Как долго служат твердотельные накопители?

Если вам нужно быстрое и надежное хранилище, то, несомненно, вам стоит приобрести твердотельный накопитель, и если вы выберете хороший накопитель, то он прослужит вам долгие годы. Однако твердотельные накопители по определению не могут служить вечно. Флэш-память NAND, на которой они работают, имеет лишь конечное число циклов записи и стирания, а это значит, что со временем ваш SSD выйдет из строя.

Вопрос в том, как долго SSD действительно служат? Нужно ли беспокоиться об этом при покупке и на какие признаки следует обратить внимание? Обо всем этом и многом другом мы расскажем в этой статье.

В среднем многие твердотельные накопители могут исправно работать от пяти до 10 лет, прежде чем появятся признаки отказа. Однако эта оценка может меняться в зависимости от конкретного SSD. К факторам, которые могут продлить или сократить срок службы SSD, относятся тип используемой флэш-памяти NAND, рабочие нагрузки, с которыми он работает, а также частота (и интенсивность) использования.

Для устройства, отвечающего за хранение данных, о среднем сроке службы SSD известно на удивление мало. Хотя твердотельные накопители могут исправно работать до 10 лет, в среднем они выходят из строя раньше, а недавние исследования утверждают, что со временем вероятность выхода из строя SSD возрастает, а не по мере использования. Короче говоря, нет ничего страшного в том, что вы используете свой SSD каждый день. Время все равно сделает свое дело, независимо от того, пользуетесь вы им редко или нет.

Согласно исследованию, проведенному Бьянкой Шредер из Университета Торонто и сотрудниками Google Рагхавом Лагисетти и Арифом Мерчантом, флэш-накопители NAND имеют гораздо меньший процент замены, чем старые добрые жесткие диски. На заре появления потребительских SSD-накопителей некоторые люди утверждали, что они гораздо менее надежны, чем HDD, но это оказалось обычным мифом для ПК. С другой стороны, то же исследование показало, что в SSD больше неисправимых ошибок и плохих блоков, чем в HDD, что не обязательно приводит к полному отказу диска. Речь идет скорее о деградации за определенный период времени.

Компания Backblaze, специализирующаяся на облачном хранении и резервном копировании, также делится некоторыми интересными сведениями о надежности SSD, публикуя отчеты за середину года. В середине 2023 года компания использовала в своих серверах хранения данных 3 144 твердотельных накопителя. Во втором квартале 2023 года из этих 3 144 SSD только восемь вышли из строя. Годовой коэффициент отказов (AFR) компании колебался между 0,36% и 1,72%.

Что еще более интересно, так это то, что Backblaze также рассчитала средний возраст выхода из строя своих SSD. В отчете за 2023 год компания столкнулась в общей сложности с 63 вышедшими из строя SSD. Учитывая время включения (POH), Backblaze определила, что средний возраст SSD составляет всего 14 месяцев. Но эти данные вводят в заблуждение - средний возраст SSD во всем парке Backblaze составляет всего 25 месяцев. Со временем средний возраст SSD на момент отказа, скорее всего, увеличится.

Определить, как долго служат SSD, особенно сложно, потому что почти во всех исследованиях речь идет о твердотельных накопителях в контексте центров обработки данных, а не потребителей. Измерить точный средний срок службы потребительского SSD будет сложно, независимо от того, проводилось ли исследование или нет, потому что это не просто время, хотя кажется, что время играет самую большую роль.

Не стоит забывать и о том, что многие твердотельные накопители просто не выходят из строя. Вы скорее замените всю систему, чем увидите, что SSD умер. Некоторые SSD выходят из строя, а некоторые нет, и нет простого способа предсказать, что произойдет с вашим.

Хотя срок службы SSD может показаться довольно неоднозначным, у каждого твердотельного накопителя есть примерный объем данных, который он может обработать, прежде чем рискует выйти из строя. Давайте разберемся в этом.

TBW, DWPD и MTBF

Когда вы покупаете SSD, вы часто видите различные характеристики, которые оценивают, как долго SSD должен работать, прежде чем что-то пойдет не так: терабайты записи (TBW), запись диска в день (DWPD) и среднее время между отказами (MTBF). Некоторые производители указывают только один из этих показателей, другие - все три. Именно поэтому определение срока службы SSD не является точной наукой - ведь каждый из этих показателей относится к чему-то другому.

TBW - это показатель общего объема данных, который может быть записан на SSD до его износа. Это наиболее часто используемый показатель, отражающий выносливость SSD, но в реальности вы вряд ли когда-нибудь достигнете этого предела. Многие из лучших SSD, доступных на сегодняшний день, имеют показатели TBW, достигающие 1 200 ТБ и выше. Если предположить, что вы записываете на SSD 100 ГБ данных в неделю - что может быть не так много в некоторые недели, но должно быть достаточно в большинство недель - TBW исчерпается через 230 лет непрерывного использования.

Короче говоря, высокий показатель TBW - это хорошо, потому что это означает лучшую выносливость, но вряд ли вы когда-нибудь превысите этот показатель на любом SSD. Даже старые диски со скромным TBW в 300 ТБ прослужат вам годы и годы при нормальном использовании.

DWPD - еще одна метрика, используемая для оценки выносливости SSD. Она показывает, сколько раз в день может быть записана вся емкость SSD в течение гарантийного срока эксплуатации накопителя. Например, гарантия на Samsung 990 Pro 2 ТБ составляет пять лет, а показатель DWPD равен 0,3. Это означает, что вы можете записывать до 600 ГБ в день в течение пяти лет, прежде чем исчерпаете весь лимит.

MTBF, с другой стороны, - это показатель надежности, который относится к времени между отказами, измеряемому в часах. В случае с SSD он просто оценивает, насколько велика вероятность того, что ваш твердотельный накопитель умрет во время нормальной работы. MTBF вышеупомянутого Samsung 990 Pro составляет 1,5 миллиона часов, что означает, что он будет работать нормально в течение 1,5 миллиона часов, прежде чем может выйти из строя. Это 171 год, что, опять же, является безумной цифрой. Очевидно, что Samsung не может тестировать SSD в течение 171 года перед отправкой, поэтому MTBF - это соотношение между суммарным временем работы этих SSD и числом вышедших из строя SSD. Другими словами, вероятность того, что SSD с MTBF в 1,5 миллиона часов, работающий круглосуточно в течение года, выйдет из строя, составляет 0,58 %.

Важно помнить, что все эти показатели являются статистическими и не гарантируют, что ваш SSD проработает так долго. (Без помощи наших роботов-надзирателей никто из нас не увидит, что случилось с нашими SSD через 230 лет).

Это всего лишь оценка, и некоторые SSD выйдут из строя через год, в то время как другие не выйдут из строя вообще и будут просто заменены в один прекрасный момент.

Возраст

Если не принимать во внимание все показатели, то возраст вашего SSD является определяющим фактором того, как долго он прослужит. Вряд ли вы когда-нибудь превысите объем TBW современного SSD, но время и использование сами по себе приведут к его износу. Все сводится к выносливости оксидного слоя флэш-памяти NAND, используемой в SSD, который разрушается с каждым циклом программирования/стирания (P/E). На ячейки NAND в ваших SSD влияет каждый цикл P/E, и в конце концов они изнашиваются. По мере износа все большего количества ячеек NAND способность SSD хранить данные будет уменьшаться.

Поэтому накопитель, который интенсивно используется, скорее всего, износится раньше, но в один прекрасный день SSD так или иначе выйдет из строя. Большинство SSD поставляются с ограниченной гарантией на три-пять лет - остальное зависит от удачи и эксплуатации.

Тип флэш-памяти NAND

Еще одна причина, по которой сложно определить средний срок службы SSD, заключается в том, что не существует универсального типа SSD, к которому можно было бы обратиться. В зависимости от типа флэш-памяти NAND, используемой в конкретном SSD, он может иметь большее или меньшее прогнозируемое количество циклов записи.

Термин NAND относится к энергонезависимому типу флэш-памяти, которая продолжает хранить ваши данные, даже когда вы выключаете компьютер. Этим она отличается от оперативной памяти, которая является энергозависимой и не сохраняет данные после того, как вы выйдете из системы на целый день. NAND также отличает твердотельные накопители от жестких дисков, в которых для хранения данных используются вращающиеся магнитные диски, что делает их более медленными и подверженными физическим повреждениям.

Типы флэш-памяти NAND в твердотельных накопителях следующие:

• SLC (одноуровневая ячейка): Этот тип NAND используется только в твердотельных накопителях корпоративного класса, например, в центрах обработки данных. Он хранит только один бит информации на ячейку, что делает поиск данных более быстрым, а его выносливость самой высокой - около 100 000 циклов P/E (по данным Kingston).
• MLC (многоуровневые ячейки): Хотя название подразумевает, что этот тип NAND хранит несколько бит на ячейку, чаще всего он используется для двух бит на ячейку. Благодаря более высокой плотности данных ее легче производить в больших объемах, но она рассчитана максимум на 10 000 циклов P/E. Твердотельные накопители MLC потребительского класса могут иметь более низкий показатель выносливости.
• TLC (трехуровневая ячейка): Вы уже догадались - этот тип памяти хранит три бита в ячейке. Это самый популярный тип NAND в потребительских твердотельных накопителях на данный момент, с хорошим соотношением между производительностью, ценой и долговечностью. Он способен выдержать 3 000 циклов P/E.
• QLC (Quad-level cell): QLC NAND хранит четыре бита данных на ячейку, увеличивая плотность хранения данных, но при этом сильно снижая выносливость - всего 1 000 циклов P/E.

Некоторые производители начали использовать технологию 3D NAND, увеличивая плотность и емкость хранения данных без увеличения размера самого SSD. Эта технология может использоваться с любым типом NAND, от SLC до QLC. В некоторых спецификациях SSD указывается только «3D NAND» без уточнения типа, но если копнуть глубже, то эту информацию обычно можно найти на сайте производителя.

Большинство твердотельных накопителей в наши дни поставляются с TLC NAND, что делает их более доступными, но менее долговечными.

Признаки неисправности SSD

Если ваш SSD вышел из строя, это обычно очень легко заметить. За годы работы я видел только один случай выхода из строя SSD до его замены, но это было ясно как день. Компьютер замедлился до невыносимого уровня, настолько, что запуск Chrome занял более 30 минут. Проверка диспетчера задач показала, что диск работал на 100 % даже тогда, когда ничего больше не было открыто. К счастью, мне удалось поймать ситуацию до того, как наступила точка невозврата, и восстановить данные, прежде чем избавиться от этого SSD.

Вот некоторые признаки, на которые следует обратить внимание:

• Частые сбои, особенно во время загрузки
• SSD переходит в режим «только чтение
• Частые ошибки файловой системы
• Низкая производительность
• Повреждение данных
• Синие экраны смерти (BSOD)
• Заморозки и невосприимчивость
• Ошибки SMART, например, уведомления о поврежденных блоках данных или перераспределенных секторах.

Важно помнить, что потеря твердотельного накопителя может стоить вам всех ваших данных. Вот почему так важно создавать резервные копии, а также периодически проверять SSD на признаки сбоя. Лучше всего принять меры до того, как вы заметите признаки поломки, так как это даст вам время перенести данные в другое место и купить замену накопителю.