На ssd есть ограничения по циклам

В сети ходит огромное количество мифов и слухов относительно надежности и сроков службы SSD дисков. Верить им или нет, действительно ли твердотельные накопители придется менять через 1-3 года, а то и быстрее? Разбираемся вместе.

Устройство NAND-памяти и почему она деградирует

В HDD используются магнитные диски – полностью энергонезависимая память. Проще говоря, единички и нолики хранятся как магнитные заряды на особом слое пластины. Сам по себе процесс размагничивания достаточно медленный, а повредить структуру зарядов можно только путем мощного магнитного воздействия.

Что самое главное, количество циклов изменения намагниченного заряда фактически не ограничено. Да, сектора со временем «летят», а движущиеся детали выходят из строя, но бояться каких-либо ограничений на перезапись пользователям не стоит.

Flash-память в свою очередь использует полупроводниковые элементы. Накопитель представляет собой обычную схему без движущихся элементов. Это дает массу преимуществ, но также вносит такой параметр, как ресурс памяти. В современных SSD применяется NAND-память: 2D или 3D. По сути, это набор ячеек, организованных в определенную структуру. Подробнее узнать про NAND-память вы можете из нашего материала.

Одна из главных характеристик NAND-памяти – гарантированное количество циклов перезаписи. После преодоления этого числа ячейки могут искажать информацию или просто отказывать. Причиной этому является сама структура полупроводникового элемента.

Заряд («1» или «0») хранится в плавающем затворе. Изменение выполняется путем приложения на затвор заданного напряжения, после чего электроны через слой диэлектрика проходят в одну или другую сторону.

Проблема заключается в том, что слои диэлектрика постепенно и неизбежно изнашиваются. Как итог – вся полупроводниковая структура нарушается, и ячейка теряет способность хранить биты информации. Параллельно появляется эффект туннелирования, когда электроны просто застревают в диэлектрике и мешают правильному распознаванию хранящегося заряда.

Однако ресурс каждого конкретного SSD диска во многом зависит не от самой флеш-памяти. Ключевыми являются алгоритмы, которые использует контроллер в процессах записи-перезаписи. Ячейки памяти объединяются в страницы, а те в свою очередь формируют блоки. Записать данные можно только в чистую страницу, а если их не хватает, то приходится переписывать блок.

Перед записью алгоритм должен подготовить место, удалить при необходимости старые страницы и только потом записать в чистый блок всю реорганизованную структуру. В итоге реальный объем работы с ячейками флеш-памяти превышает объем операций, которые инициализирует сам пользователь. Иногда даже добавление пары байт приведет к очистке и последующей записи всего блока.

Ориентир первый: циклы перезаписи

Для каждого типа флеш-памяти имеется ограничение циклов перезаписи. Это число определяет, сколько конкретно раз можно изменить значения ячейки флеш-памяти, прежде чем ее износ будет представлять опасность для данных. Показатель варьируется в зависимости от типа памяти: SLC, MLC или TLC.

Много это или мало? Давайте проведем самый приблизительный расчет – возьмем SSD объемом 120 ГБ MLC типа с ограничением на 5 000 циклов записи. Предположим, ежедневно вы перезаписываете около 20 Гб данных. Коэффициент перезаписи возьмем равным 6. Он необходим, чтобы получить приближенный к реальному объем операций для флеш-ячеек.

Тогда высчитаем суточный цикл перезаписи: 20*6/120 = 1. Далее с учетом общего количества циклов определим срок службы: 5000/1/365 дней = 13,7 лет.

Естественно, это очень приблизительный просчет. Во-первых, ежедневный объем информации, с которым вы работаете, всегда разный. Во-вторых, коэффициент усиления может сильно варьироваться в зависимости от конкретных алгоритмов и действий.

Ориентир второй: параметр TBW

Total Bytes Written – этот параметр показывает, какой объем информации может быть гарантированно перезаписан без ошибок. Как правило, производители указывают его в основных характеристиках SSD-накопителя.

TBW может варьироваться от десятков терабайт до десятков петабайт (напомним, 1 Пб = 1024 Тб). Расчет в этом случае достаточно простой – делим TBW на объем ежедневно перезаписываемых данных.

Например, TBW диска заявлен 150 Тб, а ежедневно вы записываете по 40 Гб данных. Тогда 153600/40 = 3840 дней или 10,5 лет. Опять же, сколько перезаписывается в день – параметр динамический и не всегда известный.

Проще всего воспользоваться специализированными программами, которые сделают все необходимые расчеты за вас. Например, SSD Life подсчитывает объем перезаписанных данных и вычисляет оставшийся ресурс автоматически.

Помните, TBW описывает гарантированный объем перезаписи, но на практике ресурс некоторых SSD может оказаться куда больше.

Как продлевается ресурс SSD

Не стоит забывать про работу контроллера, который самыми разнообразными способами стремится минимизировать количество перезаписей ячеек. Один из алгоритмов – выравнивание износа (Wear Leveling). Контроллер ведет учет количества циклов для каждой конкретной ячейки. Это позволяет при записи перераспределять информацию так, чтобы износ каждой из ячеек накапливался равномерно.

Например, файлы ОС обычно хранятся практически без изменений, из-за чего флеш-память в определенной области практически не стареет, в то время как в других областях наоборот постоянно используется. Wear Leveling при очистке определенных блоков переносит такие системные файлы в другую область и обеспечивает равномерное расходование ресурса.

Несмотря на общую концепцию каждый производитель SSD имеет свои фирменные алгоритмы, которые могут отличаться объемами переносимых данных и способами объединения информации в блоки. Чем эффективнее Wear Leveling, тем дольше прослужит SSD.

Другая технология увеличения ресурса – резервная область (Spare Area). Вы наверняка замечали, что продаются диски на 120 и 128 Гб, 240 и 256 Гб и так далее. Куда же деваются гигабайты в «урезанных» моделях? Это и есть та самая резервная область, с которой могут работать контроллеры.

Во-первых, контроллер получает дополнительные свободные блоки для своих нужд, недоступные для ОС. Это пространство применяется в работе вышеописанного алгоритма выравнивания, уменьшая количество лишних операций перезаписи. Естественно, это положительно сказывается на ресурсе.

Во-вторых, ячейки из резерва используются для замены вышедших из строя блоков. Этот резерв составляет 7 % от всего объема и 28 % для моделей, ориентированных на корпоративный сектор. Такой запас также позволяет увеличить срок службы и повысить безопасность данных.

На некоторых дисках пользователи могут самостоятельно увеличить объем резервной области через специальный софт.

Что говорят реальные тесты

Теоретические расчеты дают только приблизительное представление о сроке службы твердотельного накопителя, поэтому лучший способ выбрать SSD – найти реальные тесты его эксплуатации. Прочитать про один из самых крупных экспериментов продолжительностью в несколько лет вы можете на этом сайте.

Исходя из результатов, реальный показатель ресурса перезаписи большинства бюджетных моделей превышает 500 Тб. Даже если в сутки ваш диск будет писать по 100 Гб данных, его ресурса хватит на 14 лет.

Способность SSD перенести запись более 2 Пб информации означает, что вы сможете записывать 1 Тб данных ежедневно в течение 5 лет.

У топовых SSD от Intel, Kingston и Samsung реальный TBW перешел границу в 3 Пб, а этого хватит на 7-10 лет даже в тех случаях, если вы активно работаете с фото- и видеоконтентом, а также являетесь заядлым геймером.

Чего стоит опасаться

Если и есть у SSD ощутимый недостаток – так это время хранения информации без питания. В случае HDD беспокоиться практически не приходится – они могут пролежать годами без каких-либо потерь данных. Твердотельные накопители крайне придирчивы к температуре хранения и работы. Например, если ваш SSD работал в основном при 40 градусах Цельсия, а после вы оставили его на хранение при 30 градусах, то информация сохранится на протяжении 52 недель (около 1 года).

Казалось бы, не так критично, но стоит температуре вырасти на 5 градусов, как срок уменьшается вдвое! В худших из сценариев информация будет потеряна уже через 1-2 месяца. Это следует учитывать, если вы собираетесь в долгую поездку и оставляете на SSD важную информацию.

Источник

Уже являетесь счастливым обладателем SSD или примеряетесь к его покупке? Тогда Вам будет интересно узнать, а сколько такой диск сможет прожить

Как устроен SSD накопитель

SSD диск состоит из нескольких ячеек памяти NAND, которые похожи на USB флешки или карты памяти. Основная особенность этого типа памяти – сохранение данных, при отсутствии питания

Внутренности SSD накопителя

В чем преимущество SSD накопителя, по сравнению с HDD?

SSD не имеет движущихся частей, и поэтому при работе не производит шума и потребляет меньше энергии. SSD диск меньше размером и поэтому используется в портативных устройствах, например ультрабуках

К недостаткам можно отнести, что они значительно дороже обычных жестких дисков и с течением времени теряют скорость работы. Последнее происходит только в режиме записи

Как работает SSD

Сборка мусора

Флеш-память SSD построена из блоков, которые в свою очередь состоят из страниц. Данные записываются в отдельные страницы блоков, при этом невозможно обновить данные, просто перезаписав старые. Более того, стереть можно только блок целиком

Увеличить рисунок

Поэтому сначала нужные данные перемещаются из страниц одного блока в другой, и только затем стирается весь блок с оставшимися ненужными данными, тем самым освобождаясь для новой записи. Этот процесс называется сбором мусора

Увеличение объема записи (Write Amplification Factor)

Из-за особенностей работы NAND памяти количество действительно записываемой информации больше, чем количество логической информации, которую хочет записать пользователь.

Это происходит из-за того, что информация в памяти должна быть стерта перед повторной записью – во время выполнения этого цикла данные (как пользователя, так и служебные) перемещаются с места на место более одного раза. Это увеличение количества записываемой информации «забивает» канал и уменьшает показатель случайного чтения.

WAF равен отношению объема записей на флеш-память к объему записей на хост-устройстве. Например, если для записи 10Гб с хост-устройства на NAND записано 20Гб, то коэффициент равен WAF будет равен 2

Чем эффективнее реализован алгоритм WAF, тем меньше он перемещает данные, расходует ресурс ячеек памяти и, в конечном счете, снижает цену SSD.

Делаем расчеты срока службы

В качестве примера возьмем 3 SSD на 240-256Гб. 2 из которых Вы можете купить прямо сейчас в магазине и один мой собственный

1. Kingston SA400S37/240G – средняя цена 2200Р

2. Samsung MZ-76P256BW – средняя цена 6400Р

3. Transcend TS256GSSD370S – был куплен в апреле 2016 года по цене 6400Р

Не рассматривайте эти накопители в качестве моей рекомендации к покупке. Это просто примеры

Как посчитать?

1. Надо узнать тип флеш-памяти. Самая дешевая TLC имеет порядка 1000 циклов перезаписи, MLC – 3000. Но бывают и разновидности, например, MLC 3D, которые ещё увеличивают количество циклов

2. Посчитать сколько в среднем в день записывается на устройство информации. Для нетребовательного пользователя – 20 ГБ в день, для активного пользователя или игромана – 100 ГБ, для монтажера видео, дизайнера, программиста – может доходить до 300Гб

Давайте посмотрим на расчеты:

1. Мы взяли самый дешевый SSD, которым пользуется нетребовательный человек. Коэффициент увеличения объема был выбран специально завышенный, равный 6 (такой вряд ли будет достижим)

Если в день пишется 20Гб с коэффициентом 6, то цикл перезаписи в день равен 0,5 (20*6/240)

Тогда его хватит почти на 5,5 лет непрерывной работы. (1000/0,5/365 дней)

Важно отметить, что именно непрерывной, по факту ваш компьютер не работает 24/7 и тогда этого жесткого диска хватит лет на 7-8

2. Берем самого дорогого представителя SSD на 256Гб. Циклов перезаписи здесь уже 3000, а коэффициент был взят в 4. В день осуществляется запись 100Гб

Этого диска тоже хватит на 5 лет непрерывной работы. Отмечу, что на него гарантия 5 лет, так, если он и выйдет из строя раньше, то его бесплатно заменят на новый

3. Подсчет моего текущего SSD. Который был куплен больше 3,5 лет назад

Опытным путем я подсчитал, что в день я записывал порядка 285Гб, а коэффициент увеличения объема был в районе 2 (как посчитать самостоятельно, читайте далее).

В итоге выходит 3,5 года непрерывной работы.

За 3,5 года пользования набрался всего 331 день непрерывной работы

При таком подходе, мне его хватит еще на 8-9 лет

Как посчитать самостоятельно

Если у вас уже есть SSD диск, то можно самостоятельно посчитать, сколько ему предстоит работать

Воспользуйтесь бесплатным приложением CrystalDisk и посмотрите на 3 показателя: “всего хост-записей”, “всего NAND-записей”, “общее время работы”

В таблице:

количество циклов перезаписи берите из спецификации устройства, в зависимости от типа: TLC или MLC

дневной объем записи = всего хост-записей / общее время работы в днях

увеличение объема = всего NAND-записей / всего хост-записей

циклов перезаписи = дневной объем записи * увеличение объема / объем диска

оценка ресурса = количество циклов перезаписи/циклов перезаписи/365

Если лень считать, то в бесплатной программе Hard Disk Sentinel будет показано приблизительное количество дней до конца жизни

331+885=1216 дней = 3,3 года, что приблизительно равно нашим подсчетам

Ещё по теме SSD:

5 вредных мифов про оптимизацию SSD, которые никогда не умрут (скоро будет статья, подписывайся, чтобы не пропустить)
Что такое дефрагментация жесткого диска и почему опасно дефрагментировать SSD? (скоро будет статья, подписывайся, чтобы не пропустить)

Делитесь своими расчетами в комментариях, а также подписывайтесь на канал и ставьте лайки ????

Источник

Всем привет!

Твердотельные накопители (SSD – Solid e 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 (-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.

Читайте также: Сбой цикла от белары

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.

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.

До новых встреч!

Источник