Сколько хранятся данные на ssd без питания

Обновлено: 07.07.2024

В отличие от традиционных жестких дисков, в которых используются механические части, и данные физически хранятся на их пластинах, SSD-накопители иметь NAND память который хранит данные в виде единиц и нулей в своих ячейках памяти. Таким образом, и в отличие от Оперативная память, даже если вы отключите SSD от власти, он не потеряет свои данные, но сможет ли он его хранить бесконечно если долго не подключать к питанию?

Хотя в этой статье мы собираемся сосредоточиться на твердотельных накопителях, вы должны знать, что, например, то же самое происходит с ручными накопителями, поскольку они в большинстве случаев используют один и тот же тип памяти. Таким же образом это влияет как на твердотельные накопители, которые мы внутренне подключаем к ПК, так и на внешние твердотельные накопители, подключенные через интерфейс USB, поэтому в целом вы должны учитывать эту информацию для всех устройств, имеющих флэш-память NAND.

Данные на вашем SSD не вечны . но почти

Хотя обычно механический жесткий диск герметичен и пыль не может попасть внутрь, наличие движущихся частей более восприимчиво, чем твердотельные накопители, к условиям окружающей среды, таким как температура или влажность, не говоря уже об источниках электромагнитного излучения, которые могут повредить его компоненты. В SSD этого не происходит, но даже в этом случае это не означает, что он невосприимчив к течению времени.

Некоторое время назад появился отчет JEDEC, раскрывающий наихудший из возможных сценариев: срок службы SSD приближается к концу, когда данные записывались при низкой температуре 20 ° C, а затем сохранялись при высокой температуре (55 ° C), худший из возможных сценариев, который также противоречит обычному (никто не хранит что-либо при температуре 55ºC в ящике, если вы не живете в пустыне). В этом случае данные на SSD были недоступны через семь дней после его отключения, и это вызвало тревогу.

Реальность такова, что если вы храните SSD в прохладном и сухом месте с небольшой влажностью, где температура не сильно меняется зимой или летом и вдали от электромагнитных источников (магниты, двигатели и т. Д.), Данные, которые ваш SSD или Ручка, содержащая накопитель, может прослужить много лет (речь идет о порядке более 100 лет). Конечно, мы говорим об идеальных условиях, которые тогда очень трудно выполнить, но в целом, если вы немного осторожны, вероятно, вы никогда не окажетесь в положении подключения SSD, который годами хранился в ящике. и что данные потеряны. Чрезвычайно сложно.

Это, конечно, не означает, и как JEDEC уже продемонстрировал, что данные не могут быть потеряны. Если срок службы сохраненного твердотельного накопителя приближался к концу, если он подвергался изменениям температуры или экстремальным температурам (как горячим, так и низким) или находился рядом с источниками электромагнитного излучения, время хранения данных может быть значительно сокращено и привести к потере данных. . В любом случае, как мы уже говорили, до тех пор, пока вы получаете минимум ухода, у вас не должно быть проблем.

Какие меры предосторожности следует предпринять, чтобы избежать потери данных?

В отличие от жестких дисков твердотельные накопители не герметичны, поэтому всегда рекомендуется хранить их в закрытом месте, куда не проникает пыль, или, по крайней мере, как можно меньше. Хорошей идеей будет хранить твердотельные накопители или флеш-накопители в картонной коробке, которая позволяет немного потеть в случае попадания влаги, которая может уйти, и, в свою очередь, внутри туалета или ящика, чтобы избежать большого количества пыли.

Точно так же держите свои устройства вдали от источников электромагнитного излучения, и мы больше не имеем в виду только двигатели, такие как двигатель стиральной машины или холодильника, но в целом любые другие электрические устройства. Наконец, как мы упоминали ранее, было бы также целесообразно хранить их в месте с небольшой влажностью и, в то же время, с небольшими колебаниями температуры.

В отличие от традиционных жестких дисков, которые используются уже не одно десятилетие, к твердотельным накопителям все еще остаются вопросы. Я сейчас не столько о производительности, цене и проч., сколько о надежности этих устройств хранения данных. Вопрос этот многоплановый, и если стабильность используемых прошивок напрямую проверить сложно, то вот исследовать, скажем, ресурс ячеек NAND памяти вполне реально. Есть и еще один момент – что случится с записанной на SSD информацией, если он по тем или иным причинам длительное время хранится в выключенном состоянии? Я решил несколько прояснить этот момент, и провел тест, для чего использовал имеющийся у меня накопитель Crucial P1 чтобы проверить долговечность хранения данных на обесточенном SSD.

Подопытный

Начал я эксперимент 2 марта 2019 года. Данный SSD был выбран не случайно, т. к., во-первых, известный бренд. В данном случае Crucial – это, по сути, суббренд компании Micron, которая чипы памяти NAND и выпускает.

Во-вторых, именно в начале года стали доступны первые модели накопителей с четырехбитовыми ячейками памяти QLC. Споры по поводу долговечности предыдущей генерации NAND, способной хранить три бита в каждой ячейке (TLC), несколько утихли. В определенной степени способствовали этому проводимые разными интернет-ресурсами испытания различных моделей SSD на живучесть. В том числе я сам провел несколько таких проверок, да и в момент написания этой статьи проходят ресурсные испытания двух накопителей – беспородного китайца Reeinno ST240GB R3S3 и несколько более породистого AData SU635.

Вот с последним у героя сегодняшнего рассказа есть кое-что общее – в них обоих используются чипы QLC NAND. На оба накопителя у меня были обзоры (Crucial P1 и AData SU635), и останавливаться на том, что из себя представляет четырехбитовая ячейка, я не буду, все есть в статьях по приведенным ссылкам.

Цель тестирования

Собственно, тестирование ресурса ячеек с четырьмя битами у меня происходит на SSD AData SU635, и на данный момент уже записано более 500 ТБ. В данном исследовании я хочу проверить другую сторону использования SSD вообще и нового поколения флеш-памяти, способной хранить сразу пол-байта в одной ячейке, в частности.

Отчасти поводом для такой проверки стал обсуждающийся на различных «железячных» форумах вопрос, можно ли доверить накопителю с QLC(TLC) NAND информацию для хранения продолжительное время.

Имеется в виду ситуация, когда SSD с записанными данными долго не подключается к электропитанию. Что происходит в ячейках NAND, быстро ли снижаются уровни заряда, соответствующие той или иной комбинации битов? Ну и чтобы не размениваться по мелочам, новый SSD с новой четырехбитовой памятью подходит как нельзя лучше.

Методика проверки проста – берется SSD (в данном случае Crucial P1), и на него записывается некоторый объем различных данных. Я решил занять половину из имеющегося 500-гигибайтового пространства, но можно было бы записать и больше. Файлы (для интересующихся, ссылка на архив со списком файлов дана в конце статьи) представляли собой фотографии в формате JPG, видеофайлы, музыку, текстовые файлы и т. п.

Для каждого из них была подсчитана контрольная сумма MD5 при помощи файлового менеджера Total Commander. После этого накопитель был изъят из компьютера, уложен обратно в коробочку, и она полгода пролежала на подоконнике и в его окрестностях.

В сети можно найти графики и таблицы зависимости сохранности данных от температуры хранения и времени. Можно было бы поместить SSD в прохладное место (в холодильник?), что позволило бы продлить «срок хранения». Я же ничего такого не делал. Пока было включено отопление, Crucial P1 лежал возле батареи (не на ней, но в самой непосредственно близости), а летом он находился на подоконнике окна, выходящего на западную сторону.

К сожалению, лето было не столь теплым, как хотелось, и солнечных и жарких дней было немного. Тем не менее, можно смело утверждать, что накопитель хранился в типичных бытовых условиях обычной квартиры с комнатной температурой более 20°C, а в солнечные дни – еще и под лучами солнца.

Результаты тестирования

Как я уже говорил, начался этот мой тест 2 марта 2019 года. С этого времени я накопитель не подключал к сети вплоть до 14 сентября того же года, т. е. чуть более 6 месяцев.

Не буду тянуть и сразу скажу, что при таких условиях хранения за это время с файлами ничего не случилось. Все они присутствуют на своих местах, проверка контрольных сумм не нашла ни одной ошибки, файлы открываются и полностью работоспособны. Я не поленился и проверил все файлы. Никаких проблем не обнаружено.

Запущенный тест чтения утилитой HDTune очень хорошо демонстрирует, где на накопителе есть информация, а где – нет. Если вспомнить график чтения пустого SSD, то там картина другая, и скорости выполнения данной операции совсем иные. Посему, выполнение данной операции на не заполненном информацией накопителе представляет разве что теоретический интерес. Это, так сказать, максимальное значение на «спидометре».

Заключение. Долговечность хранения данных на обесточенном SSD Crucial P1 устраивает

Подведем итог. Память NAND QLC без проблем сохраняет записанную информацию по крайней мере в течение полугода при хранении накопителя при комнатной температуре без подключения к электросети. Может ли дольше? Думаю, в разумных пределах да, но и 6 месяцев бездействия – вполне реальная ситуация, когда накопитель используется в качестве съемного диска и по каким-либо причинам надобности в нем в течение этого срока не было.

Уверен, что полученные данные вполне можно экстраполировать и на более привычную трехбитовую NAND TLC с увеличением срока хранения. Если вдруг оказалось, что SSD несколько месяцев пролежал на полке, то с большой долей уверенности можно сказать, что ничего страшного не произошло, и вся «инфа» на месте.

И все же для длительного сохранения важных данных я бы предпочел обычный жесткий диск, RAID-массив, облако. SSD годится для хранения важной информации в течение довольно продолжительного времени, но будет лучше, если его включать хотя бы раз в полгода.

Еще лучше – иметь вторую копию действительно важных для вас файлов. Сгоревшая материнка, модуль памяти, видеокарта – это неприятность, но не беда. Все это меняется или ремонтируется, и все хлопоты связаны с посещением мастерской или магазина и, соответственно, с некоторыми финансовыми затратами.

Ценную для вас информацию восстановить с SSD вполне может оказаться невозможно, и она будет потеряна безвозвратно. Бояться использовать твердотельный накопитель в качестве внешнего переносного хранилища смысла нет, но будет лучше хотя бы пару раз в год его включать, если он используется для сохранения уникальной, а значит ценной и дорогой для вас информации.

В сети ходит огромное количество мифов и слухов относительно надежности и сроков службы SSD дисков. Верить им или нет, действительно ли твердотельные накопители придется менять через 1–3 года, а то и быстрее? Разбираемся вместе.

Устройство NAND-памяти и почему она деградирует

В HDD используются магнитные диски — полностью энергонезависимая память. Проще говоря, единички и нолики хранятся как магнитные заряды на особом слое пластины. Сам по себе процесс размагничивания достаточно медленный, а повредить структуру зарядов можно только путем мощного магнитного воздействия.

Что самое главное, количество циклов изменения намагниченного заряда фактически не ограничено. Да, сектора со временем «летят», а движущиеся детали выходят из строя, но бояться каких-либо ограничений на перезапись пользователям не стоит.

Flash-память в свою очередь использует полупроводниковые элементы. Накопитель представляет собой обычную схему без движущихся элементов. Это дает массу преимуществ, но также вносит такой параметр, как ресурс памяти. В современных SSD применяется NAND-память: 2D или 3D. По сути, это набор ячеек, организованных в определенную структуру. Подробнее узнать про NAND-память вы можете из нашего материала.

Одна из главных характеристик NAND-памяти — гарантированное количество циклов перезаписи. После преодоления этого числа ячейки могут искажать информацию или просто отказывать. Причиной этому является сама структура полупроводникового элемента.

Заряд («1» или «0») хранится в плавающем затворе. Изменение выполняется путем приложения на затвор заданного напряжения, после чего электроны через слой диэлектрика проходят в одну или другую сторону.

Проблема заключается в том, что слои диэлектрика постепенно и неизбежно изнашиваются. Как итог — вся полупроводниковая структура нарушается, и ячейка теряет способность хранить биты информации. Параллельно появляется эффект туннелирования, когда электроны просто застревают в диэлектрике и мешают правильному распознаванию хранящегося заряда.

Однако ресурс каждого конкретного SSD диска во многом зависит не от самой флеш-памяти. Ключевыми являются алгоритмы, которые использует контроллер в процессах записи-перезаписи. Ячейки памяти объединяются в страницы, а те в свою очередь формируют блоки. Записать данные можно только в чистую страницу, а если их не хватает, то приходится переписывать блок.

Перед записью алгоритм должен подготовить место, удалить при необходимости старые страницы и только потом записать в чистый блок всю реорганизованную структуру. В итоге реальный объем работы с ячейками флеш-памяти превышает объем операций, которые инициализирует сам пользователь. Иногда даже добавление пары байт приведет к очистке и последующей записи всего блока.

Ориентир первый: циклы перезаписи

Для каждого типа флеш-памяти имеется ограничение циклов перезаписи. Это число определяет, сколько конкретно раз можно изменить значения ячейки флеш-памяти, прежде чем ее износ будет представлять опасность для данных. Показатель варьируется в зависимости от типа памяти: SLC, MLC или TLC.

Много это или мало? Давайте проведем самый приблизительный расчет — возьмем SSD объемом 120 ГБ MLC типа с ограничением на 5 000 циклов записи. Предположим, ежедневно вы перезаписываете около 20 Гб данных. Коэффициент перезаписи возьмем равным 6. Он необходим, чтобы получить приближенный к реальному объем операций для флеш-ячеек.

Тогда высчитаем суточный цикл перезаписи: 20*6/120 = 1. Далее с учетом общего количества циклов определим срок службы: 5000/1/365 дней = 13,7 лет.

Естественно, это очень приблизительный просчет. Во-первых, ежедневный объем информации, с которым вы работаете, всегда разный. Во-вторых, коэффициент усиления может сильно варьироваться в зависимости от конкретных алгоритмов и действий.

Ориентир второй: параметр TBW

Total Bytes Written — этот параметр показывает, какой объем информации может быть гарантированно перезаписан без ошибок. Как правило, производители указывают его в основных характеристиках SSD-накопителя.

TBW может варьироваться от десятков терабайт до десятков петабайт (напомним, 1 Пб = 1024 Тб). Расчет в этом случае достаточно простой — делим TBW на объем ежедневно перезаписываемых данных.

Например, TBW диска заявлен 150 Тб, а ежедневно вы записываете по 40 Гб данных. Тогда 153600/40 = 3840 дней или 10,5 лет. Опять же, сколько перезаписывается в день — параметр динамический и не всегда известный.

Проще всего воспользоваться специализированными программами, которые сделают все необходимые расчеты за вас. Например, SSD Life подсчитывает объем перезаписанных данных и вычисляет оставшийся ресурс автоматически.

Помните, TBW описывает гарантированный объем перезаписи, но на практике ресурс некоторых SSD может оказаться куда больше.

Как продлевается ресурс SSD

Не стоит забывать про работу контроллера, который самыми разнообразными способами стремится минимизировать количество перезаписей ячеек. Один из алгоритмов — выравнивание износа (Wear Leveling). Контроллер ведет учет количества циклов для каждой конкретной ячейки. Это позволяет при записи перераспределять информацию так, чтобы износ каждой из ячеек накапливался равномерно.

Например, файлы ОС обычно хранятся практически без изменений, из-за чего флеш-память в определенной области практически не стареет, в то время как в других областях наоборот постоянно используется. Wear Leveling при очистке определенных блоков переносит такие системные файлы в другую область и обеспечивает равномерное расходование ресурса.

Несмотря на общую концепцию каждый производитель SSD имеет свои фирменные алгоритмы, которые могут отличаться объемами переносимых данных и способами объединения информации в блоки. Чем эффективнее Wear Leveling, тем дольше прослужит SSD.

Другая технология увеличения ресурса — резервная область (Spare Area). Вы наверняка замечали, что продаются диски на 120 и 128 Гб, 240 и 256 Гб и так далее. Куда же деваются гигабайты в «урезанных» моделях? Это и есть та самая резервная область, с которой могут работать контроллеры.

Во-первых, контроллер получает дополнительные свободные блоки для своих нужд, недоступные для ОС. Это пространство применяется в работе вышеописанного алгоритма выравнивания, уменьшая количество лишних операций перезаписи. Естественно, это положительно сказывается на ресурсе.

Во-вторых, ячейки из резерва используются для замены вышедших из строя блоков. Этот резерв составляет 7 % от всего объема и 28 % для моделей, ориентированных на корпоративный сектор. Такой запас также позволяет увеличить срок службы и повысить безопасность данных.

На некоторых дисках пользователи могут самостоятельно увеличить объем резервной области через специальный софт.

Что говорят реальные тесты

Теоретические расчеты дают только приблизительное представление о сроке службы твердотельного накопителя, поэтому лучший способ выбрать SSD — найти реальные тесты его эксплуатации. Прочитать про один из самых крупных экспериментов продолжительностью в несколько лет вы можете на этом сайте.

Исходя из результатов, реальный показатель ресурса перезаписи большинства бюджетных моделей превышает 500 Тб. Даже если в сутки ваш диск будет писать по 100 Гб данных, его ресурса хватит на 14 лет.

Способность SSD перенести запись более 2 Пб информации означает, что вы сможете записывать 1 Тб данных ежедневно в течение 5 лет.

У топовых SSD от Intel, Kingston и Samsung реальный TBW перешел границу в 3 Пб, а этого хватит на 7–10 лет даже в тех случаях, если вы активно работаете с фото- и видеоконтентом, а также являетесь заядлым геймером.

Чего стоит опасаться

Если и есть у SSD ощутимый недостаток — так это время хранения информации без питания. В случае HDD беспокоиться практически не приходится — они могут пролежать годами без каких-либо потерь данных. Твердотельные накопители крайне придирчивы к температуре хранения и работы. Например, если ваш SSD работал в основном при 40 градусах Цельсия, а после вы оставили его на хранение при 30 градусах, то информация сохранится на протяжении 52 недель (около 1 года).

Казалось бы, не так критично, но стоит температуре вырасти на 5 градусов, как срок уменьшается вдвое! В худших из сценариев информация будет потеряна уже через 1-2 месяца. Это следует учитывать, если вы собираетесь в долгую поездку и оставляете на SSD важную информацию.

Ключевым является то, что этот документ говорит не о каких-то фактах, а о стандарте, которому накопитель должен соответствовать. Причём под словом «соответствовать» понимается «не менее», т.е. стандарт – это всего лишь минимально допустимая планка характеристик. Мало того, необходимо выполнение двух условий для применения этого стандарта. Во-первых, речь идёт о сохранности данных после превышения эксплуатантом накопителя лимита TBW (расшифровывается как Total Bytes Written – общий объём записанных данных), установленного производителем. Т.е. если ресурс установлен равным 300 Тбайт (как, например, у Samsung 850 Pro объёмом 512 Гбайт или 1 Тбайт), то данный стандарт будет действовать после 300 Тбайт данных, записанных на этот накопитель. Во-вторых, при определённых температурных условиях:

(Источник: презентация Элвина Кокса, таблицы построены по данным Intel)

У скольких из нас температура в комнате составляет хотя бы 40 градусов Цельсия? Думаю, мало у кого. Возможна ситуация, когда SSD установлен в корпусе системного блока, где температуры выше, и просто не подключен. Но такое тоже большая редкость. А потому речи о «считанных неделях, а то и днях» не идёт в принципе.

Несколько непривычно прозвучит и то, что потребительские модели по показателю сохранности данных превосходят модели корпоративного класса. К примеру, если розничная модель SSD хранится при температуре 25 градусов (а рабочая температура не превышает 40 градусов), то ожидаемый срок хранения данных составляет 105 недель. Для корпоративных решений при таких условиях срок хранения в пять раз меньше: 20 недель. Однако и TBW для последних выше: даже те данные, которые не затрагиваются системой, в конце концов будут перемещены (перезаписаны заново) контроллером внутри массива флеш-памяти в рамках алгоритмов выравнивания износа.

А теперь вернёмся к первому. Впрочем, это мы уже увидели из таблицы выше: действительно, данные на SSD-накопителях имеют «срок годности». И производителями этот факт не скрывается. Достаточно открыть документацию (которую обычно читают в последнюю очередь).

3 months power-off retention once SSD reaches rated write endurance at 40 °C (3 месяца на отключенном SSD, достигнувшем рейтинг записи*, при температуре 40 °C).

1 year power-off retention once SSD reaches rated write endurance at 40 C (1 год на отключенном SSD, достигнувшем рейтинг записи*, при температуре 40 °C).

* под понятием «рейтинг записи» подразумевается вышеупомянутый TBW.

Да, такие данные найти в описании розничных моделей сложно (хотя у Samsung, к примеру, упоминания об этом проскакивают). Дело в том, что розничные SSD и не рассчитываются на хранение где-то на полке. Наоборот, предполагается, что они будут постоянно находиться в эксплуатации, поэтому такой параметр считается для них неактуальным.

Зависимость от времени - такова техническая особенность флеш-памяти. Хотя номинальный срок сохранности данных в «неизношенном» массиве MLC NAND считается равным десяти годам, что довольно много по современным меркам. Конечно, при использовании более «тонких» техпроцессов, можно предположить снижение этого значения, но в любом случае оно не столь катастрофически сильно, чтобы можно было говорить о нескольких неделях.

Читайте также: