SSD的技术和生命周期-概述

2015年8月7日,星期五 通过 珍妮佛·杜丝(Jennifer Duits)

随着下周即将举行的闪存峰会,我认为现在是研究SSD的技术和生命周期的好时机。 与传统硬盘不同,SSD中的数据存储数据不是在磁性表面上,而是在内部 闪存芯片(NAND闪存)。根据设计,固态硬盘由主板,一些内存芯片(取决于驱动器的GB大小)和控制固态硬盘的控制器组成。

SSD的内存是 非易失性 记忆,换句话说,’即使没有电源也可以保留数据。我们可以将存储在NAND闪存芯片中的数据想象为每个单元中保留的电荷。考虑到这一点,问题 出现:SSD的寿命或寿命周期是多长?

闪存的磨损

众所周知, 写作 操作会耗尽SSD的存储单元,从而缩短其寿命。但是记忆会以同样的方式耗尽吗?

闪存芯片中使用的内存并不完全相同,实际上有三种类型的NAND:

  • SLC(单级单元)-每个单元1位数据
  • MLC(多级单元)-每个单元2位数据
  • TLC(三级单元)或3位MLC-每个单元三位数据

您会看到:单元具有的级别越高,单元中具有的存储空间位就越多,从而产生了更高容量的芯片。得益于当今的技术进步,我们推出了能够存储多个GB且价格合理的SSD。 价钱。难怪一个 最新报告显示,到2015年底,TLC存储器类型应占NAND芯片总数的50%左右, 与MCL芯片相比,生产成本降低了约15%-20%。

但是,有一个缺点:向单元中添加更多位会降低其可靠性,耐用性和性能。确定SLC单元的状态(它有多少空间)非常容易,因为它是空的还是已满,但要困难得多 对MLC和TLC单元执行相同的操作,因为它们具有多个状态。结果,TLC单元需要SLC单元的4倍的写入时间和2.5倍的读取时间。在讨论SSD的生命周期时,每个单元还要存储多个位 意味着加快NAND存储器的磨损。

存储单元由浮栅晶体管制成。它由两个门组成, 控制门浮门 由一层氧化物绝缘(您可以在右侧看到示意图)。每次执行操作时, 例如对单元进行编程和擦除后,捕获电子在浮栅上的氧化层就会磨损。因此,随着氧化物层被削弱,可能发生来自浮置栅极的电子漏。

SSD可持续使用多长时间?

这是百万美元的问题,显然是’无法给出确切答案,但… continue to read!

SSD的趋势是专注于开发基于3位MCL(TLC)内存的产品。 TLC内存开始在SSD市场上占据主导地位。常用的 2位MLC技术在耐用性和性能方面似乎过高, 更不用说SLC了,它的需求在减少并且几乎完全消失了。换句话说,制造商 为了降低成本以扩大闪存及其存储容量,他们放弃了延长寿命的周期。

但是,似乎不必担心SSD的持续时间。在一个实验中 技术报告 在6个SSD上 为了了解它们如何承受写操作,在6个驱动器中,有2个已对2 PB数据进行了管理写操作,并且所有经过测试的SSD都可以无问题地写入数百TB的数据。

假设每年写入2TB,根据实验结果,SSD’寿命等于1000年(2PB = 2000 TB / 2TB年= 1000年)。即使写入的数据量增加,我们也可以使用我们的 多年以来,SSD悄无声息。

监控SSD运行状况

平均无故障时间 (平均故障间隔时间)用于SSD。此值列出约1.5-200万小时。也有 聪明。 适用于SSD的技术。如果启用,此软件工具可以通知您一个或多个操作参数是否超过预设阈值。

通常,SSD制造商提供特定于产品的产品 实用工具,可以显示S.M.A.R.T.参数和 写入设备的数据总量。它们还提供有关驱动器的综合指示’健康。例如, 在这里,您可以看到Samsung Magician软件的输出。

在此示例中,所涉及的SSD已经写入了大约3 TB的数据,设备状态为``良好'',并且S.M.A.R.T.参数都可以。

其他实用程序甚至走得更远,并尝试根据使用历史记录来估算SSD的剩余寿命。

工具的示例(BinarySense的SSDLife http://ssd-life.com)显示在上面的屏幕截图中。此驱动器似乎处于良好的健康状态,据估计,其生命周期为 刚刚超过九年。这是可用的许多软件实用程序之一,我鼓励您寻找适合您需求的软件。

维护SSD健康

以下是一些有助于延长驱动器使用寿命的有用提示:

  • 避免碎片整理 –无需使用碎片整理实用程序来减少SSD上的文件碎片。此操作在硬盘上使用,以减少磁头访问各种碎片所花费的移动(和时间) (集群)文件。在SSD上,所有存储单元具有相同的访问时间。该操作是不必要的,并且在连续空间中移动群集需要磨损SSD的写入操作。
  • 使用超额配置并不要’充分利用驱动器的容量 –不要最大化SSD驱动器上的容量。许多SSD制造商在其驱动器中实施了预留空间。这意味着他们保留了永久性 SSD上的可用空间(通常约为容量的10%)。用户或操作系统无法访问的可用空间由SSD用来临时存储数据,同时控制器执行NAND闪存块的擦除,准备 免费使用的块并“移动”数据,以确保所有电池的持续磨损水平(磨损均衡 算法)。
  • 在操作系统中启用TRIM -大多数SSD驱动器集成了一个称为 垃圾收集 (GC),一种准备存储单元以接收新数据的功能。许多现代操作系统中的TRIM命令 使GC更高效。删除文件时,操作系统将空格标记为“not in use” 和n it is ready to be overwritten. Using TRIM command, the operating system notifies the SSD when data is shown as 未使用 然后发送命令以擦除数据。这样可以减少驱动器上的存储空间,并使其运行效率更高。确保您的操作系统支持TRIM命令,并检查TRIM是否处于活动状态。
  • 优化SSD的使用 -SSD的绝对优势之一是数据读取速度快,而写入操作会使驱动器磨损并且速度较慢。在应用程序中使用SSD读取/检索数据与写入/存储 数据是优化使用SSD的一种方式。

最后,建议对任何设备均有效: 定期备份您的数据。无法100%保证存储设备不会发生故障。使用寿命估算无法预测意外事件,例如电击,电压尖峰, 人为错误和其他可能导致损坏的情况,导致一次无法访问所有数据。如果您个人经历过SSD上的任何类型的数据丢失, 点击这里 有关Ontrack专家数据恢复服务的更多信息。

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