Green-sell.info

Новые технологии
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ssd циклы перезаписи

Сколько уже служит ваш SSD диск, и сколько он еще проработает [Проверка SSD]

Доброго времени суток!

С ростом популярности SSD, растет и один миф вокруг них: якобы, несмотря на все их преимущества, у них достаточно ограниченный ресурс циклов перезаписи (т.е. записав и удалив информацию определенное количество раз — диск приходит в негодность) .

С одной стороны это правда, с другой — есть одна оговорка: этот ресурс у современных накопителей достаточно большой, и при обычном домашнем использовании диска, чтобы его выработать — должно пройти лет 8-10 (а может и все 15)!

А теперь простой вопрос: используете ли вы сейчас свой диск на 100÷200 ГБ, который у вас работал лет 10-15 назад? Большинство, думаю, что нет. За такой срок диск просто устаревает (как и сам компьютер), и вы неоднократно меняете его на что-то другое.

В общем, в этой заметке покажу простой пример оценки, сколько уже служит ваш SSD, и прогноз по тому, сколько он еще проработает.

В помощь!

Как узнать время жизни SSD (и спрогнозировать его дальнейшую работу)

Как говорится: «предупрежден — значит вооружен!». И в этом плане нельзя не согласиться, ведь очень часто диски ни с того ни с сего (внезапно) из строя не выходят. Обычно, этому предшествует этап первых «звонков»: зависания, ошибки, низкая скорость чтения/записи, предупреждения от Windows или утилит, и пр.

Если касаться непосредственно SSD — то у них помимо всего прочего, есть такой важный параметр как TBW (макс. объем информации, который можно записать на диск во время всей его «жизни».) Т.е. если вы сегодня записали на накопитель 100 ГБ, завтра их удалили, а потом снова записали 100 ГБ — то суммарный объем записанных данных составит 200 ГБ. И если TBW накопителя составляет, скажем, 100 000 ГБ — то вы можете так ежедневно записывать/удалять примерно 1000 дней! (прим.: 100 000 ГБ / 100 ГБ = 1000 раз/дней)

Перейдем к практическому примеру. Чтобы просмотреть точное название вашего SSD, его производителя, показания SMART, суммарную записанную на него информацию (и многое другое) — я бы порекомендовал использовать утилиту SSD-Z.

В помощь! Официальный сайт утилиты SSD-Z — http://aezay.dk/aezay/ssdz/

После ее запуска вы увидите примерно ту же информацию, как на скриншоте ниже.

SSD-Z — информация о твердотельном накопителе

Обратите внимание, что на скрине выделены несколько важных моментов:

  1. Device Name — Kingston SHPM2280P2H/240G (это производитель, модель диска и его объем (240 ГБ));
  2. POH — 54d 13h (это время работы накопителя);
  3. Bytes Written — 221,5 GB (суммарный объем записанной информации).

Зная эту информацию, просто зайдите на сайт производителя вашего накопителя, и посмотрите его технические характеристики. В моем примере TBW составляет 415 TB (или 415 000 ГБ).

221,5 ГБ/415 000 ГБ = 0,00053% износа. Т.е. диск при такой нагрузке может прослужить еще не менее 10-15 лет! (разумеется, это без учета других возможных факторов: физического воздействия, высокой температуры, брака изготовителя и пр.)

Технические характеристики с официального сайта Kingston / Кликабельно

Некоторые производители упрощают все вышеприведенное. Они просто указывают сколько лет можно использовать диск, при ежедневной записи определенной информации (скрин из тех. характеристик накопителя Londisk привел ниже) .

Можно использовать 8 лет, при записи 100 ГБ ежедневно

Есть более простой вариант.

Совсем не обязательно все это оценивать и считать «вручную». Есть специальные утилиты, которые самостоятельно оценивают состояние диска (разумеется, их оценка очень приблизительна. Тем не менее, ее достаточно, чтобы понять чего ждать от накопителя в ближайшее время. ) .

В этом плане я бы отметил утилиту Hard Disk Sentinel (есть еще и HDD Life, но она давно не обновлялась и в последнее время на нее «ругаются» антивирусы) .

После загрузки и установки утилиты Hard Disk Sentinel, она автоматически «увидит» все накопители, подключенные к вашему компьютеру. После выбора одного из них, вы узнаете его состояние. Причем, оценка дается и по здоровью диска, и по его производительности (в идеале им должна быть поставлена оценка «Отлично», как на скрине ниже) .

Примечание : утилита Hard Disk Sentinel может постоянно в режиме реального времени мониторить состояние ваших дисков и вовремя известить о надвигающейся проблеме. Для этого просто добавьте ее в автозагрузку (значок будет моргать в трее, рядом с часами).

Hard Disk Sentinel — оценка состояния диска и его срока службы / Кликабельно

Обратите также внимание на строки «Время работы» и «Приблизительно осталось» . Если SSD в хорошем состоянии — то оставшееся время работы будет значится «более 1000 дней» (т.е. диск проработает не менее 3 лет!) .

Краткие тезисы:

  1. SSD диски достаточно «живучие» (несмотря на все мифы вокруг этого). Среднее число циклов перезаписи, выдерживаемые памятью SSD — составляет не менее 3000-5000 (у современных накопителей) . Таким образом, если объем вашего диска в 100 ГБ — то на него (суммарно) можно записать около 300 ТБ или 300 000 ГБ (разумеется, это в теории, на практике число меньше на 10-30%. Но тем не менее, цифра впечатляет. ) ;
  2. если вы ежедневно не загружаете/удаляете несколько десятков (сотню) ГБ информации — то за ресурс памяти SSD можно не переживать;
  3. нет большого смысла переносить файл подкачки, кэш браузеров (и пр. системные файлы Windows) с SSD на другой накопитель. Современная ОС (Windows 8/10) «знает» о существовании SSD;
  4. установив одну из спец. утилит, вы всегда будете знать состояние SSD, и вовремя будете предупреждены, как только появится первая ошибка (знак, что что-то не так. ).

Ресурс SSD диска (tbw) и продление срока его службы

Установка твердотельных накопителей используется гораздо реже, чем использование дисков HDD. Пользователей отпугивает низкий срок службы SSD.

Ускорить работу компьютера или ноутбука можно разными способами. Одно из проблемных мест — скорость работы жесткого диска HDD. Заменив жесткий диск твердотельным накопителем SSD, можно увеличить эту скорость, а значит, и работу всей системы.

Есть ли какие-то подводные камни у такой замены? Или установка SSD — способ, позволяющий решить проблему скорости раз и навсегда? Нужно знать, что у твердотельных накопителей существуют свои минусы. Основной параметр, уменьшающий долговечность SSD, это количество циклов перезаписи. По этому параметру твердотельные накопители проигрывают жестким дискам. Теоретически SSD живет меньше HDD. Рассмотрим, каким образом увеличить количество циклов перезаписи и как продлить жизнь SSD.

Как происходит процесс записи данных

Сердце HDD — вращающиеся пластины, как правило, из металла или керамики. Запись происходит на тонкий внешний металлический слой этих пластин. Головка HDD движется над поверхностью пластин и намагничивает или размагничивает определенные секторы. Таким образом, процесс записи — это процесс намагничивания/размагничивания.

Для процесса записи данных неважно, была ранее записана на нем информация или нет. Диску все равно: запись проходит одинаково в любом случае.

Особенность записи данных для твердотельного накопителя

В SSD-диске вместо вращающихся пластин применяются микросхемы памяти. Твердотельный накопитель — это фактически большая флешка.

По сравнению с HDD запись (и перезапись) данных на диски SSD имеет ряд особенностей.

Для процесса записи имеет значение, есть на данный момент информация на диске или нет. Когда в ячейке памяти имеются ранее записанные данные, сначала происходит их удаление, а только потом запись новых. То есть процесс записи проходит в 2 этапа: сначала удаление старых данных, а потом внесение новых.

Срок жизни SSD на сто процентов определяется количеством циклов перезаписи, то есть зависит от того, сколько раз можно записать и удалить информацию с диска. Количество циклов перезаписи имеет свой предел. Каждый цикл сокращает срок службы ячейки памяти, и, если превысить некую границу, ячейка умирает. Что-либо записать на нее становится невозможно. Однако накопитель сможет прожить дольше. Продление времени жизни диска возможно только за счет увеличения количества циклов.

Читать еще:  Ssd m 2 pci

Ячейки памяти объединены в блоки. Тонкость в том, что запись данных можно проводить в каждой ячейке по отдельности, а удалять можно только блок целиком. И, если надо изменить только одну ячейку из блока, приходится совершать несколько дополнительных действий: перенести все данные в другое место, стереть блок и только потом вернуть на место блок и измененную ячейку. В результате происходит увеличение циклов перезаписи на каждое изменение информации в SSD. Это еще больше сокращает ресурс SSD-устройства. Такое явление получило название Write Amplification. Минус его в том, что перезаписывает несколько раз одну и ту же информацию.

Поэтому стоит задача как увеличить срок службы SSD, так и сохранить преимущество в скорости. Поскольку надежность накопителя определяется количеством циклов перезаписи, возникает задача оценки продолжительности жизни SSD-диска. Для этого указывается такой параметр, как TBW (Total Bytes Written). Он показывает, какой максимальный объем информации можно гарантированно записать на диск. Оценивать TBW принято в терабайтах (Тб). Так, значение 150 TBW указывает, что на диск можно гарантированно записать 150 терабайт информации. Превышение этого значения надежную работу накопителя не гарантирует.

У дисков разных производителей это значение отличается. Например, у SSD Kingston HyperX 120 Gb этот параметр составляет 354 TBW. У SSD OCZ Trion 100 240 Gb — 60 TBW. Диск Crucial MX 100 — 72 TBW.

Переводя абстрактные для обычного пользователя числа в понятные значения, можно привести такой пример. Возьмем TBW, равный 75. Это не самое большое значение, у многих производителей TBW существенно больше. Для того, чтобы накопитель гарантированно проработал 3 года, нужно каждый день записывать на него примерно 64 Гб информации. Величина для обычного пользователя практически нереальная. Мало кто записывает такой объем данных каждый день. А твердотельный накопитель Kingston HyperX с TBW, равным 354, в идеальных условиях, при ежедневной записи 2 Гб данных может прожить 100 лет! Только вдумайтесь, 100 лет службы хватит детям, внукам и даже правнукам.

Тесты показывают, что просмотр изображений или документов не влияет на запись данных. Это чтение данных. Только изменение документов или копирование файлов влечет за собой процесс записи на диск.

Что может предпринять пользователь

Эксплуатация SSD-устройства имеет свои особенности. Есть много способов, которые могут повысить надежность твердотельных накопителей. Опишем лишь некоторые из них. Дело в том, что в операционной системе есть некоторые функции, способные увеличивать скорость работы жесткого диска. Парадоксально, но увеличивая скорость HDD, они одновременно снижают надежность работы ССД. Что это за функции, снижающие долговечность SSD-диска?

Обращать внимание на эти функции стоит, если вы активно используете компьютер и в полной мере нагружаете SSD-накопитель. Большинству пользователей, даже если они оставят все настройки по умолчанию, не стоит беспокоиться о времени жизни твердотельного накопителя. Продолжительность жизни SSD будет такой же, как и у HDD. Для требовательных пользователей существует специальная программа, которая осуществляет тестирование SSD-дисков и дает полную информацию о состоянии накопителя.

Какой срок службы у SSD

При выборе диска для своей системы все чаще пользователи отдают предпочтение SSD. Как правило, на это влияют два параметра – высокая скорость и отличная надежность. Однако, есть и еще один, не менее важный параметр – это срок службы. И сегодня мы попытаемся выяснить, как долго сможет прослужить твердотельный накопитель.

Как долго может работать твердотельный накопитель

Прежде чем считать, сколько времени проработает диск, давайте немного поговорим о типах памяти SSD. Как известно, в настоящее время, для хранения информации используется три вида флеш-памяти — это SLC , MLC и TLC. Вся информация в этих типах хранится в специальных ячейках, которые могут содержать один, два или три бита соответственно. Таким образом, все типы памяти отличаются как плотностью записи данных, так и скоростью их чтения и записи. Еще одним важным отличием является количестве циклов перезаписи. Именно этот параметр и определяет срок службы диска.

Формула расчета срока службы накопителя

Теперь посмотрим, как долго сможет проработать SSD с используемым типом памяти MLC. Так как именно эта память чаще всего применяется в твердотельных накопителях, ее мы и возьмем для примера. Зная количество циклов перезаписи, рассчитать количество дней, месяцев или лет работы не составит особого труда. Для этого воспользуемся простой формулой:

Количество циклов * Емкость диска / Объем записываемой информации в день

В результате мы получим количество дней.

Расчет срока службы

Итак, приступим. Согласно техническим данным, среднее количество циклов перезаписи составляет 3 000. Для примера возьмем накопитель объемом 128 Гбайт и среднесуточный объем записываемых данных – 20 Гбайт. Теперь применим нашу формулу и получим следующий результат:

3000 * 128 / 20 = 19200 дней

Для простоты восприятия информации переведем дни в годы. Для этого полученное количество дней разделим на 365 (число дней в году) и получим примерно 52 года. Однако, это число носит теоретический характер. На практике срок службы будет гораздо меньше. Из-за особенностей ССД, среднесуточный объем записываемых данных увеличивается в 10 раз, таким образом и наш расчет можно сократить в столько же раз.

В результате мы получим 5,2 года. Однако, это не означает, что через пять лет ваш накопитель просто перестанет работать. Все будет зависеть от того, на сколько интенсивно вы используете свой SSD. Именно по этой причине некоторые производители в качестве срока службы указывают общий объем записываемых на диск данных. Например, для накопителей X25-М, компания Intel дает гарантию на объем данных в 37 Тбайт, что при 20 Гбайтах в день дает срок пять лет.

Заключение

Подводя итог, скажем, что срок службы достаточно сильно зависит и от интенсивности использования накопителя. Также, исходя из формулы, не последнюю роль играет и объем самого устройства хранения данных. Если проводить сравнение с HDD, которые в среднем работают около 6 лет, то SSD не только более надежные, но и дольше прослужат своему владельцу.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Помогла ли вам эта статья?

Еще статьи по данной теме:

Надёжность ssd не вызывает сомнения

У меня SSD уже 4 года работает, каждый день, по 16 часов.
За это время у меня успел сломаться HDD на 2000 ГБ. Он прожил почти 3 года, все покупалось в один день.
А ещё говорят что SSD мало живут… бред полный, хотя, может быть мне так повезло..
Так же было не мало HDD, и все ломались за 1-3 года.

У меня OCZ Vertex 4, не очень популярная фирма, + они обанкротились и фирму выкупила Toshiba, не знаю лучше стало после этого или хуже, но есть важный момент, у них гарантия 5 лет(!), к примеру у других фирм гарантия 2-3 года, это о многом говорит, поэтому лично я стал уважать данную фирму, мне кажется долговечность оч. важный параметр для SSD, ибо скорость у большинства SSD +- одинаковая, хотя сейчас появились всякие новомодные SSD, и даже гибриды SSD+HDD, но раньше (в начале 2013) и выбирать не из чего было. Смотрел видео на ютубе, как у людей ломался SSD, они заполняли заявку, и им через месяц присылали новый SSD, считайте у вас будет SSD на всю жизнь.

Конечно я не захламляю SSD, на нем стоит система + программы, весь мусор на HDD.
Сейчас наверно без SSD уже никуда, ибо у меня 4 года отлично работала винда, и грузилась за секунд 30, просто мгновенно, даже спустя такое кол-во времени.

Читать еще:  Жесткий диск ssd m 2

Что вы с ними делаете с бедными, что они у вас не живут более 1-3 лет? У меня харду 7 лет, по смарту 100% хелфа при том что используется он каждый день. Я не принижаю достоинств SSD накопителей перед HDD, но просто вы хардами гвозди что ли забиваете? )))

У меня харду 11 лет. Все работает как и раньше. Проблем не было.

О долговечности SSD на простом примере. Мифы против реальности

Опубликовано 23.06.2016 · Обновлено 07.01.2019

Твердотельные накопители (SSD – Solid State Drive) становятся все популярней, но у многих с ними все еще ассоциируются некоторые мифы и предрассудки. Дело в том, что на заре своего выхода на рынок компьютерных комплектующих SSD проявили себя как дорогие, но весьма недолговечные устройства. Первые модели дисков при среднестатистическом использовании умирали уже через 1-2 года их использования, что с учетом их стоимости было явным расточительством. С тех времен прошло много времени и технологии получили существенное развитие, диски SSD стали надежней, долговечней и еще быстрее. Стоимость гигабайта устройства с каждым днем становится все более привлекательной.

Кратко о преимуществах SSD перед традиционными HDD:

  • отсутствие механических частей и шума от них;
  • по той же причине – высокая устойчивость к механическим воздействиям и перегрузкам, чего не скажешь про HDD, которые часто выходят из строя даже при незначительных ударах или падениях;
  • высокая скорость считывая данных и стабильность скоростных характеристик независимо от расположения файлов и их фрагментации;
  • на порядок более высокие значения показателей случайных операций ввода/вывода IOPS, что наиболее критично для работы операционной системы и приложений;
  • более низкое среднее энергопотребление, т.к. при простоях энергия не тратится на вращение шпинделя или перемещение головок, как это происходит в HDD;
  • малый вес и габариты.

Дегтя в “бочку мёда” в отношении SSD подливает самый основной недостаток – ограниченный ресурс. Данное ограничение связано с ограниченным количеством циклов перезаписи ячеек применяемой в SSD flash-памяти. В современных носителях данный показатель зависит от используемого типа памяти и составляет в среднем 3000 циклов для MLC и 1000 циклов для TLC ячеек. Много это или мало разберемся немного позже, а пока пару слов о типах ячеек и какие лучше выбрать при покупке.

Наибольшее распространение получили сегодня 2 типа ячеек, о которых я только что упомянул – MLC (Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) и TLC (Tripple-level cell, трёхуровневые ячейки памяти). TLC более новый тип памяти и фактически их тоже можно назвать многоуровневыми, т.е. MLC, но ввиду существенного отличия в характеристиках используется название TLC, т.к. MLC началось применяться ранее для двухуровневых ячеек. Существует еще SLC (Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) с ресурсом от 100 тыс. циклов и более, но в виду сложности производства и, следовательно, большой стоимости, в чистом виде применяются мало, преимущественно для промышленного применения. Некоторые производители используют небольшой объём SLC в качестве кэша совместно с основной TLC-памятью для продления ресурса последней.

Почему более новый тип памяти TLC имеет меньший ресурс и как это коррелируется с “мифом о долговечности”?

В ответе на поставленный вопрос есть две основных составляющих – экономическая и технологическая. Обе эти составляющих взаимосвязаны. Желание производителей сделать более ёмкие устройства по более доступным ценам приводит к снижению ресурса ячеек флэш-памяти. Открыв любой сайт с предложениями по SSD не трудно заметить, что самые дешевые устройства оснащены именно этим типом памяти.

Выходит, что раньше SSD оснащались более дорогими и долговечными модулями памяти, но почему же тогда они служили мало? Но тут дело не только в используемом типе памяти. Важную роль играет применяемый контроллер и микропрограмма, зашитая в него. Дело в том, что запись данных во флэш память имеет свои особенности и нюансы. Простое количество циклов перезаписи ячеек еще не говорит о надежности и долговечности SSD. Существует понятие мультипликатора записи, который в среднем может составлять 2-3, хотя это величина непостоянная и мало предсказуема, т.к. зависит от типа данных, их размера и частоты их записи. Наличие мультипликатора вызвано наличием служебных функций контроллера диска, призванные обеспечивать стабильность рабочих характеристик и равномерность износа ячеек диска.

Что такое SSD Endurance (TBW)?

В технических описаниях современных SSD можно встретить информацию о количестве информации, которую физически можно записать на диск. Такая информация часто представляется числом суммарно записываемой информации в ТБ (терабайтах) или же в объеме дневной записи на диск в течении определенного срока, как правило, срока гарантии, предоставляемого производителем на данный диск. К примеру, для моего текущего диска Transcend 256GMTS800 производитель заявляет 280 TBW, что говорит о том, что диск можно полностью перезаписать примерно 1000-1100 раз. Где же тут 3000 циклов для ячеек памяти? От того и 1000 вместо 3000, что при расчетах производитель учел какой-то свой раcчетный показатель усиления записи, который составил примерно 2,75.

На самом же деле, декларируемая производителем величина – это всего лишь теоретически гарантированная величина, которую выдержит диск в течении действия гарантии производителя. У большинства производителей гарантия, помимо времени, привязывается к величине Endurance (TDW) и при ее превышении гарантия прекращает свое действие, даже если не прошел установленный гарантийный срок. Это дает основание ожидать, что реальный объем данных может быть выше, что неоднократно подтверждалось реальными эксплуатационными тестами и отчеты о которых есть на просторах Интернета. Хотя в конечном виде во многом зависит от условий и типа записываемых данных.

При этом, даже отталкиваясь от предложенных производителем TDW давайте прикинем, как долго может прослужить диск. Вернусь к своему диску и определю объем текущей перезаписанной на него информации, воспользовавшись фирменной утилитой SSD Scope и данными SMART с устройства.

Выделенный показатель показывает объем записанных данных кратно 32 Мб, т.е. чтобы получить реально записанный объем на диск данных необходимо значение 70052 умножить на 32 Мб. Полученное значение 2241664 Мб = 2241б6 Гб = 2,24 Тб. Срок службы примерно 3 месяца, т.е. порядка 700 Гб в месяц, 23 Гб в день. Специальных оптимизаций под SSD, которые считаю вредными, не проводил, файл подкачки и гибернации не отключал. К тому же последний используется постоянно, т.к. выключаю ноутбук исключительно в гибернацию. Единственно, что выбрал размер файла гибернации на минимальные 40% от ОЗУ, объем которого у меня 12 Гб, следовательно файл гибернации более 5 Гб. В работе использую традиционный офисный набор программ, а так же графические и видео редакторы, которые любят создавать немаленькие временные файлы на системном диске, хотя для хранения медиа файлов используется второй диск HDD.

На сколько хватит диска SSD?

При упомянутых 700 Гб в месяц несложно посчитать сколько таких месяцев может быть. Разделив декларируемые TBW 280 Тб на 0,7 Тб, получим 400 месяцев, что эквивалентно 33+ годам. Вы уверены, что через такой срок данный диск будет востребован даже если он будет рабочим?

Думаю, что через пару тройку лет наверняка возникнет заменить его на что-то более ёмкое и более производительное.

Для полноты картины, давайте подойдем с другой стороны и оценим сколько мы можем записать информации на диск, даже если он у нас единственный в системе и на него пишутся в том числе и объемные медиа-файлы. Для этого прикинем, что мы планируем использовать диск в течении максимум 5 лет, что при TBW 280 Tb будет эквивалентно 150 Гб в день. Что такое 150 Гб? Это более 12 часов видео FullHD в максимальном качестве, т.е. 6 полнометражных фильмов слитых с Bluray дисков. Вы часто записываете такие массивы данных? А тут каждый день в течении пяти лет.

Читать еще:  Как подключить ssd через usb

И это речь о бюджетном носителе, который хоть и имеет не самый маленький ресурс и основан на MLC памяти, все же значительно уступает профессиональным решениям, имеющим куда более внушительные характеристики. Основным же недостатком SSD остается достаточно высокая цена за Гб объема. При этом технологии не стоят на месте и постепенно цена снижается, что делает диски SSD все популярнее с каждым днем. С каждым днем все больше HDD отправляются на полки или во внешние карманы для резервного копирования данных на них.

Какие напрашиваются выводы?

А такие, что ресурс современных SSD далеко не самый актуальный параметр, который должен вас смущать. С большой вероятностью вы захотите его заменить на более быстрое и ёмкое решение прежде, чем исчерпается его ресурс. Для тех же, кто пишет очень много информации на SSD, а это явно не бытовой признак, существуют профессиональные решения, имеющие в разы больший ресурс за несколько большую стоимость.

Как устроен «твердотельный накопитель»? [Версия для технических переводчиков (ИТ), с ликбезом и терминами]

Данная статья будет полезна для технических переводчиков, стремящихся расширить свой кругозор и пополнить свой словарный запас техническими терминами.

Сначала давайте разберемся, что такое контроллер [controller] и флеш-память NAND [NAND flash memory] . Вместе с парой других компонентов они расположены на печатной плате [printed circuit board (PCB)] внутри корпуса и составляют твердотельный накопитель, или SSD (solid-state drive) .

Контроллер

Контроллер в SSD — это встроенный процессор, который соединяет компоненты флеш-памяти с компьютером. Он выполняет коды из микропрограммы (встроенного ПО) [firmware] в SSD, чтобы обрабатывать запросы с компьютера. Работа и функции SSD зависят от контроллера.

Обычно контроллер отвечает за следующие функции:

запись [writing] ,
чтение [reading] ,
стирание [erasing] ,
проверка ошибок [error checking] ,
шифрование [encryption] ,
сборка мусора [garbage collection] ,
выравнивание износа [wear-leveling]
резервирование по технологии over-provisioning (подробности ниже).

Флеш-память NAND

Во всех современных стандартных SSD используется флеш-память NAND — интегральная схема для хранения информации. В корпоративных SSD обычно это SLC NAND (single-layer cell — одноуровневая, или однобитная, ячейка), а в потребительских устройствах — MLC NAND ( multiple-layer cell — многоуровневая ячейка). SLC быстрее и долговечнее, но зато гораздо дороже.

Когда мы записываем данные на SSD, контроллер программирует ячейки памяти. В двух словах, однобитная ячейка памяти имеет два состояния — либо у нее есть заряд, либо нет, так что она хранит данные в двоичном формате. В реальности запись данных на SSD — это процесс очень сложный. Зато читать с SSD просто, и контроллеру не приходится сильно напрягаться.

У ячеек NAND есть пара интересных особенностей. Во-первых, их можно программировать ограниченное число раз. Каждая ячейка может выдержать определенное количество циклов «программирование-стирание», или циклов перезаписи [program-erase, P/E cycle] . Контроллер пытается бороться с этой бедой с помощью выравнивания износа [wear-leveling] . Он старается не записывать данные в одни и те же ячейки, а распределять нагрузку по всем ячейкам в памяти равномерно.

Во-вторых, в отличие от жестких дисков, в NAND-памяти невозможно записать данные поверх уже имеющихся. Сначала нужно стереть старые данные, и только потом записать новые.

В-третьих, эти данные так просто не сотрешь. В SSD ячейки памяти объединяются в страницы [page] (по 4 КБ), а страницы группируются в блоки [block] (обычно по 512 КБ, то есть 128 страниц). Записывать данные можно на отдельные страницы, а вот стирать — только блоками.

Если мы удаляем с SSD данные, мы ничего не стираем, даже если чистим корзину. Мы просто сообщаем памяти, что эти данные нам не нужны. Стирание происходит, когда мы записываем на накопитель новые данные.

Из-за выравнивания износа и сборки мусора данные постоянно перезаписываются из одного места в другое. Это приводит к одному неприятному явлению — усилению записи [write amplification] .

Усиление записи

При усилении записи на SSD записывается больше данных, чем мы просим. Контроллер выполняет больше операций записи, чем нужно, и при этом расходует драгоценные циклы перезаписи и ухудшает производительность SSD.

Парадокс в том, что усиление записи возникает как раз в попытке продлить срок службы SSD и оптимизировать его производительность. Контроллер просто выбирает из двух зол меньшее.

Сборка мусора

Это главная причина усиления записи. Как мы помним, нельзя просто так взять и перезаписать ячейку SSD. Контроллер записывает данные страница за страницей, а стирает — целыми блоками. Если в блоке еще остались полезные данные, сборщик мусора переносит их в другой блок. Тогда контроллер может спокойно стереть блок и подготовить его к записи.

Выравнивание износа

Контроллер следит за тем, чтобы операции стирания и перезаписи распространялись по SSD равномерно. Если бы весь удар принимали на себя, скажем, несколько первых блоков, они быстро израсходовали бы весь свой запас циклов перезаписи. Некоторые алгоритмы выравнивания износа, например, статическое выравнивание износа [static wear-leveling] , даже периодически переносят неизменяемые данные (ОС или программы), чтобы записывать в эти блоки с низкой нагрузкой часто изменяемые данные. В итоге блоки на SSD тратят свои циклы перезаписи равномерно, и накопитель служит дольше.

Усиление записи требует свободного пространства, поэтому не вся емкость будет заполнена нашими данными. Обычно SSD для оптимальной работы надо хотя бы 20% свободного пространства, если только он не использует область резервирования [over-provisioning, OP] .

Резервная область (OP)

OP означает, что какой-то объем SSD зарезервирован для контроллера и недоступен пользователю. Контроллер будет использовать это пространство для выравнивания износа, сборки мусора или других функций оптимизации производительности.

Обычно для OP резервируется от 7 до 28% емкости накопителя. Поэтому SSD с функцией OP имеют непривычную емкость, например 120, 240 или 480 ГБ вместо стандартных 128, 256 или 512. В некоторых SSD пространство для OP могут выбирать сами пользователи.

Предполагается, что OP должна повышать производительность SSD (ведь тогда контроллеру не будет требоваться буферная память [buffer space] ), однако в действительности такого не происходит.

В целом, недостатки SSD видны только на этапе записи данных.

Некоторые важные понятия тематики SSD

TRIM : Операционная система посылает команду TRIM контроллеру SSD с указанием страниц памяти, которые содержат устаревшие данные [stale data] (недействительные или помеченные к удалению данные). Это позволяет контроллеру отслеживать страницы с устаревшими данными во время сборки мусора, что снижает количество операций записи. Таким образом, TRIM уменьшает усиление записи и повышает производительность накопителя.

RAISE : Технология RAISE встроена только в контроллеры SandForce. RAISE расшифровывается как Redundant Array of Independent Silicon Elements (избыточный массив независимых кремниевых элементов). Прежде всего технология RAISE применяется для SSD накопителей корпоративного уровня, а не клиентского.

IOPS : IOPS (Input/Output Operations Per Second) – количество операций ввода/вывода. Измеряемой величиной IOPS является операция произвольного доступа [random access] . Произвольный доступ (ПД)– это возможность случайного доступа (чтения/записи) к данным из разных областей носителя. ПД обычно ассоциируется с передачей данных небольшого объема.

Произвольный доступ, а также значения его задержек [latency] (обычно низкие на SSD) показывают, за какое время может быть получен доступ к данным, что отражается на времени начальной загрузки [boot time] , времени запуска приложения [application launch time] и общей производительности. На жестких дисках [hard drives] скорость произвольного доступа обычно низкая и колеблется в пределах от 75 до 250 IOPS, а на SSD накопителях – от 50 000 IOPS до 100 000 IOPS, и это не предел.

Перевели и адаптировали:
Марина Попович, технический англо-русский переводчик, бюро переводов «Альянс ПРО»;
Дарья Головачева, технический англо-русский переводчик-стажёр, бюро переводов «Альянс ПРО».

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector