Что кажется очень внезапным шагом, технология SSD стала мейнстримом. Эти быстрые твердотельные накопители часто встречаются даже на компьютерах среднего класса. Даже следующее поколение Playstation будет оснащено SSD^{(feature an SSD)} вместо более традиционного жесткого диска.

В общем, это хорошо. SSD^(SSDs) представляют собой значительный скачок в производительности по сравнению с традиционными жесткими дисками. Тем не менее, они также имеют некоторые особенности использования и обслуживания. Большинство пользователей, читающих это, вероятно, уже имеют SSD в своей системе или почти наверняка получат его в своей следующей системе.

Итак, настало время раскрыть одну из самых важных, но неправильно понятых проблем, уникальных для технологии SSD . Мы говорим об износе SSD . Мифический убийца накопителей, который не давал спать по ночам многим ранним последователям этой технологии.

Прежде чем мы сможем разобраться, что такое износ твердотельных накопителей , нам нужно кратко рассказать о том, чем ^(SSD)твердотельные накопители^(SSDs) отличаются от жестких дисков, которые мы все знаем и любим.

Чем отличаются ^(Differ)твердотельные накопители^(SSDs) и традиционные жесткие^{(Traditional Hard)} диски

Традиционный механический жесткий диск состоит из пластин, покрытых специальным магнитным материалом. Диск вращается со скоростью тысячи оборотов в минуту, а головки чтения/записи скользят по его поверхности в воздушном кармане тоньше человеческого волоса.

Первые жесткие диски были настолько большими, что для их доставки требовался самолет, при^{(needed an airplane for delivery)} этом вмещая всего несколько мегабайт данных. В наши дни портативный жесткий диск емкостью 4 ТБ легко помещается в вашем кармане. Эти накопители дешевы, емки и довольно надежны по сравнению с тем, как было вначале.

Тем не менее, у технологии механических жестких дисков нет надежды идти в ногу с развитием твердотельных компьютерных компонентов, таких как процессоры^(CPUs) , оперативная память^(RAM) и флэш-память. Платформы могут вращаться только так быстро, головки чтения/записи могут двигаться только так, как законы физики позволяют объектам с такой большой массой.

Твердотельные накопители не имеют движущихся частей. Это все полупроводниковая схема. Электроны могут двигаться через кремниевые чипы намного быстрее, чем^(much) любые механические компоненты. Вот^(Which) почему даже самый дешевый SSD полностью затмит механический привод по производительности.

Поскольку у них нет механических частей, они также гораздо менее физически хрупкие и гораздо менее подвержены поломкам. С другой стороны, простое использование SSD сократит срок его службы, и если вы используете их неправильно, это сокращение может быть весьма значительным. Так что же происходит?

Почему SSD изнашиваются?

Прежде^(First) всего, чтение данных с SSD не оказывает заметного влияния на срок его службы. Наоборот, запись в ячейку флэш-памяти приводит к ее деградации. Каждая ячейка памяти в SSD имеет оксидный компонент. Два слоя того или иного химиката в смеси с кислородом. Электроны захвачены между этими оксидными слоями.

Состояние данной ячейки зависит от уровня заряда. Другими словами, сколько электронов захвачено между оксидными слоями. Каждый раз, когда это состояние изменяется, оксидные слои изнашиваются, в конечном итоге теряя способность удерживать электроны. Это может сделать состояние невозможным для правильного чтения. Напишите^(Write) в ячейку слишком много раз, и в конечном итоге она испортится.

Типы технологий SSD и долговечность

Хотя все твердотельные накопители^(SSDs) страдают от износа при записи, они не все имеют к нему одинаковую устойчивость. Существуют различные конструкции ячеек памяти, которые изменяют объем информации, который может храниться в одной ячейке.

Наиболее надежная конструкция известна как SLC или одноуровневая^{(single level cell)} память ячеек. Это сохраняет только один бит данных в ячейке, делая ее двоичной. Поэтому довольно легко отличить уровень заряда, который представляет то или иное состояние, даже после того, как произошло довольно много износа.

Конструкции MLC^(MLC) и TLC , многоуровневые и трехуровневые, хранят два и три бита на ячейку соответственно. Их ячейки имеют несколько уровней и, следовательно, множество различных состояний, которые необходимо прочитать. Поскольку границы между различными состояниями клеток уже, даже небольшой износ может вызвать проблемы с электронной емкостью, из-за которых невозможно вспомнить правильное состояние.

Значит, мы должны использовать только SLC , верно? Проблема в том, что SLC невероятно дорог в пересчете на гигабайт. Он быстрый и надежный, но не очень плотный. Большинство премиальных SSD - накопителей в компьютерах в наши дни используют MLC , а TLC становится все более популярным благодаря большей емкости по хорошей цене.

Так сколько же вам приходится беспокоиться о недостаточной выносливости этих более дешевых продуктов на практике?

Выносливость SSD на практике

Сегодня ответ на этот вопрос – «совсем не очень». На заре компьютерных твердотельных накопителей^(SSDs) вы могли уничтожить один из них всего за несколько часов, забив его запросами на запись. Сегодня вы можете ожидать, что многоуровневые диски будут иметь гораздо большую устойчивость к записи, чем когда-либо потребуется обычному пользователю.

Для этого есть несколько причин, но все сводится к тому, что сами диски намного умнее, а современные операционные системы знают, как правильно использовать SSD - накопители.

Например, в твердотельных накопителях^(SSDs) теперь используется метод, известный как выравнивание износа^{(wear-leveling)} . Это прозрачно распределяет записи ячеек по всему диску, чтобы износ происходил равномерно. В противном случае одни клетки погибли бы гораздо быстрее, чем другие.

Итак, на какую выносливость при записи вы можете рассчитывать? Диски последнего поколения, такие как диск Samsung 950 Pro емкостью 512 ГБ,^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} имеют ресурс записи 400 ТБ. Однако многие до сих пор используют старые популярные накопители, такие как 850 EVO . Этот диск рассчитан на «всего» 150 ТБ.

Пыточные тесты^{(Torture tests)} показывают, что этот рейтинг весьма консервативен. В реальной жизни эта модель диска потребовала колоссальных 9100 ТБ операций записи, прежде чем сдаться. Таким образом, число 150 ТБ — это как раз тот момент, когда производитель больше не будет соблюдать гарантию.

Тем не менее, диски потребительского класса не следует использовать для любой работы, где постоянно происходит много операций записи на диск. Они не годятся для использования на серверах или в качестве дисков с тяжелыми носителями. Однако для обычного повседневного потребительского использования выносливость при записи — это то, о чем вам никогда не придется тратить время на размышления.

Купите диск хорошей марки^{(Buy a good brand of drive)} и в любом случае регулярно делайте резервные копии критически важных данных.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a very suddеn move, SSD tесhnolоgу has gone mainstream. These fast, solid-state drives are a common feature on even mid-range comрuters. Even the next generation of Playѕtation will feature an SSD instead of a more traditional hard drive.

In general this is a good thing. SSDs represent a major leap in performance over traditional hard drives. However, they also bring some special usage and maintenance considerations with them. Most users reading this probably have an SSD in their system already or will almost certainly get one in their next system.

So the time is right to unpack one of the most important, yet misunderstood, issues unique to SSD technology. We’re talking about SSD wear and tear. The mythical killer of drives that has kept many an early adopter of this technology awake at night.

Before we can tackle what SSD wear and tear actually is though, we need to briefly talk about how SSDs are different from the hard drives we all know and love.

How SSDs & Traditional Hard Drives Differ

The traditional mechanical hard drive consists of platters coated in a special magnetic material. The platter spins at thousands of revolutions per minute, while read/write heads skate across their surfaces on a pocket of air thinner than a human hair.

The first hard drives were so big, they needed an airplane for delivery – while only holding a few single megabytes of data. These days a 4TB portable hard drive easily fits in your pocket. These drives are cheap, capacious and pretty reliable compared to how things were at the outset.

Yet, mechanical hard drive technology has no hope of keeping up with the advancement of solid state computer components such as CPUs, RAM and flash memory. Platters can only spin so fast, read/write heads can only move as the laws of physics allow objects with that much mass to do.

Solid state drives have no moving parts. It’s all semiconductor circuitry. Electrons can move through silicon chips much, much faster than any mechanical components ever could. Which is why even the cheapest SSD will completely obliterate a mechanical drive in performance.

Since they have no mechanical parts, they are also much less physically fragile and far less prone to failure. On the other hand, simply using an SSD will shorten its lifespan and if you use them in the wrong way, that shortening can be quite dramatic. So what’s going on?

Why Do SSDs Wear Out?

First of all, reading data from an SSD doesn’t have any appreciable effect on its lifespan. Instead, it’s the act of writing to the flash memory cell that degrades it. Each memory cell within an SSD has an oxide component. Two layers of one or another chemical mixed with oxygen. Electrons are trapped between those oxide layers.

What a given cell’s state is, depends on the charge level. In other words, how many electrons are trapped between the oxide layers. Every time that state is changed, the oxide layers wear down, eventually losing their ability to contain electrons. This can make the state impossible to read correctly. Write to a cell too many times, and it eventually goes bad.

SSD Technology Types and Endurance

While all SSDs suffer from write wear, they don’t all have the same amount of tolerance for it. There are different memory cell designs, which change how much information can be stored in a single cell.

The most robust design is known as SLC or single level cell memory. This stores only a single bit of data in a cell, making it binary. It is therefore quite easy to distinguish between a charge level that represents one state or another, even after quite a lot of wear has happened.

MLC and TLC designs, multi- and triple- level, store two and three bits per cell respectively. Their cells have multiple levels and therefore many different states that have to be read. Since the margins between different cell states are narrower, even a small amount of wear can cause electron capacity issues that make it impossible to recall the correct state.

So we should only use SLC, right? The problem is that SLC is incredibly expensive on a per-gigabyte basis. It’s fast and robust, but not very dense. Most of the premium SSD drives in computers these days are using MLC, and TLC is becoming more popular thanks to bigger capacities at a good price.

So how much do you have to worry about the lack of endurance of these cheaper products in practice?

SSD Endurance In Practice

The answer to that question today is “not very much at all”. In the early days of computer SSDs you could destroy one in just a few hours by hammering it with write requests. Today you can expect multi-level drives to have way more write endurance than the typical user will ever need.

There are a few reasons for this, but it comes down to the drives themselves being much smarter and modern operating systems knowing how to use SSD drives properly.

For example, SSDs now use a technique known as wear-leveling. This transparently spreads cell writes around the entirety of the disk so that wear happens evenly. Otherwise some cells would die much more quickly than others.

So how much write endurance can you expect? The latest generation of drives, such as the Samsung 950 Pro 512GB drive has a write endurance of 400TB. However, many people are still using popular older drives such as the 850 EVO. That drive is rated for ‘only” 150TB.

Torture tests show that this rating is very conservative. In real life use that model of drive took a whopping 9100TB of writes before giving up the ghost. So the 150TB number is just the point at which the manufacturer won’t honor the warranty any more.

Still, consumer grade drives should not be used for any job where lots of disk writing happens on a constant basis. They’re no good for server use or as heavy media scratch drives. For normal every day consumer use however, write endurance is something you’ll never have to spend any time thinking about.

Buy a good brand of drive and, either way, make regular backups of your mission-critical data.

Майя Кузнецова

About the author

Я инженер-программист с более чем 10-летним опытом работы в индустрии Xbox. Я специализируюсь на разработке игр и тестировании безопасности. Я также являюсь опытным обозревателем и работал над проектами для некоторых из самых известных игровых компаний, включая Ubisoft, Microsoft и Sony. В свободное время я люблю играть в видеоигры и смотреть сериалы.

Все, что вам нужно знать об износе твердотельных накопителей