Русские Блоги
Объем записи SSD / объем записи на хосте, значение и разница с объемом записи NAND
Объем записи SSD / объем записи на хосте, значение и разница с объемом записи NAND
Используйте CrystalDiskInfo для просмотра моего собственного ssd: 
Оказывается, есть две статистики для объема записи: общий объем записи хоста и общий объем записи в NAND
Эти данные не совпадают
, поэтому я хочу проверить разницу между ними
После проверки результаты выглядят следующим образом:
Объем записи хоста относится к данным, которые хост требует для хранения SSD
Объем записи в NAND относится к фактическому количеству записи в NAND во время фактической работы SSD
Они разные, причина в том, что:
Механизм записи данных SSD отличается от традиционного механического жесткого диска.
Уровень состава SSD
(От малого к большому)
page（4KB）
блок (обычно 64 страницы образуют блок, а некоторые 128)
Плоскость (состоит из нескольких блоков)
die (плоскость — это die)
Микросхема флэш-памяти (состоит из нескольких кристаллов)
SSD (состоит из нескольких чипов флэш-памяти) 
Написать зум
Страница имеет три состояния: пусто; недопустимые данные; допустимые данные.
При записи данных на твердотельный накопитель используется страница, но вы можете писать только на пустые страницы. Если вы хотите записать на страницу с недопустимыми данными, вам нужно сначала стереть ее, изменить страницу с недопустимыми данными на пустую страницу, а затем написать. Но при стирании данных он основан на блоке.
Пример: при записи новых данных для страницы в блок нет пустых страниц в блоке, только страницы с действительными данными и недействительными данными, поэтому основной элемент управления добавит новые данные И действительные данные считываются в кэш для формирования нового блока, исходный блок стирается, а новый блок записывается обратно. Усиление записи, вызванное этой операцией: На самом деле запись 4 КБ данных для страницы, в результате общая операция записи составляет 512 КБ во всем блоке, что составляет 128x WA (усиление записи). Усиление записи приводит к тому, что фактический объем записи SSD в NAND превышает объем записи, требуемый хостом.
В то же время исходной операцией, которая требует только записи на страницу за один шаг, становится: кэширование чтения новых данных и допустимых данных → флэш-стирание → кэш-запись, что значительно увеличивает задержку и замедляет скорость.
Следовательно, усиление записи является ключевым фактором, влияющим на производительность произвольной записи и срок службы SSD. Записать в 100% случайных 4KB, большинство нынешних мастеров SSD, в худшем случае WA может достигать более 100. Предполагая 100% непрерывной записи от низкого LBA до высокого LBA, WA может достичь 1, и усиление записи в реальном использовании будет где-то посередине. Подробный процесс работы SSD выглядит следующим образом:
Когда страница в блоке имеет только два состояния пустых и действительных данных, ее не нужно стирать при записи данных. Работа по удалению данных, которую необходимо выполнить в данный момент.
Объем записи хоста, объем записи в NAND
Итак, вопрос: почему мой объем записи NAND меньше, чем объем записи хоста?
Согласно сообщению
Оказывается, что данные, записанные в режиме SLC, не включены в объем записи в NAND, поэтому объем записи в NAND не может представлять фактический статус записи. Поэтому вы никогда не узнаете истинный статус износа вашего SSD. Однако, если производитель имеет совесть и считает уровень алгоритма своего собственного главного элемента управления, то гарантия TBW должна относиться к объему записи хоста, и не имеет значения, является ли объем записи NAND неточным. Конечно, для моей ситуации, когда объем записи NAND меньше, чем объем записи хоста, даже нерешительный производитель может только сказать, что TBW рассчитывается на основе объема записи хоста.
Когда умрёт мой SSD — расчёт срока жизни
У каждого SSD есть ресурс на количество циклов перезаписи, то есть объём записанной информации в течение всей жизни. Физика и механика SSD очень сложные, но долговечность накопителя в итоге сводится к простому правилу — чем больше на него пишешь, тем меньше он проживёт.
У одних SSD критический сбой происходит через несколько месяцев, другие работают годами. Это зависит от качества комплектующих, условий эксплуатации и везения. В общем, как у людей.
Срок жизни SSD ограничен, потому что ячейки флеш-памяти NAND выдерживают ограниченное количество циклов перезаписи (циклы P/E, «program / erase»). По мере перехода производителей флеш-памяти с технологии Multi Level Cell (MLC/DLC, 2 бита на ячейку) на Triple Level Cell (TLC, 3 бита), Quad-level cell (QLC, 4 бита) и Penta-level cell (PLC, 5 бит, пока находится в разработке) ресурс P/E уменьшается из-за увеличения сложности производства. Причём уменьшается кратно.
Например, древняя однобитная SLC на этапе анонса технологии NAND выдерживала 100 тысяч циклов перезаписи, двухбитная MLC/DLC — уже 10 тысяч. С увеличением плотности записи и ёмкости накопителей снижается цена гигабайта, но увеличивается сложность и уменьшается ресурс ячеек памяти.
Уменьшение ресурса P/E с увеличением технологической сложности производства флеш-памяти, источник
Производители пытаются увеличить срок жизни SSD разными способами: интеллектуальное распределение нагрузки (прошивка SSD, контроллер), отслеживание и коррекция ошибок, резервный кэш накопителя.
Показатели DWPD и TBW
Обычно производитель указывает два параметра, которые позволяют рассчитать срок эксплуатации накопителя: DWPD и TBW. Например, для NVMe SSD 980 PRO заявлен гарантийный показатель 150 TBW для накопителя на 250 ГБ и 600 TBW для модели 1 ТБ.
- Terabytes Written (TBW) = количество терабайт, которые можно записать на SSD в течение срока эксплуатации.
- Drive Writes Per Day (DWPD или DW/D) = расчётная нагрузка на SSD (в день) во время срока эксплуатации, который составляет три-пять лет.
Если в технических характеристиках 4-терабайтного SSD указано «пять лет, 1 DWPD», то накопитель рассчитан на 4 терабайта записи в день в течение 365*5 = 1825 дней, то есть:
Такой объём записи должен выдержать накопитель в течение гарантийного срока.
Для разных накопителей количество TBW кратно отличается при одинаковом DWPD. То есть 1 DWPD для 15-терабайтного диска означает в 15 раз больший объём записи, чем 1 DWPD для терабайтного.
То еcть даже изначально при покупке SSD можно рассчитать, сколько лет отработает SSD с конкретным DWPD, если вы заранее знаете объём записи на диск в своей системе.
Соответственно, в случае интенсивной нагрузки 24/7 типа майнинга Chia можно выбрать более дорогую модель с более высоким показателем DWPD — и всё равно она долго не проживёт. А для нормальной работы нет смысла переплачивать, если расчёт по формуле покажет вам срок эксплуатации более 100 лет. Тут явно накопитель выйдет из строя раньше и по другим причинам.
Оценка своего DWPD
| Сценарий использования | Описание | Примерный DWPD |
| Загрузочный диск | Загрузка сервера. Нечастые обновления. Логи и постоянные файлы хранятся на другом накопителе. | 0,1 |
Таким образом, из реального DWPD и P/E для своего SSD можно примерно оценить приблизительный срок его жизни: общий и сколько осталось.
Оставшийся срок можно ориентировочно спрогнозировать, если вычесть реальный срок эксплуатации из общего срока жизни SSD.
Или другой вариант — посчитать максимальный TBW для своего SSD исходя из его технических характеристик, а потом отслеживать реальный TBW в процессе эксплуатации.
Сбор статистики с конкретного SSD
Для просмотра показателей SMART существует ряд специализированных утилит. В частности, под Linux это консольные утилиты smartctl, smartd и др. (см. статью про мониторинг SSD под Linux).
Для разных атрибутов SMART утилиты показывают статус типа OLD_AGE, PRE-FAIL или FAILING_NOW. Это значит, что некий атрибут соответствует количеству аномальных ситуаций, и для этих аномалий установлено граничное значение (threshold). Если значение приближается к граничному, это означает PRE-FAIL, а если превышает его — FAILING_NOW. Но это лишь косвенные параметры, которые напрямую не говорят о физическом повреждении ячеек памяти. Некоторые специалисты предпочитают игнорировать показатели типа Wear_Leveling_Count . Один из разработчиков сделал форк стандартной утилиты мониторинга etbe-mon, которая умеет отслеживать данные SMART и подавлять бесполезные уведомления типа FAILING_NOW от Wear_Leveling_Count .
Самый важный их показатель — объективная нагрузка на диск и количество записанной информации, то есть реальные DWPD и TBW, вот их желательно учитывать в первую очередь.
Под Windows есть несколько хороших инструментов для сбора статистики. Например, программа Hard Disk Sentinel отслеживает объём информации, записанной на каждый накопитель за всё время эксплуатации, и рассчитывает прогноз оставшегося срока жизни.
Hard Disk Sentinel
Есть ещё программа CrystalDiskInfo и др.
CrystalDiskInfo
Многие производители предлагают собственные инструменты для обслуживания своих SSD-накопителей. Например, для накопителей Kingston есть Kingston SSD Manager, для накопителей Samsung — Samsung Magician и так далее.
Эти программы не только собирают статистику с накопителя, но и оповещают о выходе новых прошивок. Производители рекомендуют держать SSD в актуальном состоянии и обновлять прошивку.
Как продлить срок жизни SSD
Логика подсказывает: если ресурс SSD ограничен количеством циклов перезаписи, то для увеличения срока жизни нужно уменьшить объём записи .
Разумеется, при этом мы не хотим жертвовать производительностью или чем-то другим.
Что можно сделать?
- поставить больше RAM, чтобы уменьшить использование файла подкачки во время работы операционной системы (некоторые рекомендуют вовсе отключить файл подкачки, но это, по сути, плохой совет, хотя его логика понятна);
- отключить неиспользуемые функции ОС (см. статью о том, что нужно отключить в Windows 11, по мнению бывшего разработчика Microsoft) и лишние элементы автозагрузки (см. «Ускорение загрузки Windows for fun and profit» на Хабре);
- отключить ненужную дефрагментацию SSD;
- использовать утилиты вроде PowerToys для оптимизации ОС;
- под Linux можно перейти на более продвинутую файловую систему: например, ZFS со встроенным сжатием, которое снижает количество операций записи, при этом увеличивая скорость, вместительность и срок жизни накопителя (см. «Основы ZFS: система хранения и производительность»), или Btrfs, во многом не уступающую ZFS по функциям.
SSD+HDD
Один из известных лайфхаков — связка SSD+HDD. Условно говоря, вместо одного большого SSD можно купить NVMe маленького размера, только для операционной системы, рабочих приложений и избранных игр, а все остальные файлы, дистрибутивы и резервные копии хранить на дешёвом медленном SATA HDD. По цене получится примерно одинаковая сумма, а места больше на несколько терабайт.
Хотя так делают скорее для экономии и увеличения объёма хранилища, но у лайфхака есть и дополнительный бонус — некоторое снижение нагрузки на SSD. То есть увеличение его срока жизни.
Кроме того, в более свободных SSD больше размер кэша и выше производительность, чем в заполненных.
Изменение размера кэша SLC в зависимости от объёма свободного места в Intel SSD 665p, источник
Да и игры всё растут. Дистрибутивы по 200 ГБ уже почти норма… Так что полностью переходить на модель «один большой SSD» немного опасно, места может не хватить для всего. С другой стороны, всё больше игр рекомендуют SSD для установки. Тут особо не забалуешь, потому что при использовании HDD страдает производительность.
Надёжность SSD и HDD в первый год работы
Самым известным источником данных по надёжности накопителей в практическом использовании остаётся статистика хостера Backblaze, которая периодически обновляется. У них тысячи серверов и девять лет статистики по разным моделям HDD и SSD (в последние годы загрузочные диски серверов перевели на SSD).
В сентябре 2021 года Backblaze впервые сравнила SSD и HDD по надёжности, получилось любопытно.
В целом оказалось, что в начале работы (в среднем до 14 месяцев в данном случае) SSD выходят из строя немножко реже, чем HDD.
Годовая частота сбоев (AFR)
| Количество дисков | Средний возраст (месяцев) | Дней работы | Всего сбоев | AFR | |
|---|---|---|---|---|---|
| SSD | 1666 | 14,2 | 591 501 | 17 | 1,05% |
| HDD | 1607 | 52,4 | 3 523 610 | 619 | 6,41% |
Что будет дальше — непонятно. На интервале в несколько лет достоверная статистика пока не собрана. Вполне возможно, что там преимущество SSD будет не таким очевидным, как раз из-за ограниченного ресурса на количество циклов перезаписи.
Что в итоге
Вообще, в последние годы после освоения NVME и PCIe 4.0 рынок потребительских SSD немножко застыл на месте. Бенчмарки топовых моделей вроде 980Pro и SN850 не слишком отличаются от моделей двух-трёхлетней давности. Максимальный объём массовых SSD упёрся в 2–4 ТБ и дальше особо не растёт. Причин много, в том числе дефицит микросхем.
Если нет особого прогресса по техническим характеристикам, то на первый план выходит надёжность как ключевой фактор. И вот здесь прогресс виден. Некоторые SSD уже обогнали отдельные HDD по заявленной надёжности (объём записи 1200–2500 ТБ на 5 лет). Хотя до рекодсменов типа WD Ultrastar DC SN840 им ещё далеко. Там вообще 35 040 ТБ на 5 лет.
Интересно, что «закон Мура» в широком смысле (то есть возрастание некоего технического параметра в геометрической прогрессии) оживает и затихает в разных местах. В конце 20 века он был явно виден у CPU, потом начался бурный прогресс HDD (2000-е), потом SSD (2010-е), а сейчас заметен в области аккумуляторов. Создаётся впечатление, что интенсивное развитие начинается в разных отраслях по очереди, после чего затихает. Но иногда случается неожиданный технологический прорыв, как было с ядром Zen от AMD — и закон Мура снова просыпается… И так продолжается снова и снова: научно-технический прогресс не остановить.
Всего хост записей ssd что это
Данное FAQ включает в себя базовую информацию о твердотельных накопителях и призвано помочь потенциальным владельцам выбрать быстрый и надежный SSD в форматах 2,5” SATA/mSATA.
Какой объем SSD актуален на сегодняшний день?
240–256 Гбайт. Исходя из особенностей производства актуальных линеек SSD, модели объемом 120-128 Гбайт довольно часто подвержены ограничению максимальной скорости записи относительно своих старших собратьев. Вторым плюсом в копилку накопителей объемом 240–256 Гбайт станет цена. В этом сегменте наблюдается одно из лучших соотношений «$ за Гбайт».
Какие виды контроллеров существуют?
К наиболее распространённым контроллерам можно отнести: Marvell, Samsung MEX, Phison , SandForce, OCZ Barefoot, JMicron, LAMD.
Топовые устройства, как правило, построены на базе контроллеров Marvell 88SS9187/ 88SS9189 или Samsung MEX. В среднем ценовом сегменте встречается много интересных моделей на базе контроллеров Phison PS3108-08, Marvell 88SS9174 или SandForce SF-2281.
Какие виды памяти существуют?
MLC, TLC, 3D V-NAND.
MLC (multi-level cell) — наиболее массовый вид памяти. Производится компаниями Intel/Micron, Toshiba, Samsung, Hynix.Для данного типа характерен ресурс в 3000–5000 циклов перезаписи.
TLC (triple-level cell) —встречается в накопителях от Samsung. Ресурс записи ограничен 1000 циклов, что вызывает некоторые опасения.
3D V-NAND — новейшая разработка от компании Samsung. Отличается высокой скоростью работы и огромным ресурсом записи. На данный момент встречается в сериях Samsung SSD 850 PRO/EVO.
На какой ресурс работы рассчитаны SSD?
Ресурс работы зависит от используемого типа флеш–памяти. Большинство производителей на данном этапе заявляют о ресурсе от 70 Тбайт до 150 Тбайт, что означает возможность ежедневной записи 40-80 Гбайт на протяжении пяти лет. Таким образом, при выборе SSD стоит обращать внимание на срок предоставляемой гарантии и заявленное значение TBW для выбранной модели.
Какой SSD выбрать?
Покупка конкретной модели SSD может зависеть от множества разных факторов. Наличие определенного контроллера или вида памяти не гарантирует высокую скорость работы. В первую очередь, стоит определиться с доступным бюджетом, желаемым объемом накопителя и взвешенно оценить возможности понравившихся моделей ознакомившись с результатами их тестов.
Для облегчения выбора, ниже приведена сводная таблица результатов ряда SSD в бенчмарке PCMark 8 (тест Storage). Данный тест примечателен тем, что в отличии от AS SSD Benchmark и CrystalDiskMark, он имитирует работу десяти реальных приложений и измеряет скорость работы дисковой подсистемы во время выполнения заданных сценариев. Полученные результаты наиболее близки к реальной скорости, которую будет демонстрировать SSD при повседневном использовании.
С подробным обзором каждого участника тестирования можно ознакомиться в разделе «Накопители». Таблица будет обновляться по мере новых тестирований. спойлер
Лучший SSD по показателям скорости и ресурса работы* — Kingston HyperX Predator PCIe SSD, Samsung SSD 850PRO 256 Гбайт и выше.
Лучший SSD по сочетанию параметров цена/производительность объемом 120–128 ГБ* — Plextor PX-128M5S, GoodRAM SSDPR-C100-120.
Лучший SSD по сочетанию параметров цена/производительность объемом 240–256 ГБ* — Crucial MX100 256GB.
*среди модельных линеек протестированных порталом Overclockers.ua.
Как настроить SSD после покупки?
- • запустить командную строку с правами администратора;
• ввести fsutil behavior query disabledeletenotify;
• если система покажет значение DisableDeleteNotify=0, то поддержка TRIM включена и работает корректно;
• если же ответ окажется DisableDeleteNotify=1, то в командной строке необходимо прописать fsutil behavior set disabledeletenotify 0 .
Какую операционную систему выбрать?
Windows 7 или Windows 8/8.1.
Как узнать прошивку SSD?
Можно воспользоваться утилитой CrystalDiskInfo
Как обновить прошивку SSD?
Зависит от конкретной модели SSD. Каждый производитель имеет свою фирменную утилиту или процедуру для обновления прошивки.