Існує думка, що одним з найбільш істотних недоліків твердотільних накопичувачів виступає їх кінцева і притому відносно невисока надійність. І дійсно, в силу обмеженості ресурсу флеш-пам'яті, яка обумовлюється поступової деградацією її напівпровідникової структури, будь SSD рано чи пізно втрачає свою здатність до зберігання інформації. Питання про те, коли це може статися, для багатьох користувачів залишається ключовим, тому багато покупців при виборі накопичувачів керуються не стільки їх швидкодією, скільки показниками надійності. Масла у вогонь сумнівів підливають і самі виробники, які з маркетингових міркувань в умовах гарантії на свої споживчі товари обумовлюють порівняно невисокі обсяги дозволеної записи.
Проте, на практиці масові твердотільні накопичувачі демонструють більш ніж достатню надійність для того, щоб їм можна було довіряти зберігання призначених для користувача даних. Експеримент, який показав відсутність реальних причин для переживань за кінцівку їх ресурсу, деякий час тому проводив сайт TechReport. Їм було виконано тест, який показав, що, незважаючи на всі сумніви, витривалість SSD вже виросла настільки, що про неї можна взагалі не замислюватися. В рамках експерименту було практично підтверджено, що більшість моделей споживчих накопичувачів до своєї відмови здатні перенести запис близько 1 Пбайт інформації, а особливо вдалі моделі, на зразок Samsung 840 Pro, залишаються в живих, перетравивши і 2 Пбайт даних. Такі обсяги записи практично недосяжні в умовах звичайного персонального комп'ютера, тому термін життя твердотільного накопичувача просто не може підійти до кінця до того, як він повністю морально застаріє і буде замінений новою моделлю.
Скоріш за все ні. Справа в тому, що поряд зі зміною напівпровідникових технологій відбувається безперервне вдосконалення контролерів, керуючих флеш-пам'яттю. У них впроваджуються більш досконалі алгоритми, які повинні компенсувати відбуваються в NAND зміни. І, як обіцяють виробники, актуальні моделі SSD як мінімум не менш надійні, ніж їх попередники. Але об'єктивна грунт для сумнівів все-таки залишається. Дійсно, на психологічному рівні накопичувачі на базі старої 25-нм MLC NAND з 3000 циклів перезапису виглядають куди грунтовніше сучасних моделей SSD з 15/16-нм TLC NAND, яка при інших рівних може гарантувати лише 500 циклів перезапису. Чи не занадто обнадіює і набирає популярність TLC 3D NAND, яка хоч і проводиться за більшим технологічним нормам, але при цьому схильна до сильнішого взаємному впливу осередків.
З огляду на все це, ми вирішили провести власний експеримент, який дозволив би визначити, яку витривалість можуть гарантувати актуальні сьогодні моделі накопичувачів, засновані на найбільш ходових в даний час типах флеш-пам'яті.
Кінцівка життя накопичувачів, побудованих на флеш-пам'яті, вже давно ні в кого не викликає подиву. Всі давно звикли до того, що однією з характеристик NAND-пам'яті виступає гарантовану кількість циклів перезапису, після перевищення якого осередку можуть починати спотворювати інформацію або просто відмовляти. Пояснюється це самим принципом роботи такої пам'яті, який грунтується на захопленні електронів і зберіганні заряду всередині плаваючого затвора. Зміна станів осередків відбувається за рахунок додатка до плаваючого затвору порівняно високих напруг, завдяки чому електрони долають тонкий шар діелектрика в одну або іншу сторону і затримуються в осередку.
Напівпровідникова структура осередку NAND
Однак таке переміщення електронів на кшталт пробою - воно поступово зношує ізолюючий матеріал, і в кінцевому підсумку це призводить до порушення всієї напівпровідникової структури. До того ж існує і друга проблема, що тягне за собою поступове погіршення характеристик осередків, - при виникненні тунелювання електрони можуть застрявати в шарі діелектрика, перешкоджаючи розпізнаванню заряду, що зберігається в плаваючому затворі. Все це означає, що момент, коли осередки флеш-пам'яті перестають нормально працювати, неминучий. Нові ж технологічні процеси лише посилюють проблему: шар діелектрика зі зменшенням виробничих норм стає тільки тонше, що знижує його стійкість до негативних впливів.
Однак говорити про те, що між ресурсом осередків флеш-пам'яті і тривалістю життя сучасних SSD існує пряма залежність, було б не зовсім вірно. Робота твердотільного накопичувача - це не прямолінійна запис і читання в осередках флеш-пам'яті. Справа в тому, що NAND-пам'ять має досить складну організацію і для взаємодії з нею потрібні спеціальні підходи. Осередки об'єднані в сторінки, а сторінки - в блоки. Запис даних можлива лише в чисті сторінки, але для того, щоб очистити сторінку, необхідно скинути весь блок цілком. Це означає, що запис, а ще гірше - зміна даних, перетворюється в непростий багатоступінчастий процес, що включає читання сторінки, її зміна і повторну перезапис в вільне місце, яке повинно бути попередньо розчищено. Причому підготовка вільного місця - це окрема головний біль, що вимагає «збирання сміття» - формування та очищення блоків з уже побували у використанні, але які стали неактуальними сторінок.
Схема роботи флеш-пам'яті твердотільного накопичувача
В результаті реальні обсяги записи в флеш-пам'ять можуть істотно відрізнятися від того обсягу операцій, який ініціюється користувачем. Наприклад, зміна навіть одного байта може спричинити за собою не тільки запис цілої сторінки, але і навіть необхідність перезапису відразу декількох сторінок для попереднього вивільнення чистого блоку.
Співвідношення між обсягом записи, яку здійснюють користувачем, і фактичним навантаженням на флеш-пам'ять називається коефіцієнтом посилення записи. Цей коефіцієнт майже завжди вище одиниці, причому в деяких випадках - набагато. Однак сучасні контролери за рахунок буферизації операцій та інших інтелектуальних підходів навчилися ефективно знижувати посилення записи. Поширення отримали такі корисні для продовження життя осередків технології, як SLC-кешування і вирівнювання зносу. З одного боку, вони переводять невелику частину пам'яті в щадний SLC-режим і використовують її для консолідації дрібних розрізнених операцій. З іншого - роблять навантаження на масив пам'яті більш рівномірною, запобігаючи зайві багаторазові перезапису однієї і тієї ж області. В результаті збереження на два різних накопичувача одного і того ж кількості призначених для користувача даних з точки зору масиву флеш-пам'яті може викликати абсолютно різну навантаження - все залежить від алгоритмів, що застосовуються контролером і прошивки в кожному конкретному випадку.
Є і ще одна сторона: технології складання сміття і TRIM, які з метою підвищення продуктивності попередньо готують чисті блоки сторінок флеш-пам'яті і тому можуть переносити дані з місця на місце без будь-якої участі користувача, вносять в знос масиву NAND додатковий і чималий внесок . Але конкретна реалізація цих технологій також багато в чому залежить від контролера, тому відмінності в тому, як SSD розпоряджаються ресурсом власної флеш-пам'яті, можуть бути значними і тут.
У підсумку все це означає, що практична надійність двох різних накопичувачів з однаковою флеш-пам'яттю може дуже помітно відрізнятися лише за рахунок різних внутрішніх алгоритмів і оптимізацій. Тому, кажучи про ресурс сучасного SSD, потрібно розуміти, що цей параметр визначається не тільки і не стільки витривалістю осередків пам'яті, скільки тим, наскільки дбайливо з ними звертається контролер.
Алгоритми роботи контролерів SSD постійно удосконалюються. Розробники не тільки намагаються оптимізувати обсяг операцій запису в флеш-пам'ять, а й займаються впровадженням більш ефективних методів цифрової обробки сигналів і корекції помилок читання. До того ж деякі з них вдаються до виділення на SSD великої резервної області, за рахунок чого навантаження на осередки NAND додатково знижується. Все це теж позначається на ресурсі. Таким чином, в руках у виробників SSD виявляється маса важелів для впливу на те, яку підсумкову витривалість буде демонструвати їх продукт, і ресурс флеш-пам'яті - лише один з параметрів в цьому рівнянні. Саме тому проведення тестів витривалості сучасних SSD і викликає такий інтерес: не дивлячись на повсюдне впровадження NAND-пам'яті з відносно невисокою витривалістю, актуальні моделі зовсім необов'язково повинні мати меншу надійність в порівнянні зі своїми попередниками. Прогрес в контролерах і використовуваних ними методах роботи цілком здатний компенсувати хисткість сучасної флеш-пам'яті. І саме цим дослідження актуальних споживчих SSD і цікаво. У порівнянні з SSD минулих поколінь незмінним залишається лише тільки одне: ресурс твердотільних накопичувачів в будь-якому випадку кінцевий. Але як він змінився за останні роки - якраз і має показати наше тестування.
Суть тестування витривалості SSD дуже проста: потрібно безперервно перезаписувати дані в накопичувачах, намагаючись на практиці встановити межу їхньої витривалості. Однак проста лінійна запис не зовсім відповідає цілям тестування. У попередньому розділі ми говорили про те, що сучасні накопичувачі мають цілий букет технологій, спрямованих на зниження коефіцієнта посилення записи, а крім того, вони по-різному виконують процедури збору сміття і вирівнювання зносу, а також по-різному реагують на команду операційної системи TRIM . Саме тому найбільш правильним підходом є взаємодія з SSD через файлову систему з зразковим повторенням профілю реальних операцій. Тільки в цьому випадку ми зможемо отримати результат, який звичайні користувачі можуть розглядати в якості орієнтира.
Тому в нашому тесті витривалості ми використовуємо відформатовані з файлової системою NTFS накопичувачі, на яких безперервно і поперемінно створюються файли двох типів: дрібні - з випадковим розміром від 1 до 128 Кбайт і великі - з випадковим розміром від 128 Кбайт до 10 Мбайт. В процесі тесту ці файли з випадковим заповненням множаться, поки на накопичувачі залишається більше 12 Гбайт вільного місця, після досягнення ж цього порога все створені файли видаляються, робиться невелика пауза і процес повторюється знову. Крім цього, на випробуваних накопичувачах одночасно присутній і третій тип файлів - постійний. Такі файли загальним об'ємом 16 Гбайт в процесі стирання-перезапису не беруть участь, але використовуються для перевірки правильної працездатності накопичувачів і стабільної читання інформації, що зберігається: кожен цикл заповнення SSD ми перевіряємо контрольну суму цих файлів і звіряємо її з еталонним, заздалегідь розрахованим значенням.
Описаний тестовий сценарій відтворюється спеціальною програмою Anvil's Storage Utilities версії 1.1.0, моніторинг стану накопичувачів проводиться за допомогою утиліти CrystalDiskInfo версії 7.0.2. Тестова система являє собою комп'ютер з материнською платою ASUS B150M Pro Gaming, процесором Core i5-6600 з вбудованим графічним ядром Intel HD Graphics 530 і 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводи з SATA-інтерфейсом підключаються до контролера SATA 6 Гбіт / с, вбудованому в чіпсет материнської плати, і працюють в режимі AHCI. Використовується драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.
Список моделей SSD, які беруть участь в нашому експерименті, на цей момент включає вже більше трьох десятків найменувань:
- ADATA Ultimate SU800 256 Гбайт (ASU800SS-256GT-C, прошивка P0801A);
- ADATA Ultimate SU900 256 Гбайт (ASU900SS-512GM-C, прошивка P1026A);
- Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR021);
- GOODRAM CX300 240 Гбайт (SSDPR-CX300-240, прошивка SBFM71.0);
- GOODRAM Iridium Pro 240 Гбайт (SSDPR-IRIDPRO-240. Прошивка SAFM22.3);
- Intel SSD 545s 256 Гбайт (SSDSC2KW256G8, прошивка LHF002C);
- Intel SSD 600p 256 Гбайт (SSDPEKKW256G7, прошивка PSF121C);
- KingDian S280 240 Гбайт (S280-240GB, прошивка O1230C);
- Kingston HyperX Savage 240 Гбайт (SHSS37A / 240G, прошивка SAFM02.H);
- Kingston SSDNow V300 240 Гбайт (SV300S37A / 240G, прошивка 60AABBF0);
- Kingston SSDNow UV400 240 Гбайт (SUV400S37 / 240G, прошивка 0C3J96R9);
- Lite-On MU3 ROCK 240 Гбайт (ECE-240NAS, прошивка PCM0301);
- Plextor M7V 256 Гбайт (PX-256M7VC, прошивка 1.02);
- Plextor M8Pe 256 Гбайт (PX-256M8PeG, прошивка 1.06);
- Plextor S2C 256 Гбайт (PX-256S2C, прошивка 1.03);
- Plextor S3C 256 Гбайт (PX-256S3C, прошивка 1.00);
- Samsung 960 EVO 250 Гбайт (MZ-V6E250. Прошивка 2B7QCXE7);
- Samsung 850 PRO 256 Гбайт (MZ-7KE256, прошивка EXM04B6Q);
- Samsung 850 EVO 250 Гбайт другого покоління (MZ-75E250, прошивка EMT02B6Q);
- Samsung 750 EVO 250 Гбайт (MZ-750250, прошивка MAT01B6Q);
- SanDisk Ultra II 240 Гбайт (SDSSDHII-240G-G25 - 240GB, прошивка X41200RL);
- Smartbuy Climb 256 Гбайт (SB256GB-CLB-25SAT3, прошивка P1205E);
- Smartbuy Ingition PLUS 240 Гбайт (SB240GB-IGNP-25SAT3, прошивка SBFM00.6);
- Smartbuy Revival 2 240 Гбайт (SB240GB-RVVL2-25SAT3, прошивка SBFM50.8);
- Smartbuy Splash 2 240 Гбайт (SB240GB-SPLH2-25SAT3, прошивка V3.3);
- Toshiba OCZ TL100 240 Гбайт (TL100-25SAT3-240G, прошивка SBFZ10.3);
- Toshiba OCZ TR150 240 Гбайт (TRN150-25SAT3-240G, прошивка SAFZ12.3);
- Toshiba OCZ VX500 256 Гбайт (VX500-25SAT3-256G, прошивка JYCX0101);
- Transcend SSD230S 256 Гбайт (TS256GSSD230S, прошивка P1025F8);
- Transcend SSD370S 256 Гбайт (TS256GSSD370S, прошивка O1225G);
- Western Digital Blue SSD 250 Гбайт (WDS250G1B0A, прошивка X41000WD);
- Western Digital Green SSD 240 Гбайт (WDS240G1G0A, прошивка Z3311000).
Варто відзначити, що в наші плани не входить швидко завершувати наше тестування витривалості, навпаки, ми постараємося зробити його постійним і охоплює найбільш цікаві нові моделі SSD, що з'являються на ринку. Тому наведений вище список по мірі можливості і з урахуванням побажань читачів і виробників SSD буде поступово поповнюватися.
CleverClean SLIM-Series VRpro - самий плоский робот-пилосос Незважаючи на невеликі, майже іграшкові габарити, новий робот-пилосос компанії CleverClean може похвалитися тим, чого не зможе зробити ніхто інший його більший побратим. Він легко пропилососити під диваном або комодом, де пил може збиратися місяцями, а то й роками, адже дістатися туди нелегко навіть звичайними засобами: шваброю і ганчіркою
Згода на обробку персональних даних