Срок службы твердотельного накопителя: Как долго служит твердотельный накопитель?

Твердотельные накопители быстрые, тихие и компактные. Поскольку они не содержат механических компонентов, в некоторых случаях они считаются более надежными, чем классические жесткие диски. Однако считается, что срок их службы ограничен. Так ли это? Мы расскажем, как долго служат твердотельные накопители, как можно продлить срок их службы и какие предупреждающие сигналы указывают на приближающийся отказ.

Технология твердотельных накопителей сегодня хорошо развита, даже если в начальный период после появления флэш-памяти на рынке случались преждевременные сбои. Внезапные дефекты с годами возникают относительно редко, за исключением первых нескольких недель, когда производственные ошибки могут быть заметны, например, по внешним признакам. Согласно текущей статистике отказов, на практике твердотельные накопители в целом более надежны, чем классические жесткие диски.

Тем не менее: Флэш-ячейки, на которых в электронном виде хранятся данные на SSD-устройстве, имеют четко определенный срок службы, в отличие от традиционных магнитных накопителей. После ограниченного числа циклов записи-стирания это становится критичным, поскольку флэш-память твердотельного накопителя стареет с каждым процессом записи. Производители обычно указывают от 1 000 до 100 000 операций записи и стирания.

Значительный диапазон в сроке службы твердотельных накопителей связан с различными технологиями хранения данных:

• SSD с одноуровневыми ячейками (SLC) имеют особенно долгий срок службы, хотя они могут хранить только 1 бит на ячейку памяти. Они выдерживают до 100 000 циклов записи на ячейку и отличаются высокой скоростью, долговечностью и отказоустойчивостью.
• Твердотельные накопители с многоуровневыми ячейками (MLC) имеют более высокую плотность хранения данных и могут хранить 2 бита на ячейку памяти. Они более экономичны, чем SLC, но выдерживают не более 10 000 циклов записи на ячейку.
• Твердотельные накопители с трехуровневыми ячейками (TLC) могут хранить 3 бита информации на ячейку памяти. Однако при этом срок службы может сократиться до 3 000 циклов записи на ячейку.
• Твердотельные накопители с четырехуровневыми ячейками (QLC) вмещают 4 бита информации на ячейку. Снижение стоимости, большая емкость и более высокая плотность хранения данных также связаны с меньшим сроком службы устройств этого типа. Производители обычно гарантируют только 1 000 циклов записи или стирания на ячейку.

Несмотря на значительный диапазон сроков службы SSD, все типы SSD имеют достаточно высокий срок службы при умеренном использовании (с некоторыми ограничениями, в том числе для QLC SSD).

В ИТ-индустрии срок службы твердотельных накопителей обычно указывается в виде значения TBW. TBW — это аббревиатура от «total bytes written», то есть общее количество байт, которое может быть записано на твердотельный накопитель. Сегодня производители SSD часто указывают срок службы (гарантированный объем записи) 256 TBW. При среднем использовании ПК, например, в течение 10 лет может быть выполнено около 80 ТБВт. При сценарии использования «умеренное, восьмичасовое, еженедельное использование в качестве офисного ПК» (работа с текстом, серфинг в сети, проверка электронной почты, периодическая потоковая передача данных, несколько больших загрузок, а также небольшие операции резервного копирования и копирования, но не высокая непрерывная нагрузка), прогнозируемый срок службы жесткого диска составит около 32 лет.

В ходе долгосрочных тестов, в которых запись на твердотельные накопители производится по специальным алгоритмам, также выяснилось, что производители склонны оценивать срок службы SSD довольно консервативно. Даже недорогие твердотельные накопители легко превышают установленный производителем предел записи.

Цифры ясно показывают, что срок службы SSD при обычном повседневном использовании вряд ли является ограничивающим фактором. Например, SSD-накопитель от Intel все еще классифицируется как полностью исправный инструментом мониторинга HD Sentinel после почти 10 лет использования (значение производительности: 100%, общее состояние: 98%). Технический дефект встроенной электронной системы управления (контроллера) или замена из-за недостаточного объема памяти были бы более вероятны, чем отказ.

Однако если ежедневно записывать на твердотельный накопитель большие резервные копии изображений (например, 170 ГБ на диск емкостью 180 ГБ), то через несколько лет он действительно может стать тесным. С целью более длительного непрерывного использования для твердотельных накопителей часто указывается значение DWPD: Производитель Kingston указывает значение «Drive Writes Per Day» в 0,30 для своей модели SSD DC400 DW (объем памяти 480 ГБ). Это значение рассчитывается по формуле, включающей значение TBW (при определении значения TBW компания Kingston придерживается стандартизированного метода расчета, основанного на рабочей нагрузке JEDEC):

В данном конкретном примере расчета значения DWPD гарантийный срок в 5 лет перетекает в «количество лет» (имеется в виду срок службы твердотельного накопителя, гарантированный производителем):

Если рассчитанное значение DWPD, равное 0,30, умножить на объем памяти твердотельного накопителя Kingston (480 ГБ), то получится 144 ГБ. Если ежедневно записывать на SSD максимум 144 ГБ, то, скорее всего, он также достигнет гарантированного срока службы. Для параметра «Количество лет» вместо гарантийного срока можно также использовать другое количество лет, соответствующее вашим требованиям к SSD с точки зрения срока службы и отказоустойчивости.

Приведенные значения не написаны на камне. Срок службы твердотельных накопителей существенно зависит от используемой стратегии записи. Производители используют для этого специальные алгоритмы, которые стремятся достичь максимально эффективного «управления записью». Широко распространенная технология выравнивания износа, которой управляет встроенный контроллер или микропрограмма SSD, равномерно распределяет записи по всем блокам памяти. Благодаря тому, что запись не всегда производится в один и тот же блок, достигается сбалансированное использование и последующее замедленное старение твердотельного накопителя.

Еще одна мера для продления срока службы твердотельного накопителя — активация функции TRIM. Команда TRIM обеспечивает улучшенное управление памятью с момента выхода Windows 7. Если операционная система была установлена непосредственно на SSD, она обычно активируется автоматически. Вы также можете активировать команду самостоятельно через командную строку (fsutil behavior set DisableDeleteNotify 0, если TRIM деактивирована). Активация упрощается благодаря инструментам, которые производители SSD предлагают в Интернете для бесплатного мониторинга и обслуживания твердотельных дисков.

Over-provisioning — это необязательный компонент интеллектуального управления хранением данных. Если функция активирована, контроллеру SSD становится доступна оперативная «специальная память». Затем она может использоваться как своего рода кэш для управления и перемещения временных данных. Функция over-provisioning может поддерживать обслуживание твердотельных накопителей, например, посредством сборки мусора, выравнивания износа и управления поврежденными блоками. Однако при активации этой функции вы лишаетесь некоторого объема памяти. Не все твердотельные накопители поддерживают эту функцию.

Как пользователь, вы также можете сделать кое-что для увеличения срока службы SSD. Вы можете передать каталоги резервного копирования больших и требовательных к записи данных на недорогие жесткие диски. Папки для временных файлов и папки профиля браузера, в которые постоянно записывается много данных, не обязательно должны находиться на SSD. Системные файлы, которые также отвечают за производительность Windows (например, pagefile.sys, hiberfil.sys), должны оставаться на SSD, чтобы гарантировать эффективную работу системы.

Помимо максимально интеллектуального управления памятью, решающее значение для срока службы электронной памяти имеют и другие факторы. Важно знать, как следует хранить и обращаться с твердотельным накопителем. Тепловые проблемы (например, высокая температура окружающей среды) и высокая влажность могут повредить память или сократить срок ее службы. Механико-физические воздействия (например, падение) представляют меньшую угрозу для SSD, чем для HDD, однако полностью исключить повреждения от механических воздействий нельзя.

Электронные факторы также могут повлиять на срок службы SSD. Контроллер (то есть блок управления твердотельного накопителя) особенно подвержен повреждениям от скачков напряжения. Если твердотельные накопители не используются в течение длительного времени, данные также могут быть потеряны при отсутствии доступа к ним в течение некоторого времени. В качестве меры предосторожности следует время от времени проверять его состояние, кратковременно использовать или хотя бы загружать устройство. В противном случае потеря заряда батареи может привести к порче данных. Помимо прочего, это может привести к битовым ошибкам, которые, несмотря на коррекцию ошибок, вызовут повреждение прошивки и тем самым выведут SSD из строя. Поэтому твердотельные накопители не следует использовать для постоянного автономного архивирования данных.

К другим факторам относятся дефекты флэш-полупроводниковой памяти, некорректно запрограммированная микропрограмма и обновления микропрограммы, а также неоптимально запрограммированные алгоритмы управления памятью. Твердотельные накопители в целом являются технологически сложными. По количеству возможных источников ошибок, неисправностей и негативных воздействий, которые могут привести к прекращению или, по крайней мере, ограничению срока службы, они уступают более простой, классической технологии магнитных накопителей HDD. Конечно, ошибки пользователя и другие факторы также могут привести к потере данных, например, поврежденные файлы, неисправные файловые системы и таблицы распределения файлов, вирусы, случайное форматирование и незапланированное удаление файлов, папок и разделов.

Акустические сигналы, которые могли бы свидетельствовать о предстоящей потере данных, в твердотельных накопителях отсутствуют. В отличие от жестких дисков с механической основой, поврежденные твердотельные накопители не щелкают и не клацают. Неисправный контроллер, который часто решает судьбу SSD, как правило, является тихой и, к сожалению, немедленной полной потерей данных.

Однако если вы используете программное обеспечение для мониторинга, такое как SSD-Z или HD Sentinel, вы можете, по крайней мере, наблюдать за степенью износа SSD и следить за рабочими температурами. Программы мониторинга, доступные в Интернете, и инструменты от производителей SSD часто предоставляют общую оценку общего состояния SSD (чаще всего она имеет цветовую кодировку: зеленый = очень хорошо, все в порядке; красный = осторожно, есть проблемы). Оценка обычно основана на оценке значений SMART (SMART = Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology). Сюда также входят текущее значение TBW и часы включения (или все предыдущее время работы SSD). Если общий рейтинг значительно ухудшается с годами, в качестве меры предосторожности следует заменить SSD.

В случае проблем с SSD обычные пользователи могут сначала проверить все соединения. Возможно, ослабло соединение SATA на встроенном SSD или неисправно соединение SATA на материнской плате. В случае проблем с перегревом можно почистить запыленный настольный ПК изнутри, тем самым восстановив работоспособность системы охлаждения.

В случае технического дефекта и окончания срока службы твердотельного накопителя из-за достижения предела записи восстановление данных практически невозможно или, по крайней мере, значительно затруднено. Обычные пользователи обычно мало что могут сделать в этом отношении. Если вы хотите спасти свои данные, поможет только одно: быстро отключить SSD от компьютера, предотвратив тем самым дальнейшие изменения на SSD, которые препятствуют восстановлению данных. Затем следует обратиться к профессиональному поставщику услуг по восстановлению данных.

Поскольку некоторые контроллеры сейчас также используют методы шифрования из криптографии (интегрированное аппаратное шифрование), то далее следует часто занимающий много времени процесс расшифровки и восстановления. Только после этого восстановленный пучок данных можно снова сделать пригодным для использования и чтения. В некоторых случаях действия по случайному удалению практически невозможно отменить в новых моделях или после выполнения команд TRIM. Шансы на восстановление выше, например, в случае проблем с прошивкой.

Что касается стоимости, то следует отметить, что она может значительно варьироваться. Восстановление данных на SSD обычно обходится гораздо дороже, чем на обычных жестких дисках, использующих магнитную память (если вообще есть хоть какой-то шанс на успех). Иногда более простые действия по восстановлению могут быть завершены через несколько часов, но более сложные случаи могут занимать недели и, соответственно, стоить дороже. Вам следует уточнить предполагаемые расходы до обращения в компанию по восстановлению и, при необходимости, получить смету или предложение с фиксированной ценой после проведения первичной диагностики.

Если затраты слишком высоки для вас, вам также может помочь программное обеспечение для восстановления. Однако использование такого ПО может оказаться непродуктивным, если вы продолжаете работать с твердотельным накопителем и управляемая алгоритмами автономная организация хранения данных снова становится активной. В случае дефектов электроники дальнейшая загрузка, естественно, также подразумевает определенные риски для успешного восстановления данных. Если у вас нет особых знаний в области восстановления, вы, конечно, тоже можете допустить ошибки.

Лучше, чем любое последующее восстановление данных, особенно при использовании сложной технологии SSD, является профилактическое резервное копирование данных, при котором вы систематически действуете по правилу 3-2-1. Наиболее надежным методом является использование нескольких распределенных мест хранения и носителей данных, хотя следует также интегрировать облако и использовать его преимущества. Профессиональные облачные провайдеры обеспечивают надежную стратегию резервного копирования благодаря автоматической синхронизации данных, мобильному доступу к данным, резервному копированию данных и шифрованной передаче данных.