Одна из самых важных деталей системного блока компьютера - это винчестер. На нём хранятся нужные данные, какие-то и пользовательская информация. Жёсткий диск - вещь нежная и требующая соответствующего ухода. В противном случае велик риск потерять всё накопленное и скаченное.

Как один из вариантов сохранения информации с винчестера - это бэкапы в облачные сервисы и/или на внешние носители. Первая процедура отличается своей продолжительностью и поглощает много траффика, а вторая утомляет постоянным копированием. Чтобы ограничить основной носитель данных от таких проблем, нужно обзавестись парой толковых утилит для диагностики обычных и комбинированных винчестеров (HDD, HDD+SSD), а также внешних SSD-дисков. О двух последних и пойдёт сегодня речь.

Некоторые приложения помогают своевременно обнаружить проблемные места в системных областях накопителя и заранее предупредить пользователя о необходимости технической процедуры восстановления, а другие решают этот вопрос комплексно, то есть ищут, находят, исправляют и предупреждают следующие рецидивы.

Итак, представляем вашему вниманию список программ для проверки SSD-диска на ошибки. Все приложения пользуются уважением как в профессиональной, так и любительской среде пользователей и не раз помогали тем и другим решить проблемы с высокоскоростным винчестером.

Crystal Disk Mark

Эта программа для проверки жестких дисков (SSD, HDD) и внешних носителей информации. Утилита начала свою историю больше 10 лет назад, поэтому разработчики обременены богатым опытом, равно как поддержкой пользователей.

По большому счёту, мы имеем программу для проверки SSD-дисков на скорость. То есть приложение дает возможность пользователю узнать реальные параметры чтения и записи данных на винчестер или любой другой накопитель. Причём в качестве основного инструмента анализа используется алгоритм Seq. Последний применяют практически все производители высокоскоростных внутренних и внешних SSD-дисков.

Данный алгоритм позволяет сравнить полученные в результате теста цифры с теми, что указаны в спецификации к оборудованию. Если таковые сильно разнятся, то можно бить тревогу и прибегать к помощи более тяжёлых программных инструментов. Проверку скорости жесткого диска SSD рекомендуют проводить не реже одного раза в неделю, потому как только что появившуюся проблему гораздо легче исправить, чем ту, что запущена и хорошенько похозяйничала у вас на жёстком диске.

HDDScan

Эта программа для проверки SSD-дисков предоставит пользователю всю техническую информацию о девайсе и протестирует его по разным алгоритмам. Утилита отличается обилием функциональных возможностей.

Здесь можно узнать температуру внутреннего и внешнего SSD-диска, а также других подключённых накопителей. Приложение выявляет отдельные сектора, которые медленно работают, а богатая база данных по винчестерам позволяет сравнить полученные отчёты с оригинальными спецификациями производителей.

Отличительные черты софта

Программа для проверки SSD-диска HDDScan поддерживает как современные массивы, так и устаревшие интерфейсы подключения, то есть работает не только с высокоскоростными носителями, но и оборудованием на шлейфах SATA и старыми картами памяти.

В качестве ложки дёгтя здесь выступает индикация процесса выполнения текущих задач, а вернее отсутствие оной как таковой. Линейная диагностика твердотельных носителей никогда не отличалась быстродействием даже на мощных компьютерах, поэтому отсутствие привычной полоски с процентным завершением сбивает столку и настораживает: иной раз кажется, что программа для проверки SSD-дисков просто зависла.

Seagate SeaTools

Это фирменная и привередливая к типу Kingston-носители и устройства от «Тошибы», увы, не работают с данным приложением, а вот девайсы от Western Digital вполне комфортно себя чувствуют в тандеме с этой утилитой.

Софт позволяет провести три основных типа анализа:

• короткий, где выполняется лишь поверхностное тестирования для определения явных проблем;
• экспресс-диагностику с непродолжительным чтением последовательных массивов (проверка SSD-диска на битые сектора);
• полный анализ всего и вся. Последняя процедура отнимет уйму времени, но по его результатам найдётся, что называется, даже иголка в То есть ни один битый сектор или какая-то проблема не скроются даже в самых потаённых дебрях жёсткого диска.

Ещё одна полезная особенность этой программы для проверки SSD-дисков - отслеживание и установка актуального программного обеспечения для вашего винчестера. Вы всегда будете знать о выходе новой прошивки или каких-то драйверов.

WD Data Lifeguard Diagnostic

Ещё одна фирменная утилита, но уже от Western Digital. Софт более лоялен к конкурентам, поэтому данную программу можно использовать (в большинстве случаев) на девайсах от Seagate, «Кингстона» или «Тошибы».

Также следует заметить, что данная утилита не отличается простой и интуитивно понятным интерфейсом, так что порекомендовать её новичкам нельзя. Кроме того, одна из причин, по которой любителям стоит держаться подальше от функционала этого приложения - это наличие необратимых режимов, вроде глубокого форматирования дорожек и секторов. После выполнения, к примеру, функции WRITE ZEROS о восстановлении данных не может быть и речи.

Ещё одна отличительная черта данной программы для SSD-диска - проверка износа винчестера и последующее исправление проблем, то есть глубокий анализ и переназначение повреждённых участков. В этом случае утилита ставит специальные метки на битые сектора, после чего операционной системе запрещается записывать на это место какие-либо данные. В итоге мы имеем не просто диагностический софт, а универсальное решение для анализа и исправления проблем накопителей.

Victoria HDD

Это одна из старейших утилит в данной области. «Виктория» появилась на заре интерфейсов АТА, а это больше пятнадцати лет назад. Несмотря на свой почтенный возраст и посредственную поддержку разработчиками, программа вполне справляется с возложенными на неё задачами и заткнёт за пояс добрую половину современного софта этого сегмента.

«Виктория» прекрасно справляется с рядовой экспресс-диагностикой и переназначением битых секторов. Кроме того, в интерфейсе предусмотрен раздел проверки соединения девайса с материнской платой. То есть в режиме реального времени вы можете посмотреть состояние шлейфа и подаваемое напряжение на винчестер.

Особенности софта

Одна из положительных и в то же время отрицательных сторон программы - это интерфейс. С одной стороны, мы имеем донельзя простой код, который работает как бы отдельно от операционной системы и может запускаться, что называется, на коленке, то есть в среде DOS или БИОС. Но с другой стороны, многим сложно пользоваться утилитой, потому как официальных сборок под «Виндовс» просто нет и приходится мудрить с командной строкой или скачивать любительские варианты, адаптированные под окна.

Несмотря на такие заморочки, программа отличается стабильной и эффективной работой. К тому же софт абсолютно бесплатен и занимает крайне мало места, что позволяет засунуть его не просто в любой накопитель, а даже в системную область диска, где места и так под завязку.

Утилита вроде бы и простая, но порекомендовать новичкам её нельзя. Здесь нужны хотя бы базовые знания и понимание процесса диагностики и восстановления жёстких дисков. То есть тем, кто привык нажать на кнопку запуска, а потом кликнуть ОК в окошке «Выполнено» - данный софт не подойдёт.

HD Tune

Это довольно простое условно-бесплатное приложение для диагностики обычных и высокоскоростных жёстких дисков. Софт работает в двух стандартных режимах: экспресс-анализ по и низкоуровневый поиск ошибок в режиме чтения.

Также следует заметить, что используемые утилитой инструменты имеют алгоритмы собственной разработки, поэтому могут обнаружить большинство нестандартных ошибок, где обычные приложения просто пройдут мимо. Софт поддерживает практически все известные интерфейсы подключения от классических дисков SATA до современных SSD-протоколов, так что проблем с синхронизацией быть не должно.

Отличительные черты утилиты

Если приобрести платную лицензию, то функционал программы значительно расширяется, а главное (для многих) - исчезает реклама и постоянно всплывающие блоки с предложением купить какую-нибудь безделушку.

Профессиональная версия обладает не только диагностическими возможностями, но и реанимационными. Последние подразумевают собой запрет записи на битые сектора, а в редких случаях восстановление оных до полной работоспособности. Стоит Pro-версия порядка 2000 рублей, и приобрести её можно на официальном сайте разработчика. Если повезёт, то можно прикупить софт по значительной скиде у какого-нибудь дистрибьютора по акции или вообще получить в придачу к более дорогому продукту.

HDD Regenerator

Это уже целый комплекс, где пользователю доступен огромный функционал по диагностике и решению проблем, связанных с жёсткими накопителями и SSD-винчестерами в том числе. Софт в качестве основных инструментов управления использует собственные методы и алгоритмы поиска с исправлением битых секторов.

В отличие от прошлой утилиты, «Регенератор» не только запрещает доступ операционной системе к проблемным участкам диска, но и пробует восстановить последние. Комбинация и поверхностное форматирование на высоком и низком уровне позволяет (иногда) вернуть к жизни битые сектора.

Также следует заметить, что утилита работает со всеми известными интерфейсами накопителей, поэтому проблем с синхронизацией не бывает. Софт переварит как старичка на SATA, так и новенькие комбинированные или внешние SSD-диски.

Особенности программы

Единственный минус такого мощного инструмента работы с винчестерами - это стоимость лицензии. На официальном ресурсе разработчика можно купить программу за 5000 рублей. В других сетях распространения можно получить скидку, но не более чем на 500 руб., так что данный софт никак нельзя назвать недорогим.

Несмотря на такую высокую стоимость, программа оправдывает свои вложения, особенно, если в вашем системной блоке больше одного винчестера или целая коллекция флешек и других внешних накопителей. Утилита не раз и не два, спасёт вашу информацию и полечит девайсы от специфических недугов. Профессиональными пользователями подмечено, что регулярное использование данной программы в значительной степени увеличивает эксплуатационный ресурс жёстких дисков (от 15 до 40% в зависимости от типа и объёма). Поэтому софт можно смело порекомендовать всем тем, кто заботится о своих накопителях, равно как и о хранящейся на них информации.

19 июня 2010 в 13:03

Как я угробил SSD за два месяца

• Компьютерное железо

Эпиграф

«Никогда не доверяй компьютеру, который не можешь выбросить из окна»
Стив Возняк

Два месяца назад поставил себе в ноутбук SSD диск. Работал он великолепно, но на прошлой неделе он внезапно умер из-за истощения ячеек (как я полагаю). Эта статья посвящена тому, как это случилось, и тому, что я делал неправильно.

Описание окружения

• Пользователь: Веб-разработчик. То есть в ходу такие вещи как: виртуалки, eclipse, частые обновления репозиториев.
• ОС: Gentoo. То есть часто «пересобирается мир».
• ФС: ext4. То есть пишется журнал.

Итак, история начинается в апреле, когда, наконец, у меня дошли руки, чтобы скопировать разделы на 64Гб SSD веник, купленный ещё в сентябре. Намеренно не сообщаю производителя и модель, ибо пока я ещё не сильно разобрался что случилось, да это и не имеет большого значения.

Что я сделал, чтобы он работал дольше

Конечно же, я изучил многочисленные публикации, о том как беречь SSD-диски. И вот что я сделал:

• Поставил noatime для разделов, чтобы при обращению к файлу не обновлялась запись о времени последнего доступа.
• Увеличил оперативку до максимума и отключил своп.

Больше я ничего не делал, так как считал, что компьютер должен служить пользователю, а не наоборот, и излишние пляски с бубном - неправильно.

S.M.A.R.T.

За три дня до падения я озаботился вопросом: а как узнать насколько мне хватит счастья? Я попробовал утилиту smartmontools , но она выводила неверную информацию. Пришлось скачать Datasheet и написать патч для них.
Написав патч, я нарыл один интересный параметр: среднее_количество_стираний/максимальное_количество_стираний = 35000/45000. Но прочитав, что MLC ячейки выдерживают только 10000 циклов, я решил, что эти параметры значат не совсем то, что я думаю, и забил на них.

Хроника падения

Внезапно, во время работы стали происходить необъяснимые вещи, например новые программы не запускались. Ради интереса посмотрел на тот самый S.M.A.R.T. параметр, было уже 37000/50000 (+2000/5000 за три дня). Перезапуститься уже не удалось, не читалась файловая система основного раздела.
Я запустился с компакта и начал проверку. Проверка показала, много битых нодов. В процессе починки утилита начала тестировать на битые сектора и их помечать. Завершилось это всё на следующий день со следующим результатом: 60Гб из 64Гб оказались помеченными как плохими.

На заметку: В SSD винчестерах ячейка считается битой, если туда нельзя записать новую информацию. Чтение из такой ячейки по прежнему будет возможным. По этому эли запустить утилиту badblocks в режиме только чтения, то врядли она что-то найдёт.

Я решил запустить утилиту перепрошивки, ибо она не только перепрошивает, но и переформатирует диск. Утилита начала форматировать, покряхтела и выдала, что превышено разумное допустимое количество битых секторов, а также что есть сбои, поэтому завершить форматирование не возможно.
После этого диск стал определяться как диск с очень странным именем, номером модели и размером в 4Гб. И, в дальнейшем, кроме специализированных, утилит его никто не видит.
Я написал письмо в поддержку производителя. Они порекомендовали мне перепрошить, если не получится, то вернуть продавцу. Гарантии ещё 2 года, так что попробую.
Завершаю данный раздел благодарностями Стиву Возняку, который научил делать меня периодические бекапы.

Что произошло

Честно говоря, я и сам не знаю. Предполагаю следующее: S.M.A.R.T. не врал и ячейки действительно поизносились (это косвенно подтверждает бекап, который я делал за два дня до падения, он при распаковке показал, что даты создания некоторых файлов обнулены). А при проверке на бед сектора контроллер диска просто разрешил помечать все ячейки как битые, в которых превышено допустимое количество циклов записи.

Что нужно делать, если у вас SSD

Windows

Поставить Windows 7 в ней максимально всё оптимизировано для таких дисков. Также поставить много оперативки.

MacOs

Скорее всего оптимизированы только те компьютеры, которые будут сразу продаваться с SSD.

FreeBSD

Поставить 9.0. Почитать советы для линукса, подумать что из них можно сделать.

Linux

• Поставить ядро 2.6.33, в котором есть оптимизация для таких дисков в виде команды TRIM.
• Увеличить памяти, чтобы можно было безболезненно отключить своп.
• Поставить для монтируемых разделов noatime .
• Использовал файловую систему, сделанную по принципу copy-on-write или нежурналируемую файловую систему (например ext2).

  На текущий момент copy-on-write ФС использовать достаточно сложно. ZFS пока работает только через FUSE. А nilfs и btrfs при монтировании ругаются, что их формат ещё окончательно не финализирован.

• Включить NOOP IO Scheduler он позволит не выполнять лишних бесполезных действий для SSD.
• Концептуально верно, но не сильно поможет диску - переброс временных файлов на tmpfs .
• Для систем интенсивно пишущих в лог нужно хранить в другом месте. В основном это актуально для серверов, для которых без проблем подымается лог сервер.
• Обзавестись S.M.A.R.T.-утилитами корректно отображающих состояние SSD-диска, чтобы можно было периодически следить за диском.
• Просто щадить диск. А для гентушников это дополнительно значит не «пересобирать мир».

Вопросы к хабрасообществу

• Действительно ли за 2 месяца можно убить MLC-ячейки? Я, конечно понимаю, что диск я не жалел, но ничего сверхъестественного я не делал, просто работал как обычно.
• Гарантийный ли это случай?

UPD : Диск у меня был Transcend TS64GSSD25S-M.
UPD2 : В комментах очень хорошие отзывы о SSD Intel и SAMSUNG. Кроме того люди удивляются как можно так быстро убить SSD веник. Поверьте мне, я недоумевал точно также. Тем не менее возможно, что это наспех скроенная SSD серия и её можно быстро убить.
UPD3 : В комментах и

Доброго дня.

От скорости работы диска - зависит скорость работы всего компьютера в целом! Причем, что удивительно, многие пользователи недооценивают этот момент… А ведь скорость загрузки ОС Windows, скорость копирования файлов на диск/с диска, скорость запуска (загрузки) программ и т.д. - все упирается в скорость диска.

Сейчас в ПК (ноутбуках) встречаются два типа дисков: HDD (hard disk drive - привычные жесткие диски) и SSD (solid-state drive - новомодный твердотельный диск). Порой их скорость различается в разы (например, Windows 8 на моем компьютере с SSD стартует за 7-8 сек., против 40 сек. с HDD - разница колоссальна!).

А теперь о том, какими утилитами и как можно проверить скорость работы диска.

Одна из лучших утилит для проверки и тестирования скорости дисков (утилита поддерживает как HDD, так и SSD диски). Работает во всех популярных ОС Windows: XP, 7, 8, 10 (32/64 bits). Поддерживает русский язык (хотя, утилита достаточно простая и разобраться легко и без знания английского).

Рис. 1. Главное окно программы CrystalDiskMark

Чтобы протестировать свой диск в CrystalDiskMark нужно:

• выбрать количество циклов записи и чтения (на рис. 2 это число равно 5, оптимальный вариант);
• 1 GiB - размер файла для тестирования (оптимальный вариант);
• «C:\» - буква диска для тестирования;
• для начала теста просто нажмите кнопку «All». Кстати, в большинстве случаев ориентируются всегда на строку «SeqQ32T1» - т.е. последовательная запись/чтение - поэтому, можно просто выбрать тест конкретно этого варианта (требуется нажать одноименную кнопку).

Первая скорость (колонка Read, с англ. «читать») - это скорость чтения информации с диска, вторая колонка - запись на диск. Кстати, на рис. 2 был протестирован SSD диск (Silicon Power Slim S70): скорость чтения 242,5 Mb/s - не самый хороший показатель. Для современных SSD оптимальной скоростью считается скорость не ниже ~400 Mb/s, при условии подключении по SATA3* (хотя и 250 Mb/s это больше чем скорость обычного HDD и прирост в скорости виден невооруженным глазом).

* Как определить режим работы SATA жесткого диска?

По ссылке выше, кроме CrystalDiskMark, можно так же скачать еще одну утилиту - CrystalDiskInfo . Эта утилита покажет вам SMART диска, его температуру и пр. параметры (в общем-то отличная утилита для получения информации о устройстве).

После ее запуска, обратите внимание на строчку «Режим передачи» (см. рис. 3). Если в этой строке у вас отображается SATA/600 (до 600 МБ/с) - значит диск работает в режиме SATA 3 (если в строке отображается SATA/300 - т.е. максимальная пропускная способность 300 МБ/с - это SATA 2).

AS SSD Benchmark

Сайт автора: http://www.alex-is.de/ (ссылка на скачивание в самом низу страницы)

Еще одна очень интересная утилита. Позволяет легко и быстро протестировать жесткий диск компьютера (ноутбука): быстро узнать скорость чтения и записи. В установке не нуждается, пользоваться стандартно (как с предыдущей утилитой).

Тема SSD дисков с каждым годом набирает своей популярности, что связано с приемлемой ценой на данные устройства и скоростью их работы. Однако пользователей часто интересуют одни и те же вопросы: «Сколько может проработать жёсткий диск SSD?», «Как оценить состояние SSD диск?».

Как узнать, сколько проработает SSD диск?

В сети интернет можно найти десятки программ, которые предназначены для работы с SSD дисками. Среди них особой популярностью пользуются: EaseUS Partition Master , AOMEI Partition Assistant Standard Edition и SSD-LIFE. Первые две идеально подходят для тестирования диска, а с помощью SSD-LIFE можно узнать возраст устройства и его состояние. Утилиту не нужно устанавливать. Достаточно скачать и запустить файл. Софт имеет русскоязычный интерфейс и работает на бесплатной основе, хотя платная версия также есть. Рассмотрим тестирование SSD диск на примере программы SSD-LIFE.

После запуска программы, жмём на кнопку «SMART» и ждём окончания сканирования диска на наличие ошибок и повреждений.

Под строчкой здоровья будет указано время работы диска и его предполагаема дата поломки. Сверху можно увидеть общую оценку диска.

Также узнать, сколько ещё будет работать SSD можно с помощью программы Hard Disk Sentinel. Она отличается от предыдущей более подробным интерфейсом. Есть вкладки время работы диска, количество запусков, температуры, ошибок, предупреждений.

Также можно использовать другие программы для тестирования SSD.

Поскольку SSD диск имеет определённое количество циклов записи информации, многие пользователи считают, что по их исчерпанию диск придет в непригодность. На самом деле это миф. Чтобы его развеять проведём точные расчёты.

Допустим, что у вас есть диск на 120 Гб. Количество циклов записи на такой объём составляет 3000 (по данным производителя). Вы каждый день используете примером 20 Гб данных, записываете их и стираете. В таком режиме диск может проработать 49 лет (в теории) или 18 тысяч дней. Однако если припустить наличие 5-10 огрехов, нагрузку на контроллер, то такой диск без проблем может проработать только 8 лет. Откуда эта цифра? Объем диска переводим в терабайты и делим на количество используемых мегабайт ежедневно и ещё на 365 дней. К примеру 64 000 (120 Гб) : 20: 365 = 8,7 лет.

Таким образом, нормально функционировать диск будет в течение вычисленных лет. Однако по исчерпанию количества предоставленных циклов записи, работа диска ухудшиться. Он не выйдет из строя.

Совет: если вы используете SSD диск в качестве системного, не нужно переносить файл подкачки иди кэш браузеров на другие диски. SSD диск нужен для ускорения системы, а раскидав файлы, вы только её замедляете. Но если вы гигабайтами скачиваете фильмы, для этой цели лучше выбрать HDD диск. В противном случае срок качественной работы SDD диска сократиться на несколько лет.

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:

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