Οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSD) προσφέρουν ταχύτερη πρόσβαση στα δεδομένα λόγω του πλούσιου εσωτερικού τους παραλληλισμού. Έχουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως ταχύτερη ταχύτητα αναβάθμισης, ενεργειακή απόδοση, καλύτερη αντοχή και συμπαγές μέγεθος. Είναι επίσης πιο ανθεκτικοί σε σύγκριση με άλλες επιλογές αποθήκευσης. Ωστόσο, οι SSD έχουν επίσης τους περιορισμούς τους. Οι SSD αποθηκεύουν δεδομένα χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά τη μνήμη flash. Οι κυψέλες φθείρονται με τον καιρό και γίνονται λιγότερο αποδοτικές, επηρεάζοντας τον ωφέλιμο κύκλο ζωής του δίσκου. Ξεκινάμε αμέσως το άρθρο μας “Πόση διάρκεια ζωής έχει απομείνει στον SSD σας”.
Πόσο διαρκεί ένας SSD;
Οι SSD χρησιμοποιούν μνήμη flash για την αποθήκευση δεδομένων. Χρησιμοποιώντας τσιπ NAND flash, παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται στις κάρτες flash ή στις μονάδες USB, οι SSD διαβάζουν και γράφουν δεδομένα ηλεκτρονικά. Βασίζονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα για την αποθήκευση δεδομένων και αποτελούνται από ένα πλέγμα τρανζίστορ που αποθηκεύει δεδομένα στο δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης.
Ο SSD βασίζεται σε ολοκληρωμένο κύκλωμα για την αποθήκευση δεδομένων. Διαθέτει έναν ηλεκτρονικό ελεγκτή και μια σειρά από τσιπ NAND. Αυτά τα τσιπ δεν χρειάζονται τροφοδοσία ρεύματος για τη λειτουργία τους. Αντίθετα, αποτελούνται από ένα πλέγμα τρανζίστορ που αποθηκεύει δεδομένα στο δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης.
Το δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης έχει δύο καταστάσεις: Όταν ρέει ρεύμα στα τρανζίστορ, η κατάστασή τους είναι 1. Όταν δεν υπάρχει ρεύμα, η τιμή παραμένει 0. Αρχικά, τα τρανζίστορ βρίσκονται στην κατάσταση 1. Όταν γράφεται το αρχείο ή εκτελείται μια λειτουργία αποθήκευσης, ορισμένα τρανζίστορ μπλοκάρονται και η τιμή τους γίνεται 0.
ΝΑΙ ΜΕΝ … ΑΛΛΑ
Παρόλο που οι SSD είναι πολύ ταχύτεροι από τους μηχανικούς σκληρούς δίσκους, διαθέτουν μη πτητική μνήμη. Ως αποτέλεσμα, γίνονται λιγότερο αξιόπιστοι με την πάροδο του χρόνου, καθώς τα τρανζίστορ φθείρονται και χάνουν την ικανότητα συγκράτησης φορτίου. Με την αυξανόμενη χρήση, οι δίσκοι αυτοί γίνονται λιγότερο αξιόπιστοι. Από προεπιλογή, οι SSD διαθέτουν περιορισμένη διάρκεια ζωής.
Με κάθε διαδικασία εγγραφής, ο SSD γίνεται λιγότερο αποδοτικός. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι για την αντικατάσταση δεδομένων, πρέπει πρώτα να διαγραφούν τα υπάρχοντα δεδομένα. Για το σκοπό αυτό, τα τσιπ NAND απαιτούν τάση για να στείλουν ηλεκτρόνια μέσω του μονωτήρα.
Με συνεχείς κύκλους εγγραφής και διαγραφής, ο μονωτήρας φθείρεται. Ως εκ τούτου, τα κύτταρα flash δεν μπορούν να προγραμματιστούν και να διαγραφούν επ’ αόριστον. Έτσι, ο σχεδιασμός του NAND και η χρήση του SSD καθορίζουν πόσο θα διαρκέσει.
Διαβάστε περισσότερα “Γιατί ο SSD υψηλής χωρητικότητας γίνεται τάση“.
Συνεχίζουμε στο άρθρο μας “Πόση διάρκεια ζωής έχει απομείνει στον SSD σας”.
Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής των SSD;
Υπάρχουν κυρίως τρεις παράγοντες που συμβάλλουν στον προσδιορισμό της αξιοπιστίας των SSD: η ηλικία του SSD, τα συνολικά τεραμπάιτ που γράφονται με την πάροδο του χρόνου (TBW) και οι εγγραφές ανά ημέρα από τη μονάδα δίσκου (DWPD).
Η ηλικία του SSD
Η ηλικία του SSD καθορίζει την απόδοση και τη μακροζωία του. Ακόμη και αν οι κατασκευαστές ισχυρίζονται ότι μπορούν να αντέξουν για δέκα χρόνια, η μέση διάρκεια ζωής ενός SSD είναι μικρότερη από δέκα χρόνια. Πάνω απ’ όλα, εξαρτάται από τη χρήση.
Σύμφωνα με την ερευνητική έκθεση της Google και του Πανεπιστημίου του Τορόντο, οι βλάβες του δίσκου αυξάνονται με την ηλικία του SSD. Ωστόσο, χρειάστηκε να αντικατασταθούν 25% λιγότερο συχνά από τους σκληρούς δίσκους.
Συνολικά τεραμπάιτ που γράφονται με την πάροδο του χρόνου
Στον κλάδο της πληροφορικής, η διάρκεια ζωής ενός SSD είναι σε TBW. Ως επί το πλείστον, η διάρκεια ζωής ενός SSD είναι 256 TBW. Αυτή είναι η βασική περίοδος εγγύησης μετά την οποία τα κύτταρα μνήμης αρχίζουν να υποβαθμίζονται.
Οι πιθανότητες βλάβης της μονάδας και απώλειας δεδομένων αυξάνονται μετά την υπέρβαση της τιμής TBW. Επομένως, συνιστάται η αντικατάσταση της μονάδας δίσκου μετά την εξάντληση του καθορισμένου TBW.
Εγγραφές μονάδας δίσκου ανά ημέρα
Οι SSD διαθέτουν επίσης μια τιμή DWPD που αναφέρεται στα δεδομένα που μπορούν να εγγραφούν κάθε μέρα εντός της διάρκειας ζωής εγγύησης του SSD. Μετριέται σε gigabytes. Εάν η τιμή DWPD είναι μεγαλύτερη, ο SSD παρουσιάζει μεγαλύτερη αντοχή. Έτσι, όταν αγοράζετε έναν SSD, μπορείτε να λάβετε υπόψη την τιμή DWPD για καλύτερη χωρητικότητα και απόδοση.
Πώς μετράται η αντοχή SSD/ (Flash Endurance)
Η βαθμολογία αντοχής των SSD NAND flash εκφράζεται σε κύκλους εγγραφής. Διαθέτουν περιορισμένο αριθμό κύκλων εγγραφής, μετά τον οποίο το στρώμα οξειδίου των κελιών μνήμης flash αρχίζει να υποβαθμίζεται. Αυτό επηρεάζει την απόδοση του SSD.
Ο ρυθμός αντοχής ονομάζεται επίσης κύκλος προγραμματισμού/διαγραφής ή κύκλος P/E. Όταν αποθηκεύονται νέα δεδομένα στον SSD, ένα υπάρχον μπλοκ δεδομένων πρέπει να διαγραφεί ηλεκτρικά. Δυστυχώς, ένας συνεχής κύκλος P/E επιδεινώνει το στρώμα οξειδίου των κελιών μνήμης NAND flash. Έτσι, τα κύτταρα αυτά τελικά φθείρονται, γεγονός που επηρεάζει τη χωρητικότητα αποθήκευσης δεδομένων.
Ένα άλλο ανεπιθύμητο φαινόμενο που επηρεάζει την απόδοση των SSD είναι η ενίσχυση εγγραφής. Κατά την εγγραφή δεδομένων στη μονάδα αποθήκευσης, το πραγματικό ποσό της εγγραφής πολλαπλασιάζεται. Αυτό αυξάνει τον αριθμό των εγγραφών και έτσι συντομεύει τον αξιόπιστο χρόνο λειτουργίας του SSD, καταρρίπτοντας τη συνοχή του. Διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν την ενίσχυση εγγραφής είναι η συλλογή σκουπιδιών, η υπερπρομήθεια, τα μεταδεδομένα, οι δομές καταγραφής και ο αποδιπλασιασμός.
Θα βρείτε βασικές διαφορές στην αντοχή του flash της αρχιτεκτονικής κυψελών ενός επιπέδου (SLC), κυψελών πολλαπλών επιπέδων (MLC) και κυψελών τριπλών επιπέδων (TLC):
- Το SLC NAND flash μπορεί να αντέξει περίπου 50.000 έως 1.00.000 κύκλους εγγραφής.
- Το MLC NAND flash μπορεί να αντέξει έως και 3.000 κύκλους εγγραφής. Η έκδοση eMLC ή enterprise MLC υποστηρίζει περίπου 10.000 κύκλους εγγραφής.
- Το TLC NAND Flash έχει χαμηλή αντοχή και μπορεί να αντέξει περίπου 300 έως 1.000 κύκλους εγγραφής.
Μάθετε περισσότερα: “Ο καλύτερος SSD 2023” .
Συνεχίζουμε στο άρθρο μας “Πόση διάρκεια ζωής έχει απομείνει στον SSD σας”.
Πώς να εκτιμήσετε πόσο θα διαρκέσει ο SSD σας
Η διάρκεια ζωής ενός SSD εξαρτάται κυρίως από το TBW και το DWPD. Δείτε πώς μπορείτε να εκτιμήσετε πόσο θα διαρκέσει ο SSD:
TBW
Το TBW είναι ένα μέτρο των δεδομένων που μπορεί να γράψει ο δίσκος κατά τη διάρκεια της διάρκειας ζωής του. Για παράδειγμα, εάν ένας SSD έχει βαθμολογία 300 TBW, η μονάδα μπορεί να γράψει δεδομένα 300 TB πριν χρειαστεί αντικατάσταση.
Η σειρά 85 Pro της Samsung διαθέτει SSD με χωρητικότητες: 128 GB, 256 GB, 512 GB, 1 TB, 2 TB και 4 TB. Είναι κατασκευασμένη με 3D V-NAND και έχει δεκαετή εγγύηση.
Το μέγιστο TBW για έναν SSD 25 GB είναι 150. Για χωρητικότητα SSD 512 GB και 1 TB, το μέγιστο TBW είναι 300. Η μονάδα 2 TB έχει χωρητικότητα 450 TBW και η μονάδα 4 TB έχει χωρητικότητα 600 TBW.
DWPD
Το DWPD μετρά τον αριθμό των φορών που μπορείτε να επανεγγράψετε ολόκληρο τον SSD κάθε μέρα κατά τη διάρκεια της διάρκειας ζωής του. Για παράδειγμα, μπορείτε να θεωρήσετε μια μονάδα SSD 200 GB με DWPD 1 και περίοδο εγγύησης πέντε ετών. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να επανεγγράφετε 200 GB καθημερινά για πέντε χρόνια χωρίς πιθανότητες βλάβης.
Από αυτά τα δεδομένα, μπορείτε επίσης να υπολογίσετε το TBW. Καθώς μπορείτε να γράψετε 200 GB για 365 ημέρες για πέντε χρόνια, το συνολικό TBW θα είναι:
200*365*5= 365.000 GB, ή 365 TB εγγραφών
Αντίστοιχα, εάν το DPWD είναι 2 και οι άλλοι παράγοντες παραμένουν οι ίδιοι, δηλαδή η χωρητικότητα του SSD είναι 200 GB και η περίοδος εγγύησης είναι πέντε έτη, μπορείτε να υπολογίσετε το TBW ως εξής:
2*200*365*5= 730.000 GB, ή 730 TB εγγραφών
Υπολογισμός
Για να υπολογίσετε τη διάρκεια ζωής του SSD, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο:
(Κύκλοι εγγραφής * Χωρητικότητα) / (Συντελεστής SSD * Γραπτά δεδομένα ανά έτος)
Θεωρήστε έναν SSD Samsung 850 PRO, TLC, με χωρητικότητα 1 TB.
Στη συνέχεια,
Κύκλοι εγγραφής = 3.000
Χωρητικότητα= 1 TB ή 1.000 GB
Συντελεστής SSD: πραγματικός όγκος δεδομένων προς τον πραγματικό όγκο δεδομένων που γράφονται= 5 (θεωρήστε)
Ποσότητα δεδομένων που εγγράφονται στο δίσκο ανά έτος= 1.500-2.000 GB (εκτιμώμενο)
Έτσι, ο τύπος γίνεται: (3,000 * 1,000)/(5 * 1,750) = 342 χρόνια
Η μονάδα δίσκου δεν μπορεί να είναι εγγυημένη για 342 χρόνια. Αλλά με βάση αυτές τις υποθέσεις, το στρώμα οξειδίου του SSD θα αντέξει τόσο πολύ.
Διαβάστε περισσότερα: “Πώς να κλωνοποιήσετε ένα δίσκο SSD“.
Μέσος χρόνος μεταξύ βλαβών
Ο μέσος χρόνος μεταξύ βλαβών (MTBF) χρησιμοποιείται ευρέως για τους σκληρούς δίσκους για τη μέτρηση της απόδοσης. Ωστόσο, δεν έχει νόημα στην περίπτωση των SSD. Ο MTBF βασίζεται σε μικρά μεγέθη δειγμάτων και αποτελεί στατιστική αξιολόγηση. Καθορίζει τον μέσο χρόνο μεταξύ των βλαβών του συστήματος. Συνεπώς, το περιουσιακό στοιχείο είναι πιο αξιόπιστο εάν η τιμή MTBF είναι υψηλότερη.
Για έναν σκληρό δίσκο HDD, ο MTBF είναι περίπου μισό εκατομμύριο ώρες. Προσεγγίζει τα 57 έτη. Ο μέσος όρος MTBF για τους SSD αναφέρεται ότι είναι 2,5 εκατομμύρια ώρες. Είναι λιγότερο χρήσιμη, καθώς δεν υπάρχουν αξιόλογα στοιχεία.
Έτσι, κατά τον υπολογισμό της διάρκειας ζωής των SSD, το TBW και το DWPD προσφέρουν πιο πρακτικά αποτελέσματα.
Ολοκληρώνουμε το άρθρο μας “Πόση διάρκεια ζωής έχει απομείνει στον SSD σας”.
Βέλτιστες πρακτικές συντήρησης SSD
Ακόμη και αν οι SSD είναι αρκετά ανθεκτικοί, μπορούν να παρουσιάσουν περισσότερα σφάλματα από τους HDD σε λιγότερο χρόνο. Για να βελτιώσουν την αξιοπιστία και τον κύκλο ζωής αυτών των μονάδων, οι κατασκευαστές έχουν επινοήσει προηγμένες τεχνολογίες όπως:
Ισοπέδωση φθοράς (Wear leveling)
Η μέθοδος αυτή βοηθά στην ομοιόμορφη κατανομή των κύκλων προγραμματισμού/διαγραφής σε ολόκληρο το μπλοκ μνήμης του SSD. Υπάρχουν δύο τύποι εξισορρόπησης φθοράς: δυναμική και στατική.
Ο αλγόριθμος δυναμικής ισοπέδωσης φθοράς εξασφαλίζει ότι οι κύκλοι προγραμμάτων δεδομένων και διαγραφής κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλα τα μπλοκ μνήμης NAND flash. Ο δυναμικός αλγόριθμος εκτελείται κάθε φορά που τα δεδομένα εγγράφονται στη μνήμη flash. Χρησιμοποιώντας έναν χάρτη, οι διευθύνσεις LBA (λογικές διευθύνσεις μπλοκ) από το λειτουργικό σύστημα συνδέονται με τη φυσική μνήμη flash. Όταν το σύστημα πρέπει να ξαναγράψει δεδομένα, συνδέεται ένα νέο μπλοκ. Αυτό βοηθά τους SSD να διαρκούν περισσότερο.
Στην περίπτωση της στατικής εξισορρόπησης φθοράς, το λειτουργικό σύστημα συνδέει επίσης τις LBAs με τη φυσική μνήμη χρησιμοποιώντας έναν χάρτη. Σε αυτή την περίπτωση, τα αμετάβλητα μπλοκ ερεθίζονται και αντικαθίστανται με γραπτά μπλοκ.
Κώδικας διόρθωσης σφαλμάτων (ECC)
Με τον κώδικα διόρθωσης σφαλμάτων, το λογισμικό μπορεί να ανιχνεύει και να διορθώνει σφάλματα bit. Το NAND flash έχει συνήθως αυτά τα σφάλματα. Ως αποτέλεσμα, τα δεδομένα ενδέχεται να καταστραφούν. Ο ECC μπορεί επίσης να διορθώσει τα σφάλματα bot που προκαλούνται λόγω της φθοράς των κελιών μνήμης. Έτσι, μπορεί να επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής των μπλοκ μνήμης και να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του SSD.
Διαχείριση κακών μπλοκ (Bad Block Management)
Αυτή η μέθοδος βοηθά στον εντοπισμό κακών μπλοκ και εμποδίζει το σύστημα να γράψει δεδομένα σε αυτά τα μπλοκ. Υπάρχουν πρώιμα κακά μπλοκ και μεταγενέστερα κακά μπλοκ στη μνήμη NAND flash. τα πρώιμα κακά μπλοκ είναι αναπόφευκτα, καθώς δημιουργούνται κατά τη διαδικασία παραγωγής. Τα μεταγενέστερα κακά μπλοκ δημιουργούνται λόγω των επαναλαμβανόμενων κύκλων P/E.
Η διαχείριση των κακών μπλοκ χρησιμοποιεί τη μέθοδο παράλειψης μπλοκ, η οποία βοηθά τον ελεγκτή να μεταπηδήσει στο επόμενο καλό μπλοκ όταν συναντά ένα κακό μπλοκ. Στη μέθοδο του εφεδρικού μπλοκ, το κακό μπλοκ αντικαθίσταται με τη χρήση ενός εφεδρικού καλού μπλοκ. Έτσι, η διαχείριση κακών μπλοκ επεκτείνει τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία των SSD.
TRIM
Η εντολή TRIM διαγράφει διαγραμμένες σελίδες και μπλοκ για να συμβάλει στη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του SSD και να βελτιώσει την απόδοσή του. Βοηθά στη διαγραφή των μπλοκ δεδομένων που δεν χρησιμοποιούνται πλέον. Έτσι, η διαχείριση του αποθηκευτικού χώρου μπορεί να γίνει αποτελεσματικά, καθώς κατευθύνει τον ελεγκτή να απορρίψει τις άκυρες σελίδες δεδομένων.
Είναι οι SSD πιο αξιόπιστοι από τους σκληρούς δίσκους;
Οι SSD είναι ταχύτεροι, πιο συμπαγείς και πιο ανθεκτικοί. Επίσης, καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια. Μπορούν να επιταχύνουν τις επιδόσεις. Χρησιμοποιούνται περισσότερο σε περιβάλλοντα επιχειρήσεων. Οι σκληροί δίσκοι HDD έχουν αυξημένες πιθανότητες μηχανικής βλάβης και είναι πιο ευάλωτοι σε βλάβες.
Όμως, οι σκληροί δίσκοι είναι πιο προσιτοί και ακόμη και σε περίπτωση βλάβης, τα δεδομένα μπορούν να ανακτηθούν εύκολα. Οι σκληροί δίσκοι είναι προτιμότεροι εάν θέλετε να αποθηκεύσετε μεγάλες ποσότητες δεδομένων και δεν χρειάζεται να έχετε συχνή πρόσβαση σε αυτές. Αν χρειάζεστε ταχύτερη εμπειρία υπολογισμού, οι SDD θα σας φανούν πιο χρήσιμοι. Έτσι, από άποψη επιδόσεων, οι SSD είναι πιο αξιόπιστοι.
Τελική γραμμή: Διάρκεια ζωής SSD
Δεν υπάρχουν τέλειες συσκευές αποθήκευσης και είναι πάντα σκόπιμο να δημιουργείτε τακτικά αντίγραφα ασφαλείας των δεδομένων σας για να αποφύγετε οποιαδήποτε σημαντική απώλεια. Εκτός αυτού, οι SSD έχουν καλύτερη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με άλλες συσκευές- εξαρτάται επίσης από το πόσο καλά τις χειρίζεστε. Έτσι, αντιμετωπίστε τους SSD σας με μεγάλη προσοχή για να τους κάνετε να διαρκέσουν περισσότερο.
Διαβάστε και το άρθρο μας: “Τι να κάνετε αν ο SSD σας είναι γεμάτος“.
Μπορείτε να κατεβάσετε επίσης δωρεάν, πολύ ενδιαφέροντα e-books που έφτιαξα σχετικά με τη δημιουργία websites αλλά και για γλώσσες προγραμματισμού, εδώ στα free downloads.
