Сколько проживет ваш SSD?

Вы уже являетесь счастливым обладателем SSD или примеряетесь к его покупке? Тогда я уверен, что вас волнует вопрос о сроке его работы. Серию статей об SSD я начну с рассказа о циклах перезаписи.

Все знают, что флэш-память SSD обладает ограниченным количеством циклов перезаписи. Зачастую дальше следует вывод о том, что нужно всеми силами уменьшать объем записываемых на диск данных.

А если еще и знать, что по факту на SSD записывается на порядок больший объем данных, чем на HDD, то вообще страшно доставать диск из коробки :) 

На практике конечное количество циклов перезаписи не имеет значения для подавляющего большинства пользователей. Ресурс современных SSD и логика их контроллеров позволяют выдерживать огромные объемы записываемых данных. 

Как работает SSD 

Давайте быстро пробежимся по некоторым принципам работы твердотельных накопителей.

Сбор мусора

Флэш-память SSD построена из блоков, которые в свою очередь состоят из страниц. Данные записываются в отдельные страницы блоков, при этом невозможно обновить данные, просто перезаписав старые. Более того, стереть можно только блок целиком! 

весь блок с оставшимися ненужными данными, тем самым освобождаясь для новой записи. Этот процесс называется сбором мусора (garbage collection).

TRIM

TRIM – это возможность операционной системы, с помощью которой ненужные данные помечаются специальным образом. Поэтому контроллеру не нужно перемещать их, записывая в другие блоки. Это повышает скорость записи, а главное – существенно уменьшает количество циклов перезаписи. 

В современных ОС Windows эта функция включена (проверятся командой выше), но вовсе не факт, что она работает. 

Выравнивание износа

Ресурс твердотельного накопителя напрямую зависит от количества циклов перезаписи блоков памяти. Если регулярно записывать данные в один и тот же блок, он быстро умрет, тем самым уменьшив емкость диска. Поэтому задачей контроллера является равномерное распределение данных по всем блокам SSD.

Увеличение объема записи

Очевидно, что сбор мусора и выравнивание износа ведут к увеличению фактического объема данных, записываемых на твердотельный накопитель (write amplification). В отличие от HDD, этот объем намного больше, чем диктуют программы и система.

Фиксированного мультипликатора нет, поскольку увеличение объема зависит от ряда факторов, в том числе от типа записываемых данных.

Последовательная запись (например, копирование файлов) не влечет за собой существенного увеличения объема, поскольку есть возможность равномерного заполнения блоков. Случайная запись (например, работа ОС) сопряжена с намного более активным перемещением данных по блокам твердотельного диска.

Так или иначе, на контроллер возлагается задача эффективно распределить данные на диске, обеспечивая максимальный срок службы всех блоков памяти.

Оценка ресурса накопителя

Сейчас основным системным диском у меня выступает Kingston Hyper-X 3K. “Hyper-X” – это просто маркетинговое название линейки, зато “3К” раскрывает одну из основных технических характеристик диска – его ресурс по объему записанных данных. 

3K или 3 000 – это количество циклов перезаписи, которые выдерживает флэш-память Intel 25nm MLC NAND, лежащая в основе этого накопителя. Модель Kingston Hyper-X без суффикса “3К” тоже основана на памяти 25nm, но выдерживает 5000 циклов.

Давайте посчитаем на примере гипотетического диска в 120GB, на который записывается 12GB в день (это немало, как вы увидите чуть ниже). Допустим, при вашей нагрузке контроллер увеличивает объем записи в 10 раз, что тоже взято с большим запасом.

При таком раскладе вы проходите один цикл перезаписи за день. Поделив число циклов на 365, получаем для 3 000 циклов – 8.219 лет, а для 5 000 циклов – 13.698 лет (в таблице округленные значения). После этого, теоретически, ваши данные должны быть целыми на протяжении еще 12 месяцев, но не исключено, что только для чтения.

Что говорят производители

К сожалению, производители отчасти виноваты в том, что ряд пользователей не использует весь потенциал их устройств. В официальных данных выносливость диска может указываться не для всех моделей, находиться на задворках документации, либо вообще отсутствовать.

Зато всегда присутствует средняя наработка на отказ (MTBF). Она может составлять 1 или 2 миллиона часов, но кого это интересует?

Пример диска для обычных потребителей

Именно так неинформативно обстояли дела с моими первыми твердотельными накопителями Kingston V100 — 64 и 128GB. В 2010 году это были типичные SSD для обычных потребителей — не самые быстрые и относительно недорогие. 

Впрочем, на сайте компании тогда была такая фраза (сейчас страницы уже нет, но Google помнит).

Recommended workloads for the SSDNow series M, V+ and V is up to 20GB writes per day for three years. For the «E» Series we recommend writes up to 900GB per day for the 32GB and 1.8TB per day for the 64GB SSD.

Ресурс диска 64GB составляет 20GB в день на протяжении трех лет, т.е. около 22 Тб. Обратите внимание, что у старших серий он значительно выше.

Это было давно, и тe диски уже сняты с производства. В пришедшим им на смену сериях Kingston V200 и V300 при той же трехлетней гарантии уже четко указано:
-60GB: 32TB
-120GB: 64TB
-240GB: 128TB

Диск 64GB живет у меня в нетбуке, а накопитель объемом 128GB ровно год трудился в качестве системного в моем основном ПК. 

Сейчас он стал вспомогательным, уступив место Hyper-X.

Пример диска для энтузиастов

Вы читали обзоры, сравнения, отзывы перед покупкой SSD? Я тоже! Исходя из личного опыта и удачного на тот момент соотношения цена/качество, я взял упомянутый выше Kingston Hyper-X 3K, который как раз позиционировался для тех, кто хочет ездить побыстрее.
Пожалуйста, не рассматривайте упоминание этого или любых других накопителей в качестве моей рекомендации к покупке. Это просто примеры. 

Помимо более высокой скорости работы у него глубже ресурс:
90GB: 57.6TB
120GB: 76.8TB
240GB: 153.6TB

Другими словами, для диска 120GB компания гарантирует запись в среднем 60GB в день на протяжении трехлетней поддержки SSD.

Давайте сравним этот SSD с другими твердотельными дисками, которые тоже используют синхронную память Intel 25nm MLC NAND. Накопитель Intel 330 (с точно такой же памятью и контроллером как в HyperX 3К) появился летом 2012 года, и срок службы у него сформулирован так:

The SSD will have a minimum of three years of useful life under typical client workloads with up to 20 GB of host writes per day.

20GB в день – это около 22TB за три года гарантийного срока службы, хотя непонятно, зависит ли это от объема накопителя. Занятно, что Kingston более оптимистична в оценке флэш-памяти Intel, нежели сам производитель NAND :)

В Intel 520 такой же контроллер SandForce-2281, а флэш-память тоже выполнена по технологии 25nm. Однако компания оценивает ее в 5 000 циклов перезаписи, в то время как для Intel 330 — в 3 000 циклов. Отсюда и два дополнительных года гарантии у Intel 520.

The SSD will have a minimum of five years of useful life under typical client workloads with up to 20 GB of host writes per day.

Другими словами, Intel гарантирует этому диску ресурс в 36TB. Сравнение Intel 520 и 330 отлично демонстрирует разницу в ресурсе NAND 5K и 3K глазами ее производителя.

Компания OCZ сейчас позиционирует Vector в качестве флагманского диска для энтузиастов. На борту у него такая же память, как у Intel 520. Поэтому неудивительно, что у обоих накопителей заявлен одинаковый срок службы, причем фактически теми же словами.

Rated for 20GB/day of host writes for 5 years under typical client workloads.

Так или иначе, практически все производители SSD давно готовы гарантировать бесплатную замену диска, если вы пишете на него 20 – 60GB в день.

Сколько данных записывается на диск

С учетом того, что увеличение объема записи контроллером является неизвестной плавающей величиной, можно полагаться только на данные S.M.A.R.T., которые сообщает накопитель. Их умеет отображать великое множество утилит – от фирменных до универсальных, таких как CrystalDiskInfo и SSD Life.

Проблема лишь в том, что не из всех SSD можно извлечь необходимые сведения. Например, у Kingston такая возможность есть только в новых моделях, а накопители Samsung вообще скрывают эти цифры. 

Это сведения о моем Hyper-X после трех месяцев работы. ID 241 – Lifetime Writes From Hosts обозначает кумулятивный объем записанных данных в гигабайтах. Выходит, что я записываю на диск около 7GB в день. Кстати, в ID 231 указан оставшийся ресурс диска в процентах.

Я отправляю ПК с 8GB памяти в гибернацию как минимум раз в день. Не говоря уже о том, что вдобавок к повседневной работе у меня на этом диске крутится основная виртуальная машина.

Если верить заявленному ресурсу в 76.8 Тб, при таком раскладе мне хватит этого накопителя на 30 лет. Гм… вы помните, что 30 лет назад ОС Windows ставилась с пяти дискет 5.25''? :) SSD Life менее оптимистична, «всего» 9 лет. 

Где у вас сейчас диски десятилетней давности?

Что будет через 10 лет 

Ради интереса я нашел раритетный чек. Вот WD 40GB, купленный по ходу дела между неизвестной рыбой, курицей и апельсиновым соком (яблочным, по уточненным данным ;) 

Я уверен, что этот диск не выходил из строя, но я понятия не имею, где он сейчас! Кстати, на сегодняшний день за эти деньги предлагаются SSD среднего класса объемом в 128GB.

В ближайшие годы количество поставок SSD будет увеличиваться, а объем дисков – расти.

По оценке Gartner, уже в 2016 году средний объем клиентских твердотельных накопителей составит 319GB. Еще через 7 лет? Думаю, вам уже не понадобится ваш старый диск в 64 или 128GB, даже если он будет еще живой. 

Не становитесь жертвой стереотипа

Причиной выхода SSD из строя может быть что угодно, причем вне зависимости от производителя. И, как правило, причиной смерти становится вовсе не израсходованный ресурс циклов перезаписи.

В свое время Kingston регулярно вводила скидки на серию V100, потому что ее репутацию подмочили первые диски. Они часто превращались в кирпичи из-за проблем прошивки, а с ее обновлением проблема исчезла. Точно так же решилась и проблема у моего брата, который предварительно вернул OSZ два одинаковых накопителя подряд.

Этой записью я настойчиво подталкиваю вас к мысли, что ограниченное количество циклов перезаписи не является существенным фактором для срока жизни современного твердотельного накопителя в домашнем ПК.

Конечно, если на него регулярно записывать терабайты торрентов, он проживет меньше, но для таких целей логично использовать жесткие диски с более низкой стоимостью гигабайта данных. А для системы, программ, игр и личных файлов нужно использовать весь потенциал SSD!

Дискуссия

В следующей записи блога я разберу типичные ошибки, которые люди допускают при «оптимизации» своих твердотельных накопителей. Все основные тезисы готовы, но я также надеюсь, что ваши комментарии помогут мне их дополнить :)

Поэтому, я прошу вас:
Расскажите какой у вас SSD, как долго вы им владеете, и поделитесь впечатлениями от использования.

Приведите скриншоты:
производительности (CrystalDiskMark)
характеристик S.M.A.R.T. и ожидаемого срока службы (CrystalDiskInfo или SSDLife)
Перечислите меры, которые вы предприняли для оптимизации своего SSD.