Сколько служат диски: HDD, SSD, флешки и пр.? Сколько времени на них можно хранить информацию?
Приветствую всех!
В нескольких заметках по резервному копированию меня не так давно упрекнули, что я не предупредил пользователей о сроках хранения информации на том или ином типе накопителей.
Вопрос этот несколько не однозначный, и часто сильно зависит даже не от типа накопителя, а от качества его изготовления.
Что же, попробую в этой заметке высказать свое мнение (навести тень на плетень. 😉)
1) Материал ниже основан не на офиц. данных производителей. Всё, что написано в этой заметке — всего лишь мой небольшой опыт и наблюдения. При необходимости уточняйте информацию по своему устройству у производителя!
2) Если вы не знаете, какой накопитель (SSD или HDD) у вас установлен на ПК / лежит на полке — рекомендую ознакомиться с этим.
Типы накопителей
HDD (жесткие диски)
Средний срок службы (при активной ежедневной работе): ∼5-10 лет
Как выглядит классический HDD
Вообще, есть много различных исследований по этой теме для разных моделей HDD (разумеется, цифры везде отличаются). Но на мой скромный взгляд продолжительность работы вашего HDD гораздо больше зависит от:
- качества изготовления конкретного экземпляра (на это вы никак не можете повлиять — либо повезет / либо нет);
- температуры эксплуатации (и хранения) диска. Об этом подробнее тут;
- наличия вибрации , сотрясений и пр. механических воздействий (один «легкий» удар может убить диск. );
- уровня влажности и наличия магнитных полей (они крайне нежелательны в месте хранения и работы диска). Если говорим про обычный дом: то недопустимо хранить диск в гараже, кухне, ванной комнате, на подоконнике (где «бьют» прямые солнечные лучи);
- сбоев в работе электропитания .
В целом, если ваш диск лежит на полочке (в тихой, спокойной, жилой комнатной обстановке) , и иногда на него скидываются какие-нибудь фото/видео — он может легко проработать и все 15-20 лет / и более (у меня у самого есть неск. таких дисков 👌).
Однако, позволю себе дать пару советов:
- раз в два-три года подключайте диск к ПК для чтения/записи данных (это позволит знать состояние диска и избежать «размагничивания» пластин. * Правда, в нормальных бытовых условиях, процесс этот не такой быстрый — намагниченная поверхность диска может хранить информацию несколько десятков лет (прим.: процесс малоисследован, данные скудные. ) );
- диск, которому более 10-12 лет, рекомендуется заменить (ну или по крайней мере не хранить на нем единственную копию ваших самых нужных документов / фото и пр.)! Как правило, 10-летные+ диски устаревают и морально, и один современный HDD способен заменить собой сразу 3-5-10 «старичков».
SSD (твердотельные накопители)
Средний срок службы:
5-10 лет* (пока нет достаточной статистики)
SSD (Solid State Drive). Твердотельный накопитель
С SSD накопителями всё несколько «сложнее». С одной стороны в них нет механики как в HDD (ничего не крутится, не перемещается и пр.) — что хорошо, с другой — у них на первый план выходит показатель TBW.
Дело в том, что информация на SSD диске хранится в спец. микросхемах (чипах памяти). В зависимости от их типа — они выдерживают лишь определенное число циклов записи/перезаписи. Этот показатель и характеризуется значением TBW (например, если у вашего диска TBW = 100 ТБ, а вы каждый день на него записываете и удаляете информацию в 1 ТБ — то диск вам прослужит 100 дней!).
На практике у «среднего» SSD-диска показатель TBW гораздо выше, да и за день большинство пользователей 1 ТБ не записывает. Поэтому средний срок службы по этому показателю у SSD составляет 5-10 лет (в каждом случае можно посчитать самостоятельно).
Технические характеристики с официального сайта Kingston
Но есть у SSD и еще пару особенностей, которые делают их не очень «удобными» для долговременного хранения каких-либо файлов:
- чипы памяти не могут длительное время «хранить» информацию без питания. Например, если вы запишите на SSD-накопитель информацию, затем отключите его от ПК и оставите лежать на полке — а потом через 2-3 года подключите к устройству — то можете обнаружить, что на нем ничего не будет!* ( прим. : срок хранения зависит от модели SSD, температуры его хранения, и пр. — некоторые SSD и через 3-6 мес. могут «забыть» всё, что на них было);
- в случае поломки HDD (при усл., что сам накопитель цел и не был разбит кувалдой) — информацию с его магнитных пластин можно восстановить в лабораторных условиях (с выходом из строя SSD все может быть намного сложнее. ).
Плюс к этому нельзя не сказать, что SSD-накопители пока еще стоят несколько дороже, чем HDD и для хранения больших объемов данных они не очень оправданы.
SD-карты, USB-флешки
Средний срок службы: ∼5-7 лет
Эти виды накопителей одни из самых удобных и сподручных (благодаря своей компактности и относительной «стойкости» к мех. воздействиям). Для хранения небольших документов, файлов, образов — лучше что-то пока найти сложно.
Что касается длительности и усл. хранения — то они схожи с SSD. У них также есть определенное значение (порог) циклов записи/перезаписи, и их также рекомендуется периодически подкл. к ПК/телефону.
Примечание : некоторые производители флешек рекомендуют заменять их по прошествии 5 лет.
CD/DVD-диски
Срок службы: ∼5-20+ лет
CD-RW — компакт диск
Довольно надежный тип накопителей для долговременного хранения информации. Такой большой разброс в сроке службы ☝ я поставил не случайно — дело в том, что те же CD-диски могут быть нескольких типов:
- CD-RW (для многоразовой домашней записи). Как правило, они не очень долговечные (по краям пластина может начать сыпаться, желтеть, что делает диск не читаемым);
- CD (CD-R), «отпечатанные» на заводе-изготовителе. Такие диски могут «пролежать» на полке 20 лет и с ними все будет в порядке. У меня у самого таких дисков десятки, и все они читаются! Еще, конечно, всё сильно зависит от того, как часто вы их используете и в каких приводах (не царапают ли они).
Важно отметить еще один момент: условия хранения компакт-диска. Если он у вас лежит в машине, где постоянно идет вибрация (мех. воздействия) — срок его службы существенно будет меньше, чем у того, который хранится на полочке в доме.
Также по сравнению с SSD — CD/DVD выигрывают и в том плане, что их не нужно подкл. периодически к ПК. Если CD/DVD изготовлен из качественного материала, лежит в пластиковой коробке в норм. условиях — информация на нем может храниться десятилетиями. (проверено и проверяется на своих накопителях).
Для макс. длительной сохранности информации на CD/DVD:
- выбирайте диск одноразовой записи (однослойный);
- записывать диск лучше одной сессией (на низкой скорости, дабы исключить ошибки);
- не менее важно приобрести качественный диск (а не «no name»). Когда-то лет 20 назад в продаже были диски от Kodak с «позолоченным» основанием — практически не убиваемые, до сих пор информация на них хранится!
- соблюдайте усл. хранения: заводская упаковка, защита от солнца, пыли, вибраций, низких/высоких температур.
Дискеты (5,25 / 3,5 )
Средний срок службы: ∼10 лет.
Дискеты 3,5 (объем 1,44 МБ)
У многих современных пользователей, наверное, вряд ли остались подобные накопители (и уж тем более, вряд ли их кто-то сейчас использует. 😉). Однако не отметить не мог, у меня на полке до сих пор лежат несколько десятков экземпляров.
Вообще, дискета достаточно «продуманное» устройство. Гибкий диск, куда и записывается информация, надежно спрятан в пластиковую коробочку и защищен от пыли и пр. мусора. К тому же, у дискет есть «рычажок», который запрещает запись (форматирование и пр.) — это придает доп. защиту всем хранящимся на ним данным!
Если вы аккуратно используете дискету, и она качественно была изготовлена — ее срок службы может исчисляться годами: 5-10 лет легко! (правда ввиду совсем небольшого объема в неск. МБ — непонятно, что на ней сейчас можно хранить. )
Примечание : у меня на полке лежат пару дискет (Verbatim и Samsung), с которыми я 4 года отходил на учебу 👇. Прошло вот уже
15 лет, а лабораторным на них хоть бы что. Ностальгия. 👀
Мои дискеты Verbatim и Samsung
Краткие выводы
👉 Если вам нужно хранить что-то очень долго (и желательно без особого «надзора») — то на мой взгляд лучшим решением будет классический HDD или CD/DVD диск (одноразовой записи). При этом важно соблюсти норм. усл. хранения — если вы оставите накопитель где-то в не отапливаемом пыльном гараже — ни о каких длительных сроках не может идти речи.
Кстати, обратите внимание, чтобы на ваши накопители не падали прямые солнечные лучи!
👉 Если вам нужно периодически что-то «быстро» скидывать в резервную копию (так, на всякий случай) на месяц-другой — то хорошим решением может стать SSD. Информация на него копируется в неск. раз быстрее, чем на HDD, что существенно ускорит работу.
👉 Для удобного «переноса» каких-то относительно небольших объемов данных между ПК (+ в качестве резервного накопителя) — отличным решением будут классические USB-флешки и облачные диски.
«Вечная флешка»: как создать надежный носитель, который сохранит данные на тысячи лет
Срок службы компакт-дисков, SSD- и HDD-дисков не превышает 10-20 лет. При этом мировой объем данных растет на 40% каждый год, что стимулирует спрос на накопители, однако долговечность носителей оставляет желать лучшего. Большая часть HDD перестают работать в течение нескольких лет: как правило, это связано с поломкой движущихся частей. Компакт-диски хранятся десятилетиями, но повышение температуры, влажности или механические повреждения делают доступ к информации затруднительным: поверхность диска отслаивается и легко царапается. SSD, рекламируемые сегодня как «неубиваемый» носитель, живут всего несколько лет, и обладают фиксированным количеством циклов перезаписи: циркулирующий внутри электрический заряд рано или поздно угасает даже в отсутствие активного доступа к содержимому. При этом ценность утраченной информации может быть очень высокой: например, это могут быть большие объемы технической документации или исторические архивы, восстановить которые будет невозможно.
www.ohmygeek.net
Хранить долго и недорого
Долгое хранение данных – проблема, в которой законы термодинамики работают против интересов человека. Носители выходят из строя, требуют расходов на поддержание оптимальных условий окружающей среды и теряют накопительные свойства. Регулярная замена SSD стоит серверам 0.5 доллара за 1 Гб, замена HDD обходится в 0.1 доллара за 1 Гб. По данным компании Cisco, к 2020 году совокупный объем хранимой в дата-центрах информации достигнет 6.6 зеттабайт, что означает 495 миллиардов долларов в год расходов индустрии на замену носителей. Предполагается, что разработка «вечных» носителей сэкономит дата-индустрии триллионы долларов в год.
К настоящему времени физики предложили несколько возможных решений этой проблемы: например, команда американских ученых записала информацию в пустоты алмаза, замещенные атомами азота, а российские ученые из проекта «Кварц» Фонда перспективных исследований (ФПИ) предложили хранить данные на кварцевых дисках. Срок жизни данных в обоих случаях превышает время жизни компакт-диска на порядки. Однако можно ли считать проблему решенной?
В 2016 году ученые из Университета Нью-Йорка записали информацию в алмазы при помощи флуоресценции. Исследователи изменили спектр излучения NV-центров алмаза (дефектов кристаллической решетки алмаза, возникающих при удалении атома углерода и добавлении на его место атома азота) лазерным лучом. Лазер локально меняет заряд NV-центров с отрицательного до нулевого, что влечет за собой изменение цвета участков поверхности алмаза при сканировании лазером невысокой мощности. Ученые нашли несколько различимых лазерным сканированием уровней флуоресценции, что повышает плотность записи, а отсутствие структурных изменений снимает ограничения на перезапись. Минусы этой технологии – высокая стоимость алмазов и псевдовечность носителя. Считывание размывает картину светлых и темных участков, из-за чего данные приходится перезаписывать снова и снова.
Вечные данные на кварцевых носителях
Фонд перспективных исследований (ФПИ) финансирует разработку кварцевых носителей с практически неограниченным сроком службы и объемом до 1 Тб: этого хватит, например, для записи большой части архивов Госфильмофонда России.
Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, работающие по проекту ФПИ, предложили наносить информацию лазером не на поверхность, а в объем кварцевого диска нанорешетками – так в одной точке записывается не один, а до пяти бит данных. Кварцевые диски, созданные на сегодняшний день в рамках проекта, вмещают 25 Гб информации и выживают при температуре около 1000℃ с последующим термоударом – сохраняют данные после пожара со сработавшей системой тушения без использования облачных хранилищ. Достаточно стереть копоть с дисков — и они снова готовы к работе. Для сравнения, диски аналогичной вместимости компании Millenniata с заявленным сроком жизни в 1000 лет, изготовленные из поликарбоната, разрушаются при температуре 130℃. В отличие от американской технологии, кварцевые диски — это вечный носитель в более строгом смысле слова: срок жизни носителя из кварца может измеряться тысячелетиями.
Почему же кварцевые диски и «вечные флешки» до сих пор не на рынке? Широкому использованию кварцевых дисков в качестве долговечных носителей информации мешают три проблемы, над решением которых работают ученые и разработчики в ходе проектов Фонда перспективных исследований: высокая стоимость записи, необходимость разработки с нуля технологии считывания, громоздкость и нестабильность оборудования. Эти барьеры стоят между успешной экспериментальной записью данных в алмаз или кварц и возможностью «прогонять» экзотический носитель через 100 циклов чтения в день в архивном центре какой-нибудь городской библиотеки: перед выходом технологии в производство ученые должны создать стабильные устройства записи и чтения приемлемых размеров, снизить стоимость записи и доработать технологию чтения.
Петр Хенкин, руководитель проекта направления информационных исследований Фонда перспективных исследований, комментирует:
Процесс изготовления кварцевого диска. Фото: Фонд перспективных исследований.
В качестве иллюстрации приведем относительно недавний пример. В феврале 2016 года сотрудники Саутгемптонского университета записали Библию на кварцевый диск и подарили его генеральному секретарю ООН. Однако считать эти данные можно только в лаборатории, в которой этот диск создали, под микроскопом. Англичане считывают эти данные при помощи поляризационного микроскопа – делают снимок, отправляют на компьютер, считывают данные, затем делают следующий снимок. Скорость этого процесса – несколько байт в секунду.
Кроме описанных сложностей, физика кварцевого диска накладывает ограничения на стоимость записи. Кварц устойчив к высоким температурам, поэтому для записи нужны высокие энергии. Сегодня данные записывают при помощи фемтосекундного лазера, который стоит миллионы рублей, поэтому даже тогда, когда технология станет стабильной и удобной, на первых порах позволить себе запись на кварцевые диски смогут только крупные дата-центры и правительственные структуры.
Будущее технологии ФПИ вполне можно представить себе в формате B2B-центров записи и чтения, куда люди смогут приезжать со своими носителями и переписывать данные с HDD / SSD на оптические кварцевые диски, или B2G-архивов библиотек и медицинских учреждений. Возможно, когда-нибудь эти технологии будут применяться так же, как сегодня — «флешки» и «внешние жесткие диски»: можно вспомнить о том, что первые CD-приводы стоили очень дорого, однако со временем стоимость снизилась, размеры уменьшились, и за двадцать с небольшим лет мы получили современные компактные устройства.
Жесткие диски, SSD-накопители, USB-флэшки: сколько времени можно хранить на них свои данные, не рискуя потерять их?
Не существует идеального носителя данных в цифровой форме. Если мне нужен большой объем, скорость работы или портативность, то с выбором накопителя проблем не возникает. Но если речь заходит о сохранности данных, появляется слишком много вопросов. Ни для кого не секрет, что CD и DVD-диски далеко не вечны. А как насчет жестких дисков или твердотельных накопителей?
Сколько времени они проработают до появления первых неприятностей, и можно ли их использовать для резервного копирования важных файлов? Попробуем разобраться в этом.
Жесткие диски (HDD)
Как-то давно я уже рассказывал о том, что удаление файлов с жесткого диска фактически не уничтожает сохраненную в них информацию. Некоторые фанаты собирают жесткие диски от выброшенных компьютеров и «откапывают» на них много интересных вещей. Создается впечатление, что информация может храниться на HDD вечно. Единственный способ убедиться в полном стирании данных с жесткого диска – уничтожить его физически.
К сожалению, не все так радужно. Жесткий диск нельзя использовать в качестве устройства для неопределенно долгого хранения информации. Его работа зависит от нескольких движущихся частей. На оси вращаются «блины», над поверхностью которых перемещаются магнитные головки. Все, что имеет движущиеся части рано или поздно ломается.
При встряске HDD во время работы головка может поцарапать поверхность блина и на этом участке больше нельзя ни записать информацию, ни прочитать ее. Аналогичная ситуация может возникнуть при неожиданном отключении электропитания.
После продолжительного использования жесткого диска или попадания в жесткую «переделку» его лучше всего заменить. Так мы снижаем риск потери ценных данных.
В 2013 году компанией BackBlaze, предоставляющей услуги облачного хранения данных, было проанализировано 25 000 новых дисков. Она установила, что около 5% из них с высокой долей вероятности должны выйти из строя на протяжении ближайших 12 месяцев. Около 12% HDD должны были выйти из строя в течение четырех лет. Остальные имели все шансы переступить за 4-летний возраст в полном здравии.
Если вы не используете жесткий диск продолжительное время, то не надейтесь на сохранность данных, записанных на нем. Скопируйте информацию в более надежное место, и только после этого кладите привод на полку.
Дело в том, что в жестком диске для записи информации используется способность блина намагничиваться в заданных участках. А это означает, что любой сильный магнит может нанести серьезный вред нашим данным. Кроме того, намагниченность поверхности со временем падает за счет естественных процессов.
Когда диск находится в работе, то намагниченность поддерживается в операциях чтения или записи. Если вы все-таки решили воспользоваться внешним жестким диском для долговременного хранения информации – время от времени подключайте его к компьютеру и, например, запускайте антивирус или копируйте файлы с одного носителя на другой, а потом – обратно.
Твердотельные накопители (SSD)
О способности SSD долго хранить информацию мы знаем не много. Ведь это довольно молодая технология.
Здесь плюсом является отсутствие движущихся частей, как в жестком диске. А вместо намагничивающейся поверхности используются чипы флэш-памяти.
Это гарантирует сохранность информации на SSD, даже если его эксплуатировать в условиях самой жесткой тряски. Твердотельному накопителю не страшны и магниты.
Но в нем есть электронные компоненты, похожие на те, которые используются в HDD. Их поломка может сделать хранящиеся на диске данные недоступными. Известно, что SSD-накопители очень чувствительны к неожиданному отключению электричества. В результате могут возникнуть ошибки в сохраненных данных или накопитель выйдет из строя целиком.
Это, по большей части, теория. Реальную картину надежности хранения данных на SSD мы получим только через несколько лет.
Имеет смысл напомнить, что твердотельный накопители имею
т ограниченное число циклов чтения-записи. А это значит, что наступит такой момент, когда мы, при всем желании, не сможем записать на него очередной файл.
Для основной массы приводов количество циклов исчисляется несколькими тысячами. Некоторых это пугает, но на самом деле современные SSD могут проработать довольно долго. В отличие от жестких дисков, которые записывают данные в первый попавшийся свободный блок, SSD используют специальный алгоритм, который следит за тем, чтобы все ячейки использовались приблизительно одинаковое число раз.
Если вы ежедневно не записываете десятки гигабайт на свой диск, то пройдет несколько лет, прежде чем будет исчерпано отведенное количество циклов. Но даже если это произойдет, SSD превратится в устройство для считывания, но не для записи данных. То есть, все, что ранее было записано на нем, будет храниться неопределенно долго.
Если надежность и скорость работы стоят для вас на первом месте, то следует выбрать SSD вместо HDD. Почему мы все не перешли на твердотельные накопители? Да потому, что гигабайт на них обходится гораздо дороже.
Я бы не рекомендовал использовать SSD для долговременного хранения важных файлов.
Сколько времени они могут храниться на SSD без подачи питания определяется рядом факторов, включая количество пройденных циклов чтения-записи, тип используемой флэш-памяти и так далее. В отчете Dell от 2011 года сделан вывод, что этот срок может составлять от 3 месяцев до 10 лет.
Некоторые производители SSD собираются указывать срок хранения данных без подключения к сети в качестве одной из важных характеристик изделия и даже могут давать соответствующую гарантию. Между тем, технологическая ассоциация JEDEC установила 1-летний гарантированный срок сохранности данных в качестве промышленного стандарта для обычных твердотельный накопителей.
Флэш-память
У USB-флэшек и карт памяти, таких как SD, основные проблемы схожи с твердотельными накопителями. Здесь них нет движущихся частей, но количество циклов записи-чтения ограничивается 3—5 тысячами. Обычно в флэшках используются менее дорогие чипы, что делает их не такими надежными, как SSD.
И снова, трудно сказать что-то определенное по поводу гарантированного срока сохранности данных. Прежде чем будет дан обоснованный вывод, надо подождать еще хотя бы несколько лет.
Если вы используете флэшку по ее прямому назначению (для переноса файлов с одного устройства на другое), то она скорее выйдет из строя из-за физического повреждения (например, разрыва контакта на малюсенькой плате), разряда статического электричества, или будет банально потеряна. Она также может выйти из строя из-за внезапного выключения компьютера, к которому подключена. Поэтому у нас практически нет шанса дождаться исчерпания отведенных USB флэш-памяти циклов чтения-записи.
Поэтому USB-флэш накопители это не самый лучший вариант для хранения ценных архивов. Производитель Flashbay утверждает, что, теоретически, информация на них сохраняется 60—80 лет, но только в идеальных условиях. На самом деле этот срок гораздо короче.
Как и в случае с SSD, сохранность данных зависит от текущего состояния блоков памяти. Если вы хотите купить флэш-накопитель для длительного хранения информации, то планируйте, что будете использовать его только для этих целей. Не стоит полагаться на флэшку при ее активном использовании, постоянном записывании новых файлов и удалении старых.
Где же хранить архивы ценных данных?
Самое главное, что вы должны вынести из этой статьи – ни один носитель не дает 100-процентной гарантии сохранности данных, особенно на длительный срок.
Но если выделить диск или флэшку только для резервного копирования, то можно спать спокойно (почти) на протяжении нескольких лет. При этом необходимо регулярно проверять сохранность данных и «обновлять» память. Скопировав данные с диска и записав их обратно, мы продлеваем срок надежного хранения еще на несколько лет.
И, конечно, наиболее ценные данные надо хранить на двух, а еще лучше — на трех, различных устройствах.
А как вы храните свои ценные файлы? Когда последний раз проверяли их сохранность? Расскажите об этом в комментариях.
Оказывается, флешки нужно заряжать. Это не шутка
В закладки
Вы заряжаете свои флешки? Конечно нет, что за глупость. Это же шутка для далёких от электроники людей.
Я тоже не заряжал, пока один очень умный человек, занимающий серьезный пост на заводе, производящем электронные компоненты, не показал пару интересных статей. Заодно напомнил, что память работает по тем же принципам, что и любые другие проводники.
Смешно. Но совсем не долго: теория подсказывает, что без подзарядки данные на флеш-накопителях должны портиться. А практика это подтверждает.
Как же так? Что делать? Заряжать флешки – вопреки удивлению гуманитариев.
Вспоминаем: как хранится информация и типы накопителей
Как известно, хранение данных может производиться на 2 типах запоминающих устройств:
- требующих постоянного питания — энергозависимых (оперативная память, кэш процессоров)
- не требующих постоянного питания — энергонезависимых (магнитные и оптические накопители, флеш-память)
С первыми более-менее понятно даже начинающим гикам: принципы их работы отлично изложены в энциклопедиях.
Если совсем кратко: есть питание — данные на месте; нет питания — данные утеряны, поскольку все ячейки памяти, работающие по принципу транзистора, обнулены.
Энергонезависимые носители предполагают длительное хранение данных, основанное на самых разнообразных способах.
До недавнего времени наиболее надёжными считалась модульная память в виде разнообразных флешек, SSD-накопителей.
Считается, что ячейки такой памяти не подвержены старению, а единократно записанная на них информация не повреждена. Увы, это не так.
Магнитный HDD может через пару лет уйти в отказ из-за размагниченных блоков, оптические диски подвержены старению отражающего слоя, магнитная лента становится хрупкой и размагничивается.
А если записать на флешку данные и положить в шкаф, все будет в порядке.
Длительно хранящиеся без питания твердотельные накопители способны не только терять данные, но и портиться целиком. Причем, чем теплее, тем быстрее идёт процесс. И вот почему.
SSD-диски и флеш-накопители не так просты, как кажется
Обычная USB-флешка, вне зависимости от формата и разъемов, которыми она оборудована, имеет определенную структуру.
Будь то microSD для фотоаппарата, крошечный Lightning-накопитель или современный стик с USB 3.0, внутри находится контроллер и NAND-flash память в виде отдельных микросхем.
1. Память этого типа разделена на блоки по несколько мегабайт.
2. Блок, в свою очередь, состоит из страниц в десятки килобайт каждый.
3. Перед каждой записью данных блок постранично стирается (перезаписывается определенным значением).
4. Внутри блока каждая страница должна записываться строго в порядке возрастания номера.
5. Каждая страница может быть записана целиком, но только единожды до следующего стирания.
Так задача записи данных на флешку для разработчиков превращается в головоломку. Не самую увлекательную.
Принципиальная схема работы памяти на всех уровнях. Контроллер реализует тот самый FTL
Чтобы записывать данные быстро и без проблем для пользователя, контроллер USB-флешки превратился в полноценный процессор, который
1) строит таблицу адресов (аналогичную используемой в жестких дисках),
2) собирает мусор, размечая его для последующего стирания,
3) оптимизирует износ памяти, записывая данные максимально равномерно по всем блокам,
4) отслеживает «битые» блоки, «забывая» их номера в таблице адресов или подменяя их более «живыми».
Чтобы он выполнил эту рутинную работу, нужно питание. Но это — далеко не самая главная проблема и не отвечает на вопрос, почему флешки нужно заряжать.
Для того, чтобы разобраться, придётся копать ещё глубже.
Как устроена твердотельная флеш-память?
Причины утери данных лежат, как ни странно, в тех же физических законах, что отвечают за долговременное хранение данных на твердотельных накопителях.
Принцип хранения информации флеш-памяти использует стандартную схему хранения заряда в конденсаторе.
Смеха работы ячейки памяти
Реализовано это так, что каждый бит представляет собой ячейку-транзистор с плавающим затвором, в который инжектируется заряд.
Фактически, он является одной из обкладок конденсатора.
Современные флешки имеют очень большую плотность информации, поэтому их ячейки малы, а пограничный слой диэлектрика очень тонкий.
Чуть более подробное описание работы ячейки
Поэтому сохраняемый в них заряд легко преодолевает границы, что ведёт к большим токам утечки.
Чем выше температура, тем быстрее электроны и выше ток утечки. Соответственно, тем быстрее разряжается «ячейка-конденсатор», из-за чего информация теряется.
Ячейки при потере информации могут использоваться повторно, если записать на неё данные вновь. Однако только до истечения собственного ресурса и полной утери свободного заряда.
При этом серьезно теряется ресурс: процесс чем-то похож на полностью разряженный аккумулятор, который нужно перед использованием «толкнуть», зарядив повышенным током.
Контроллер спасает данные от потери. Но не всегда
Схема работы с ячейками с точки зрения контроллера
Контроллер хранит таблицу всех блоков flash-памяти в которой есть количество циклов перезаписи этого блока и когда была его последняя перезапись.
Если какой-то блок очень долго не обновляется в процессе обычной работы, то контроллер считает из него данные и переместит в другой блок, а этот пометит свободным для записи других данных.
Схема работы диска с точки зрения данных
Время операции и ожидания зависит от конкретного контроллера и от конкретной микросхем флэша — на усмотрение производителя.
Именно так выравнивается износ и предотвращается потеря пользовательских данных из-за утечки зарядов в ячейках.
В результате при адекватном контроллере и заложенных в нем алгоритмах вероятность потери данных из-за утечек заряда в ячейках флеш-памяти сведена к минимуму.
Но только в то время, когда диск в работе или хотя бы подключен к питанию.
Так куда пропадают данные?
Как только SSD-диск или флешка остаются на длительное время без питания, вероятность отказа начинает расти.
Дело в том, что переразметка и перезапись производится только во время простоя.
Больше того: чем старше и сильнее изношен диск, чем больше он прошел циклов записи, тем отказов больше.
Процесс не зависит от используемых модулей памяти, года выпуска и типа диска. Даже серверные отказоустойчивые накопители теряют данные.
Время жизни данных на изношенных дисках относительно температур – рабочей и хранения
Кстати, о них есть огромное аналитическое исследование, утверждающее, что при высокой температуре данные после выработки ресурса в некоторых случаях хранятся всего пару недель.
Скажете, статья старая? Вот только с тех пор модули памяти стали дешевле, проще, а плотность их ячеек — выше (можно почитать здесь). Поэтому процесс идёт ещё быстрее.
SSD-диски поддерживают команду TRIM, которая улучшает сохранность данных. Аналог есть у SD и microSD-карт памяти, в промышленных USB-накопителях.
Дешёвые флешки и устаревшие форматы карт памяти (например, CF) фишку не поддерживают, поэтому данные они стирают только при обращении к ячейке.
И часть блоков никогда не перезаписывается, «протухая».
Здесь показано схематичное уплотнение памяти. Сами понимаете, стенки толще не становятся
Известно, что SLC-память хранит данные несколько десятков лет, MLC — несколько лет без питания, TLC и вовсе около полугода, а многострадальные QLC может потерять все за пару недель.
По поводу выработки ресурса тоже есть неприятный момент: реальные цифры известны только производителю, а все тесты и замеры проводятся исключительно в рабочих режимах.
Поэтому ресурс может быть на порядок ниже предполагаемого.
Что нужно делать, чтобы флешки не теряли данные
Итак, что же нужно, чтобы данные с накопителей не пропадали? Ничего сложного: нужно оставлять их в USB без нагрузки.
Скопировали данные, поработали с флешки — оставьте её подключенной к включенному компьютеру хотя бы на полчаса.
Через некоторое время можно будет обратить внимание, что диск нагреется, а лампочки при наличии — загорятся, как во время работы.
Это и будет говорить о работе контроллера по переразметке данных. Хотя флагманские серии твердотельных дисков никак не выдают эти процессы.
Стоит учитывать, что работа проходит достаточно долго — ориентировочно, как при дефрагментации жестких дисков.
Поэтому короткие периоды подключения в простоя необходимо дополнять, оставляя диск подключенным на ночь, например.
Не забывайте заряжать свои флешки!
В закладки