Оглавление |
---|
Информация | ||
---|---|---|
| ||
|
Примечание |
---|
Твердотельные накопители не рекомендуется использовать для хранения архивов, так как при длительном (от трёх месяцев) хранении в обесточенном состоянии сохранность записанных на них данных не гарантируется. Таким образом, защищаемая информация, размещённая на твердотельных накопителях, может быть повреждена (искажена), что является нарушением требований информационной безопасности в отношении конфиденциальной информации. |
Введение
В данной статье приведены рекомендации по применению твердотельных накопителей (SSD-накопителей) с учетом их конструктивных особенностей и состояния ПО на момент написания статьи, т.е. весна 2019-го года. Следет всегда помнить, что твердотельный накопитель представляет собой нетривиальное сочетание высоких технологий, способов удешевить устройство и маркетинговых хитростей, а накопители одного и того же производителя, сделанные в разное время, могут кардинально отличаться друг от друга и по внутренней конструкции и по используемым алгоритмам, даже если имеют формально одинаковую спецификацию.
Те, кто хочет освежить свои знания о том, что такое SSD-накопитель, могут ознакомиться с подробной статьёй на Википедии.
Для более пристального рассмотрения проблематики можно ознакомиться со старой, но вполне актуальной статьёй Log-структурированные файловые системы — каждому SSD.
Проблемы, которые рассматриваются далее в статье также давно и хорошо известны:
- деградация скорости записи при заполнении накопителя, с чем мы боремся с помощью операции TRIM;
- ограниченный ресурс циклов перезаписи ячеек SSD, с чем борется внутренний контроллер SSD-накопителя, самостоятельно решая, что куда записывать и перезаписывать, за что мы платим невозможностью гарантированно и полностью стереть конфиденциальную информацию с такого накопителя;
Резервирование свободного места на SSD
Контроллер FTL накопителя самостоятельно выравнивает нагрузку по записи на память, используя имеющееся свободное пространство для размещения данных.
Поэтому для сохранения постоянной скорости записи на SSD-накопители, их не рекомендуется заполнять больше чем на 75%. Кроме того, на накопителе резервируется область, из которой FTL будет брать блоки для замены повреждённых блоков.
Теоретически, в современных SSD-накопителях необходимые области зарезервированы аппаратно, и, например, заявленная ёмкость накопителя 120ГБ вместо 128ГБ может означать, что 8ГБ находятся в резерве.
Включение операции TRIM
Информация |
---|
TRIM - команда внешнего ATA-интерфейса накопителя, позволяющая операционной системе сообщить контроллеру SSD-накопителя, что некие блоки данных уже не заняты файловыми объектами и могут быть использованы накопителем повторно. Утверждается, что при выполнении команды TRIM освобождающиеся блоки стираются (перезаписываются единицами, что является первым шагом в последовательности операций перезаписи блока памяти SSD), при этом злоупотребление командой TRIM повышает количество перезаписей ячеек памяти SSD, что ведёт к снижению его ресурса. Однако гарантировать, что все контроллеры FTL всегда будут работать именно так, вряд ли возможно. |
Проверить, поддерживает ли накопитель команду TRIM можно с помощью команды hdparm (возможно, понадобится установить пакет настройки параметров жестких дисков):
Command |
---|
sudo apt install hdparm sudo hdparm -I /dev/sdf | grep TRIM |
Примечание |
---|
Команда TRIM может выполняться в автоматическом режиме (непосредственно при работе с файловой системой), или в режиме offline (когда составляется список свободных блоков дискового раздела, и несколькими командами TRIM передаётся контроллеру накопителя). В Linux:
TRIM на NTFS поддерживается только в Windows. |
На простых дисках
Команду TRIM можно использовать несколькими способами.
- Использовать опцию discard при монтировании диска. При включении этой опции при каждом удалении файлового объекта команда TRIM будет выполняться автоматически, т.е. при каждом удалении файла операционная система будет передавать контроллеру SSD-накопителя список освобождающихся блоков. Такое поведение может негативно влиять на производительность в целом при частом удалении файловых объектов. Имеются сведения, что при большой интенсивности удалений файлов некоторые накопители не могут обработать все команды, что ведёт существенному замедлению работы.
Побочным результатом использования такого варианта является некоторое повышение конфиденциальности (так как данные в освобождаемых блоках должны при выполнении команды TRIM перезаписываться единицами). Использовать системную службу fstrim.service/fstrim.timer
Предупреждение Этот метод недоступен в ОС Astra Linux Special Edition РУСБ.10015-01 (очередное обновление 1.5) Системная служба fstrim.service/fstrim.timer входит в пакет util-linux, который устанавливается автоматически при стандартной установке ОС.
Хотя пакет устанавливается автоматически, служба при этом не устанавливается и не активируется, и её нужно дополнительно установить и активировать. Сделать это можно следующими командами:Command sudo cp /usr/share/doc/util-linux/examples/fstrim.service /etc/systemd/system
sudo cp /usr/share/doc/util-linux/examples/fstrim.timer /etc/systemd/system
sudo systemctl enable fstrim.timerПосле активации служба будет выполнять один раз в неделю (неделя считается общепринятым интервалом для выполнения этой операции для обычных систем) команду:
Command fstrim -av которая будет формировать списки свободных блоков по всем смонтированным дисковым разделам (опция -a т.е. все смонтированные разделы) и выдавать команду TRIM соответствующим устройствам, эту команду поддерживающим.
Использовать для автоматического запуска команды fstrim службу cron
Информация Этот вариант применим также и для ОС Astra Linux Special Edition РУСБ.10015-01 (очередное обновление 1.5) например, в файл /etc/crontab добавить строку (выполнение команды fstrim -av в 10 утра по понедельникам):
Информация # m h dom mon dow user command
0 10 * * 1 root fstrim -av
На дисках LVM
Для включения TRIM на дисках LVM следует изменить значение опции issue_discards с 0 на 1 в файле /etc/lvm/lvm.conf.
Включение этой опции передаст команды TRIM на базовый физический том (тома) логических томов, когда логический том больше не использует пространство физических томов (например, при выполнении команд lvremove, lvreduce и т. д.).
(Смотрите lvm.conf (5) и / или вписанные комментарии в /etc/lvm/lvm.conf). Как таковое, по-видимому, не требуется, чтобы работали «обычные» запросы TRIM (удаление файловых объектов внутри файловой системы).
На дисках dm-crypt
Включение TRIM на дисках dm-crypt выполняется добавлением опции discard в конфигурационный файл /etc/crypttab, например:
Информация |
---|
# <target name> <source device> <key file> <options> |
Предупреждение |
---|
Использование TRIM совместно с dm-crypt считается небезопасным, так как раскрывает информацию о том, какие секторы дискового раздела не используются. |
Опция монтирования noatime
Дополнительно для сохранения ресурса перезаписи и повышения производительности SSD-накопителя можно добавить к параметрам монтирования накопителя опцию noatime, отключающую выполнение записи последнего времени доступа при каждом чтении файла.
Однако это может нарушить работу программ, использующих этот атрибут, и считается, что выигрыш от применения этой опции небольшой.
Конфиденциальная информация на SSD
См. также:
- Порядок работы с конфиденциальной информацией на учтенных USB носителях - для Astra Linux Special Edition РУСБ.10015-01 (очередное обновление 1.6);
- Порядок работы с конфиденциальной информацией на учтенных USB носителях - Astra Linux Special Edition РУСБ.10015-01 (очередное обновление 1.5).
Как упоминалось выше, все обращения к SSD-накопителю обрабатываются его внутренним контроллером FTL, и транслируются по неизвестным нам алгоритмам в неизвестные нам структуры данных.
При этом при "перезаписи" ранее записанной информации контроллер предпочитает записать новую информацию в новый блок (блок с меньшим количеством перезаписей), не затирая ранее записанные данные.
Из этого следует, что
Предупреждение | ||
---|---|---|
операции перезаписи для удаления конфиденциальной информации (гарантированное удаление данных файловых объектов в Astra Linux Special Edition с помощью многократной перезаписи (опции монтирования secdel и secdelrnd)) при применении на SSD-накопителях технически не может гарантировать полное удаление конфиденциальной информации, ранее записанной на SSD-накопитель
|
Можно, конечно, попытаться стереть весь накопитель, перезаписав всю его доступную ёмкость. Однако, как упоминалось выше, в накопителе может быть аппаратно зарезервирована область для ротации данных, недоступная извне накопителя, и в этой области могут остаться неперезаписанные копии данных. Аналогично, выполнение операции TRIM не сотрёт копии данных, находящиеся в резервной области. Кроме того, команда fstrim работает только на примонтированных дисковых разделах, и не работает на свободных (незанятых дисковыми разделами) областях накопителя, и не работает на непримонтированных дисковых разделах. Т.е. при удалении отмонтированного дискового раздела команда TRIM не будет применена к освободившейся области.
Предопределённое чтение после TRIM (DRAT/DZAT)
Некоторые накопители, поддерживающие команду TRIM, обеспечивают так называемый Deterministic read data after TRIM (DRAT), гарантирующий, что при чтении подвергнутых очистке данных будет возвращено некое предопределённое значение данных (или даже гарантированно нулевые значения - в варианте Deterministic read zero after TRIM (DZAT)). Особо следует отметить, что говоря об свойстве DRAT обычно говорят, что выдаются нулевые значения, что нормально для дисковых накопителей, однако SSD-накопители при подготовке очищают блоки данных не нулями, а единицами, так что записав туда нули снова получим "грязный" блок, что лишает смысла всю операцию TRIM. Детали реализации опять не раскрываются, и контроллер может просто выдавать фиксированные значения для блоков, числящихся свободными, вообще не перезаписывая содержимое этих блоков.
Проверить наличие DRAT/DZAT можно той же командой hdparm:
Command |
---|
$ sudo hdparm -I /dev/sdh | grep TRIM |
TRIM ненужного дискового раздела
В современных Linux-системах при форматировании нового раздела на SSD-накопителе в файловую систему Ext4 первым делом выдаётся команда TRIM на все блоки, входящие в этот дисковый раздел, и только после этого начинается запись метаданных раздела.
Т.е. для очистки раздела достаточно его отформатировать в Ext4 (правда, при форматировании будет записаны некоторые новые данные).
Кроме того, чтобы выполнить TRIM по целому дисковому разделу (или по целому накопителю, т.к. командой поддерживаются блочные устройства) применяется команда blkdiscard.
Пример для дискового раздела /dev/sdf1:
Command |
---|
sudo blkdiscard /dev/sdf1 |
Команды ATA-интерфейса Secure Erase, Enhanced Erase
Некоторые устройства поддерживают выполнение команд ATA-интерфейса Secure erase/Enhanced erase, согласно спецификациям ATA обеспечивающих однократную (Secure erase) или многократную (Enhanced erase) перезапись всех блоков данных устройства.
В некоторых источниках утверждается, что при применении этих команд к SSD-носителям выполняется команда TRIM по всем блокам данных (и даже по блокам в резервных областях)..
Однако реальные процедуры выполнения этих команд не стандартизованы, и конкретные реализации не задокументированы, оставаясь полностью на усмотрение производителей оборудования.
Информация | ||
---|---|---|
Для примера, по одному из имеющихся накопителей команда hdparm -I выдает такую информацию:
Т.е. формально поддерживаются обе команды, но, похоже, делают они одно и то же, так как выполнение команд занимает одинаковое время. |
В частности, известно, что некоторые устройства при выполнении этих команд не выполняют физическое перезаписывание всех данных , а просто заменяют свой внутренний ключ защитного преобразования хранимых данных.
Данные команды поддерживаются не всеми устройствами, и не работают на USB-устройствах.
Более подробная информация доступна по ссылке.