Надежные ssd накопители. Последние технологии в сфере твердотельных дисков. Высокая скорость копирования NVMe

Сейчас кажется, что SSD были вообще всегда. Мол, куда ж без них? На самом деле, хотя первые модели появились еще в начале девяностых, более-менее массовыми SSD стали с 2009 года. Поначалу они представляли собой флэшку с SATA-интерфейсом, но постепенно поумнели и обрели массу полезных функций, позволяющих скрыть ущербность флэш-памяти по сравнению с магнитными пластинами в нормальных жестких дисках (да-да, именно так!). Подчеркну, в этом тексте мы говорим исключительно о 2.5-дюймовых потребительских SSD с интерфейсом SATA. О корпоративных моделях с PCI-Express я вообще смысла писать не вижу, а про модели с M.2 для ультрабуков и продвинутых материнских плат лучше поговорить отдельно.

Часто приходится слышать – мол, хочу перейти на SSD, но знаю, что они не надежные, сколько-то там циклов записи и кирдык. Поэтому не перехожу. Это, конечно, правильное решение. В метро вот поезда иногда резко останавливаются. Можно упасть и набить шишку. Поэтому в метро ездить не надо. Машины врезаются. Вычеркиваем. А велосипед в детстве – вообще шайтан-машина. Если хочет ребенок покататься – пусть в лифте это делает. C бабушкой. И водичку с собой возьмите.

Если судить только по одному показателю, числу циклов записи, тогда SSD – это тихий ужас. На обычный хард можно писать до морковкиного заговенья, а тут какая-то три тысячи раз – и все, хана. Любознательный паренек может за пару суток уложиться. Ужас-ужас, не будем брать.

Я вам сейчас совсем страшную вещь скажу. Три тысячи – это в идеале. На практике флэш-память может “протереться” уже после пары тысяч циклов. И это в случае, если внутри SSD стоит память типа MLC. А у новомодной TLC даже официальный порог 1000 циклов. И кирдык-бабай может подкрасться после 700-800. Есть, правда, памяти типа SLC, где число циклов записи достигает 100 000, но она стоит примерно 10 баксов за гигабайт. Можно прикинуть – в какую сумму обойдутся даже демократичные 128 Гбайт.

Но вот какое дело. Есть у меня SSD производства Intel. Он работает у меня в разных компьютерах с 2009 года. Сначала в домашней системе в качестве основного года три. Потом в NAS в круглосуточном режиме вплоть до конца 2014-го. И до сих пор по всем тестам флэш-память в нем как новенькая. Контроллер, правда, из первых, ничего толком не умеющий, поэтому скорость записи упала до смешных 26 Мбайт/с. Но если отформатировать, опять будет больше ста. А чтение держится на уровне 250 Мбайт/с, что даже по нынешним временам вполне приемлемо.

Как такое возможно? А вот как. В Политбюро, знаете ли, не дураки сидят. И контроллер SSD никогда не позволит записать данные тысячу раз подряд в одну и ту же ячейку. Он будет старательно отбирать самые новые, и сначала писать в них. Чтобы все старели равномерно. Если накопитель заполнен не до упора, и на нем есть достаточно свободного места (скажем, гигабайт 60), уработать SSD до износа в обозримом будущем вряд ли получится. Есть и еще одна хитрость. У многих пользовательских SSD заявленный объем составляет 120, 240 или 480 Гбайт. Так вот на самом деле памяти там 128, 256 или 512 Гбайт, просто скрытый объем используется для подстраховки. И если вы таки протрете флэш в рамках заявленного объема, он будет подменен запасным. И вы долго еще ничего не заметите.

Поэтому на практике даже SSD с ненадежной флэш-памятью типа TLC проживет дольше, чем наступит срок, когда вам захочется его поменять из-за недостаточного объема. Если, конечно, не помрет по причине брака, скачка электричества, вздутия конденсатора или отказа контроллера. Но от этого не застрахованы и обычные HDD.

Есть, пожалуй, только один способ надежно ухайдакать SSD в течение короткого срока. Его освоил один мой знакомый видеооператор. По несколько раз в день он записывал на SSD по сотне-другой гигабайт данных с камеры. Отправлял их в эфир, стирал, и на следующий день записывал заново. SSD при этом забивался почти до упора. В таком режиме первые два SSD сдохли за полгода. Перед покупкой третьего он спросил меня – что за дела, не вернуться ли обратно на HDD. Я объяснил ему некоторые принципы работы SSD и посоветовал впредь брать не совсем уж пользовательские SSD, для которых рекомендованный объем записи составляет 20 Гбайт в сутки, а что-то класса Enterprise с лимитом в 80-100 Гбайт. Плюс посоветовал взять объем не 256 Гбайт, а 480. И оставлять немного свободного места. Наподобие того, как часть сельскохозяйственных земель ежегодно оставляют под “пар”, не используя по прямому назначению. Судя по всему, совет пришелся впору. Уже полтора года никаких горестных стенаний не слышал.

Наверное, подобного эффекта можно добиться, если каждый день качать огромные объемы торрентов, стирать, и качать снова. Не знаю, не пробовал. По моему скромному мнению, SSD предназначен для записи операционной системы, наиболее важных приложений (например, графического или видеоредактора), а также игр. Да-да, игр. Они подгружают в память такие нечеловеческие объемы данных, что лучше это делать с SSD. Для всего остального есть традиционные HDD, стоящие по соседству. Если SSD устанавливается в ноутбук, и места под HDD там попросту нет, рекомендую обзавестись внешним. При нынешней скорости USB разница с внутренним расположением будет незначительной. И, в любом случае, крайне полезно организовать автоматическое резервное копирование SSD на HDD. Раза в неделю будет вполне достаточно.

SSD, в отличие от HDD, не беспокоят удары ногой по корпусу в случае неудачного боя в World of Tanks, он довольно равнодушен к температуре вокруг. Ноутбук с SSD даже после падения в работающем состоянии не потеряет данные, что лично меня всегда волнует больше разбитого экрана. И его можно крутить-вертеть, как угодно. Ну и еще он конкретно БЫСТРЕЕ. И не столько по абсолютным показателям (хотя и это тоже), сколько по времени доступа к данным. Так что, если подходить к делу с пониманием, от SSD толку очень даже много. Главное – не гробить его умышленно, как мужики из анекдота японскую бензопилу.

Да, от чтения данных SSD не изнашивается. Только от записи. Многие этого почему-то не знают.

И вот теперь мы подходим к самому главному – как выбрать SSD, чтобы радовал? Скучные железные парни начнут вам загибать всякое про контроллеры, последовательную запись, кучу бенчмарков и тому подобную мутотень. Но я уважаю ваше время, и объясню все просто и быстро.

1) Определитесь с объемом. Даже если денег немеряно, и они уже не раз прожигали карман – не надо брать что-то конское, вроде терабайтника. SSD плохо предназначен для хранения и обработки больших объемов данных. Нужна файлопомойка – бери HDD, будет в разы дешевле и надежнее. Нормальному человеку вполне достаточен объем 240-256 Гбайт. Если надо таскать с собой большие видеофайлы и базу фотографий (с оговорками, сделанными выше) – можно взять 480-512. Можно и больше, я ж по рукам не бью и чужие доходы не считаю. Но терабайт с большой долей вероятности будет базироваться на TLC, которая – вот парадокс – для записи больших объемов данных предназначена очень средне. А вот модели на 128 Гбайт я бы советовал брать с осторожностью, потому что у них зачастую скорость записи вдвое ниже, чем у 256-гигабайтных моделей. Да и что такое по нынешним временам 128 Гбайт? Смех один. Вот “Танки” уже на тридцатку тянут.

2) Не парьтесь насчет контроллера. Не, я серьезно. Скучные парни про них целые повести пишут, но надо понимать, что даже не самые удачные из современных моделей обеспечивают больше 400 Мбайт/с при чтении и 200 Мбайт/с при записи. Ну, если уж прямо вот совсем не повезет – 150 Мбайт/с. Но, скорее всего, повезет. Есть ли разница между чтением 400 Мбайт/с и, скажем, 500 Мбайт/с? В бенчмарках есть, в реальной жизни нет. С записью еще интереснее. Есть ли какой-то источник, с которого вы будете писать потоком большие файлы со скоростью хотя бы 150 Мбайт/с? Что-то не мог такого представить. Все реальные ситуации гораздо медленнее. Плюс у SSD есть буфер объемом 128-512 Мбайт, куда сваливаются все относительно небольшие файлы, и это происходит мгновенно. Так что, как ни крути, упереться в скорость записи очень проблематично, и поэтому переживать из-за нее не стоит категорически. Да, конечно, оно дико приятно, когда по бенчмаркам все огого как круто, но нормальному человеку будет хорошо и удобно при любом раскладе. Лично мне (лично мне) нравятся контроллеры Intel, Marvell, Jmicron и Toshiba. Но при покупке SSD даже я обычно больше интересуюсь надежностью и ценой, а не контроллерами.

3) Надежность – штука относительная. В том плане, что много зависит от внешних факторов, и даже самые проверенные железки могут пасть смертью храбрых, если их хозяин балбес. Например, накопители традиционно нервно относятся к качеству электропитания, и если БП в компьютере кривой, возможно всякое. Но вы уже читали и не промахнетесь. Плюс сетевой фильтр. Настоящий, а не розетка с лампочкой.

SSD каких марок можно смело брать?

Intel
Intel (очень хорошие, поэтому два раза)
ADATA
Crucial
Kingston
OCZ
Sandisk
Seagate
Samsung
Silicon Power
Transcend

Есть еще несколько производителей калибром поменьше. В принципе, и на них можно обратить внимание, если продавец надежный, и точно не будет проблем с возвратом/заменой. Но я бы не стал. Благо у перечисленных марок есть модели из очень разных ценовых категорий.

4) Важный момент – срок гарантии. В среднем он составляет 3 года, но некоторые особенно ответственные производители (Intel! Intel!) дают пять лет. Время наработки на отказ у SSD огромное, от 1 до 2 миллиона часов, так что в этот параметр вы упретесь вряд ли (ну, 114 лет-то еще может не хватить, а 228 хватит наверняка). Если будете постоянно делать бэкап, даже безвременная кончина SSD во время гарантийного срока вряд ли огорчит. А бэкап SSD, повторюсь, делать необходимо. Потому мрут они не частями, как HDD, а обычно – сразу целиком. И данные оттуда вынуть крайне дорого. Хотя бэкапить надо и то, и другое.

Так что определяемся с объемом, не паримся с контроллером, выбираем хорошую марку и смотрим – какой гарантийный срок у конкретной модели. И всё! Будете довольны.

По традиции, вот 10 моделей SSD, которые можно смело брать.

1. Intel SSDSC2BP240G401 710-Series 240 Гбайт (2 миллиона часов наработки на отказ, 5 лет гарантии)
2. ADATA Premier Pro SP920 256 Гбайт (хорошо сбалансированная модель, скорость чтения до 560 Мбайт/с)
3. Samsung 850 Pro 512 Гбайт (для тех, кому надо много быстрого места, запись до 520 Мбайт/с, чтение еще быстрее. 512 Мбайт буфер. Но недешево).
4. SanDisk X300s 256 Гбайт (корпоративная модель с повышенным дневным ресурсом записи, до 80 Гбайт)
5. Silicon Power Slim S55 240 Гбайт (не самый быстрый, запись “всего” 440 Мбайт/с, но и цена симпатичная).
6. OCZ Saber 1000 240 Гбайт (еще одна быстрая корпоративная модель. Можно перезаписывать каждый день до 100 Гбайт на скорости 500 Мбайт/с, и при этом три года проработает гарантированно).
7. Kingston SSDNow V300 480 Гбайт (многие морщатся из-за контроллера SandForce внутри, но скорости достаточно. Плюс это один из самых доступных вариантов SSD такой емкости).
8. Transcend SSD370 (Premium) 256 Гбайт (не выдающаяся по скорости, но надежная и недорогая модель)
9. Intel DC S3710 Series 800 Гбайт (запредельно надежная модель, способная вынести перезапись почти 17 Петабайт. Петабайт, это не опечатка. И если у вас есть свободные 90 000 рублей, лучшего варианта просто не найти).
10. Samsung 850 Pro 128 Гбайт (стоит дороже многих моделей на 256 Гбайт, но зато и уделывает многие из них по скорости – 550/470 Мбайт/с. Любители маленьких, но шустрых оценят).

Теперь вы знаете об SSD все. Больше ничего читать не надо..

Скоро еще напишу о памяти и HDD.

Просмотры: 54 463

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.

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.

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.

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.

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:

1. MTBF ничего не говорит о надёжности;
2. Ежегодная частота отказов (AFR) выше, чем заявляет производитель;
3. Диски не имеют тенденцию выходить из строя в первый год эксплуатации. Частота отказов постепенно увеличивается с возрастом диска;
4. SMART не является надёжной системой, определяющей скорый выход диска из строя;
5. Частота отказов "потребительских" дисков и накопителей "enterprise"-класса очень близка;
6. Отказ одного диска в массиве увеличивает риск подобного поведения других дисков;
7. 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.

Какой SSD лучше выбрать и установить на него систему? Этим вопросом задаётся, наверно, каждый, кто решил ускорить ноутбук или компьютер. Вопрос возникает ввиду недостаточной осведомлённости касательно надёжности твердотельных накопителей . В интернете полно информации о том, что количество циклов записи на SSD мало, предвещается быстрый выход из строя активно использующихся дисков и т.п. Сегодня мы выберем из шести устройств хранения данных самый надёжный вариант: проведём тест SSD дисков разных производителей на надёжность и определим предельное количество «прокачиваемой» через них информации.

На эшафоте побывают объёмом от 240 до 256 ГБ от самых известных производителей. С учётом падения стоимости (в USD) вполне можно позволить себе накопитель на 256 гигов, на который можно установить операционную систему и самые используемые программы или игры, на загрузку которых с классических HDD тратится внушительное время. Можно в несколько раз и в целом увеличить скорость работы с данными, если установить твердотельный накопитель на микросхемах быстрой flash-памяти. Итак, тест надёжности SSD пройдут 6 дисков: «Intel 335 Series», «Corsair Neutron GTX», «Kingston HyperX 3K» (Comp), «Kingston HyperX 3K» (noComp), «Samsung 840 Series», «Samsung 840 Pro». Мы взяли 2 устройства «Kingston HyperX 3K» для проверки того, как влияет отключение встроенной компрессии данных перед их записью в память на максимально допустимый сохраняемый объём информации.

Проверка SSD дисков будет проводиться специальной программой для выполнения тестирования по чтению-записи данных. Её название – «Anvil"s Storage Utilities», использованная версия – 1.0.51 RC6. Страждущим заранее объявим, что все твердотельные накопители успешно преодолели предусмотренный производителем показатель наработки на отказ. Это уже говорит как минимум о том, что именитые производители отнюдь не пытаются ввести потребителя в заблуждение, указывая завышенные характеристики для выпускаемых ими устройств хранения данных.

Первым в очереди на тестирование надёжности стоит SSD диск «Intel 335 Series ». Судя по примененной утилите, он выдержал запись в свои микросхемы памяти 750 TB данных. Отметим, что устройство «пошло в отказ» не по причине большого количества сбойных секторов, а из-за банального счётчика, который встроен в прошивку накопителя. Состояние памяти на момент выхода из строя было вполне приличным. После того, как запись на SSD стала невозможной устройство перешло в режим Read-Only, позволяя получить доступ к сохранённым данным, но после перезагрузки компьютера диск совсем пропал из системы и не инициализировался в BIOS.

После этого проводилось тестирование SSD диска «Corsair Neutron GTX ». На него удалось сохранить больше петабайта данных (1100 ТБ) при наличии в итоге 3-х сбойных секторов. Однако при записи следующих 100 ТБ количество сбойных секторов приблизилось к 3.5 тысячам, и после перезагрузки системы твердотельный накопитель превратился в «кирпич». Очень неплохое устройство по объёму «прокачиваемой» информации, но рекомендуется внимательно следить за ростом количества замещённых секторов.

Далее было проведено тестирование дисков «Kingston HyperX 3K » . Как уже говорилось – у одного из них была программно отключена функция компрессии данных перед записью в память. В итоге SSD с компрессией пережил больше, чем 2 петабайта данных! Две тысячи терабайт через твердотельный накопитель объёмом 256 ГБ! Это ли не вполне достаточная для системного диска надёжность , позволяющая устанавливать на него и весь прикладной софт? Повреждённые сектора начали образовываться после прохождения порога в 900 ТБ, их количество в итоге выросло до 45. После отказа записывать данные и перезагрузки системы перед нами лежал «кирпич»… Диску с отключенной компрессией удалось записать в свои недра всего порядка 725 ТБ. Сбойные сектора стали образовываться после 600 ТБ записанной информации.

Проводя тестирование SSD дисков «Samsung 840 » мы выявили ещё одного явного лидера по надёжности . Устройство «Samsung 840 Series» смогло пропустить через свои микросхемы памяти около 900 ТБ данных, после чего «окирпичилось». Т.о. «не Pro» версия занимает 3-е место в рейтинге надёжности имеющихся систем хранения данных. На очереди SSD накопитель «Samsung 840 Pro » , который приятно удивил пределом в 2,4 петабайта (~2400 ТБ) . Счётчик «Reallocated Sectors» начал увеличиваться примерно на отметке в 700 терабайт и равномерно рос до значения ~7300 единиц до кончины накопителя, который отказал после записи предельных для протестированных SSD дисков двух с половиной петабайт данных.

Скорость SSD на чтение и запись проверялась той же утилитой «Anvil"s Storage Utilities». Результаты Вы можете увидеть на приведённых ниже графиках, отображающих скоростные характеристики чтения/записи случайных блоков размером в 4 МБ и 4 КБ. Завершающим графиком является результат замера средней скорости записи случайных блоков произвольного размера. Проигрыш «Samsung 840 Pro», вполне возможно, является следствием сильно мудрёного алгоритма по распределению информации по блокам памяти, который и позволил сохранить «ясность ума» до покорённых диском значений.

Современные SSD-накопители достаточно надежные, а с учетом того, что цена за 1 ГБ (в долларах) постепенно падает, то использовать SSD во многих случаях даже более рационально, чем работа с HDD. Но какой SSD выбрать?

Полтора года назад журналист Tech Report решил провести эксперимент по выявлению наиболее надежных SSD. Он взял шесть моделей накопителей: Corsair Neutron GTX, Intel 335 Series, Kingston HyperX 3K, Samsung 840, Samsung 840 Pro, и поставил все шесть на цикличный процесс чтения/записи. Объем памяти каждого накопителя составлял 240-256 ГБ, в зависимости от модели.

Сразу стоит сказать, что все шесть моделей успешно выдержали заявленную производителем нагрузку. Более того, большинство моделей выдержало больше циклов чтения-записи, чем это заявлено разработчиками.

Тем не менее, 4 из 6 моделей сдались перед достижением объема в 1 ПБ «прокачанной» через диск информации. Зато 2 модели из тех, что участвовали в этом аттракционе «железной смерти» (Kingston и Samsung 840 Pro) выдержали даже 2 ПБ, и только потом отказали. Конечно, выборка из 6 SSD не может служить показателем работы для всех SSD без исключения, но определенная репрезентативность у этой выборки все же есть. Процедура цикличного чтения-записи тоже не идеальный показатель, ведь накопители могут выходить из строя по самым разным причинам. Но результаты теста очень интересны.

Один из выводов: производители достаточно деликатно подходят к вопросу выбора лимита работы своих накопителей - как уже говорилось выше, все SSD выдержали положенный лимит объема записанной информации.

Что касается самих моделей, то первым вышел из строя Intel 335 Series . У SSD этой модели есть одна особенность - они прекращают работу, как только появляются сбойные сектора. Сразу после этого накопитель входит в режим чтения, а затем и вовсе превращается в «кирпич». Если бы не инструкция «остановись при сбое», возможно, SSD проработал бы и дольше. Проблемы начались с диском уже после прохождения отметки в 700 ТБ. Информация на диске оставалась читаемой до момента перезагрузки, после чего диск превратился в кусок железа.

Samsung 840 Series успешно дошел до отметки в 800 ТБ, но начал показывать большое количество ошибок, начиная с 900 ТБ, и отказал без всяких предупреждений, не дойдя до петабайта.

Следующим отказал Kingston HyperX 3K - у модели тоже есть инструкция прекращать работу при появлении ряда сбойных секторов. К концу работы устройство начало выдавать уведомления о проблемах, позволяя понять, что конец близко. После отметки в 728 ТБ накопитель перешел в режим чтения, и после перезагрузки перестал отвечать.

Corsair Neutron GTX стал следующей жертвой, пройдя отметку в 1.1 ПБ. Но у накопителя уже насчитывались тысячи сбойных секторов, устройство начало выдавать большое количество предупреждений о проблемах. Даже спустя ещее 100 ТБ диск позволят записывать данные. Но после очередного ребута устройство перестало даже определяться системой.

Осталось всего две модели Kingston и Samsung 840 Pro, которые героически продолжали работать, достигнув отметки даже в 2 ПБ.

Kingston Hyper X использует сжатие данных по возможности, но тестировщик стал записывать несжимаемые данные для чистоты теста. Для этого использовалась программа Anvil"s Storage Utilities, служащая для выполнения тестов по чтению-записи данных.

Диск показал хорошие результаты, хотя на промежутке между 900 ТБ и 1 ПБ уже возникли неисправимые ошибки, плюс поврежденные сектора. Ошибок было всего две, но это все равно проблема. После того, как диск отказал на 2.1 ПБ, он перестал определяться системой после ребута.

Последним павшим железным солдатом в этой битве стал Samsung 840 Pro

Начнем с понятия форм-фактора и интерфейса. «Классика» для SSD - это традиционный корпус 2,5-дюймового жесткого диска с интерфейсом SATA. Такие SSD наиболее универсальны - ими можно и «взбодрить» старый компьютер с портами SATA 2, и добиться высокой производительности от современного десктопного и ноутбучного «железа».

Однако возможности твердотельных накопителей гораздо больше, чем это позволяет SATA. И вот здесь уже начинается путаница, ибо SSD с интерфейсом M.2 - это, по сути, два разных типа накопителей - они могут работать как в SATA-режиме с теми же скоростными ограничениями (такие компактные диски в виде карт расширения использовались изначально для ноутбуков, но могут устанавливаться и в соответствующие разъемы на материнских платах стационарных ПК), а могут и использовать непосредственно шину PCI-E x4 (интерфейс PCI-E NVMe) с гораздо большей пропускной способностью - если вы собираетесь приобрести SSD именно с разъемом M.2, сразу уточните, в каком режиме он работает на вашем компьютере. Например, MacBook Air до 2012 года использовали M.2 SATA, а затем стали работать с M.2 PCI-E NVMe. Внешне их можно различить по числу вырезов на ключе: на M.2 SATA их два, у PCI-E NVMe - один.

Однако на рынке есть и нетипичные SSD M.2, рассчитанные на интерфейс PCI-E x2 и использующие тот же ключ с двумя вырезами, что и M.2 SATA. Они могут спокойно работать на материнских платах с разъемом M.2, имеющим и линии SATA, и линии PCI-E, но на платах, рассчитанных только под SATA-SSD, будут бесполезны, хотя внешне от SSD M.2 SATA ничем не отличаются. Поэтому тип поддерживаемых SSD учитывать нужно обязательно.

И, наконец, есть и SSD, устанавливающиеся в стандартный слот PCI-E на десктопных «материнках» как карты расширения ATX - это вариант для тех, кому нужна высокая скорость, а слота M.2 на «мамке» нет.

Ни один SSD-диск не вечен - таковы особенности работы флэш-памяти, допускающей лишь ограниченное число циклов записи. Поэтому, естественно, лучше всего выбирать накопитель с максимальным паспортным TBW (Total Bytes Written) - но не забывайте, что бледно выглядящие на фоне конкурентов SSD Samsung реально выдерживают значительно большее число циклов записи, чем прописано в паспорте.

Тип памяти определяет и ресурс SSD, и его скорость, и цену. Самые дешевые накопители используют TLC или 3D-TLC, допускающие лишь чуть более тысячи циклов перезаписи. Такой SSD стоит брать с приличным запасом по емкости - она обеспечит достаточный ресурс. MLC-память дороже, но позволяет перезаписывать ячейку уже несколько тысяч раз. Самая «живучая» память - SLC, выдерживающая до 100 тысяч циклов, она же и самая быстрая… и самая дорогая. Компромиссный вариант - это MLC SSD с SLC-кэшированием: незанятое пространство там работает в качестве высокоскоростного кэша, но такие диски чувствительны к свободному пространству, и при его уменьшении ниже критической черты скорость обмена данными у них снижается.

Что же касается производителя, то любой SSD - это комбинация из нескольких вариантов контроллеров и чипов памяти, поэтому некорректно сравнивать бренды: производители, сами не выпускающие память, будут использовать те же чипы, что и SSD ведущих производителей (Samsung, Micron/Intel, Toshiba, Hynix).