Привет друзья! На днях один наш постоянный читатель задал хороший вопрос. Он спросил, к ак узнать, сколько ещё времени проработает его или к ак узнать рабочий ресурс его SSD. Также на прошлой неделе другими пользователями были заданы ещё вопросы на эту тему, например:
Какой тип флэш-памяти для SSD лучше: NAND, 3D NAND, 3D V-NAND и NOR ?
Как узнать, из каких чипов памяти состоит купленный SSD (SLC, MLC или TLC ) и какая память лучше?
Что такое - количество циклов перезаписи или TBW?
На все эти интересные вопросы мы ответим в сегодняшней статье.
Как узнать, сколько времени проработает ваш твердотельный накопитель SSD
Не побоюсь повториться и скажу, что в компьютере важно всё, в том числе и твердотельный накопитель. Перед его покупкой обязательно узнайте производительность и срок службы своего будущего SSD. Начинающему пользователю здесь легко запутаться, так как вместо срока службы SSD, в интернете все твердят о каком-то количестве циклов перезаписи . Объясню. Ц икл перезаписи, это перезапись всего объёма (всех ячеек) твердотельного диска, но контроллер равномерно перезаписывает ячейки. Для нашего удобства производители указывают (рассчитывают по формуле) не циклы перезаписи, а суммарный объем данных в терабайтах, который можно записать на накопитель . Называется такой объём - TBW (Total Bytes Written - Всего байт написано ). Ч ем больше объём диска, тем больше у него TBW. Зная TBW, вы можете точно рассчитать срок службы своего твердотельника. Лимит TBW может отличаться на разных SSD в разы!
- Ресурс перезаписи SSD или TBW можно узнать только на официальном сайте производителя устройства, но далеко не все производители указывают такие данные, поэтому твердотельный накопитель лучше приобрести у тех производителей, которые его указывают.
Производительность и срок службы SSD зависят от двух слагаемых - типа чипов флеш-памяти NAND: (SLC, MLC, TLC) и контроллера с прошивкой. Именно от них напрямую зависит и цена накопителя.
В твердотельных накопителях существует два основных типа Flash-памяти: NOR и NAND . Технология NAND является более быстрой и она дешевле. Память NAND на сегодняшний день усовершенствовали. Появилась память 3D NAND и 3D V- NAND. Если брать рынок предлагаемых на данный момент на рынке SSD, то 5 процентов принадлежит 3D V-NAND, 15 процентов 3D NAND, остальные 80 процентов NAND. Д анные эти с погрешностью, но небольшой.
В свою очередь Flash-память: NAND может иметь три типа чипов памяти: SLC, MLC и TLC. На сегодняшний день в основном продаются SSD на основе флеш-памяти MLC и TLC. По TLC и MLC предлагаемых SSD на рынке 50 на 50. У памяти TLC лимит TBW меньше.
- SLC - Single Level Cell - является самой старой и быстрой из трех технологий. Имеет высокую производительность, низкое потребление электроэнергии, наибольшую скорость записи и большой лимит TBW (суммарный объем данных, который можно записать на накопитель). Стоимость твердотельника на основе чипов памяти SLC очень дорогая и с ней очень трудно найти современный SSD.
- MLC - Multi Level Cell – обладает меньшей стоимостью, меньшей скоростью работы и меньшим TBW .
- TLC - Three Level Cell – обладает ещё меньшей стоимостью, меньшей скоростью работы и меньшим TBW, по сравнению с чипами MLC . Память TLC всегда широко использовалась в обычных флешках, но с приходом новых технологий удалось использовать её и в твердотельных накопителях.
В какой программе можно увидеть тип памяти твердотельного накопителя: TLC и MLC
Показать тип памяти SSD сможет программа AIDA64, официальный сайт разработчика https://www.aida64.com/
В главном окне программы выбираем «Хранение данных»,
затем выбираем модель SSD, например у меня в системе установлено три SSD и я выберу первый - Samsung 850 Evo 250GB. Как видим, тип флеш-памяти накопителя TLC.
У второго накопителя Kingston SHSS37A/240G тип флеш-памяти MLC.
Как узнать ресурс твердотельного накопителя
Для примера узнаем ресурс Kingston SHSS37A/240G.
Переходим на официальный сайт изготовителя устройства https://www.hyperxgaming.com/ru
Выбираем «Твердотельные накопители» --> «Savage».
Ёмкость 240 Гб
и видим суммарный объем данных (TBW) , который можно записать на накопитель Kingston SHSS37A объёмом 240 Гб - 306 Тб.
Давайте сравним его с накопителем Samsung 850 Evo 250GB.
Переходим на официальный сайт изготовителя http://www.samsung.com/ru/ssd/all-ssd/
Отмечаем пункт - Накопитель SSD 850 Evo Sata III.
Ёмкость 240 Гб и жмём левой кнопкой мыши на изображение SSD.
«Показать все характеристики»
Видим в самом низу показатель. Ресурс записи: 75 Тб.
Получается, что у SSD Kingston SHSS37A/240G ресурс количества циклов перезаписи TBW больше в четыре раза.
Если у вас SSD-накопитель OCZ, то идём на сайт https://ocz.com/us/ssd/
Как узнать суммарный объем данных, который уже записан на твердотельный накопитель
Для этого воспользуемся программой CrystalDiskInfo.В главном окне программы выберем мой SSD Samsung 850 Evo 250GB. В пункте «Всего хост-записей» видим объем записанных на накопитель данных 41,088 ТБ. Если сравнить эту цифру с указанным на официальном сайте Ресурсе записи: 75 Тб, то можно сделать вывод, что на SSD можно ещё записать 33 ТБ данных.
В случае с SSD Kingston SHSS37A/240G, программа CrystalDiskInfo не может показать суммарный объем записанных на накопитель данных.
В этом случае воспользуемся программой SSD - Z.
Официальный сайт разработчика http://aezay.dk/aezay/ssdz/
Скачиваем и запускаем программу.
В главном окне, в пункте «Bytes Written» видим объем записанных на накопитель данных 43,902 ТБ.
Если сравнить эту цифру с указанным на официальном сайте Ресурсе записи: 306 Тб, то можно сделать вывод, что на SSD можно ещё записать 262 ТБ данных.
CrystalDiskInfo начиная с версии 7_0_5 может работать с новыми дисками, использующими новейший новый протокол NVM Express (Toshiba OCZ RD400, Samsung 950 PRO, Samsung SM951). Предыдущая версия программы такие диски тупо не видела.
Всем привет!
Твердотельные накопители (SSD – Solid State Drive) становятся все популярней, но у многих с ними все еще ассоциируются некоторые мифы и предрассудки. Дело в том, что на заре своего выхода на рынок компьютерных комплектующих SSD проявили себя как дорогие, но весьма недолговечные устройства. Первые модели дисков при среднестатистическом использовании умирали уже через 1-2 года их использования, что с учетом их стоимости было явным расточительством. С тех времен прошло много времени и технологии получили существенное развитие, диски SSD стали надежней, долговечней и еще быстрее. Стоимость гигабайта устройства с каждым днем становится все более привлекательной.
Кратко о преимуществах SSD перед традиционными HDD:
- отсутствие механических частей и шума от них;
- по той же причине – высокая устойчивость к механическим воздействиям и перегрузкам, чего не скажешь про HDD, которые часто выходят из строя даже при незначительных ударах или падениях;
- высокая скорость считывая данных и стабильность скоростных характеристик независимо от расположения файлов и их фрагментации;
- на порядок более высокие значения показателей случайных операций ввода/вывода IOPS, что наиболее критично для работы операционной системы и приложений;
- более низкое среднее энергопотребление, т.к. при простоях энергия не тратится на вращение шпинделя или перемещение головок, как это происходит в HDD;
- малый вес и габариты.
Дегтя в “бочку мёда” в отношении SSD подливает самый основной недостаток – ограниченный ресурс. Данное ограничение связано с ограниченным количеством циклов перезаписи ячеек применяемой в SSD flash-памяти. В современных носителях данный показатель зависит от используемого типа памяти и составляет в среднем 3000 циклов для MLC и 1000 циклов для TLC ячеек. Много это или мало разберемся немного позже, а пока пару слов о типах ячеек и какие лучше выбрать при покупке.
Наибольшее распространение получили сегодня 2 типа ячеек, о которых я только что упомянул – MLC (Multi-level cell , многоуровневые ячейки памяти) и TLC (Tripple-level cell , трёхуровневые ячейки памяти). TLC более новый тип памяти и фактически их тоже можно назвать многоуровневыми, т.е. MLC, но ввиду существенного отличия в характеристиках используется название TLC, т.к. MLC началось применяться ранее для двухуровневых ячеек. Существует еще SLC (Single-level cell , одноуровневые ячейки памяти) с ресурсом от 100 тыс. циклов и более, но в виду сложности производства и, следовательно, большой стоимости, в чистом виде применяются мало, преимущественно для промышленного применения. Некоторые производители используют небольшой объём SLC в качестве кэша совместно с основной TLC-памятью для продления ресурса последней.
Почему более новый тип памяти TLC имеет меньший ресурс и как это коррелируется с “мифом о долговечности”?
В ответе на поставленный вопрос есть две основных составляющих – экономическая и технологическая. Обе эти составляющих взаимосвязаны. Желание производителей сделать более ёмкие устройства по более доступным ценам приводит к снижению ресурса ячеек флэш-памяти. Открыв любой сайт с предложениями по SSD не трудно заметить, что самые дешевые устройства оснащены именно этим типом памяти.
Выходит, что раньше SSD оснащались более дорогими и долговечными модулями памяти, но почему же тогда они служили мало? Но тут дело не только в используемом типе памяти. Важную роль играет применяемый контроллер и микропрограмма, зашитая в него. Дело в том, что запись данных во флэш память имеет свои особенности и нюансы. Простое количество циклов перезаписи ячеек еще не говорит о надежности и долговечности SSD. Существует понятие мультипликатора записи, который в среднем может составлять 2-3, хотя это величина непостоянная и мало предсказуема, т.к. зависит от типа данных, их размера и частоты их записи. Наличие мультипликатора вызвано наличием служебных функций контроллера диска, призванные обеспечивать стабильность рабочих характеристик и равномерность износа ячеек диска.
Что такое SSD Endurance (TBW)?
В технических описаниях современных SSD можно встретить информацию о количестве информации, которую физически можно записать на диск. Такая информация часто представляется числом суммарно записываемой информации в ТБ (терабайтах) или же в объеме дневной записи на диск в течении определенного срока, как правило, срока гарантии, предоставляемого производителем на данный диск. К примеру, для моего текущего диска Transcend 256GMTS800 производитель заявляет 280 TBW, что говорит о том, что диск можно полностью перезаписать примерно 1000-1100 раз. Где же тут 3000 циклов для ячеек памяти? От того и 1000 вместо 3000, что при расчетах производитель учел какой-то свой раcчетный показатель усиления записи, который составил примерно 2,75.
На самом же деле, декларируемая производителем величина – это всего лишь теоретически гарантированная величина, которую выдержит диск в течении действия гарантии производителя. У большинства производителей гарантия, помимо времени, привязывается к величине Endurance (TDW) и при ее превышении гарантия прекращает свое действие, даже если не прошел установленный гарантийный срок. Это дает основание ожидать, что реальный объем данных может быть выше, что неоднократно подтверждалось реальными эксплуатационными тестами и отчеты о которых есть на просторах Интернета. Хотя в конечном виде во многом зависит от условий и типа записываемых данных.
При этом, даже отталкиваясь от предложенных производителем TDW давайте прикинем, как долго может прослужить диск. Вернусь к своему диску и определю объем текущей перезаписанной на него информации, воспользовавшись фирменной утилитой SSD Scope и данными SMART с устройства.
Выделенный показатель показывает объем записанных данных кратно 32 Мб, т.е. чтобы получить реально записанный объем на диск данных необходимо значение 70052 умножить на 32 Мб. Полученное значение 2241664 Мб = 2241б6 Гб = 2,24 Тб. Срок службы примерно 3 месяца, т.е. порядка 700 Гб в месяц, 23 Гб в день. Специальных оптимизаций под SSD, которые считаю вредными, не проводил, файл подкачки и гибернации не отключал. К тому же последний используется постоянно, т.к. выключаю ноутбук исключительно в гибернацию. Единственно, что выбрал размер файла гибернации на минимальные 40% от ОЗУ, объем которого у меня 12 Гб, следовательно файл гибернации более 5 Гб. В работе использую традиционный офисный набор программ, а так же графические и видео редакторы, которые любят создавать немаленькие временные файлы на системном диске, хотя для хранения медиа файлов используется второй диск HDD.
На сколько хватит диска SSD?
При упомянутых 700 Гб в месяц несложно посчитать сколько таких месяцев может быть. Разделив декларируемые TBW 280 Тб на 0,7 Тб, получим 400 месяцев, что эквивалентно 33+ годам. Вы уверены, что через такой срок данный диск будет востребован даже если он будет рабочим?
Думаю, что через пару тройку лет наверняка возникнет заменить его на что-то более ёмкое и более производительное.
Для полноты картины, давайте подойдем с другой стороны и оценим сколько мы можем записать информации на диск, даже если он у нас единственный в системе и на него пишутся в том числе и объемные медиа-файлы. Для этого прикинем, что мы планируем использовать диск в течении максимум 5 лет, что при TBW 280 Tb будет эквивалентно 150 Гб в день. Что такое 150 Гб? Это более 12 часов видео FullHD в максимальном качестве, т.е. 6 полнометражных фильмов слитых с Bluray дисков. Вы часто записываете такие массивы данных? А тут каждый день в течении пяти лет.
И это речь о бюджетном носителе, который хоть и имеет не самый маленький ресурс и основан на MLC памяти, все же значительно уступает профессиональным решениям, имеющим куда более внушительные характеристики. Основным же недостатком SSD остается достаточно высокая цена за Гб объема. При этом технологии не стоят на месте и постепенно цена снижается, что делает диски SSD все популярнее с каждым днем. С каждым днем все больше HDD отправляются на полки или во внешние карманы для резервного копирования данных на них.
Читайте исследования авторитетных источников о сроке службы SSD дисков . Действительно ли их ресурс так краток и какие факторы на него влияют. Когда впервые произошло крупномасштабное наступление твердотельных флэш-накопителей (SSD дисков) в качестве альтернативы обычным жестким дискам, наибольшей проблемой (помимо цены) был вопрос с долговечностью данных устройств. У большинства пользователей присутствовало довольно хорошее представление об общей надежности жестких дисков , но «SSD-диски» все еще были в диковинку.
Содержание:
Технология SSD
Но спустя годы рынок твердотельных накопителей вырос в разы, и у нас теперь есть особое представление по этому поводу. Хорошей новостью является то, что «SSD-диски» более надежны, чем вы думаете, и так же хороши, как и жесткие диски с точки зрения сохранения данных и возникновения ошибок. Плохая новость состоит в том, что твердотельные накопители имеют тенденцию ухудшать свою работоспособность просто с увеличением возраста, а не с ограниченными циклами чтения\записи данных, как было предсказано ранее.
Это означает, что вы, скорее всего, не потеряете данных больше, используя «SSD-диск» , чем пользуясь стандартным жестким диском … но все же, очень важно сохранить «backup-копии» всех важных файлов.
Прежде чем мы перейдем к тестированию, важно упомянуть некоторые технические термины, связанные с технологией «SSD» :
MLC, SLC и TLC: В современных «SSD-накопителях» наиболее часто применяются три типа чипов памяти «NAND»
SLC – «Single Level Cell» – одноуровневая ячейка памяти. Имеет самую высокую скорость и производительность, самое низкое потребление электроэнергии, наивысшую скорость записи данных и максимальное количество циклов «Program/Erase» . Память такого уровня обычно используют для работы разного рода серверных систем, просто потому, что стоимость «SSD-дисков» на основе этой технологии очень велика.
MLC – «Multi Level Cell» – многоуровневая ячейка памяти. Стоит гораpдо меньше нежели SLC, но при этом она менее выносливая и также уступает SLC по количеству циклов «Program/Erase» . Применяется повсеместно, начиная от коммерческих, рабочих машин и заканчивая домашними ПК. Если блок «бэдовый» , то он недоступен для операций чтения\записи на вашем ПК. Это в свою очередь приводит к снижению количества доступного пространства на диске и, возникновению ошибок чтения\записи.
eMLC – «Enterprise Multi Level Cell» – ячейка, созданная на базе MLC, но её ресурс цикла «Program/Erase» значительно увеличен. Надежность eMLC на уровне SLC, а цена чуть больше чем у MLC. Также применяют на разного рода рабочих станциях и серверах средней руки.
TLC – «Three Level Cell» – трех уровневая ячейка памяти. Как плюс – имеет большую плотность записи, но, как минус – обладает гораздо меньшей выносливостью, заметно медленной скоростью чтения и записи данных. Имеет меньшее циклов «Program/Erase» , относительно SLC и MLC. В большинстве своём эта память использовалась во «flash-дисках» (картах памяти и флешках), но теперь также используется и для производства обычных «SSD-накопителей» .
TBW (записанные Терабайты): Общий объем данных, которые были записаны и перезаписаны на диск за все время его существования, выражается в терабайтах.
Так на сколько долго SSD-диски способны работать?
Поставщики «SSD-накопителей» оценивают надежность таких дисков по трем факторам: срок гарантии (время, выделенное производителем на гарантийное обслуживание), суммарные TWB, которые вообще возможно записать в течении гарантийного срока, и количество данных, записанных на диск за определенный промежуток времени. Очевидно, что результаты замеров и подсчётов по этим трём параметрам будут абсолютно различными для разных «SSD-дисков» . Но в тоже время, все три параметра остаются довольно усреднёнными и не могут полностью показать потребителю какой именно ресурс у того или иного накопителя. Точное предсказание того, сколько времени проработает конкретный «SSD-диск» , сделать просто невозможно. Поэтому мы постараемся назвать, довольно туманную, точку максимально возможного записи данных на устройство. Пройдя эту точку – дальнейшее использование этого диска считаем нецелесообразным, и это может подвергнуть вас опасности немедленной потери всех данных, хранящихся там.
Недавно были проведены несколько исследований, направленных на определение более точного срока службы твердотельных накопителей.
Приведу несколько результатов:
Исследование «Google» и Университета Торонто
Совместное исследование компании «Google» с Университетом Торонто, которое обработало данные о сбоях на серверах компании за четыре года. В исследовании сделан вывод о том, что именно физический возраст «SSD-диска» , а не количество или частота записанных данных, является основным определяющим фактором вероятности ошибок хранения данных на нём. Также было установлено, что «SSD-накопители» подлежали замене в центрах обработки данных Google гораздо реже, чем обычные жесткие диски, примерно в соотношении 1 к 4. Но не все результаты были в пользу «SSD-устройств» : в течение четырехлетнего периода тестирования, в их работе наблюдались серьёзные сбои, критические ошибки и нечитаемые блоки памяти появлялись с гораздо более высокой скоростью, чем на обычных жестких дисках. Из этого следует вывод: в среде с высокой нагрузкой и множеством обращений на чтение\запись данных, твердотельные накопители прослужат дольше, чем обычные жесткие диски, но будут более восприимчивы к критическим ошибкам и сбоям, и, как следствие, связанными с ними потерями данных. Старые «SSD-диски» более подвержены сбоям в работе, независимо от разновидности используемой памяти.
Исследование Tech Report
Исследование «Tech Report» о долговечности «SSD-накопителей» ёмкостью 250 ГБ, которое проводилось между основными мировыми производителями и брэндами. Среди шести протестированных моделей твердотельных накопителей, выдержали испытание только три: «Kingston» , «Samsung» и «Corsair» , после того как на них записали более 1000 терабайт данных (один петабайт). Другие диски отказались работать с 700 до 900 TBW (терабайт данных). Два «SSD-диска» , от компаний «Samsung» и «Intel» , использовали более дешевую технологию MLC, в то же время, твердотельный диск от компании «Kingston» , который использует ту же технологию, оказался в числе удачно прошедших испытание, при том что тестирование они проходили одинаковое. Вывод: можно ожидать, что «SSD-накопитель» , размером 250 ГБ, «умрет» до того, как вы запишите один петабайт данных, хотя две модели превысили эту отметку. Все равно будет разумно сохранять резервные копии важных данных, чтобы избежать непредвиденных ситуаций, даже если ваш диск использует память, созданную по технологии SLC.
«SSD-диски» большей ёмкости, из-за наличия просто большего количества ячеек памяти, должны работать дольше, приблизительно тем же предсказуемым образом. Например, если диск на 250GB «умер» при 900 TBW, то соответственно будет разумно предположить, что накопитель в 1TB прослужит в 4-х раза дольше, до полной записи в 3,6 петабайта.
Исследование Facebook
Компания «Facebook» опубликовала внутреннее исследование продолжительности жизни твердотельных накопителей, используемых в корпоративных центрах обработки данных. Выводы были сфокусированы на условиях окружающей среды самих центров. То есть, они пришли к довольно очевидному выводу о том, что продолжительная близость устройства к высокой температуре сокращает срок его службы.
Но оно также показало, что если «SSD-диск» не «умер» после обнаружения первых основных ошибок на нем, то он, скорее всего, и дальше продолжит работать. Также в исследовании компании «Facebook» обнаружилось, что более высокие скорости записи и чтения данных могут существенно повлиять на продолжительность жизни диска , хотя неясно, контролировали ли они физический возраст самого накопителя. Вывод: за исключением случаев раннего полного отказа, SSD-диск, вероятнее всего, прослужит дольше, чем указано в отчетах ПО для тестирования таких дисков.
Стоит ли нам волноваться?
Итак, обобщая все эти исследования, какой же общий вывод напрашивается? Глядя на результаты, может показаться, что ваш «SSD-накопитель» сгорит через год или два. Но имейте в виду, что два исследования проводились в дата-центрах огромных корпораций, накопители там работают 24 часа в сутки и выполняют бесчисленное количество операций чтения\записи, постоянно и в течение многих лет. А ориентированное на обычного потребителя исследование проводилось специально в режиме стресс-тестов, с постоянным использованием устройства. Чтобы обычному пользователю достичь объёма чтения\записи в петабайт данных, при обычном режиме работы, то нужно «насиловать» свой ПК, более или менее без остановок, в течение десятилетия. А может быть даже нескольких десятилетий. Даже профессиональные геймеры или IT специалисты, вероятнее всего, никогда не достигнут заявленного максимального объема данных, перезаписанных на один носитель.
Вывод : вы, скорее всего, уже обновите весь свой ПК до полного отказа «SSD-диска» .
Безопасно ли хранить файлы на SSD?
Начнём с предыстории. SSD-накопители вышли на сцену в тот момент, когда компания Intel представила новую архитектуру процессоров Nehalem и одновременно объявила о том, что "узким местом" в новых ПК отныне являются не процессоры, а жёсткие диски, производительность которых, в самом деле, практически не прогрессировала. На форуме для разработчиков (IDF, Intel Developer Forum) 2008 года в Сан-Франциско компания Intel показала первые твердотельные диски и указало на те причины, вследствие которых обычные жёсткие диски снижают производительность системы с новым процессором Core i7. Три года спустя многочисленные тесты серийных SSD подтвердили, что твердотельные накопители действительно раскрывают потенциал новых процессоров, существенно повышая производительность системы.
Но производительность - далеко не единственный показатель для устройства хранения данных. Когда дело доходит до ваших данных, даже самый быстрый накопитель в мире ничего не стоит, если вы не можете быть уверены в том, что он может надёжно хранить информацию.
Данная тема ещё более актуальна сейчас, в связи с массовым переходом к техпроцессу 25 нм. Более тонкий техпроцесс предполагает снижение стоимости производства NAND-памяти, поэтому тенденция закономерна, и даже на 25 нм ячейках процесс не остановится.
За последние два года Intel дважды переходила на более тонкий техпроцесс NAND-памяти для SSD-накопителей: с 34 нм на 25 нм и с 25 нм на 20 нм
Вместе с тем, инженерам всё труднее преодолевать проблемы с памятью, произведённой по технологии 25 нм. Но нынешние покупатели всё ещё могут рассчитывать на лучшую производительность и надёжность новых твердотельных накопителей, по сравнению с предыдущим поколением. Снижение количества циклов перезаписи ячеек, обусловленное переходом на более тонкий техпроцесс, приходится как-то компенсировать.
| Тип SSD | Гарантированное число циклов перезаписи | Общее количество записанных Тбайт (по формуле JEDEC) | Ресурс накопителя (10 Гбайт/день, WA = 1,75) |
| 25 нм, 80 Гбайт | 3000 | 68,5 Тбайт | 18,7 лет |
| 25 нм, 160 Гбайт | 3000 | 137,1 Тбайт | 37,5 лет |
| 34 нм, 80 Гбайт | 5000 | 114,2 Тбайт | 31,3 лет |
| 34 нм, 160 Гбайт | 5000 | 228,5 Тбайт | 62,6 лет |
Таким образом, не нужно переживать по поводу количества циклов перезаписи, которые способен выдержать ваш SSD. Для предыдущего поколения твердотельных накопителей, где применялась NAND-память, изготовленная по 34-нм техпроцессу, гарантированное число циклов перезаписи составляло 5000. Иными словами, вы можете записывать и стирать ячейку NAND 5000 раз до тех пор, пока она не начнёт терять способность сохранять данные. Исходя из того, что среднестатистический пользователь пишет, максимум, 10 Гбайт в день, потребуется примерно 31 год, чтобы диск пришёл в негодность.
Для нового поколения SSD с 25-нм памятью продолжительность жизни диска составляет около 18 лет. Конечно, здесь мы очень упрощаем реальное положение вещей. Такие специфические для SSD проблемы, как усиление записи (write amplification), сжатие данных и сборка мусора могут влиять на реальный результат. Тем не менее, понятно, что нет веских причин сразу после покупки SSD-диска начинать отсчитывать часы до того момента, когда ему придёт конец.
С другой стороны, мы точно знаем, что некоторые SSD-накопители уже пришли в негодность. В этом легко убедиться, изучив данный вопрос на форумах или в отзывах интернет-магазинов. Но проблема в данном случае заключается не в исчерпании ресурса ячеек. Как правило, к выходу диска из строя приводит ошибка прошивки. Нам известны случаи, когда производители настоятельно рекомендуют подвергнуть новый диск перепрошивке, что способствует повышению надёжности, а иногда и заметному улучшению производительности накопителя.
Ещё одна причина выхода из строя SSD связана с электронной начинкой. Конденсатор или чип памяти могут прийти в негодность, что приводит к поломке диска. Конечно, мы ожидаем меньшего количества подобных проблем, по сравнению с обычными HDD, имеющими движущиеся детали, которые неизбежно выходят из строя по истечении определённого времени.
Но правда ли, что отсутствие движущихся деталей делает твердотельный накопитель надёжнее диска на магнитных пластинах? Этот вопрос волнует всё большее число компьютерных энтузиастов и IT-специалистов. Именно он заставил нас проанализировать реальную надёжность SSD, чтобы отделить факты от беллетристики.
Что мы знаем о накопителях?
SSD - относительно новая технология (во всяком случае, по сравнению с жёсткими дисками, возраст которых приближается к 60 годам). Таким образом, нам предстоит сравнить новый тип накопителей с технологией, проверенной временем.
Но что мы реально знаем о надёжности обычных жёстких дисков? На этот вопрос проливают свет два важных академических исследования.
В 2007 году компания Google обнародовала исследование надёжности 100 000 дисков потребительского уровня с интерфейсом PATA и SATA, применявшихся в дата-центрах Google.
Примерно в то же время доктор Бианка Шредер (Bianca Schroeder) совместно с экспертом доктором Гартом Гибсоном (Garth Gibson) провели расчёт частоты замены более 100 000 накопителей, которые применялись в одной из крупнейших национальных лабораторий США.
Разница между этими двумя исследованиями лишь в том, что во втором случае в исследовании участвовали накопители с интерфейсом SCSI и Fibre Channel, а не только PATA и SATA.
Тем, кто хочет более детально ознакомиться с результатами академических изысканий, мы советуем прочитать хотя бы второй - в 2007 году этот аналитический отчет был признан лучшим на конференции File and Storage Technologies (FAST ’07) в США. Если чтение подобных источников не входит в ваши планы, мы приводим здесь ключевые моменты, непосредственно затрагивающие интересующий нас вопрос.
Средняя наработка до отказа (MTTF)
Если речь идёт об измерении надёжности накопителя, можно вспомнить о таких двух показателях, как средняя наработка на отказ (MTBF - Mean Time Between Failures), под которой понимается среднее время между отказами, а также средняя наработка до отказа (MTTF - Mean Time To Failure), ключевым отличием которой является допущение, что после отказа система не может быть восстановлена.
Вот что пишет на этот счет Википедия:
В английском языке используется термин MTBF (Mean Time Between Failures) - среднее время между отказами или наработка на отказ, а также MTTF (Mean Time To Failure) - средняя наработка до отказа. Следует заметить, однако, что публикуемые величины MTBF/MTTF часто основываются на результатах ускоренных испытаний - в течение ограниченного времени, позволяющего выявить преимущественно долю производственного брака. В таком случае, заявленное значение MTBF говорит не столько собственно о надёжности, и тем более не о долговечности, сколько о проценте забракованных изделий. Например, MTBF порядка 1 млн/ч для жёсткого диска, очевидно, не означает 114 лет непрерывной безотказной работы - и не только потому, что эксперимент такой продолжительности не мог быть проведён, но и потому, что сам производитель назначает ресурс (срок службы) не более 5-10 лет и гарантийный срок 1-5 лет.
Рассмотрим в качестве примера накопитель Seagate Barracuda 7200.7, который имеет заявленный показатель наработки на отказ 600 000 часов.
В любой крупной выборке накопителей половина этих дисков выйдет из строя в первые 600 000 часов работы. Так как статистика отказов HDD в крупной выборке распределена относительно равномерно, следует ожидать, например, что каждый час будет выходить из строя один диск. При таком значении MTBF можно расчитать частоту отказов за год (Annualized Failure Rate, AFR), которая составит 1,44%.
Но исследования Google и доктора Бианки Шредер выявили совсем иные показатели. Дело в том, что число вышедших из строя накопителей не всегда соответствует количеству дисков, которые подлежали замене. Вот почему Шредер измеряла не рейтинг отказов (AFR), а интенсивность замены накопителей (Annualized Replacement Rate - ARR). Рейтинг ARR основывается на реальном количестве накопителей, заменённых согласно данным сервисных журналов:
В то время, как значение AFR по даташитам варьируются от 0,58% до 0,88%, наблюдаемые показатели замены дисков ARR составляют от 0,5% до 13,5%. Таким образом, наблюдаемый показатель ARR, в зависимости от конфигурации накопителей и их типа, может быть до 15 раз выше, чем значения AFR в соответствии с даташитами.
Производители жёстких дисков определяют число отказов иначе, чем это делаем мы, а потому не удивляет, что данные, которые они приводят, не соответствуют реальной надёжности накопителей. Обычно рейтинг MTBF определяется на основе ускоренного тестирования, информации о возврате винчестеров или с помощью тестирования отобранных дисков. Данные о возврате накопителей - весьма сомнительная информация. Как утверждает Google, "мы сталкивались... с ситуациями, когда тест накопителей давал "зелёный свет" дискам, которые неизбежно отказывали на практике".
Статистика отказов HDD по времени
Большинство пользователей считает, что график кривой отказа HDD имеет форму ванной. Вначале мы ожидаем, что многие диски выходят из строя вследствие так называемой "детской болезни", то есть различного рода заводских недоработок и непосредственно процесса "обкатки". Затем, по завершении начального периода, процент отказа дисков должен быть минимален. Наконец, в конце предполагаемого срока службы, кривая отказа HDD неотвратимо ползёт вверх, так как детали накопителя имеют определённый ресурс. Подобный ход мысли, который представляется вполне логичным, отражён на следующем графике.
Но этот график не соотвествует реальному положению вещей. Исследования Google и доктора Бианки Шредер показали, что отказы HDD с течением времени стабильно увеличиваются.
Надёжность дисков Enterprise-класса
При сравнении двух исследований можно представить, что показатель 1 000 000 MTBF для диска Cheetah намного ближе к заявленным в даташите MTBF 300 000 часов. Это означает, что накопители "потребительского" и Enterprise-класса имеют примерно одинаковый процент ежегодного выхода из строя, особенно когда сравниваются диски примерно равного объёма. Как утверждает директор по техническому планированию компании NetApp Вал Берцовичи (Val Bercovici), "... то, как дисковые массивы справляются с соответствующими отказами жёстких дисков, продолжает создавать в восприятии потребителя точку зрения, что более дорогие диски должны быть более надёжными. Одна из грязных тайн данной индустрии заключается в том, что большинство дисков Enterprise-класса состоит из тех же компонентов, что и накопители потребительского класса. Тем не менее, их внешние интерфейсы (FC, SCSI, SAS и SATA) и, что более важно, специфические особенности firmware, оказывает наибольшее влияние на поведение дисков потребительского и Enterprise-класса в реальных условиях" .
Безопасность данных и RAID
Исследование Шредер охватывает диски Enterprise-класса, задействованные в больших RAID-массивах одной из крупнейших лабораторий по высокопроизводительным вычислениям. Как правило, мы ждём, что хранение данных в RAID-конфигурациях обеспечивает более высокий уровень безопасности, но отчёт Шредер обнаружил нечто удивительное.
Распределение времени между заменами диска показывает снижение частоты отказов, что означает, что ожидаемый промежуток времени до очередной замены диска постепенно увеличивается с тех пор, как был заменён предыдущий диск.
Таким образом, отказ одного накопителя в массиве повышает вероятность отказа другого накопителя. Чем больше времени прошло с последней замены диска, тем больше времени пройдёт до замены другого. Конечно, это имеет последствия с точки зрения реконструкции RAID-массива. После первого отказа в четыре раза возрастает вероятность того, что вы столкнётесь с очередным выходом диска из строя в течение того же часа. В пределах 10 часов вероятность отказа диска увеличивается только в два раза.
Температура
Ещё один неожиданный вывод можно сделать из отчёта Google. Исследователи брали показатели температуры SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) – технологии, которую поддерживает большинство жёстких дисков. И обнаружили, что более высокая температура накопителя никак не коррелирует с более высокой частотой отказов. Судя по всему, температура оказывает воздействие на надёжность старых накопителей, но и в этом случае эффект не столь значителен.
Технология SMART - действительно умна?
SMART по-английски означает "умный", но действительно ли данная технология контроля состояния винчестера справляется со своей функцией? Если ответить кратко, то нет. Технология SMART создавалась для того, чтобы сообщать об ошибках диска достаточно рано для того, чтобы вы могли осуществить резервное копирование данных. Однако, согласно отчёту Google, более трети вышедших из строя накопителей не включили режим тревоги SMART.
Данный факт особо не удивляет, так как многие специалисты годами подозревали нечто подобное. В действительности, технология SMART оптимизирована на обнаружение механических неполадок, в то время как основную часть функциональности жёсткого диска обеспечивает электронная начинка. Вот почему некорректная работа HDD и неожиданные проблемы, вроде внезапного отключения питания, остаются незаметными для SMART до тех пор, пока не возникают ошибки, связанные с целостностью данных. Если вы рассчитываете на то, что SMART сообщит вам о грядущем выходе диска из строя, всё равно необходимо обеспечить дополнительный уровень защиты, если вы хотите быть уверены в сохранности данных.
Теперь посмотрим, как в противостоянии с жёсткими дисками ведут себя SSD-накопители.
Кратко о надёжности SSD
К сожалению, ни один из производителей жёстких дисков не публикует данные о возврате, но это же относится и к производителям SSD. Тем не менее, в декабре 2010 сайт Hardware.fr представил отчёт по частоте отказов HDD, полученный от родительской компании LDLC, являющийся одним из лидеров компьютерного ритейла во Франции. На сайте имелся следующий комментарий относительно того, как они рассчитывали данный показатель:
Частота возврата охватывает накопители, проданные между 1 октября 2009 и 1 апреля 2010, возвраты которых состоялись до октября 2010, то есть период эксплуатации составлял от 6 месяцев до года. Статистика по производителям основана на минимальной выборке от 500 экземпляров, а по моделям - на минимальной выборке от 100 экземпляров.
Как можно понять, речь идёт не об интенсивности отказов, а о количестве возвратов. Возможно, языковой барьер ответственен за то, как интерпретировали данный факт англоязычные IT-издания. Такие сайты, как Mac Observer и ZDNet недостаточно корректно обозначили эти данные как "частоту отказов", вероятно, основываясь на автоматическом переводе Google.
| Модели дисков | Статистика возвратов |
| Hitachi Deskstar 7K1000.B | 5,76% |
| Hitachi Deskstar 7K1000.C | 5,20% |
| Seagate Barracuda 7200.11 | 3,68% |
| Samsung SpinPoint F1 | 3,37% |
| Seagate Barracuda 7200.12 | 2,51% |
| WD Caviar Green WD10EARS | 2,37% |
| Seagate Barracuda LP | 2,10% |
| Samsung SpinPoint F3 | 1,57% |
| WD Caviar Green WD10EADS | 1,55% |
| WD Caviar Black WD1001FALS | 1,35% |
| Maxtor DiamondMax 23 | 1,24% |
| WD Caviar Black WD2001FASS | 9,71% |
| Hitachi Deskstar 7K2000 | 6,87% |
| WD Caviar Green WD20EARS | 4,83% |
| Seagate Barracuda LP | 4,35% |
| Samsung EcoGreen F3 | 4,17% |
| WD Caviar Green WD20EADS | 2,90% |
| SSD-диски | |
| Intel | 0,59% |
| Corsair | 2,17% |
| Crucial | 2,25% |
| Kingston | 2,39% |
| OCZ | 2,93% |
| Жёсткие диски объёмом 1 Тбайт | |
| Модели дисков | Статистика возвратов |
| Samsung SpinPoint F1 | 5,20% |
| WD Caviar Green (WD10EADS) | 4,80% |
| Hitachi Deskstar 7K1000.C | 4,40% |
| Seagate Barracuda LP | 4,10% |
| WD Caviar RE3 WD1002FBYS | 2,90% |
| Seagate Barracuda 7200.12 | 2,20% |
| WD Caviar Black WD1002FAEX | 1,50% |
| Samsung SpinPoint F3 | 1,40% |
| WD Caviar Black WD1001FALS | 1,30% |
| WD Caviar Blue WD10EALS | 1,30% |
| WD Caviar Green WD10EARS | 1,20% |
| Жёсткие диски объёмом 2 Тбайт | |
| Hitachi Deskstar 7K2000 | 5,70% |
| WD Caviar Green WD20EADS | 3,70% |
| Seagate Barracuda LP | 3,70% |
| WD Caviar Black WD2001FALS | 3,00% |
| WD Caviar Green WD20EARS | 2,60% |
| WD Caviar RE4-GP WD2002FYPS | 1,60% |
| Samsung EcoGreen F3 | 1,40% |
| SSD-диски | |
| Intel | 0,30% |
| Kingston | 1,20% |
| Crucial | 1,90% |
| Corsair | 2,70% |
| OCZ | 3,50% |
Отказ диска подразумевает, что устройство больше не функционирует. Но возврат может предполагать множество причин. Это создаёт определённую проблему, ведь у нас нет никакой дополнительной информации по причинам возврата дисков: они могли быть мертвы ещё при поступлении в магазин, сломаться в течении срока эксплуатации или всего лишь имела место некая несовместимость с железом, помешавшая покупателю использовать накопитель.
| Продажи между 10.1.2009 и 4.1.2010, возвраты до 10.1.2010 | |||
| Top-3 лидеров возврата SSD | Статистика возвратов | Top-3 лидеров возврата HDD | Статистика возвратов |
| OCZ Vertex 2 90 Гбайт | 2,80% | 8,62% | |
| OCZ Agility 2 120 Гбайт | 2,66% | Samsung SpinPoint F1 1 Tбайт | 4,48% |
| OCZ Agility 2 90 Гбайт | 1,83% | Hitachi Deskstar 7K2000 | 3,41% |
| Продажи между 4.1.2010 и 10.1.2010, возвраты до 4.1.2011 | |||
| OCZ Agility 2 120 Гбайт | 6,70% | Seagate Barracuda 7200.11 160 Гбайт | 16,00% |
| OCZ Agility 2 60 Гбайт | 3,70% | Hitachi Deskstar 7K2000 2 Tбайт | 4,20% |
| OCZ Agility 2 40 Гбайт | 3,60% | WD Caviar Black WD2001FASS | 4,00% |
Эта информация лишь преумножает количество вопросов. Если основная часть продаж осуществлялась через интернет-магазин, то существенное влияние на статистику отказов могла оказать плохая упаковка или повреждения в ходе доставки. Более того, мы также не имеем никакой возможности выяснить, как покупатели использовали эти диски. Существенный разброс в частоте отказов лишь подчёркивает данную проблему. Например, число возвратов для Seagate Barracuda LP увеличилось с 2,1% до 4,1%, в то время как для Western Digital Caviar Green WD10EARS она упала с 2,4% до 1,2%.
Так или иначе, эти данные действительно ничего не говорят нам о надёжности. Но для чего, в таком случае, они вообще нужны? Вывод заключается лишь в том, что во Франции большинство покупателей были более чем удовлетворены покупкой Intel SSD и не возвращали их, в отличие от накопителей других брендов. Удовлетворение потребителя – тема интересная, но она намного менее интересна, чем реальная частота отказов. Так что продолжим наш анализ.
Отзывы дата-центров
Стоимость за гигабайт продолжает оставаться барьером, мешающим даже крупным организациям использовать тысячи SSD одновременно. Но даже с учётом того, что мы не имеем доступа к полноценным массивам твердотельных накопителей, не означает, что мы не можем осветить вопрос надёжности SSD в реальных условиях, основываясь на опыте небольших организаций. Мы решили связаться с нашими знакомыми, работающими в сфере IT, и получили довольно интересные отзывы нескольких дата-центров.
NoSupportLinuxHosting.com: меньше 100 SSD
Зеркалирование загрузочного раздела на основе двух SSD-дисков Intel X25-V
Хостинг "No Support Linux" не приводит точное число установленных накопителей, но компания сообщает, что использует "немалое количество" SSD. Мы знаем, что они применяют менее сотни твердотельных дисков, которые задействованы следующим образом:
- Intel X25-V объёмом 40 Гбайт используются как зеркалируемые загрузочные диски для тонких серверов и серверов хранения данных ZFS;
- Intel X25-M объёмом 160 Гбайт используются в качестве кэша L2ARC в серверах ZFS;
- Intel X25-E объёмом 32 Гбайт используются как зеркалируемые ZIL-тома в серверах ZFS.
Все эти диски используются не менее одного года, а некоторым из них недавно исполнилось два года. С учётом сказанного необходимо отметить, что компания не сталкивалась ни с одним фактом выхода из строя SSD-накопителя.
Когда мы спросили, какие преимущества даёт применение твердотельных дисков в серверах, мы получили следующий ответ:
В сочетании с ZFS и гибридными системами хранения, применение SSD-накопителей позволяет получить существенный прирост производительности, по сравнению с традиционными дисками на магнитных пластинах. Мы по-прежнему используем жёсткие диски в качестве основного хранилища, так что мы можем сохранить их преимущество в цене, одновременно извлекая преимущество от SSD по скорости. Рано или поздно, мы планируем полностью перевести наши сервера SAN на SSD-накопители. Но в течение 2011 году мы будем придерживаться гибридной системы хранения, используя ZFS.
InterServer.net
InterServer использует твердотельные диски лишь на серверах баз данных. В частности, на серверах с процессором Xeon используются накопители Intel X25-E (SSDSA2SH032G1GN), что позволяет извлечь максимальный результат от высокой пропускной способности накопителя. О каких значениях производительности здесь идёт речь? InterServer говорит нам о достижении 4514 запросов в секунду для сервера MySQL. На старом сервере Xeon, оснащённом IDE-винчестерами, количество запросов MySQL в секунду составляет 200-300. Нам известно, что твердотельные диски применяются в InterServer с 2009 года и с тех пор не было ни одного выхода диска из строя.
Итак, компания InterServer сообщила нам следующую информацию в контексте использования SSD:
Intel SSD - день и ночь в отношении надёжности, когда речь заходит о сравнении с некоторыми другими накопителями. Например, диски SuperTalent SSD имеют весьма высокий показатель отказов, включая модели FTM32GL25H, FTM32G225H и FTM32GX25H. По нашим оценкам, около двух третей этих дисков вышли из строя с начала эксплуатации. Причём, после выхода из строя информацию с этих дисков практически нельзя было восстановить. То есть накопитель просто исчезал из системы и его больше невозможно было прочитать. Жёсткие диски "умирают" более благородно и в большинстве случаев информацию с них легко восстановить. Но мы не можем сравнить их с Intel SSD, так как до сих пор ещё не сталкивались с выходом из строя последних.
Steadfast Networks: более 100 SSD
Steadfast Networks применяет около 150 SSD Intel, что делает данную компанию несколько более крупным пользователем SSD, чем две предыдущие. Применяются модели линейки X25-E (32 Гбайт и 64 Гбайт) и X25-M (80 Гбайт и 160 Гбайт). В меньшем количестве представлены накопители Intel X25-V40 объёмом Гбайт, а также установленные клиентами компании твердотельные диски других марок, такие как OCZ Vertex 2, SuperTalent и MTron Pro. Независимо от марки, все эти SSD применяются только в серверах баз данных либо в качестве кэша.
Steadfast Networks - почти 150 SSD в работе
За два года использования твердотельных накопителей Steadfast Networks лишь дважды имела опыт отказа дисков, потребовавших их замены, причём оба случая привели к необходимости восстановления данных с SSD. Возможность восстановления данных с вышедшего из строя твердотельного диска зависит от взаимодействия между контроллером и firmware. Сценарий, описанный представителем InterServer относительно дисков SuperTalent, является худшим из возможных - данные вообще не удалось восстановить. Но этот случай не является общим правилом для SSD.
Имея большую выборку, мы, наконец, нашли случаи отказов SSD. Но по сравнению с накопителями на магнитных пластинах их процент по-прежнему достаточно низок. Тем не менее, президент компании Steadfast Networks Карл Циммерман (Karl Zimmerman) считает, что это всё же занижает преимущества SSD и поясняет это следующим образом:
Просто мы получаем заметно более высокую производительность операций ввода/вывода [при использовании SSD] по меньшей цене, чем могли бы получить то же самое, используя обычные жёсткие диски. У нас много клиентов, которым нужна большая производительность I/O, чем могут дать четыре SAS-диска со скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин в конфигурации RAID 10, не говоря уже о том, что сам по себе подобный апгрейд требует перехода на сервера с большим шасси, поддерживающим более четырёх дисков, оснащённые крупной платой RAID и т. д. Другим конфигурациям необходимо больше 16 дисков со скоростью шпинделя 15 000 об/мин, чтобы обеспечить требуемый уровень производительности операций I/O. Переход на один SSD (или пары штук в RAID-конфигурации) значительно упрощает конфигурацию сервера и, в целом, делает её ощутимо дешевле. Достаточно сказать лишь о том, что обычно достаточно одного SSD, чтобы заменить не меньше четырёх жёстких дисков, причём показатель AFR для четырёх HDD составляет около 20%, в то время как для одного SSD он равен 1,6%.
Softlayer: около 5000 SSD!
Softlayer: свыше 1000 SSD!
Люди из Softlayer - наши давние друзья, а ещё они создали крупнейшую в мире хостинг-компанию. Так что, о хранении данных они знают немало. Используя около 5000 SSD-накопителей, они предоставили нам впечатляющий объём данных для анализа. Вот отчёт, предоставленный компанией Softlayer.
| Накопитель | Число дисков в компании | Рейтинг AFR | Текущий срок жизни диска |
| Intel 64 GB X25-E (SLC) | 3586 | 2,19% | 2 |
| Intel 32 GB X25-E (SLC) | 1340 | 1,28% | 2 |
| Intel 160 GB X25-M (MLC) | 11 | 0% | менее 1 |
| HDD-накопители | 117 989 | см. отчет Шредер | |
Опыт Softlayer в отношении частоты отказов дисков SAS и SATA соотвествует отчёту Google, о которым мы говорили в начале данной статьи. Проще говоря, частота выхода из строя жёстких дисков прямо пропорциональна возрасту накопителя и на практике результаты очень близки к тому, что доказали исследования Google и Шрёдер. В первом году жизни процент отказов накопителей (AFR) составляет 0,5-1% и постепенно возрастает до 5-7% к пятому году жизни.
Частота выхода из строя жёстких дисков не удивляет, но показатель выхода из строя твердотельных накопителей оказался достаточно близок к результатам AFR по HDD. Конечно, SSD-диски эксплуатируются пока всего два года и нужно подождать, пока пройдёт 3-4 года с начала эксплуатации, чтобы узнать, сохранится или нет в отношении к SSD-дискам тенденция увеличения частоты отказов, характерная для магнитных накопителей.
Softlayer использует почти полностью SSD-накопители на основе SLC-памяти, чтобы избежать проблем с износом ячеек при многократных операциях перезаписи. Если основываться на сценариях использования компанией накопителей, то мы знаем, что ни один из дисков не вышел из строя по причине износа ячеек. Но многие из отказавших SSD вышли из строя без соответствующего предупреждения SMART. Это именно то, о чём мы уже неоднократно слышали от сотрудников дата-центров. Как отмечали специалисты компании InterServer, жёсткие диски имеют склонность выходить из строя более "благородно". SSD зачастую "умирают" внезапно, независимо от причины поломки, что отмечают многие конечные пользователи по всему миру. Опыт Softlayer более разнообразный, по сравнению с InterServer: некоторые накопители удалось восстановить, а другие - нет. Ни один из 11 накопителей Intel серии X25-M в Softlayer не вышел из строя, но дисков этой линейки слишком мало, чтобы на основе этого делать какие-либо выводы, да и эксплуатируются они менее года.
Так ли важна надёжность накопителя?
Несмотря на то, что твердотельные диски на SLC-памяти занимают всего лишь часть рынка SSD, мы получили намного больше информации по данному типу накопителей, чем по моделям, в которых используется более дешёвая память типа MLC. Даже с учётом того, что выборка накопителей в нашем обзоре составляет 1/20 от количества жёстких дисков в предыдущих обзорах, имеющаяся информация позволяет считать, что твердотельные диски на SLC-памяти нельзя назвать более надёжными, чем жёсткие диски с интерфейсом SAS и SATA.
Если вы потребитель, данный факт позволяет сделать важные выводы. Производители SSD пытаются акцентировать внимание на двух основных преимуществах данной технологии: лучшей производительности и надёжности. Однако, если хранить данные на SSD не более безопасно, чем на обычном жёстком диске, то производительность становится единственной реальной причиной для приобретения твердотельного диска.
Мы не утверждаем здесь, что производительность SSD не важна (или не впечатляет). Тем не менее, сама по себе технология SSD в данный момент имеет узкую специфику. Если бы вы собрались противопоставить твердотельные накопители против жёстких дисков по скоростным характеристикам, то обнаружили бы интересный факт: по производительности SSD-накопитель бюджетного класса превосходит HDD примерно на 85%. Твердотельный диск класса Hi-End обеспечивает преимущество над жёстким диском на 88%, что также не слишком впечатляет.
Эта достаточно тонкая разница объясняет, почему такие компании, как Intel, акцентируют внимание именно на надёжности твердотельных накопителей. На недавней презентации новой линейки SSD 320 компания Intel вновь попыталась обыграть этот мотив, используя информацию по возвратам дисков с сайта Hardware.fr в качестве доказательства надёжности своих изделий. Несомненно, именно отличная репутация SSD-накопителей Intel является ответом на вопрос, почему у нас так много информации по твердотельным дискам данной марки. Но данные Hardware.fr, которые приводит Intel, похоже, не соотвествуют реальному положению вещей.
Производительность SSD-накопителей будет лишь расти, в то время как наиболее продвинутые производители будут снижать стоимость таких дисков. Вместе с тем, это означает, что производителям придётся искать иные способы дифференцировать свои изделия.
До тех пор, пока в новых SSD - даже hi-end класса - продолжают выявляться явные баги с прошивками и прочие недоработки, потребители, заинтересованные, в первую очередь, в надёжности хранения данных, будут рассматривать технологию SSD как недостаточно зрелую. Поэтому мы полагаем, что на сегодняшний день именно надёжность должна стать основной мишенью эволюции SSD.
Intel дал потребителям серьёзный запас уверенности, несколько месяцев назад подняв срок фирменной гарантии для новой линейки SSD 320 с трёх до пяти лет. Конкурирующие модели SSD mainstream-класса, основанные на контроллерах SandForse первого и второго поколения, а также контроллере Marvell с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, продолжают продаваться с трёхлетней гарантией. Накопители Enterprise-класса также, в основном, поставляются с пятилетней гарантией. Понятно, что это стимулирует вендоров продавать системы, оснащённые более надёжными накопителями, чтобы снизить расходы на гарантийное обслуживание в течение трёх или пяти лет. Но, конечно, трудно закрыть глаза на "детские болезни" технологии SSD, вроде необходимости обновления прошивки, которые, по большому счёту, затрагивают и производительность твердотельных накопителей.
Пояснения к вопросу о надёжности
Жёсткие диски и накопители на основе NAND-памяти иногда выходят из строя и это связано с различными факторами, обусловленными их уникальной архитектурой и конструкцией. Когда мы говорим о надёжности жёстких дисков, на ум приходит тот факт, что они основаны на механических деталях, часть из которых во время работы диска находится в движении. И хотя конструктивно жёсткие диски соответствуют очень строгим допускам, тем не менее, каждая деталь имеет определённый срок службы.
Мы также знаем, что SSD-накопители лишены подобных проблем. Их "твердотельная" природа в принципе исключает риск повреждения считывающей головки или выхода из строя шпинделя.
Но хранение данных на SSD неотъемлемо связано с виртуализацией, так как здесь нельзя физически разметить статическое LBA-пространство, как на жёстком диске. Поэтому возникают другие факторы, определяющие надёжность накопителя. Прошивка - это самый существенный из них, мы видим воздействие данного фактора всякий раз, когда слышим о неполадках в работе SSD.
За последние три года все баги в SSD-накопителях Intel всегда решались обновлением прошивки. Проблемы Crucial с управлением энергосбережением модели m4 были решены выходом новой прошивки. И мы видели, что самый известный партнёр SandForce, - компания OCZ - ответила на многочисленные жалобы потребителей выходом сразу нескольких прошивок. Фактически, случай SandForce наиболее показателен. Поскольку производители SSD-дисков могут использовать различные прошивки в качестве средства дифференциации моделей, диски на основе контроллеров SandForce от разных производителей, очевидно, могут иметь различные баги, свойственные конкретной прошивке. Данный факт, несомненно, только усложняет задачу повышения надёжности твердотельных накопителей.
Если оставить специфику SSD в стороне, то теперь нам необходимо определить надёжность дисков различных производителей. Проблема здесь заключается в том, что способы, при помощи которых каждый вендор, реселлер или потребитель измеряет данный показатель, несколько различается, что делает объективное сравнение практически невозможным.
В частности, мы были очень впечатлены презентацией SSD-накопителей Intel на IDF 2011, где акцентировалось внимание на надёжности. Но в дискуссии с компанией ZT Systems, данные которой приводила Intel, мы выяснили, что в приводимом рейтинге AFR 0,26% не учитывается количество накопителей и речь идёт лишь об "подтверждённых" ошибках. На самом деле, если вы - IT-менеджер, то для вас важна и частота "незарегистрированных" ошибок. Речь идёт о ситуациях, когда вы отсылаете дефектное изделие продавцу, а он отвечает, что с диском всё в порядке. Это не означает, что диск свободен от неполадок, так как причина могла заключаться в конкретной конфигурации либо иных прикладных факторах. На самом деле, существует немало реальных примеров такого рода.
"Незарегистрированные" ошибки, как правило, случаются в 2-3 раза чаще, чем "утверждённые". На самом деле, компания ZT System приводит другие данные по частоте "неутверждённых" ошибок - 0,43% для 155 000 накопителей Intel X25-M. Но мы снова сталкиваемся с тем фактом, что эти данные не отсортированы по сроку службы накопителей, так как диски рассматриваются в группах. Согласно техническому директору ZT System Кейси Черетани (Casey Cerretani), конечная величина в данный момент лишь рассчитывается, но примерно мы можем говорить о показателе AFR 0,7% в первый год эксплуатации. Конечно, этот показатель по-прежнему ничего не значит с точки зрения надёжности в долгосрочной перспективе, что является одной из главных проблем при оценке надёжности твердотельных накопителей в сравнении с HDD.
Основной вывод состоит в том, что теперь мы знаем, какое влияние различные методы оценки надёжности накопителей оказывают на конечный результат. Более того, лишь время покажет, насколько надёжность SSD-накопителей превосходит соответствующий показатель для HDD. Зато теперь вы точно знаете, что сейчас какой-либо однозначный вывод сделать невозможно, так как очень много исходных данных вызывают сомнения.
В качестве заключения
Наш отчёт по дата-центрам охватывает только частоту выхода из строя SSD Intel, так как накопители именно этого производителя в настоящий момент пользуются наибольшим доверием у крупных предприятий. Учитывая проблемы с определением надёжности SSD, мы преднамеренно не ставим задачу найти самого надёжного производителя, но сотрудники отдела маркетинга Intel, судя по всему, не зря получают свою зарплату.
В исследовании Google отмечается следующее: "Известно, что частота отказов в значительной мере зависит от модели, производителя и возраста диска. Наши данные не противоречат этому факту. Но большинство отмечаемых со временем сбоев связаны именно с возрастом диска".
Опыт, о котором мы узнали от дата-центров, применим ко всем SSD. Один из директоров предприятий сообщил нам, что считает цену OCZ Vertex 2 замечательной, но их надёжность - ужасной. В конце прошлого года его компания запускала некую новую систему, по случаю чего было закуплено около 200 накопителей Vertex 2, 20 из которых не работали по прибытию. И это не первый человек, который рассказывает нечто подобное.
Что на практике это значит для SSD?
Давайте взглянем на всё изложенное здесь в некой рациональной перспективе. Вот что мы узнали о надёжности жёстких дисков из исследований Google и Шрёдер:
- MTBF ничего не говорит о надёжности;
- Ежегодная частота отказов (AFR) выше, чем заявляет производитель;
- Диски не имеют тенденцию выходить из строя в первый год эксплуатации. Частота отказов постепенно увеличивается с возрастом диска;
- SMART не является надёжной системой, определяющей скорый выход диска из строя;
- Частота отказов "потребительских" дисков и накопителей "enterprise"-класса очень близка;
- Отказ одного диска в массиве увеличивает риск подобного поведения других дисков;
- Температура почти не оказывает влияния на надёжность накопителя.
Благодаря Softlayer с их парком SSD в 5000 штук, мы знаем, что первые четыре утверждения также применимы к SSD. Как мы видели в обоих исследованиях HDD, существенно влияние на их надёжность оказывает контроллер, прошивка и интерфейс (SAS против SATA). Для SSD-дисков основными факторами также являются контроллер и прошивка, причём их роль даже выше. Если правда, что износ ячеек из-за многократных операций перезаписи не играет никакой роли в статистике отказов SSD-накопителей и качество применяемой в "потребительских" дисках MCL-памяти сравнимо с SLC, напрашивается вывод, что твердотельные диски Enterprise-класса, в целом, не надёжнее "потребительских".
Меньше дисков - выше надёжность
Конечно, для систем хранения данных корпоративного класса важна не только надёжность, но и производительность. Чтобы достичь высокой производительности операций ввода/вывода, IT-специалистам приходится создавать RAID-массивы на основе жёстких дисков со скоростью шпинделя 15 000 об/мин. Нередко апгрейд для увеличения количества операций I/O приводит к покупке нового сервера, оснащённого более мощной RAID-платой и позволяющего установить больше накопителей. Учитывая превосходные характеристики I/O для твердотельных дисков, в случае их использования можно было бы ограничиться намного более скромной конфигурацией сервера, не говоря об экономии энергии и снижении температуры.
Здесь есть ещё один интересный момент.
Частота выхода из строя отдельных дисков для большого массива будет выше: по данным исследования Шредер, после отказа одного диска в массиве возрастает вероятность выхода из строя других дисков. Кроме того, существенно выше будет вероятность отказа одного из дисков в массиве, так как здесь начинает играть роль математический фактор.
В данном случае мы не поднимаем тему сохранности данных, что зависит от уровня RAID и других факторов. Понятно, что с точки зрения сохранности данных один SSD не заменит два зеркалируемых HDD, несмотря на то, что вероятность выхода из строя для него будет ниже, чем для одного из дисков в системе. Однако, если речь идёт о крупной RAID-системе, то достаточно очевидно, что надёжнее иметь конфигурацию на четырёх SSD-дисках, чем сравнимую по скорости систему на 16 HDD.
Сам факт использования SSD не снимает необходимости избыточности данных для RAID либо резервного копирования. Но вместо того, чтобы создавать громоздкие RAID-конфигурации на HDD, можно ограничиться значительно более простым решением на основе твердотельных дисков. Как пишет Робин Харрис на сайте StorageMojo: "Забудьте RAID, просто копируйте данные три раза" .
Избыточность хранения данных на SSD не приводит к высокой стоимости. Если вы работаете в среднем и крупном бизнесе, вам нужно лишь скопировать информацию с производительного SSD-диска на HDD, который служит для резервного копирования.
Идея получить более высокую производительность, потратив меньше денег, не нова. SSD-диски в самом деле позволяют получить чрезвычайно высокое количество операций ввода/вывода, высокую надёжность и обеспечить избыточность хранения данных - причём цена такого решения будет ниже, чем в случае громоздкой RAID-конфигурации. Вместе с тем, массив на HDD может превосходить свой аналог на SSD в плане объёма дискового пространства. На сегодняшний день, цена за гигабайт для твердотельных дисков всё ещё слишком высока и к вопросу размещения данных на SSD следует подойти с умом, ведь хранить на них все данные вряд ли получится.
О том же для десктопов
Всё вышесказанное относится к серверам. Возложим ответственность за принятие решения о переходе или не переходе на SSD на сотрудников дата-центров.
Если же разговор заходит о десктопных системах, то мы не имеем оснований предполагать, что SSD надёжнее жёстких дисков. Так или иначе, недавние события с отзывами SSD-дисков и багами в прошивках достаточно ярко показали, что ограниченное число циклов перезаписи ячеек NAND на данный момент является далеко не основным недостатком технологии.
В конце концов, любой накопитель представляет собой электронное устройство, независимо от того, есть ли там движущихся детали или нет. И тот факт, что твердотельные диски не имеют таких деталей, в полной мере не говорит об их надёжности.
Мы задали вопрос специалистам из CMRR (Center for Magnetic Recording Research) - научного центра, располагающего исчерпывающей информацией о системах хранения данных на магнитных носителях.
Доктор Гордон Хьюз (Gordon Hughes), один из основных разработчиков технологий SMART и Secure Erase, отмечает, что и HDD, и SSD в своей эволюции расширяют границы соответствующих технологий. И когда это происходит, не ставится цели создать самые надёжные накопители в мире.
Как отмечает доктор Стив Свансон (Steve Swanson), исследующий NAND-память: "Не похоже на то, чтобы производители делали свои диски столь надёжными, как они могут делать. Они делают диски настолько надёжными, насколько это целесообразно с точки зрения финансовых затрат" . Рынок определяет стоимость компонентов накопителя и она не может быть выше определённой величины.
Так, например, производители NAND-памяти продолжают выпуск 50-нм чипов, обладающих более высоким ресурсом циклов перезаписи, чем 34-нм и 25-нм чипы. Но стоимость $7-8 за гигабайт не позволит использовать такие модули в накопителях, ориентированных на массовый рынок.
Возможно, самое большое раздражение вызывает тот факт, что каждый вендор продаёт жёсткие диски и SSD, не представляя объективных данных об их надёжности, хотя все они определенно знают об истинном положении вещей, продавая миллионы устройств в год (по данным IDC, в 2009 году продано 11 миллионов SSD) и фиксируя каждый возврат.
Несомненно, частота поломок зависит от многих факторов, часть из которых находится вне компетенции производителя (качество доставки, специфика эксплуатации накопителя). Но при благоприятном стечении обстоятельств HDD достигают 3% AFR на пятый год эксплуатации, что вполне сравнимо с аналогичным показателем для SSD. Не удивительно, что специалисты из CMRR говорят о том, что на сегодня SSD не обеспечивают более высокую надёжность, по сравнению с жёсткими дисками.
Надёжность накопителей - чувствительная тема и мы потратили немало времени, общаясь с вендорами и ритейлерами, стремясь провести собственное исследование SSD, предназначенных для массового рынка. И единственный вывод, который можно сделать прямо сейчас, заключается в том, что к любой информации от производителя SSD необходимо относиться с определённой долей скептицизма.
Стоит отметить, что SSD Intel на сегодняшний день пользуются максимальным доверием у потребителей и информация от дета-центров неизменно основывается на SLC-накопителях этой марки как "золотом стандарте" для SSD. Но согласно доктору Хьюзу, нет никаких оснований полагать, что продукты Intel более надёжны, чем лучшие модели HDD. У нас нет возможности исследовать интенсивность отказов SSD, находящихся в эксплуатации более двух лет, поэтому вполне возможно, что эта статистика изменится в ту или иную сторону.
Стоит ли сейчас воздерживаться от покупки SSD? Если вы защищаете свои данные регулярно делая резервные копии файлов, то нет никаких причин избегать использования твердотельных накопителей. Например, мы применяем SSD на всех наших тестовых платформах и в большинстве рабочих станций.
Цель данного обзора состояла в том, чтобы определиться, действительно ли SSD так надёжны, что о резервном копировании хранимой на них информации можно забыть как о пережитке прошлого. Теперь мы знаем ответ на этот вопрос.
Надёжность жёстких дисков хорошо изучена в массивных исследованиях и это не удивительно, так как этот тип накопителей используется уже очень давно. Со временем мы, несомненно, узнаем значительно больше о надёжности SSD.
Как известно, основным недостатком твердотельных накопителей SSD является относительно быстрый выход из строя ячеек используемой в них флеш-памяти. Однако, этот недостаток - не повод для отказа от производительных, бесшумных, легких и энергоэффективных SSD. Скорее, это причина поинтересоваться гарантируемым производителем сроком службы устройства.
В первом приближении характеристикой срока службы SSD является количество циклов записи-стирания (P/E Cycles) используемых в накопителе чипов NAND. Чем больше перезаписей допускают ячейки памяти, тем надежнее накопитель. Более того, количество циклов записи-стирания определяется главным образом типом используемых чипов:
Однако, различные модели SSD основаны на разных контроллерах, в которых, в свою очередь, применяются разные схемы балансирования нагрузки (вместо "изношенных" ячеек памяти контроллер использует ячейки с небольшим "пробегом"), призванные продлить время жизни устройства. Поэтому на данный момент ключевой характеристикой надежности SSD является суммарный объем данных, который гарантированно можно записать на накопитель, или TBW (расшифровывается как Total Bytes Written). Еще более показательной характеристикой стала DWPD (Disk Write per Day - допустимое количество перезаписей всего объема накопителя в день), характеризующая отношение TBW накопителя к его емкости и гарантийному сроку.
| Назначение | Области применения | Тип нагрузки | Кол-во циклов чтения/записи | Тип чипов | TBW | DWPD | Пример накопителя |
| Загрузочный накопитель небольшой емкости, используемый в паре с HDD, или замена HDD для персонального компьютера или накопитель для ноутбука или ультрабука или планшета или любого пользовательского устройства | Для дома, для семьи | 1K - 2K (тысяча - 2 тысячи) циклов стирания/записи или значение в спецификации не указано, т.к. на самом деле оно неважно | TLC, MLC | или | Менее 1 | ||
| Компьютер для домашнего офиса | Домашний офис | 2K - 3K (2 тысячи - 3 тысячи) циклов стирания/записи | MLC | 1-2 | |||
| Игровой компьютер | Игры | MLC | 2-3 | ||||
| Бюджетные корпоративные системы | Веб-сервер, файловый сервер, рабочая станция | Корпоративная; в основном операции чтения, операций записи немного | 3K - 5K (3 тысячи - 5 тысяч) циклов стирания/записи | MLC | 1 | ||
| Корпоративные системы среднего уровня | Почтовый сервер | Корпоративная; количества операций чтения и записи одного порядка | 25K - 30K (25 тысяч - 30 тысяч) циклов стирания/записи | MLC, eMLC | 5-15 | ||
| Производительные корпоративные системы | Критический для предприятия сервер баз данных | Корпоративная; неограниченное количество операций чтения и записи | 100K - 200K (100 тысяч - 200 тысяч) циклов стирания/записи | eMLC, SLC | 15 и более |
Внимание!
TBW для пользовательского SSD и для SSD корпоративного класса характеризуют накопители в разных условиях. Корпоративный SSD должен обеспечивать запись заявленного количества терабайт в режиме 24/7, при более высокой (по сравнению с пользовательским SSD) температуре и с гарантией на порядок более низкого уровня ошибок. 2 класса SSD (пользовательский - Client и корпоративный - Enterprise) определены стандартом JEDEC:
Нельзя выбирать SSD, основываясь исключительно на TBW; обязательно проверяйте класс устройства. Например, характеристики TBW для и для одинаковы и составляют 290 Терабайт, но для бюджетных серверов не подходит, а подойдет.