Надежны ли SSD диски?

admin

code-help.ru
Команда форума
Сообщения
7,643
Симпатии
1,152
#1
Надежны ли SSD диски?
Бытует мнение, что одним из самых существенных недостатков твердотельных накопителей выступает их конечная и притом относительно невысокая надёжность. И действительно, в силу ограниченности ресурса флеш-памяти, которая обуславливается постепенной деградацией её полупроводниковой структуры, любой SSD рано или поздно теряет свою способность к хранению информации. Вопрос о том, когда это может произойти? Масла в огонь сомнений подливают и сами производители, которые из маркетинговых соображений в условиях гарантии на свои потребительские продукты оговаривают сравнительно невысокие объёмы разрешённой записи. Давайте разберемся:

Контроллеры решают
Конечность жизни накопителей, построенных на флеш-памяти, уже давно ни у кого не вызывает удивления. Все давно привыкли к тому, что одной из характеристик NAND-памяти выступает гарантированное количество циклов перезаписи, после превышения которого ячейки могут начинать искажать информацию или просто отказывать. Объясняется это самим принципом работы такой памяти, который основывается на захвате электронов и хранении заряда внутри плавающего затвора. Изменение состояний ячеек происходит за счёт приложения к плавающему затвору сравнительно высоких напряжений, благодаря чему электроны преодолевают тонкий слой диэлектрика в одну или другую сторону и задерживаются в ячейке.

uQJDC4D7X5E.jpg


Однако такое перемещение электронов сродни пробою – оно постепенно изнашивает изолирующий материал, и в конечном итоге это приводит к нарушению всей полупроводниковой структуры.

Говоря о ресурсе современного SSD, нужно понимать, что этот параметр определяется не только и не столько выносливостью ячеек памяти, сколько тем, насколько бережно с ними обращается контроллер за счет различных внутренних алгоритмов и оптимизаций. Алгоритмы работы контроллеров SSD постоянно совершенствуются.

Тестирование
Суть тестирования выносливости SSD очень проста: нужно непрерывно перезаписывать данные в накопителях, пытаясь на практике установить предел их выносливости. Однако простая линейная запись не совсем отвечает целям тестирования. Современные накопители имеют целый букет технологий, направленных на снижение коэффициента усиления записи, а кроме того, они по-разному выполняют процедуры сборки мусора и выравнивания износа, а также по-разному реагируют на команду операционной системы TRIM. Именно поэтому наиболее правильным подходом является взаимодействие с SSD через файловую систему с примерным повторением профиля реальных операций.

Поэтому в тесте выносливости непрерывно и попеременно создаются файлы двух типов: мелкие –от 1 до 128 Кбайт и крупные – от 128 Кбайт до 10 Мбайт. В процессе теста эти файлы со случайным заполнением множатся, пока на накопителе остаётся более 12 Гбайт свободного места, по достижении же этого порога все созданные файлы удаляются, делается небольшая пауза и процесс повторяется вновь. Помимо этого, на испытуемых накопителях одновременно присутствует и третий тип файлов – постоянный. Такие файлы общим объёмом 16 Гбайт в процессе стирания-перезаписи не участвуют, но используются для проверки правильной работоспособности накопителей и стабильной читаемости хранимой информации: каждый цикл заполнения SSD мы проверяем контрольную сумму этих файлов и сверяем её с эталонным, заранее рассчитанным значением.

Итоги тестирования
Во-первых, заявляемая производителями выносливость SSD – параметр, не имеющий никакого отношения к реальной надёжности. Эта характеристика касается лишь условий гарантийного обслуживания, но в действительности даже самые дешёвые потребительские SSD способны перенести перезапись такого количества данных, которое в разы превышает задекларированный в спецификациях ресурс. Во-вторых, современные накопители, по крайней мере если говорить о свежих и качественных моделях ведущих производителей, больше не подвержены внезапной и необъяснимой гибели.

ENeacaggScI.jpg


Как видите, выносливость разных моделей SSD одного и того же потребительского класса может отличаться в разы. На то, какое количество информации можно записать на SSD, влияет выбор контроллера, памяти и оптимизация прошивки. Однако определяющее значение оказывает всё-таки производитель и тип флеш-памяти. Вне всяких сомнений наилучшие по надёжности накопители на данный момент получаются у компании Samsung, которая применяет 3D V-NAND собственного производства. Весьма неплохую жизнестойкость также показывают и те SSD, в которых используется планарная MLC NAND компании Toshiba. А вот любая планарная TLC NAND, как и TLC 3D NAND производства Toshiba и SanDisk — это потенциальная проблема.

На следующем графике мы приводим усреднённую практическую выносливость SSD в зависимости от типа памяти, на котором они построены.

hIGteo0VWYw.jpg


Оказались способны принять объём информации более 2 Пбайт перезаписей (а в тестах участвуют накопители объёмом 240–256 Гбайт) следующие SSD:

  • Crucial MX300 (контроллер – Marvell 88SS1074, память – Micron 32-слойная TLC 3D NAND);​
  • Intel Optane SSD 900P (контроллер – SLL3D, память – Intel 2-слойная 20-нм 3D XPoint);​
  • Intel SSD 545s (контроллер – SMI SM2259, память – Intel 64-слойная TLC 3D NAND);​
  • Kingston HyperX Savage (контроллер – Phison PS3110-S10, память – Toshiba 15-нм MLC NAND);​
  • Kingston KC1000 (контроллер – Phison PS5007-E7, память – Toshiba 15-нм MLC NAND);​
  • Samsung 850 PRO (контроллер – Samsung MEX, память – Samsung 32-слойная MLC 3D V-NAND);​
  • Samsung 960 EVO (контроллер – Samsung Polaris, память – Samsung 48-слойная TLC 3D V-NAND);​
  • Smartbuy Ignition PLUS (контроллер – Phison PS3111-S11, память – Toshiba 15-нм MLC NAND);​
  • Transcend SSD370S (контроллер – SMI SM2246EN, память – SanDisk 15-нм MLC NAND).​
Способность накопителя безболезненно перенести запись более 2 Пбайт информации означает, что на него можно записывать более терабайта данных ежедневно в течение пятилетнего срока — более чем достаточная выносливость для потребительских сценариев.

К девятке перечисленных выше наиболее удачных моделей следует добавить ещё несколько качественных накопителей, которые в течение испытаний уже перешагнули через рубеж в 2 Пбайт перезаписей, но пока ещё не завершили свой жизненный цикл и продолжают работать в нашей тестовой системе:

  • ADATA Ultimate SU900 (контроллер – SMI SM2258, память – Micron 32-слойная MLC 3D NAND);​
  • Intel SSD 600p (контроллер – Silicon Motion SM2260, память – Intel 32-слойная 3D TLC NAND);​
  • Kingston SSDNow V300 (контроллер – SandForce SF-2281, память – Toshiba 15-нм MLC NAND).​
Однако это далеко не финальные данные, и по мере появления новых результатов диаграмма будет обновляться.​
 

Ищу-помощника-на-форум !!!!!