TRIM/Discard（トリム/ディスカード）

2025年10月27日

TRIM/Discard（トリム/ディスカード）

英語表記: TRIM/Discard

概要

TRIM/Discardとは、主にSSD（Solid State Drive）のデータ書き込み性能を維持し、長寿命化を図るために使用される最適化手法です。オペレーティングシステム（OS）がファイルシステム上からデータを削除した際、その領域が「もう不要である」という情報を、ストレージデバイスのコントローラに通知する仕組みを指します。この通知により、コントローラは実際のデータ書き込みが発生する前に、不要な領域をあらかじめ物理的に消去する準備（ガベージコレクションの効率化）を行うことが可能になります。

詳細解説

階層における位置づけ：なぜ最適化が必要なのか

TRIM/Discardは、「ストレージデバイス（HDD, SSD, NVMe）→ パフォーマンス評価とチューニング → 最適化手法」という文脈において、SSDの性能低下を防ぐための必須の技術です。

従来のHDD（ハードディスクドライブ）は、データを削除する際、単にファイルシステム上のインデックスを「未使用」にマークするだけで、新しいデータが上書きされるときに初めて物理的な書き込みが行われます。しかし、SSDが採用するNANDフラッシュメモリには、以下のような特有の制限があるため、HDDと同じ方法ではパフォーマンスが急速に低下してしまいます。

書き込みはページ単位、消去はブロック単位: SSDはデータを「ページ」という小さな単位で書き込みますが、データを消去する際は「ブロック」という大きな単位で行う必要があります。
上書きができない: 既存のデータがある場所に直接新しいデータを上書きすることができません。新しいデータを書き込むためには、そのブロック全体を一度消去してからでなければならないのです。

ガベージコレクションとTRIMの役割

SSDの性能を維持するために重要なのが「ガベージコレクション（Garbage Collection: GC）」という内部処理です。GCは、有効なデータが混在しているブロックから、有効なデータだけを新しいブロックに移動させ、元のブロック全体を消去して再利用可能な状態にするプロセスです。

TRIMコマンドがない場合、OSがファイルを削除してもコントローラはその事実を知りません。コントローラは、そのブロックに「有効なデータ」が残っていると認識し続けるため、GCを行う際に不要なデータをわざわざ新しい場所へ移動させる無駄な処理が発生します。これがSSDの性能を著しく低下させる原因となります。

ここでTRIM/Discardが活躍します。

OSによる通知: ユーザーがファイルを削除すると、OSはTRIMコマンドを発行し、「このアドレス範囲のデータはもう不要ですよ」とコントローラに通知します。
コントローラによる事前処理: 通知を受けたコントローラは、その領域をガベージコレクションの対象として認識します。実際の書き込み要求が発生する前に、バックグラウンドでそのブロックの消去（または消去準備）を済ませておくことができます。
書き込み増幅（WA）の低減: TRIMによって不要なデータの移動が減るため、SSDの寿命に直結する「書き込み増幅率（Write Amplification）」を効果的に低減させ、SSDの長寿命化にも貢献します。

TRIM/Discardは、SSDが常にクリーンな状態を保ち、書き込み処理をスムーズに行うための、まさに最適化手法の中核を担う機能と言えるでしょう。NVMe接続のSSDでは、この機能が「Discard」という名称で実装されていることが多いですが、基本的な目的と動作はTRIMと同じです。

具体例・活用シーン

アナロジー：ホテルのチェックアウトと清掃係

SSDの動作とTRIMの必要性を理解するために、ホテル清掃のメタファーを使ってみましょう。

あるホテル（SSD）には多くの部屋（ブロック）があり、宿泊客（データ）が滞在しています。
清掃係（ガベージコレクタ）の仕事は、部屋が空になったらすぐに清掃し、次の客を迎えられるようにすることです。

TRIMがない場合（HDD的な動作）:
宿泊客がチェックアウト（データ削除）しても、フロント（OS）は清掃係（GC）にその情報を伝達しません。清掃係は、次に新しい宿泊客が来るとき（データ書き込み）まで、どの部屋が空いているのか把握できません。
もし、新しい客が「清掃済みの部屋」を求めてきた場合、清掃係は慌てて、まだ荷物が残っている部屋から有効な荷物（生きているデータ）を別の部屋に移動させ、それからようやく部屋を清掃して準備しなければなりません。これは非常に非効率で時間がかかります。

TRIMがある場合（SSDの最適化）:
宿泊客がチェックアウト（データ削除）すると、すぐにフロント（OS）が清掃係に「この部屋は空になりましたよ！」（TRIMコマンド）と通知します。
清掃係は、新しい客が来る前に、通知を受けた部屋をバックグラウンドでゆっくりと清掃し（ブロックの事前消去）、いつでも使える状態にしておきます。
その結果、新しい客が来たときには、即座に清掃済みの部屋を提供できるため、サービス（書き込み速度）が低下することはありません。

活用シーン

OSによる自動管理: 現代のWindows、macOS、Linuxの主要なファイルシステム（NTFS, APFS, ext4など）は、SSDを検出するとTRIM機能を自動的に有効にし、ファイルの削除時にコマンドを発行します。ユーザーが意識的に操作する必要はほとんどありません。
手動による最適化: OSによっては、SSDの性能を維持するために「ドライブの最適化」ツールを提供しています。このツールを手動で実行することで、TRIMコマンドを強制的に発行させ、SSDの状態を一括でクリーンアップすることができます。ただし、通常はOSが定期的に実行するため、頻繁に行う必要はありません。
仮想環境での利用: 仮想マシン（VM）環境でシンプロビジョニングされたストレージを使用している場合、VM内のOSがDiscardコマンドを発行することで、ホスト側のストレージ領域を解放し、ストレージ効率を高めるために利用されます。

資格試験向けチェックポイント

TRIM/Discardは、SSDの基本構造とパフォーマンス維持の仕組みを問う問題として、特に基本情報技術者試験や応用情報技術者試験で出題される可能性があります。

| 試験レベル | 頻出ポイントと対策 |
| :— | :— |
| ITパスポート | SSDの性能維持：TRIMはSSD特有の機能であり、性能低下を防ぐための「最適化」技術であることを理解しましょう。HDDには基本的に不要なコマンドである点が重要です。 |
| 基本情報技術者 | ガベージコレクションとの関連：TRIMがガベージコレクション（GC）の効率を高める手段であることを覚えてください。OSがコントローラに「不要な領域」を伝えることで、GCが事前に消去準備を行える点がポイントです。 |
| 応用情報技術者 | 性能指標との関連：TRIMは「書き込み増幅率（WA）」を低減させる効果があり、これによりSSDの耐久性（長寿命化）にも寄与することを理解しておく必要があります。また、NVMe環境における「Discard」コマンドの役割も押さえておきましょう。 |
| 全レベル共通 | 誤りの選択肢対策：TRIMは「データを即座に物理的に消去する」コマンドではありません。あくまで「この領域は消去してOK」とコントローラに通知する役割であり、実際の消去はコントローラがバックグラウンドで行うという点を混同しないように注意してください。 |

この機能は、ストレージデバイスの性能を最大限に引き出すための最適化手法として、その仕組みを問われることが多いです。SSDの特性（上書き不可、ブロック単位消去）とセットで理解することが非常に重要です。