一整个LBA空间，只有文件系统知道哪些数据块是有效数据，所以就需要通过Trim命令，建立文件系统空闲空间和SSD底层数据块的关联，从而让SSD的主控更好的进行垃圾回收操作，一般来说，合理的使用Trim，可以有效的提高SSD的性能和寿命。当然了，Trim命令是ATA指令集里的，也就是SATA接口SSD才会有，对于SCSI以及SAS接口SSD，还有NVMe SSD来说，也有相应的UNMAP和Deallocate指令，作用都是一样的。
一般来说，在Linux下，一个设备是否支持Trim操作，可以通过lsblk --discard进行查看，当输出中的DISC-GRAN和DISC-MAX列不为0时，说明这个设备是支持Trim操作的：
jetson-nano:chenfu:# lsblk --discard
NAME DISC-ALN DISC-GRAN DISC-MAX DISC-ZERO
sda 0 0B 0B 0
mmcblk1 0 4M 76M 0
└─mmcblk1p1 0 4M 76M 0比如在我这个JetsonNano上，可以看到我外接的这块SSD硬盘，对应sda设备是不支持Trim的，但是mmcblk1这个设备，也就是装系统用的一个小的MicroSD卡是支持的。
那么问题来了，针对上面的输出，sda这块盘是不支持Trim的，那怎么样才能让他支持呢？
首先需要明确的是，因为这块盘是我通过一块USB移动硬盘盒转接到板子上的，也就意味着这块硬盘并没有用原生的SATA接口（当然这块开发版本身也不支持SATA接口）。而对于移动硬盘盒而言，将SATA口转换成USB口，会需要一个桥接芯片进行协议的转换，那么桥接芯片是否支持Trim命令的转换，就显得非常重要了。对于一些老的移动硬盘盒，大多使用的是Mass Storage Class Bulk-Only Transport (BOT)这个协议，但是对于一些比较新的桥接芯片，基本都会支持一个新的叫做USB Attached SCSI Protocol (UASP) 的新协议。所以我也查了一些资料，同样也是结合产品页的一些宣传，买了一个支持UAS协议的移动硬盘盒，根据评论看，这个硬盘盒是支持Trim的，但是大部分用户似乎都是在Windows下进行测试的，在Linux下是否真的支持，是否需要新版本内核或者驱动的支持还不知道。
等硬盘盒到手，插上之后系统lsusb看了一下：
jetson-nano:~:% lsusb
Bus 002 Device 002: ID 174c:225c ASMedia Technology Inc. Ugreen Storage DeviceVendorId是0x174c，也就是ASMedia公司的桥接芯片，但是225c这个ProductId并没有在USB ID数据库里查到，不过从数据库里看0x1153这个ProductId对应ASM1153这款芯片来说，那225c应该是对应着ASM225CM这个芯片？从目前的资料看，这个芯片理论上是支持Trim的，至少可以通过刷新固件来解决支持的问题。
然而系统识别出sda之后，lsblk --discard依然提示不支持Trim。
于是又搜索了一些资料，终于在Arch的SSD Wiki里找到了一些信息：
其实现在一些USB转SATA芯片（如VL715、VL716等）以及在外接NVMe硬盘盒（如IB-1817M-C31）中使用的USB转PCIe芯片（如 智微（JMicron） JMS583 ）支持类似TRIM的命令。这些命令可通过 USB Attached SCSI 驱动程序（在Linux下称为”uas”）发送。然而内核可能不会自动检测到并启用这一功能。
会不会是因为芯片是支持的，但是系统默认没有开启呢？于是按Wiki里的说法，使用sg_readcap -l /dev/sda命令读取设备的标志位：
jetson-nano:chenfu:# sg_readcap -l /dev/sda
Read Capacity results:
Protection: prot_en=0, p_type=0, p_i_exponent=0
Logical block provisioning: lbpme=0, lbprz=0
Last LBA=937703087 (0x37e436af), Number of logical blocks=937703088
Logical block length=512 bytes
Logical blocks per physical block exponent=0
Lowest aligned LBA=0
Hence:
Device size: 480103981056 bytes, 457862.8 MiB, 480.10 GB发现Logical block provisioning: lbpme=0, lbprz=0其中lbpme=0，因为LBPME位为0，所以内核默认是不会开启DISCARD的支持。针对这种情况，还需要继续通过sg_vpd -a /dev/sda命令查询设备支持的命令情况：
jetson-nano:chenfu:# sg_vpd -a /dev/sda
Supported VPD pages VPD page:
...
Unit serial number VPD page:
Unit serial number: 704108E11D02
Device Identification VPD page:
Addressed logical unit:
designator type: NAA, code set: Binary
0x5000000000000001
Block limits VPD page (SBC):
Write same non-zero (WSNZ): 0
...
Block device characteristics VPD page (SBC):
Non-rotating medium (e.g. solid state)
...
Logical block provisioning VPD page (SBC):
Unmap command supported (LBPU): 1
Write same (16) with unmap bit supported (LBPWS): 0
Write same (10) with unmap bit supported (LBPWS10): 0
Logical block provisioning read zeros (LBPRZ): 0
Anchored LBAs supported (ANC_SUP): 0
Threshold exponent: 0 [threshold sets not supported]
Descriptor present (DP): 0
Minimum percentage: 0 [not reported]
Provisioning type: 0 (not known or fully provisioned)
Threshold percentage: 0 [percentages not supported]可以发现在Logical block provisioning VPD page (SBC)段下，有Unmap command supported (LBPU): 1，说明设备本身是支持Unmap指令的，因为前面说到，ATA中的Trim其实就是对应的SCSI中的UNMAP，所以支持UNMAP也就是支持了Trim，当然这中间的转换过程，应该是有硬盘盒的主控来完成。
那既然在物理上是支持Trim的，那剩下的就是逻辑上怎么启用的问题了，先看下目前内核识别的设备的provisioning_mode：
jetson-nano:chenfu:# cat /sys/block/sda/device/scsi_disk/0:0:0:0/provisioning_mode
full可以发现输出是full，也就是说内核当前是没有检测到设备支持Trim特性，解决方法也比较简单，直接echo unmap到这个文件：
jetson-nano:chenfu:# echo unmap > /sys/block/sda/device/scsi_disk/0:0:0:0/provisioning_mode
jetson-nano:chenfu:# lsblk --discard
NAME DISC-ALN DISC-GRAN DISC-MAX DISC-ZERO
sda 0 512B 4G 0
mmcblk1 0 4M 76M 0
└─mmcblk1p1 0 4M 76M 0可以看到，强制指定provisioning_mode为unmap之后，lsblk --discard的输出已经提示sda设备支持Trim了。
最后，为了能让这个特性可以在插入硬盘盒的时候自动生效，可以手动编写一个Udev的规则文件：
echo 'ACTION=="add|change", ATTRS{idVendor}=="174c", ATTRS{idProduct}=="225c", SUBSYSTEM=="scsi_disk", ATTR{provisioning_mode}="unmap"' >>/etc/udev/rules.d/10-uas-discard.rules也就是说，当有idVendor为174c，idProduct为225c的设备（也就是我的这个硬盘盒）连接的时候，自动设置provisioning_mode为unmap。