Главная › Тарифы › Анализ надёжности SSD по сравнению с жёсткими дисками. Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний

Анализ надёжности SSD по сравнению с жёсткими дисками. Надёжность SSD: результаты ресурсных испытаний

Бытует мнение, что одним из самых существенных недостатков твердотельных накопителей выступает их конечная и притом относительно невысокая надёжность. И действительно, в силу ограниченности ресурса флеш-памяти, которая обуславливается постепенной деградацией её полупроводниковой структуры, любой SSD рано или поздно теряет свою способность к хранению информации. Вопрос о том, когда это может произойти, для многих пользователей остаётся ключевым, поэтому многие покупатели при выборе накопителей руководствуются не столько их быстродействием, сколько показателями надёжности. Масла в огонь сомнений подливают и сами производители, которые из маркетинговых соображений в условиях гарантии на свои потребительские продукты оговаривают сравнительно невысокие объёмы разрешённой записи.

Тем не менее, на практике массовые твердотельные накопители демонстрируют более чем достаточную надёжность для того, чтобы им можно было доверять хранение пользовательских данных. Эксперимент, показавший отсутствие реальных причин для переживаний за конечность их ресурса, некоторое время тому назад проводил сайт TechReport . Им был выполнен тест, показавший, что, несмотря на все сомнения, выносливость SSD уже выросла настолько, что о ней можно вообще не задумываться. В рамках эксперимента было практически подтверждено, что большинство моделей потребительских накопителей до своего отказа способны перенести запись порядка 1 Пбайт информации, а особенно удачные модели, вроде Samsung 840 Pro, остаются в живых, переварив и 2 Пбайт данных. Такие объёмы записи практически недостижимы в условиях обычного персонального компьютера, поэтому срок жизни твердотельного накопителя попросту не может подойти к концу до того, как он полностью морально устареет и будет заменён новой моделью.

Однако убедить скептиков данное тестирование не смогло. Дело в том, что проводилось оно в 2013-2014 годах, когда в ходу были твердотельные накопители, построенные на базе планарной MLC NAND, которая изготавливается с применением 25-нм техпроцесса. Такая память до своей деградации способна переносить порядка 3000-5000 циклов программирования-стирания, а сейчас в ходу уже совсем другие технологии. Сегодня в массовые модели SSD пришла флеш-память с трёхбитовой ячейкой, а современные планарные техпроцессы используют разрешение 15-16 нм. Параллельно распространение приобретает флеш-память с принципиально новой трёхмерной структурой. Любой из этих факторов способен в корне изменить ситуацию с надёжностью, и в сумме современная флеш-память обещает лишь ресурс в 500-1500 циклов перезаписи. Неужели вместе с памятью ухудшаются и накопители и за их надёжность нужно снова начинать переживать?

Скорее всего - нет. Дело в том, что наряду с изменением полупроводниковых технологий происходит непрерывное совершенствование контроллеров, управляющих флеш-памятью. В них внедряются более совершенные алгоритмы, которые должны компенсировать происходящие в NAND изменения. И, как обещают производители, актуальные модели SSD как минимум не менее надёжны, чем их предшественники. Но объективная почва для сомнений всё-таки остаётся. Действительно, на психологическом уровне накопители на базе старой 25-нм MLC NAND с 3000 циклов перезаписи выглядят куда основательнее современных моделей SSD с 15/16-нм TLC NAND, которая при прочих равных может гарантировать лишь 500 циклов перезаписи. Не слишком обнадёживает и набирающая популярность TLC 3D NAND, которая хоть и производится по более крупным технологическим нормам, но при этом подвержена более сильному взаимному влиянию ячеек.

Учитывая всё это, мы решили провести собственный эксперимент, который позволил бы определить, какую выносливость могут гарантировать актуальные сегодня модели накопителей, основанные на наиболее ходовых в настоящее время типах флеш-памяти.

Контроллеры решают

Конечность жизни накопителей, построенных на флеш-памяти, уже давно ни у кого не вызывает удивления. Все давно привыкли к тому, что одной из характеристик NAND-памяти выступает гарантированное количество циклов перезаписи, после превышения которого ячейки могут начинать искажать информацию или просто отказывать. Объясняется это самим принципом работы такой памяти, который основывается на захвате электронов и хранении заряда внутри плавающего затвора. Изменение состояний ячеек происходит за счёт приложения к плавающему затвору сравнительно высоких напряжений, благодаря чему электроны преодолевают тонкий слой диэлектрика в одну или другую сторону и задерживаются в ячейке.

Полупроводниковая структура ячейки NAND

Однако такое перемещение электронов сродни пробою - оно постепенно изнашивает изолирующий материал, и в конечном итоге это приводит к нарушению всей полупроводниковой структуры. К тому же существует и вторая проблема, влекущая за собой постепенное ухудшение характеристик ячеек, - при возникновении туннелирования электроны могут застревать в слое диэлектрика, препятствуя правильному распознаванию заряда, хранящегося в плавающем затворе. Всё это значит, что момент, когда ячейки флеш-памяти перестают нормально работать, неизбежен. Новые же технологические процессы лишь усугубляют проблему: слой диэлектрика с уменьшением производственных норм становится только тоньше, что снижает его устойчивость к негативным влияниям.

Однако говорить о том, что между ресурсом ячеек флеш-памяти и продолжительностью жизни современных SSD существует прямая зависимость, было бы не совсем верно. Работа твердотельного накопителя - это не прямолинейная запись и чтение в ячейках флеш-памяти. Дело в том, что NAND-память имеет достаточно сложную организацию и для взаимодействия с ней требуются специальные подходы. Ячейки объединены в страницы, а страницы - в блоки. Запись данных возможна лишь в чистые страницы, но для того, чтобы очистить страницу, необходимо сбросить весь блок целиком. Это значит, что запись, а ещё хуже - изменение данных, превращается в непростой многоступенчатый процесс, включающий чтение страницы, её изменение и повторную перезапись в свободное место, которое должно быть предварительно расчищено. Причём подготовка свободного места - это отдельная головная боль, требующая «сборки мусора» - формирования и очистки блоков из уже побывавших в использовании, но ставших неактуальными страниц.

Схема работы флеш-памяти твердотельного накопителя

В результате реальные объёмы записи в флеш-память могут существенно отличаться от того объёма операций, который инициируется пользователем. Например, изменение даже одного байта может повлечь за собой не только запись целой страницы, но и даже необходимость перезаписи сразу нескольких страниц для предварительного высвобождения чистого блока.

Соотношение между объёмом записи, совершаемой пользователем, и фактической нагрузкой на флеш-память называется коэффициентом усиления записи. Этот коэффициент почти всегда выше единицы, причём в некоторых случаях - намного. Однако современные контроллеры за счёт буферизации операций и других интеллектуальных подходов научились эффективно снижать усиление записи. Распространение получили такие полезные для продления жизни ячеек технологии, как SLC-кеширование и выравнивание износа. С одной стороны, они переводят небольшую часть памяти в щадящий SLC-режим и используют её для консолидации мелких разрозненных операций. С другой - делают нагрузку на массив памяти более равномерной, предотвращая излишние многократные перезаписи одной и той же области. В результате сохранение на два разных накопителя одного и того же количества пользовательских данных с точки зрения массива флеш-памяти может вызывать совершенно различную нагрузку - всё зависит от алгоритмов, применяемых контроллером и микропрограммой в каждом конкретном случае.

Есть и ещё одна сторона: технологии сборки мусора и TRIM, которые в целях повышения производительности предварительно готовят чистые блоки страниц флеш-памяти и потому могут переносить данные с места на место без какого-либо участия пользователя, вносят в износ массива NAND дополнительный и немалый вклад. Но конкретная реализация этих технологий также во многом зависит от контроллера, поэтому различия в том, как SSD распоряжаются ресурсом собственной флеш-памяти, могут быть значительными и здесь.

В итоге всё это означает, что практическая надёжность двух разных накопителей с одинаковой флеш-памятью может очень заметно различаться лишь за счет различных внутренних алгоритмов и оптимизаций. Поэтому, говоря о ресурсе современного SSD, нужно понимать, что этот параметр определяется не только и не столько выносливостью ячеек памяти, сколько тем, насколько бережно с ними обращается контроллер.

Алгоритмы работы контроллеров SSD постоянно совершенствуются. Разработчики не только стараются оптимизировать объём операций записи в флеш-память, но и занимаются внедрением более эффективных методов цифровой обработки сигналов и коррекции ошибок чтения. К тому же некоторые из них прибегают к выделению на SSD обширной резервной области, за счёт чего нагрузка на ячейки NAND дополнительно снижается. Всё это тоже сказывается на ресурсе. Таким образом, в руках у производителей SSD оказывается масса рычагов для влияния на то, какую итоговую выносливость будет демонстрировать их продукт, и ресурс флеш-памяти - лишь один из параметров в этом уравнении. Именно поэтому проведение тестов выносливости современных SSD и вызывает такой интерес: несмотря на повсеместное внедрение NAND-памяти с относительно невысокой выносливостью, актуальные модели совершенно необязательно должны иметь меньшую надёжность по сравнению со своими предшественниками. Прогресс в контроллерах и используемых ими методах работы вполне способен компенсировать хлипкость современной флеш-памяти. И именно этим исследование актуальных потребительских SSD и интересно. По сравнению с SSD прошлых поколений неизменным остаётся лишь только одно: ресурс твердотельных накопителей в любом случае конечен. Но как он поменялся за последние годы - как раз и должно показать наше тестирование.

Методика тестирования

Суть тестирования выносливости SSD очень проста: нужно непрерывно перезаписывать данные в накопителях, пытаясь на практике установить предел их выносливости. Однако простая линейная запись не совсем отвечает целям тестирования. В предыдущем разделе мы говорили о том, что современные накопители имеют целый букет технологий, направленных на снижение коэффициента усиления записи, а кроме того, они по-разному выполняют процедуры сборки мусора и выравнивания износа, а также по-разному реагируют на команду операционной системы TRIM. Именно поэтому наиболее правильным подходом является взаимодействие с SSD через файловую систему с примерным повторением профиля реальных операций. Только в этом случае мы сможем получить результат, который обычные пользователи могут рассматривать в качестве ориентира.

Поэтому в нашем тесте выносливости мы используем отформатированные с файловой системой NTFS накопители, на которых непрерывно и попеременно создаются файлы двух типов: мелкие - со случайным размером от 1 до 128 Кбайт и крупные - со случайным размером от 128 Кбайт до 10 Мбайт. В процессе теста эти файлы со случайным заполнением множатся, пока на накопителе остаётся более 12 Гбайт свободного места, по достижении же этого порога все созданные файлы удаляются, делается небольшая пауза и процесс повторяется вновь. Помимо этого, на испытуемых накопителях одновременно присутствует и третий тип файлов - постоянный. Такие файлы общим объёмом 16 Гбайт в процессе стирания-перезаписи не участвуют, но используются для проверки правильной работоспособности накопителей и стабильной читаемости хранимой информации: каждый цикл заполнения SSD мы проверяем контрольную сумму этих файлов и сверяем её с эталонным, заранее рассчитанным значением.

Описанный тестовый сценарий воспроизводится специальной программой Anvil’s Storage Utilities версии 1.1.0, мониторинг состояния накопителей проводится при помощи утилиты CrystalDiskInfo версии 7.0.2. Тестовая система представляет собой компьютер с материнской платой ASUS B150M Pro Gaming, процессором Core i5-6600 со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 530 и 8 Гбайт DDR4-2133 SDRAM. Приводы с SATA-интерфейсом подключаются к контроллеру SATA 6 Гбит/с, встроенному в чипсет материнской платы, и работают в режиме AHCI. Используется драйвер Intel Rapid Storage Technology (RST) 14.8.0.1042.

Список моделей SSD, принимающих участие в нашем эксперименте, к настоящему моменту включает уже более пяти десятков наименований:

(AGAMMIXS11-240GT-C, прошивка SVN139B);
ADATA XPG SX950 (ASX950SS-240GM-C, прошивка Q0125A);
ADATA Ultimate SU700 256 Гбайт (ASU700SS-256GT-C, прошивка B170428a);
(ASU800SS-256GT-C, прошивка P0801A);
(ASU900SS-512GM-C, прошивка P1026A);
Crucial BX500 240 Гбайт (CT240BX500SSD1, прошивка M6CR013);
Crucial MX300 275 Гбайт (CT275MX300SSD1, прошивка M0CR021);
(CT250MX500SSD1, прошивка M3CR010);
GOODRAM CX300 240 Гбайт (SSDPR-CX300-240, прошивка SBFM71.0 );
(SSDPR-IRIDPRO-240 , прошивка SAFM22.3);
(SSDPED1D280GAX1, прошивка E2010325);
(SSDSC2KW256G8, прошивка LHF002C);

Твердотельные накопители можно с полным правом назвать одним из самых полезных новшеств компьютерного рынка - достаточно купить SSD, чтобы даже старый компьютер начал работать очень резво и отзывчиво.

Однако выбрать SSD в 2018 году не так-то просто - рынок насыщен моделями самых разных типов и характеристик. Такое обилие вариантов объясняется тем, что производить SSD очень просто, ведь это, по сути, те же флешки, только сделанные чуть иначе.

Последние технологии в сфере твердотельных дисков

SSD расшифровывается как solid-state drive или твердотельный накопитель. Это небольшая плоская коробочка, внутри которой находится электронная плата с микросхемами. Никаких механических, движущихся частей, как в жёстких дисках, здесь нет.

У нас была , что такое SSD и зачем он нужен (и нужен ли).

Данные хранятся в микросхемах flash-памяти - это те же микросхемы, что используются в USB-флешках. Но в SSD эти микросхемы объединены в массив, где чтение и запись данных ведётся параллельно сразу на все микросхемы. Это даёт высокую итоговую скорость работы.

Распределением данных по микросхемам занимается контроллер - важная часть SSD, от которой зависят такие показатели, как скорость и надёжность. Контроллеры выпускают несколько компаний, среди которых Phison, Samsung, JMicron, Marvell, Toshiba и другие. Нельзя назвать однозначно хорошего и однозначно плохого производителя контроллеров, здесь надо смотреть на конкретную модель.

Другой важный показатель - тип флеш-памяти и её производитель. Хотя моделей SSD огромное количество, во всех них используется флеш-память всего от нескольких производителей: Micron/Intel, Hynix, Samsung, Toshiba, SanDisk. На текущий момент (2018) есть следующие типы памяти:

SLC - в каждой ячейке памяти хранится всего 1 бит, что даёт максимальную скорость и надёжность - одну ячейку можно перезаписывать до 100 тысяч раз без риска потерять данные, однако это делает SLC самым дорогим типом флеш-памяти, и потому она используется только в серверных решениях и в качестве небольшого кэша для массовых SSD;
MLC - “золотая середина”, где в каждой ячейке хранятся 2 бита данных, такая память работает в 2-3 раза медленнее, чем SLC, а надёжность её в 33 раза меньше (всего 3 тысячи перезаписей ячейки), однако накопители с MLC-памятью значительно дешевле и объёмнее;
TLC - самое бюджетное решение, набирающее популярность - здесь каждая ячейка хранит аж 3 бита данных, из-за чего память работает в ~1,5 раза медленнее, а долговечность в 3 раза меньше, чем MLC (1000 циклов перезаписи каждой ячейки и накопитель можно выкидывать), но, как можно догадаться - малая цена и большой объём перекрывают все недостатки;
3D XPoint - уникальная разработка Intel и Micron, используемая в накопителях Intel Optane, и которая вообще не относится к привычной флеш-памяти - сохранение данных здесь происходит с помощью изменения фазового состояния определённых веществ под действием электрического тока, это даёт огромную надёжность и скорость на случайных операциях.

Есть ли сейчас смысл в переходе на твердотельный накопитель?

Если просмотреть конфигурации новых компьютеров и ноутбуков среднего и высшего ценового диапазона, то практически в 100% случаев там будет установлен SSD. Можно сказать, что мало-мальски производительный компьютер в настоящее время немыслим без твердотельного накопителя. На это есть ряд объективных причин.

Во-первых, это скоростные показатели. Самые дешёвые SSD выдают до 550 Мб/сек последовательного чтения и записи, что почти в 2,5 раза больше, чем у самых быстрых жёстких дисков. Но по-настоящему сильная сторона SSD - случайные, фрагментарные операции, когда надо прочитать или записать множество файлов, которые лежат в разных папках. Жёсткому диску приходится для этого двигать головку, из-за чего, например, медленно загружается система или тяжёлая игра. У SSD никаких головок нет, поэтому на случайных операциях они, в среднем, в тысячу раз быстрее , чем HDD, если смотреть на число IOPS, и в десятки раз быстрее , если смотреть на результирующую скорость в Мб/сек.

Вот, например, результаты тестов по случайному чтению пятилетнего HDD Seagate Barracuda 7200.12:

И пятилетнего же SSD Intel 320:

Как видно, SSD тратит почти в 160 раз меньше времени на случайный поиск, чему причиной как раз отсутствие механических частей. И это SSD 2012 года выпуска, а современные образцы намного производительнее. Тогда как HDD за это же время не стали сильно быстрее в этом плане.

Во-вторых, это отсутствие шума и (с некоторыми оговорками) нагрева. Внутри жёсткого диска постоянно крутятся блины, на которых и хранятся данные, а также перемещается головка, издавая характерное потрескивание или похрустывание. SSD же полностью электронное устройство, а потому не издаёт абсолютно никаких звуков. То же касается и нагрева в общем случае - твердотельники потребляют энергии и греются меньше, чем жёсткие диски. Исключение - топовые NVMe SSD, которые вставляются в слоты PCI Express.

В-третьих, SSD, очень устойчивы к механическим нагрузкам типа встрясок, ударов и падений, в отличие от жёстких дисков. Поэтому твердотельники так ценят любители надёжных ноутбуков - HDD там всегда был самым слабым звеном, быстро выходящим из строя из-за постоянных вибраций, стуков и изменений положения. С появлением SSD ноутбуки стали по-настоящему мобильными устройствами.

В-четвёртых, это предсказуемость ресурса. У SSD есть такой штатный показатель, как ресурс или степень износа флеш-памяти, который можно посмотреть в любой момент. При условии хорошего контроллера это даёт довольно точный срок выхода накопителя из строя. Например, вот что SMART пишет о том же пятилетнем SSD:

Это означает, что ресурс накопителя составляет 92%, т.е. флеш-память изношена на 8%. В случае же с жёстким диском никаких таких показателей нет и быть не может из-за его механического устройства. HDD может с почти одинаковой вероятностью выйти из строя через неделю, полгода или 5 лет.

Насчёт ресурса SSD бытует миф, что жёсткие диски намного надёжнее твердотельников - якобы малое число перезаписей ячеек памяти приводит к тому, что SSD ломаются чуть ли не каждые несколько месяцев. Конечно, это не так. Даже TLC-память, несмотря на вроде бы ужасно низкое число перезаписей, более чем надёжна в домашних условиях, и может прослужить до 10 лет.

Один популярный портал , результаты которого красноречиво говорят, что надёжность большинства твердотельников в разы превосходит заявленный производителем ресурс. Словом, переживать за долговечность твердотельного накопителя ни к чему. Но для этого нужно выбрать более-менее качественный SSD, потому что здесь можно получить накопитель со слабым контроллером, который быстро сломается.

Критерии, по которым будем выбирать лидеров 2018 года

Ценовой диапазон здесь столь же широк, как и разнообразие моделей - купить SSD можно как за 2.000 рублей, так и за 500.000 рублей. Главные отличие между ними - ёмкость и скорость работы. К сожалению, SSD до сих пор намного дороже жёстких дисков в пересчёте на единицу объёма. Поэтому приходится искать компромисс - как правило, в компьютер покупается SSD объёмом 120-250 Гб для системы и программ, и HDD размером в 2-4 Тб для всего остального.

В целом, сейчас нет смысла покупать твердотельники объёмом меньше 120 Гб - самые дешёвые SSD размером в 32-64 Гб всего на 600-800 рублей дешевле, чем бюджетные 120-гигабайтники, а разница в производительности и надёжности при этом очень ощутимая. Ведь SSD устроены так, что чем больше объём, тем они быстрее и долговечнее. Но стоит заметить, что зависимость эта нелинейная - где-то в районе 500 Гб прирост скорости и надёжности становится очень пологим. То есть, разница между показателями моделей в 120 Гб и 500 Гб намного сильнее, чем между моделями в 500 Гб и 2 Тб.

Бюджетные модели SSD

К бюджетным твердотельникам можно отнести модели стоимостью до 3.500-4.000 рублей с TLC-памятью “хитового” объёма 120-128 Гб, которые подключаются к обычному SATA-порту, как и жёсткие диски. Такого размера вполне хватает для операционной системы, комплекта приложений, и даже на несколько не слишком больших игр. Рабочие файлы, музыку, фильмы, конечно, придётся держать на более объёмных накопителях - тех же HDD.

Уже в этом классе накопителей можно рассчитывать на 350-550 Мб/сек последовательного чтения и записи, это практически потолок для шины SATA. Бюджетность же проявляется в случайных и смешанных нагрузках - как правило, такие модели в них очень неторопливы по сравнению с более дорогими образцами. Хотя, конечно, даже это намного лучше, чем самые быстрые жёсткие диски.

Такие SSD полезно ставить на старые или дешёвые компьютеры, в которых обычно стоит жёсткий диск. Это даёт серьёзный прирост скорости и отзывчивости, благодаря чему даже слабым или устаревшим “железом” можно вполне комфортно пользоваться ещё несколько лет. А вот на современные, мощные конфигурации лучше купить более дорогие SSD, чтобы они гармонировали с остальными комплектующими.

Хорошие представители класса (жирным выделены особенно надёжные модели):

GOODRAM CX300
Kingston A400
Kingston SSDNow UV400
Smartbuy Ignition PLUS
Smartbuy Revival 2
Smartbuy Splash 2
Transcend SSD370
Western Digital Green

SSD среднего сегмента

Это диапазон цен от 4.000 до 8.500 рублей, куда входят накопители объёмом до 480 Гб, использующие как TLC, так и MLC-память. Но что самое интересное - здесь уже появляются твердотельники NVMe, которые вставляются в слот M.2, и выдают 2-3 Гб/сек последовательного чтения и 1-2 Гб/сек записи. То есть, за вполне приемлемые деньги можно добиться высочайшей производительности в дисковых операциях, что годится для мощных десктопов и рабочих станций.

К таким NVMe SSD относятся:

A-DATA XPG SX7000
Apacer Z280
OCZ RD400
Patriot Scorch
Plextor M9PeGN
SmartBuy M7
Transcend MTE850
Western Digital Black

Обратная сторона такой ценовой доступности - нестабильная скорость при смешанных и случайных нагрузках, а также относительно малый ресурс. Впрочем, для нескольких лет обычных десктопных нагрузок эти твердотельные накопители вполне годятся.

Что же касается привычных SATA-устройств, то здесь уже можно рассчитывать на стабильно высокие скорости (до 580 Мб/сек) и большую долговечность. Отдельного внимания заслуживают твердотельники на памяти 3D TLC - такие, как Samsung EVO.

SSD среднего сегмента отлично подходят как для офисных компьютеров, так и для игровых машин и высокопроизводительных рабочих станций. Если выбрать вместительную 480-гигабайтную модель, то надобность в отдельном HDD может полностью отпасть - такого объёма более чем достаточно для рабочего декстопа или ноутбука.

ADATA Ultimate SU900
GOODRAM Iridium Pro
Intel 545s
Kingston HyperX Savage
OCZ TR200
Samsung 850/860 EVO
Samsung 850 PRO
Western Digital Blue

Топовые SSD

По цене до 21.000-22.000 рублей можно купить SATA SSD объёмом до 1 Тб, или же 500-512 Гб в исполнении NVMe, обеспечивающие скорости в несколько Гб/сек и высокую надёжность хранения данных. То есть, здесь можно выбирать - сравнимую с HDD ёмкость и стандартные 550 Мб/сек, или же в 2 раза меньший размер в совокупности с выдающейся производительностью. При этом твердотельники NVMe могут использовать как разъёмы M.2, так и слоты PCI Express, подобно видеокартам.

Понятно, что SATA-накопители объёмом 960 Гб или 1 Тб уже могут полностью заменить традиционный жёсткий диск, при этом обеспечивая в десятки или даже сотни раз более высокую производительность. Однако пропускной способности SATA бывает недостаточно для обработки очень тяжёлого контента. При работе с фото или видео высокой чёткости полезным будет приобрести накопитель NVMe. Тем более, что за такую цену доступны профессиональные решения вроде Samsung PRO, с соответствующими свойствами.

Хорошие представители класса (жирным выделены особенно надёжные модели), в дополнение к моделям из предыдущего параграфа:

Intel 600p
Kingston HyperX Predator
Kingston KC400
Plextor M9Pe
Samsung 860/960 PRO

Премиум-сегмент

Сюда относятся все твердотельные накопители с ценой выше 22.000 рублей. Это SSD профессионального и корпоративного назначения, объём которых стартует с отметки в 960 Гб/1 Тб, и вплоть до десятков терабайт. Многие из них исполнены в виде платы, которая вставляется в разъём PCI Express x4 или x8, и имеет массивный радиатор охлаждения. Это не просто украшение, которое должно внушать покупателю серьёзность устройства. Такие SSD со скоростью чтения до 6 Гб/сек (модели Hitachi/HGST) сильно греются, и даже могут достигать троттлинга от перегрева.

Конечно, в этом сегменте есть и вполне традиционные SATA-накопители большого объёма и приемлемой стоимости, и твердотельники для M.2 с достаточно высокими скоростями. Но хотелось бы заострить внимание на кое-чём совершенно особом: накопителях Intel Optane с инновационной памятью 3D XPoint.

Как уже упоминалось в начале статьи, 3D XPoint это совсем другой тип памяти, использующий фазовые переходы вещества, и не имеющий никакого отношения к привычным SLC/MLC/TLC. Твердотельник на её основе, Intel Optane 900P, тоже выполнен в виде платы PCI Express. На первый взгляд, его характеристики ничем не отличаются от других накопителей NVMe - те же 2-2,5 Гб/сек чтения и записи. Мощь 3D XPoint проявляется в 2 факторах: колоссальном ресурсе - 5-8 пета байт записи (5-8 тысяч Тб), и , по сравнению с любыми другими SSD.

Intel Optane можно с полным правом назвать SSD будущего или же по-настоящему полноценными SSD, которые избавлены от последних остатков типичной проблемы жёстких дисков - сильных просадок производительности на случайных и смешанных операциях.

Corsair Neutron
Intel Optane 900P
Intel серий Pxxxx и Sxxxx
Micron xxxx Pro
Seagate Nytro
Transcend JetDrive

Выбор SSD: итоговые тезисы

Даже бюджетные твердотельники достаточно быстры и надёжны для домашнего использования.
Относительно недорого можно взять NVMe-модели и получить несколько Гб/сек скорости.
Для работы с тяжёлым контентом имеет смысл купить NVMe SSD профессионального уровня.
Если нужен практически вечный накопитель с огромной производительностью, то - Intel Optane.
За 25-40 тысяч рублей можно взять SSD в несколько Тб объёмом и полностью забыть про жёсткие диски.

Ещё на сайте:

Лучшие SSD конца 2018 – начала 2019 года обновлено: Март 1, 2019 автором: alex ferman

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).

Эра популяризации SSD началась с введением на рынок Windows 7. Это первая система от Microsoft, которая правильно работала с этим типом памяти и не вела к преждевременному выходу диска из строя. В то же время появились первые серьезные проблемы с этими носителями.

Источник беспокойства

Вновь установленный носитель SSD в системе Windows XP работал плавно, однако, с течением времени, чрезмерное количество записей, генерируемых системой, вызывало неисправности в работе SSD. То не было ни виной системы, ни оборудования – плохой идеей было просто такое соединение продуктов.

В начальной стадии развития SSD возникали также проблемы с дисками Intel. В большинстве испытаний были отличные результаты, однако, попытка использования в тесте Iometer вела к повреждению носителя. В реальных условиях продукты работали без оговорок.

Большую неудачу потерпела компания OCZ, которая в серии дисков Vertex использовала новаторский контроллер, встроенный в SSD. По разным сообщениям, до ⅓ всех носителей вышли из строя в течение первого года работы.

Однако, для современных SSD производители гарантируют очень высокий уровень TBW. Поэтому слабая стойкость дисков SSD – это прошлое.

Total Bytes Written – главный параметр диска SSD

Указанный выше параметр TBW (от англ. Total Bytes Written) является наиболее важным параметром, определяющим качество SSD. Им обозначают общее количество терабайт, запись которых производитель гарантирует для данной модели.

Значения TBW зависят, в первую очередь, от типа используемой флэш-памяти. При условии, что система записывает на диск, в среднем, несколько гигабайт в день, типичный дешевый SSD с уровнем TBW порядка 20-50 ТБ прослужит около 10 лет.

TBW зависит от количества, так называемых, циклов стирания и записи одной ячейки памяти. У памяти TLC (Triple Level Cell) 500-3000 циклов, а для памяти MLC (Multi Level Cell) этот параметр на уровне 3000-10000 циклов. Самые дорогие, но самый эффективный и наиболее надежные модели SSD используют память SLC (Single Level Cell) – количество операций стирания и записи ячеек памяти достигает 100 000 циклов.

Забота о прочности SSD

Инженеры, создающий SSD, разумеется, знают об этих ограничениях записи, поэтому используют соответствующие функции. К наиболее важным следует отнести Wear Leveling – равномерное чередование записей в наименее нагруженных ячейках.

Специальные таблицы, собирающие информацию о проделанном числе записей, позволяют размещать в ячейках, находящихся ближе «к концу жизни», те данные, которые предназначены только для чтения (чтение данных не расходует ресурс SSD ). Кроме того, каждая память SSD имеет запас ячеек для замены поврежденных.

Современные компьютеры имеют всё больше и больше оперативной памяти, поэтому в последнее время вернулись к идее использования её в качестве, так называемого, ram-диска, используемого для кэширования данных. Такие решения предлагают, в частности, Crucial и Plextor. Имея в виду продление работы SSD за счет уменьшения количества записей, виртуальный диск имеет смысл.

Появляются новые алгоритмы, управляющие сохранением данных в памяти, поэтому стоит проверять наличие новой прошивки для SSD. Установив программное обеспечение производителя, также стоит использовать предлагаемые изменения в конфигурации системы, которые направлены на увеличение срока службы и производительности SSD.

Тестирование SSD на прочность

Многие компании пытались измерить срок службы SSD – хороших результатов достигли в TechReport. В тесте проверили поведение несколько разных накопителей емкостью 240 ГБ. Самым слабым оказался Samsung SSD 840 с памятью TLC, который без проблем записал 100 ТБ данных, после чего стал происходить перенос данных из поврежденных ячеек в запасные. При дальнейшей работе диск смог перезаписать ещё почти 900 ТБ данных.

Kingston HyperX с памятью MLC записал без проблем около 600 ТБ, а при возникновении признаков перераспределения ячеек ещё 200 ТБ. Intel SSD 335 записал 728 ТБ, а затем переключился в режим «только чтение», что позволяет скачать записанные данные.

Лучший результат показал Samsung 840 Pro. Правда, переназначение секторов начало происходить после записи около 600 ТБ данных, однако, полное повреждение SSD произошло после сохранения 2,5 PB. Ни в одном из протестированных дисков не наблюдалось падения производительности.

Провести тесты SSD в большом масштабе обещает компания Backblaze – поставщик облачных услуг. В случае жестких магнитных дисков она регулярно выпускает отчеты для десятков тысяч используемых приводов.

SSD для параноиков

Если невероятно высокая долговечность SSD Вас ещё не убедила, Вы всегда можете перестраховаться. Одним из самых простых способов является массив RAID1, то есть дублирование данных на двух дисках.

Если у вас нет доверия к SSD, можно использовать массив RAID1, состоящий из одного твердотельного диска и одного жесткого диска. Благодаря этому, Вы получите скорость работы и уверенность в том, что никакие данные не будут потеряны в случае сбоя любого из носителей данных. Кроме того, решение будет дешевле, чем массив, состоящий из двух дисков SSD.

MTBF не определяет срока службы диска

Купив SSD, не стоит руководствоваться параметром MTBF (Mean Time Between Failures). В случае жестких дисков (HDD) он измеряется в сотнях тысяч, а SSD – в миллионах часов.

Например, среднее время наработки на отказ жесткого диска Seagate Barracuda 7200.11 – 700 тысяч. часов. Может показаться, что диск не завершит работу в течение 240 лет при работе по 8 часов в сутки. К сожалению, MTBF означает только вероятность отказа – 2920 часов в год (8 часов в день), деленное на 700 000 часов и умножить на 100%, означает, что вероятность отказа 0,42%. Другими словами один диск из 240 выходит из строя в течение года.