Σε κάτι που φαίνεται σαν μια πολύ ξαφνική κίνηση, η τεχνολογία SSD έχει γίνει mainstream. Αυτές οι γρήγορες μονάδες στερεάς κατάστασης είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό ακόμη και σε υπολογιστές μεσαίας κατηγορίας. Ακόμη και η επόμενη γενιά του Playstation θα διαθέτει SSD^{(feature an SSD)} αντί για πιο παραδοσιακό σκληρό δίσκο.

Γενικά αυτό είναι καλό. Οι SSD^(SSDs) αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό άλμα στην απόδοση σε σχέση με τους παραδοσιακούς σκληρούς δίσκους. Ωστόσο, φέρνουν επίσης ορισμένες ειδικές εκτιμήσεις χρήσης και συντήρησης μαζί τους. Οι περισσότεροι χρήστες που διαβάζουν αυτό πιθανότατα έχουν ήδη έναν SSD στο σύστημά τους ή σχεδόν σίγουρα θα λάβουν έναν στο επόμενο σύστημά τους.

Είναι λοιπόν η κατάλληλη στιγμή για να αποσυμπιέσουμε ένα από τα πιο σημαντικά, αλλά παρεξηγημένα, προβλήματα που είναι μοναδικά για την τεχνολογία SSD . Μιλάμε για φθορά του SSD . Ο μυθικός δολοφόνος των δίσκων που έχει κρατήσει πολλούς από τους πρώτους που υιοθέτησαν αυτήν την τεχνολογία ξύπνιους τη νύχτα.

Ωστόσο, για να μπορέσουμε να αντιμετωπίσουμε τη φθορά των SSD , πρέπει να μιλήσουμε εν συντομία για το πώς διαφέρουν οι SSD από τους σκληρούς δίσκους που όλοι γνωρίζουμε και αγαπάμε.^(SSDs)

Πώς διαφέρουν οι ^(Differ)SSD^(SSDs) και οι παραδοσιακοί σκληροί^{(Traditional Hard)} δίσκοι

Ο παραδοσιακός μηχανικός σκληρός δίσκος αποτελείται από πιατέλες επικαλυμμένες με ειδικό μαγνητικό υλικό. Η πιατέλα περιστρέφεται με χιλιάδες στροφές ανά λεπτό, ενώ οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής περνούν πάνω από τις επιφάνειές τους σε μια τσέπη αέρα πιο λεπτή από μια ανθρώπινη τρίχα.

Οι πρώτοι σκληροί δίσκοι ήταν τόσο μεγάλοι, που χρειάζονταν ένα αεροπλάνο για παράδοση^{(needed an airplane for delivery)} – ενώ είχαν μόνο λίγα μεγαμπάιτ δεδομένων. Σήμερα, ένας φορητός σκληρός δίσκος 4 TB χωράει εύκολα στην τσέπη σας. Αυτοί οι δίσκοι είναι φθηνοί, μεγάλοι και αρκετά αξιόπιστοι σε σύγκριση με το πώς ήταν τα πράγματα στην αρχή.

Ωστόσο, η τεχνολογία μηχανικών σκληρών δίσκων δεν έχει καμία ελπίδα να συμβαδίσει με την εξέλιξη των εξαρτημάτων υπολογιστή στερεάς κατάστασης, όπως οι CPU^(CPUs) , η RAM και η μνήμη flash. Οι πλάκες μπορούν να περιστρέφονται τόσο γρήγορα, οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής μπορούν να κινηθούν μόνο καθώς οι νόμοι της φυσικής επιτρέπουν σε αντικείμενα με τόση μάζα να κάνουν.

Οι δίσκοι στερεάς κατάστασης δεν έχουν κινούμενα μέρη. Είναι όλο κύκλωμα ημιαγωγών. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν μέσα από τσιπ πυριτίου πολύ, πολύ^(much) πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσε ποτέ οποιοδήποτε μηχανικό στοιχείο. Αυτός^(Which) είναι ο λόγος για τον οποίο ακόμη και ο φθηνότερος SSD θα εξαλείψει εντελώς την απόδοση ενός μηχανικού δίσκου.

Δεδομένου ότι δεν έχουν μηχανικά μέρη, είναι επίσης πολύ λιγότερο σωματικά εύθραυστα και πολύ λιγότερο επιρρεπή σε αστοχία. Από την άλλη πλευρά, η απλή χρήση ενός SSD θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του και αν τα χρησιμοποιήσετε με λάθος τρόπο, αυτή η μείωση μπορεί να είναι αρκετά δραματική. Λοιπόν τι συμβαίνει?

Γιατί φθείρονται οι SSD;

Πρώτα^(First) απ 'όλα, η ανάγνωση δεδομένων από έναν SSD δεν έχει αξιόλογη επίδραση στη διάρκεια ζωής του. Αντίθετα, είναι η πράξη της εγγραφής στο κελί της μνήμης flash που το υποβαθμίζει. Κάθε κυψέλη μνήμης σε ένα SSD έχει ένα συστατικό οξειδίου. Δύο στρώματα μιας ή άλλης χημικής ουσίας αναμεμειγμένα με οξυγόνο. Τα ηλεκτρόνια παγιδεύονται ανάμεσα σε αυτά τα στρώματα οξειδίου.

Ποια είναι η κατάσταση μιας δεδομένης κυψέλης εξαρτάται από το επίπεδο φόρτισης. Με άλλα λόγια, πόσα ηλεκτρόνια είναι παγιδευμένα ανάμεσα στα στρώματα του οξειδίου. Κάθε φορά που αλλάζει αυτή η κατάσταση, τα στρώματα του οξειδίου φθείρονται, χάνοντας τελικά την ικανότητά τους να περιέχουν ηλεκτρόνια. Αυτό μπορεί να κάνει την κατάσταση αδύνατο να διαβαστεί σωστά. Γράψτε^(Write) σε ένα κελί πάρα πολλές φορές και τελικά δεν πάει καλά.

Τύποι τεχνολογίας SSD και αντοχή

Ενώ όλοι οι SSD^(SSDs) υποφέρουν από φθορά εγγραφής, δεν έχουν όλοι την ίδια ανοχή για αυτό. Υπάρχουν διαφορετικά σχέδια κυψελών μνήμης, τα οποία αλλάζουν πόσες πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν σε ένα μόνο κελί.

Ο πιο στιβαρός σχεδιασμός είναι γνωστός ως SLC ή μνήμη κυψέλης ενός επιπέδου . ^{(single level cell)}Αυτό αποθηκεύει μόνο ένα bit δεδομένων σε ένα κελί, καθιστώντας το δυαδικό. Επομένως, είναι πολύ εύκολο να γίνει διάκριση μεταξύ ενός επιπέδου φόρτισης που αντιπροσωπεύει τη μία ή την άλλη κατάσταση, ακόμη και μετά από αρκετά μεγάλη φθορά.

Τα σχέδια MLC^(MLC) και TLC , πολλαπλών και τριών επιπέδων, αποθηκεύουν δύο και τρία bit ανά κυψέλη αντίστοιχα. Τα κύτταρά τους έχουν πολλαπλά επίπεδα και επομένως πολλές διαφορετικές καταστάσεις που πρέπει να διαβαστούν. Δεδομένου ότι τα περιθώρια μεταξύ των διαφορετικών καταστάσεων κυψέλης είναι στενότερα, ακόμη και μια μικρή ποσότητα φθοράς μπορεί να προκαλέσει προβλήματα χωρητικότητας ηλεκτρονίων που καθιστούν αδύνατη την ανάκληση της σωστής κατάστασης.

Θα πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιούμε μόνο SLC , σωστά; Το πρόβλημα είναι ότι το SLC είναι απίστευτα ακριβό σε βάση ανά gigabyte. Είναι γρήγορο και στιβαρό, αλλά όχι πολύ πυκνό. Οι περισσότερες από τις premium μονάδες SSD σε υπολογιστές αυτές τις μέρες χρησιμοποιούν MLC και το TLC γίνεται πιο δημοφιλές χάρη στις μεγαλύτερες χωρητικότητες σε καλή τιμή.

Πόσο λοιπόν πρέπει να ανησυχείτε για την έλλειψη αντοχής αυτών των φθηνότερων προϊόντων στην πράξη;

SSD Endurance στην πράξη

Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα σήμερα είναι «καθόλου πολύ». Στις πρώτες μέρες των SSD^(SSDs) υπολογιστών , θα μπορούσατε να καταστρέψετε ένα σε λίγες μόνο ώρες, χτυπώντας το με αιτήματα εγγραφής. Σήμερα, μπορείτε να περιμένετε ότι οι δίσκοι πολλαπλών επιπέδων θα έχουν πολύ μεγαλύτερη αντοχή εγγραφής από ό,τι θα χρειαστεί ποτέ ο τυπικός χρήστης.

Υπάρχουν μερικοί λόγοι για αυτό, αλλά οφείλεται στο ότι οι ίδιες οι μονάδες είναι πολύ πιο έξυπνες και σύγχρονα λειτουργικά συστήματα που γνωρίζουν πώς να χρησιμοποιούν σωστά τις μονάδες SSD .

Για παράδειγμα, οι SSD^(SSDs) χρησιμοποιούν τώρα μια τεχνική γνωστή ως wear-leveling . Αυτό απλώνει διαφανώς τις εγγραφές κελιών γύρω από ολόκληρο το δίσκο, έτσι ώστε η φθορά να συμβαίνει ομοιόμορφα. Διαφορετικά ορισμένα κύτταρα θα πέθαιναν πολύ πιο γρήγορα από άλλα.

Λοιπόν πόση αντοχή γραφής μπορείτε να περιμένετε; Η τελευταία γενιά μονάδων δίσκου, όπως η μονάδα δίσκου Samsung 950 Pro 512 GB,^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} έχει αντοχή εγγραφής 400 TB. Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι εξακολουθούν να χρησιμοποιούν δημοφιλείς παλαιότερες μονάδες δίσκου, όπως το 850 EVO . Αυτή η μονάδα έχει βαθμολογία «μόνο» 150 TB.

Τα τεστ βασανιστηρίων^{(Torture tests)} δείχνουν ότι αυτή η βαθμολογία είναι πολύ συντηρητική. Στην πραγματική χρήση, αυτό το μοντέλο μονάδας χρειάστηκε 9100 TB εγγραφών πριν παραιτηθεί από το φάντασμα. Έτσι, ο αριθμός 150 TB είναι απλώς το σημείο στο οποίο ο κατασκευαστής δεν θα τηρήσει πλέον την εγγύηση.

Ωστόσο, οι μονάδες δίσκων ποιότητας καταναλωτή δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται για οποιαδήποτε εργασία όπου γίνεται πολλή εγγραφή δίσκου σε σταθερή βάση. Δεν είναι καλοί για χρήση διακομιστή ή ως βαριές μηχανές scratch μέσων. Ωστόσο, για κανονική καθημερινή χρήση των καταναλωτών, η αντοχή στη γραφή είναι κάτι που δεν θα χρειαστεί ποτέ να αφιερώσετε χρόνο για να σκεφτείτε.

Αγοράστε μια καλή μάρκα μονάδας δίσκου^{(Buy a good brand of drive)} και, σε κάθε περίπτωση, δημιουργήστε τακτικά αντίγραφα ασφαλείας των κρίσιμων για την αποστολή σας δεδομένων.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a very ѕudden move, SSD technology has gone mainstream. These fast, solid-state drives are a common feature on even mid-range computers. Εven the next generation of Playstation 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.

Στυλιανή Παπαστεφάνου

About the author

Είμαι ειδικός σε θέματα ασφάλειας υπολογιστών με πάνω από 10 χρόνια εμπειρίας και ειδικεύεται σε εφαρμογές Windows και Αρχεία. Έχω γράψει ή/και αναθεωρήσει εκατοντάδες άρθρα για διάφορα θέματα που σχετίζονται με την ασφάλεια των υπολογιστών, βοηθώντας τα άτομα να παραμείνουν ασφαλή στο διαδίκτυο. Είμαι επίσης έμπειρος σύμβουλος για επιχειρήσεις που χρειάζονται βοήθεια για την προστασία των συστημάτων τους από παραβιάσεις δεδομένων ή κυβερνοεπιθέσεις.

Όλα όσα πρέπει να ξέρετε για τη φθορά των SSD