Napędy SSD: nie tylko wydajniejsze, ale i bardziej niezawodne od dysków twardych?

Większość użytkowników napędów SSD chwali sobie ich zakup, nierzadko określając wydane na nich niemałe przecież pieniądze jako najlepszą inwestycję w zwiększenie wydajności komputera, jaką mogli poczynić. Gdy jednak w tym tygodniu Linus Torvalds poinformował, że w wyniku awarii napędu SSD stracił całą swoją pracę nad wersją 3.12 jądra Linuksa, wywołało to liczne debaty w Sieci, czy SSD są faktycznie lepszym rozwiązaniem dla zawodowo pracujących na komputerach osób. Nikt nie spodziewał się oczywiście, że jakakolwiek forma pamięci masowej będzie niezawodna – ale odzyskanie danych z uszkodzonego SSD jest znacznie trudniejsze, niż z uszkodzonego dysku twardego, a co za tym idzie, groźba całkowitej utraty danych jest bardziej dotkliwa.

Żywotność pierwszych napędów SSD nie była imponująca, niektóre z nich nadawały się do śmietnika po niecałym roku pracy (tak było np. z pierwszym 32 GB SSD firmy OCZ, kupionym przez autora tego tekstu w 2010 r.). Jednak ogólnie uważano, że niezawodność wykorzystujących pamięć flash napędów powinna być znacznie wyższa, niż dysków twardych: nie miały przecież ruchomych, ulegających zużyciu mechanicznych części.

Dokładnie tej sprawie, jeszcze przed awarią komputera Linusa Torvaldsa, przyjrzał się serwis Tom's Hardware. Autorzy badań przypomnieli, że brak mechanicznych części nie oznacza bezawaryjności – wystarczy w tym celu przez 10 minut przejrzeć recenzje klientów na Newegg.com, pisali. Problemy z napędami SSD obejmowały zarówno fizyczne zużycie pamięci NAND przy bardzo intensywnej eksploatacji czy błędy w firmware kontrolerów, jak i uszkodzenia czysto elektroniczne. Przecież nawet banalny kondensator ma swoją zakładaną długość życia, nierzadko nie przekraczającą 9 tys. godzin. Czy zatem to, co spotkało Linusa, wcześniej czy później przytrafi się każdemu posiadaczowi napędu SSD?

Sęk w tym, że dane przedstawiane przez samych producentów pamięci masowych niewiele miały wspólnego z rzeczywistością. Badania przeprowadzone przez naukowców nad niezawodnością dysków twardych (np. opublikowany w 5th USENIX Conference on File and Storage Technologies artykuł Disk failures in the real world: What does an MTTF of 1,000,000 hours mean to you?) dowiodły że MTBF (średni czas bezawaryjnej pracy) nic nie mówi o realnej niezawodności dysku twardego, roczne wskaźniki awaryjności są sporo większe od tego, co twierdzą producenci, technologia SMART wcale nie pozwala na wykrycie zbliżającej się awarii, zaś temperatura pracy niewiele ma wspólnego z awaryjnością, w przeciwieństwie do wieku napędu. Testy przeprowadzone przez Tom's Hardware, do których informacji dostarczyli operatorzy dużych centrów danych, pokazały, że większość tych zastrzeżeń dotyczy także dysków SSD.

Wszystko więc zależy od sposobu wykorzystania. Choć producenckie gwarancje na napędy SSD obejmują zwykle okres od trzech do pięciu lat, to ten zakładany okres bezawaryjnej pracy dotyczy raczej „lżejszych” zastosowań. Przyznaje to analityk IDC Ryan Chien, wyjaśniając, że choć u większości nabywców dyski SSD przeżywają bezawaryjnie swój okres gwarancyjny, to jednak przy poważniejszych zastosowaniach, obciążeniach typowych dla stacji roboczych, ich czas życia nie spełni pokładanych oczekiwań.

W praktyce niezawodność takich pamięci masowych zależy od równie wielu czynników, co niezawodność dysków twardych. Jeff Janukowicz, szef działu SSD and Enabling Technologies w IDC mówi nie tylko o jakości pamięci flash NAND (która w ostatnich latach się podniosła – mniej jest przypadkowych zapisów do komórek pamięci i wycieków elektronów przez ściany komórki), ale też i o typie tych pamięci. Jednopoziomowe komórki NAND zapisują każdy bit w oddzielnym tranzystorze (gwarantując przy tym największą niezawodność), podczas gdy wielopoziomowe mogą zapisać dwa, a nawet trzy bity na komórkę, odczuwalnie zmniejszając żywotność urządzenia.

Wydłużyć ten czas życia może odpowiednie oprogramowanie kontrolera, wykorzystujące zaawansowane algorytmy korekcji błędów i zrównoważania poziomu zużycia, by zminimalizować fizyczne problemy związane z pamięcią NAND i jej miniaturyzacją. Granice tych ulepszeń wydają się jednak bardziej ekonomiczne, niż techniczne – dr Steve Swanson, badacz pamięci NAND przypomina, że producenci pamięci masowych nie robią ich tak niezawodnymi, jak to jest możliwe, lecz tak niezawodnymi, jak to jest opłacalne.

Definitywnej odpowiedzi na to, czy Linus uniknąłby awarii, gdyby korzystał ze zwykłego dysku twardego, a nie napędu SSD, nikt raczej nie przedstawi. Co prawda Ryan Chien twierdzi, że z dostępnych IDC danych wynika, że roczny poziom zwrotów gwarancyjnych dla dysków twardych jest ponad trzykrotnie wyższy niż dla napędów SSD (5% do 1,5%), ale z drugiej strony badacze z Center for Magnetic Recording Research w UC San Diego są przekonani, że współczesne SSD nie są bardziej niezawodne od dysków twardych, a nawet wypadają gorzej w dłuższych cyklach użytkowania.