В чем причина устойчивости к ударам ssd
Твердотельные накопители (SSD – Solid State Drive) становятся все популярней, но у многих с ними все еще ассоциируются некоторые мифы и предрассудки. Дело в том, что на заре своего выхода на рынок компьютерных комплектующих SSD проявили себя как дорогие, но весьма недолговечные устройства. Первые модели дисков при среднестатистическом использовании умирали уже через 1-2 года их использования, что с учетом их стоимости было явным расточительством. С тех времен прошло много времени и технологии получили существенное развитие, диски SSD стали надежней, долговечней и еще быстрее. Стоимость гигабайта устройства с каждым днем становится все более привлекательной.
Проблема седьмая: неверный выбор структуры разделения накопителя на разделы
Во время установки операционной системы на SSD-накопитель (или добавление твердотельного накопителя в уже действующую систему), возникает щекотливый вопрос: какую структуру разделения на разделы выбрать? Master Boot Record (MBR) или GUID Partition Table (GPT)? Не спешите хайпить в комментариях — для некоторых пользователей ПК это до сих пор серьезный камень преткновения, поэтому мы не будем обходить его стороной. Разве что… в технические подробности вдаваться не станем и сразу перейдем к рекомендациям.
Безусловно, GPT более новый и надежный стандарт разделения на сектора, который мы рекомендуем использовать на накопителях с большой емкостью. В сравнении с MBR этот протокол устойчивее к повреждению данных, поддерживает большее количество секторов (128 против четырех у MBR) и позволяет твердотельному накопителю максимально реализоваться по части комплексного быстродействия. Но…, есть и нюанс: если вы по-прежнему работаете с устаревшими операционными системами (в духе Windows XP или Windows Vista) — логичнее остановить свой выбор на MBR.
СОВЕТ: Для высокоемких SSD-накопителей, которые работают под управлением ОС Windows 7, 8 или 10 мы рекомендуем использовать GPT-разметку. В противном случае вы сделаете свой накопитель менее надежным и производительным, а впоследствии будете писать комментарии на тему ненадежности твердотельных решений, упрекая производителей в излишнем преувеличении и продуктовом маркетинге.
Samsung
В первом квартале 2000 года компания Samsung представит в России две новые модели винчестеров серии SpinPoint: V9100 и V10200. Cовместное использование в этих моделях двух собственных технологий защиты от ударов ImpacGuard (ТМ) и Shock Skin Bumper (ТМ) позволит обеспечивать защиту от ударных воздействий с уровнем до 250G в нерабочем состоянии. Более ранние модели SpinPoint серий V6800, V4300, V4, V3, V3A, V3200 имеют показатели 75G для длительности воздействия в 11 ms (или 200G Ref. для длительности в 2ms). Несколько выпадает из этого ряда модели серии W2100, у которой эти показатели ниже.
Почему более новый тип памяти TLC имеет меньший ресурс и как это коррелируется с “мифом о долговечности”?
В ответе на поставленный вопрос есть две основных составляющих – экономическая и технологическая. Обе эти составляющих взаимосвязаны. Желание производителей сделать более ёмкие устройства по более доступным ценам приводит к снижению ресурса ячеек флэш-памяти. Открыв любой сайт с предложениями по SSD не трудно заметить, что самые дешевые устройства оснащены именно этим типом памяти.
Выходит, что раньше SSD оснащались более дорогими и долговечными модулями памяти, но почему же тогда они служили мало? Но тут дело не только в используемом типе памяти. Важную роль играет применяемый контроллер и микропрограмма, зашитая в него. Дело в том, что запись данных во флэш память имеет свои особенности и нюансы. Простое количество циклов перезаписи ячеек еще не говорит о надежности и долговечности SSD. Существует понятие мультипликатора записи, который в среднем может составлять 2-3, хотя это величина непостоянная и мало предсказуема, т.к. зависит от типа данных, их размера и частоты их записи. Наличие мультипликатора вызвано наличием служебных функций контроллера диска, призванные обеспечивать стабильность рабочих характеристик и равномерность износа ячеек диска.
Western Digital
Мне не удалось найти какой либо информации о применяемых в винчестерах данной компании специальных технологиях защиты от ударов. Но, судя по техническим данным винчестеров, этих технологий возможно и не было. Ряд моделей запущенных в производство совсем недавно, имеют повышенную ударостойкость на уровне 150-200 G. Остальные модели на уровне 60-70 G. Поэтому также требуют очень нежного обращения.
Существующие на настоящий момент накопители серий DeskStar и UltraStar емкостью свыше 3.5 Gb имеют удароустойчивость на уровне 175 G в нерабочем состоянии. Модели этих серий с емкостью ниже 3.5 Gb имеют меньшие возможности выдержать внешние ударные воздействия. Модели винчестеров для мобильных компьютеров серии TravelStar от 2.2 Gb и выше обладают очень неплохими показателями и способны переносить до 400-500G в нерабочем состоянии и до 150 G в рабочем. Недавно анонсированные новые модели винчестеров UltraStar 36, 72 будут производится с использованием технологии Active Damping, которая позволит эксплуатировать эти винчестеры в условиях с повышенным уровнем вибрации.
Что в итоге?
А как же правильно эксплуатировать SATA SSD и NVMe SSD? Основной совет будет очень простым — установите их в свой ПК и ноутбук на базе Windows 7,8,10, после чего просто забудьте о том, что им нужна дополнительная оптимизация. Разве что не забывайте проверять обновления прошивки, чтобы вовремя получать апдейты, повышающие стабильность работы устройств.
Что касается выбора накопителя, отдавайте предпочтение решениям от известных брендов. Тогда вам точно не понадобится устраивать «танцы с бубном»: искать программы для оптимизации и улучшений работы твердотельного хранилища от малоизвестного производителя.
На этом мы завершаем наш экскурс в истории неправильных применений SSD-накопителей. Рассказывайте в комментариях, с какими ситуациями неправильной эксплуатации сталкиваетесь вы? Нам будет интересно узнать новые истории от читателей и подробно разобрать их в блоге.
Для получения дополнительной информации о продукции Kingston обращайтесь на официальный сайт компании.
Для чтения блока данных в винчестере сначала нужно вычислить, где он находится, потом переместить блок магнитных головок на нужную дорожку, подождать пока нужный сектор окажется под головкой и произвести считывание. Причем хаотические запросы к разным областям жесткого диска еще больше сказываются на времени доступа. При таких запросах HDD вынуждены постоянно «гонять» головки по всей поверхности «блинов» и даже переупорядочивание очереди команд спасает не всегда. А в SSD все просто — вычисляем адрес нужного блока и сразу же получаем к нему доступ на чтение/запись. Никаких механических операций — всё время уходит на трансляцию адреса и передачу блока. Чем быстрее флэш-память, контроллер и внешний интерфейс, тем быстрее доступ к данным.
А вот при изменении/стирании данных в SSD накопителе не так все просто. Микросхемы NAND флэш-памяти оптимизированы для секторного выполнения операций. Флеш-память пишется блоками по 4 Кб, а стирается по 512 Кб. При модификации нескольких байт внутри некоторого блока контроллер выполняет следующую последовательность действий:
ü считывает блок, содержащий модифицируемый блок во внутренний буфер/кеш;
ü модифицирует необходимые байты;
ü выполняет стирание блока в микросхеме флэш-памяти;
ü вычисляет новое местоположение блока в соответствии с требованиями алгоритма перемешивания;
ü записывает блок на новое место.
Но как только вы записали информацию, она не может быть перезаписана до тех пор, пока не будет очищена. Проблема заключается в том, что минимальный размер записываемой информации не может быть меньше 4 Кб, а стереть данные можно минимум блоками по 512 Кб. Для этого контроллер группирует и переносит данные для освобождения целого блока.
Вот тут и сказывается оптимизация ОС для работы с HDD. При удалении файлов операционная система не производит физическую очистку секторов на диске, а только помечает файлы как удаленные, и знает, что занятое ими место можно заново использовать. Работе самого накопителя это никак не мешает и разработчиков интерфейсов этот вопрос раньше не волновал. Если такой метод удаления помогает повысить производительность при работе с HDD, то при использовании SSD становится проблемой. В SSD, как и в традиционных жестких дисках, данные все еще хранятся на диске после того, как они были удалены операционной системой. Но дело в том, что твердотельный накопитель не знает, какие из хранящихся данных являются полезными, а какие уже не нужны и вынужден все занятые блоки обрабатывать по длинному алгоритму.
Прочитать, модифицировать и снова записать на место, после очистки затронутых операцией ячеек памяти, которые с точки зрения ОС уже удалены. Следовательно, чем больше блоков на SSD содержит полезные данные, тем чаще приходится прибегать к процедуре чтение->модификация->очистка->запись, вместо прямой записи. Вот здесь пользователи SSD сталкиваются с тем, что быстродействие диска заметно снижается по мере их заполнения файлами. Накопителю просто не хватает заранее стёртых блоков. Максимум производительности демонстрируют чистые накопители, а вот в ходе их эксплуатации реальная скорость понемногу начинает снижаться.
Раньше в интерфейсе ATA просто не было команд для физической очистки блоков данных после удаления файлов на уровне ОС. Для HDD они просто не требовались, но появление SSD заставило пересмотреть отношение к данному вопросу. В результате в спецификации ATA появилась новая команда DATA SET MANAGEMENT, более известная как Trim. Она позволяет OC на уровне драйвера собирать сведения об удаленных файлах и передавать их контроллеру накопителя.
В периоды простоя, SSD самостоятельно осуществляет очистку и дефрагментацию блоков отмеченных как удаленные в ОС. Контроллер перемещает данные так, чтобы получить больше предварительно стертых ячеек памяти, освобождая место для последующей записи. Это дает возможность сократить задержки, возникающие в ходе работы. Но для реализации Trim необходима поддержка этой команды прошивкой накопителя и установленным в ОС драйвером. На данный момент только самые последние модели SSD «понимают» TRIM, а для старых накопителей нужно прошить контроллер для включения поддержки этой команды. Среди операционных систем команду Trim поддерживают: Windows 7, Windows Server 2008 R2, Linux 2.6.33, FreeBSD 9.0. Для остальных ОС необходимо инсталлировать дополнительные драйвера и утилиты. Например, для SSD от Intel существует специальная утилитаSSD Toolbox, которая может выполнять процедуру синхронизации с ОС по расписанию. Кроме оптимизации, утилита позволяет выполнять диагностику SSD.
О надёжности SSD.
Cамый большой источник проблем – контроллер и его прошивка. По причине того, что контроллер физически расположен между интерфейсом и микросхемами памяти, вероятность его повреждения в результате сбоя или проблем с питанием очень велика. При этом сами данные, в большинстве случаев сохраняются. Помимо физических повреждений, при которых доступ к данным пользователя невозможен, существуют логические повреждения, при которых также нарушается доступ к содержимому микросхем памяти. Любая, даже незначительная ошибка, может привести к полной потере данных. Структуры данных очень сложные. Информация «размазывается» по нескольким чипам, плюс чередование, делают восстановление данных довольно сложной задачей.
В таких случаях восстановить накопитель помогает прошивка контроллера с низкоуровневым форматированием, когда заново создаются служебные структуры данных. Производители стараются постоянно дорабатывать микропрограмму, исправлять ошибки, оптимизировать работу контроллера. По этому, рекомендуется периодически обновлять прошивку накопителя для исключения возможных сбоев.
Безопасность SSD.
В SSD накопителе, как и в HDD, данные не удаляются сразу после того, как файл был стёрт из ОС. Даже если переписать файл по верху нулями – физически данные еще остаются, и если чипы флеш-памяти достать, и считать на программаторе – можно найти 4кб фрагменты файлов. Полное стирание данных стоит ждать тогда, когда на диск будет записано данных равное количеству свободного места + объем резерва (примерно 4 Гб для 60Гб SSD). Если файл попадёт на «изношенную» ячейку, контроллер ещё не скоро перезапишет её новыми данными.
Основные принципы, особенности, отличия в восстановлении данных с SSD и USB Flash накопителей.
Восстановление данных с SSD накопителей достаточно трудоёмкий и долгий процесс по сравнению с портативными flash накопителями. Процесс поиска правильного порядка, объединения результатов и выбора необходимого сборщика (алгоритм/программа полностью эмулирующая работу контроллера SSD накопителя) для создания образа диска не лёгкая задача.
Связанно это в первую очередь с увеличением числа микросхем в составе SSD накопителя, что во много раз увеличивает число возможных вариантов действий на каждом этапе восстановления данных, каждое из которых требует проверки и специализированных знаний. Так же, в силу того, что к SSD предъявляются значительно более жесткие требования по всем характеристикам (надёжность, быстродействие и т.д.), чем к мобильным флеш накопителям, технологии и методики работы с данными, применяемые в них, достаточно сложны, что требует индивидуального подхода к каждому решению и наличию специализированных инструментов и знаний.
Преимущества SSD.
- высокая скорость чтения любого блока данных не зависимо физического от расположения (более 200 Мб/с);
- низкое энергопотребление при чтении данных с накопителя (приблизительно на 1 Ват ниже, чем у HDD);
- пониженное тепловыделение (внутреннее тестирование в компании Intel показало, что ноутбуки с SSD; нагреваются на 12.2° меньше чем аналогичные с HDD);
- бесшумность и высокая механическая надёжность.
Недостатки SSD.
- высокое энергопотребление при записи блоков данных, энергопотребление растёт с ростом объёма накопителя и интенсивностью изменения данных;
- низкая ёмкость и высокая стоимость за гигабайт по сравнению с HDD;
- ограниченное число циклов записи.
В связи с высокой стоимостью SSD дисков и небольшим объёмом памяти использовать их для хранения данных нецелесообразно. Зато они отлично подойдут в качестве системного раздела, на который инсталлируется ОС и на серверах для кэширования статичных данных.
Практическая часть
1. Изучите теоретическую часть.
2. Заполните таблицу (данные найти в сети Интернет):
Характеристика | HDD | SSD |
Модель накопителя (согласно варианта) | ||
Кратко сформулируйте принцип работы накопителя | ||
Форм-фактор | ||
Габариты | ||
Вес | ||
Стоимость | ||
Устойчивость к вибрации и ударам | ||
Скорость чтения | ||
Скорость записи |
3. Ответьте на контрольные вопросы.
Вопросы для контроля
- Какую функцию выполняет плата электроники в ЖМД?
- От чего зависит скорость считывания информации с жесткого диска?
- Каково назначение устройства позиционирования в ЖМД?
- В чем причина устойчивости к ударам SSD?.
4. Почему ограничено количество циклов чтения-записи в твердотельных носителях?
Отказы, возникающие при эксплуатации носителей информации на жестких дисках, могут быть вызваны очень многими причинами, в том числе и производственными дефектами. В данной статье мы рассмотрим природу отказов, вызванных внешними механическими воздействиями на жесткий диск (удары, сотрясения, толчки, т. к. именно они являются «невидимыми» провокаторами гибели винчестера в 53% случаев), а также технологии, реализуемые в последних модификациях жестких дисков с целью значительного повышения устойчивости носителей к указанным воздействиям.
Любой отказ или неисправность в накопителе может обернуться частичной или полной потерей очень важной и порой бесценной информации. В виду того, что значительная доля неисправностей в накопителях является следствием непредусмотренных спецификациями механических воздействий на них, в настоящее время особое внимание стало уделяться защите HDD от ударов и толчков.
Магнитно-резистивные головки и их работа
Принцип работы магнитно-резистивной (MR) головки при чтении данных состоит в изменении сопротивления электрическому току в соответствии с изменением магнитного поля. Элемент чтения такой головки представляет собой очень тонкую пленку специального материала, которая меняет свое сопротивлении в соответствии с расположением магнитных доменов на поверхности вращающегося диска. Расположение этих доменов, определяется записанной на диск информацией. Изменение сопротивления пленки, регистрируется специальным каналом чтения и передается на дальнейшую обработку компаратору, окончательно определяющему, что было записано, ноль или единица. MR головки обладают еще одним свойством, непосредственно относящимся к нашей теме — конечное активное сопротивление пленки зависит от ее температуры.
В нормальных условиях, при раскрученном до рабочих оборотов диске, воздушный поток приподнимает головку над диском, и она парит над гладкой поверхностью диска, не касаясь его. Если же на диске будут частицы или неровности сопоставимые по размерам с зазором между головкой и диском, то они, проносясь с огромной скоростью под парящей головкой, задевают ее, и трение мгновенно разогревает головку. Этот нагрев, тут же сказывается на сопротивлении пленочного покрытия головки и оно резко повышается. Канал чтения неверно интерпретирует изменение сопротивления головки и чтение данных в этом месте становится невозможным.
Постоянное воздействие температуры преждевременно старит головку, а проносящиеся под головкой частицы действуют как абразивная шкурка. Способность головки реагировать на изменение магнитного поля ухудшается со временем (на диске появляются все новые и новые нечитаемые сектора, или как говорят диск начал «сыпаться»), и в конечном итоге происходит полный выход головки из строя.
Fujitsu
Компания не изобретала и не патентовала каких либо громких технологий по защите дисков от ударных воздействий, но, тем не менее, многие из производимых в настоящее время винчестеров очень устойчивы к нерабочим ударным нагрузкам. Например, винчестеры серий MPE3xxx имеют удароустойчивость на уровне 250 G. А модели серий Hornet 9, 10, 11 до 600 G! Причем, их варианты для мобильных компьютеров способны нормально переносить до 700 G в нерабочем состоянии и до 125 G во время работы.
Проблема четвертая: резко падает скорость записи
Как правило, подобная ситуация наблюдается в двух случаях: 1) вы пытаетесь записать большой объем данных, а SLC-кэша вашего накопителя не хватает, чтобы уместить их все; 2) вы заполнили емкость накопителя под завязку, при этом у вас не активирована функция TRIM (чаще всего эта проблема встречается при использовании SSD с устаревшими операционными системами), либо накопитель лишен резервного запаса емкости.
Чтобы решить первую проблему в SSD Kingston, например, используется комбинация из двух типов кэширования (статический + динамический), что позволяет накопителю стабильно работать в любой ситуации.
Для решения второй ситуации часть флеш-памяти делается недоступной для пользователя, а это гарантирует, что накопитель никогда не будет полностью заполнен — то есть всегда остается свободная емкость, чтобы поддерживать стабильную скорость записи. Кроме того, контроллеры твердотельных накопителей обладают алгоритмами сборки мусора, которые ищут частично заполненные блоки и объединяют их, освобождая как можно больше пустых блоков. Отметим, что резервная емкость (как правило, она составляет около 7 % общей емкости NAND) и «сборщики мусора» (упрощенный аналог TRIM) есть во всех накопителях Kingston, как, собственно и поддержка самой функции TRIM.
СОВЕТ: Не заполняйте накопитель данными до последнего мегабайта! Оставляйте небольшой резерв, чтобы обеспечить достаточное наличие пустых блоков и сохранить высокую производительность. И еще: емкие файлы, которые не требуют быстрого доступа, логичнее хранить именно на HDD (например, фильмы и музыку), а не запихивать их во флеш-память.
Maxtor
Maxtor тоже не осталась в стороне, и разработала свою собственную технологию, получившую название ShockBlock. Первой моделью накопителя с этой технологией, стала модель DiamondMax Plus 5120. Как и в технологиях конкурентов, проблема шлепка головки решается в ней за счет уменьшения физических размеров и массы головки. Но здесь Maxtor, добавила еще одно решение. Все мы знаем, что в нерабочем состоянии головки винчестера размещаются в так называемой landing zone, в зоне, куда запись информации никогда не производится. Поэтому, укрепив покрытие магнитного диска в landing zone, компания заметно уменьшила вероятность появления мелких частиц и осколков в случае, когда головка все же ударялась о диск накопителя в отключенном состоянии.
Дальнейшим развитием этой технологии стала технология ShockBlock Enhanced. Теперь Maxtor утверждает, что ее технология позволяет накопителям ее производства противостоять ударам с уровнем до 1000 G!. Первым накопителем произведенным с этой технологией стал DiamondMax 6800. Чем же достигнута такая высокая ударостойкость. По мнению Maxtor, делая держатели головок более гибкими, производители не только не снижают силу шлепка головки о диск, а даже увеличивают его, так как эффект «хлыста», только усиливает удар. Maxtor наоборот сделала держатели гораздо более упругими в своих новых накопителях. Неизбежно, увеличив упругость держателя, компании пришлось дополнительно решать вопрос обеспечения прежнего «парения» головок над диском во время его вращения. И видимо ей это удалось. Более того, компания пошла дальше. Справедлив рассудив, что пагубным эффектом является не столько сам шлепок, а его последствия (частицы и осколки на диске), то нужно сделать так чтобы даже после шлепка появление осколков было мене вероятным. Посмотрите на рисунок. Головка, опускаясь после удара, всегда бьет о диск своей кромкой. Вероятность повредить диск — очень велика.
Поэтому компания изменила конструкцию крепления головки к держателю таким образом, что бы даже во время шлепка, головка ударялась о диск равномерно всей поверхностью. Это в несколько раз уменьшает вероятность появления осколков и частиц после удара головки.
Проблема первая: переоптимизация SSD
Многие пользователи всеми нейронами мозга отказываются верить производителям операционных систем и комплектующих, полагая, что разработчики не нацелены на предоставление им качественного продукта. Поэтому, начитавшись многочисленных советов в Интернете, люди начинают оптимизировать только что установленные в ПК накопитель с помощью многочисленных твиков и улучшайзеров. В приоритете — желание добиться максимальной производительности от SSD-решения.
Многие советы по «оптимизации» Windows для работы с твердотельными накопителями утверждают, что вы должны избегать ненужного износа SSD, минимизируя количество операций записи. Но эти опасения по поводу износа явно преувеличены. С таким же успехом вы можете положить накопитель под стекло, и тогда он попросту будет жить вечно. В противном случае — не нужно пугаться ставить программы на SSD и переживать, что на нем находится кэш браузера (некоторые пользователи, например, переносят кэш браузера на HDD-накопитель, после чего теряется весь смысл установки SSD).
Если рассматривать этот вопрос в частности, то Kingston, например, тестирует свои продукты в распространенных пользовательских сценариях еще на этапе изготовления устройств. А это в свою очередь позволяет добиться максимальной стабильности работы накопителя при будущем домашнем использовании. Беспокоиться о скором выходе накопителя из строя попросту нерационально, потому что производитель заранее побеспокоился об этом.
СОВЕТ: Не тратьте время на оптимизацию SSD-накопителей! Ни один из твиков не улучшит быстродействие вашего накопителя, а некоторые и вовсе вредны для работы накопителя: они вызывают тормоза, снижение быстродействия и прочие накладки в работе устройства. Да, в Интернете есть много руководств по улучшению работы твердотельных накопителей, но мы не рекомендуем следовать большинству из них. Windows 7, 8 и 10 автоматически проведут необходимую оптимизацию.
Обратите внимание, что, начиная с Windows 7, операционная система автоматически включает TRIM для всех накопителей, которые она определяет, как твердотельные, и самостоятельно отключает для них дефрагментацию. Кроме того, Windows 7, 8 и 10 автоматически отключают службу SuperFetch для высокоскоростных твердотельных накопителей. Как итог: вам не нужно ничего настраивать вручную — Windows сама сделает все, что нужно для грамотной работы SSD.
Заключение
Жесткий диск очень чувствительное к тряскам и ударам устройство и поэтому требует к себе очень внимательного отношения. Диски, произведенные год, полтора назад, имели очень не большую удароустойчивость (на уровне 60-100G), поэтому некоторые из вас, наверное, только сейчас видят на своем «винте» результаты удара произведенного год назад, о котором вы даже и не подозревали.
Купив винчестер, обратите внимание на появившиеся сбойные кластеры в течение гарантийного срока, и если появился хотя бы один - срочно меняйте. И не поддавайтесь ни на какие убеждения продавцов по поводу того, что один два нечитаемых кластера — это в пределах нормы. Появление битых кластеров неизбежно приведет к появлению новых и новых, вплоть до выхода винчестера из строя. Вопрос только в том, насколько долго он протянет.
Решение
Одним из возможных решений проблемы может явиться осторожность и квалифицированность людей обращающихся с накопителями. Но таким способом проблему решить тяжело, т. к. даже за рубежом, более 30% жестких дисков устанавливаются в компьютеры не подготовленным персоналом вне фирм производителей компьютеров. В России этот процент гораздо выше. Более того, очень много случаев, когда ударные воздействия являются следствием случайности, а не халатности.
Таким образом, решение данной проблемы должно реализовываться через повышение ударной стойкости самого накопителя. В последнее время производителя накопителей разработали целый ряд недорогих и эффективных технологических решений по повышению ударной стойкости и надежности продукции и к нашему счастью, теперь это решение не ограничивается надписью «Handle with care!» на корпусе.
Посмотрим, что же предлагают нам основные производители.
Seagate
Технология GFP
Технология GFP (G-force protection) компании Seagate объединяет в себе ряд технологических решений направленных на улучшение нерабочей ударостойкости носителей. Эта технология обеспечивает большую степень защиты таких компонентов жестких дисков как: двигатель и подшипник вращения дисков, головки, гибкие держатели головок и диски.
Уменьшив массу и размеры головок, а так же увеличив величину клиренса между держателем и диском, инженеры компании заметно уменьшили кинетическую энергию этих компонентов приобретаемую ими в процессе удара. А значит, у головок становится меньше шансов произвести шлепок по диску в момент внешнего воздействия. Seagate также уделила внимание защите и прочности подшипников вращения дисков и узлу крепления дисков в пакете.
Дефекты возникающие в подшипнике (см. рис. 6) ведут к повышенной шумности и вибрациям винчестера, что к конечном итоге может привести к отказу двигателя.
Проскальзывание дисков в узле крепления происходит достаточно редко, но даже если это и происходило в результате удара, то жесткие диски семейства Barracuda и Cheetah всегда имели способность работать с проскользнувшим диском благодаря встроенной системе коррекции головок на каждый оборот диска (once per revolution compensation — OPR). Сервосистема диска использует OPR для определения величины, на сколько сдвинут диск от своего первоначального положения, и в соответствии с этим корректирует положение головок, так чтобы положение головки соответствовало записанной на диск дорожке. В технологии GPS применена улучшенная система OPR, что вдвое увеличивает способность сервосистемы обслуживать сдвинутые диски.
Технология GPS будет применена на новейших высокопроизводительных накопителях Seagate Barracuda 18LP/36/50 и Cheetah 18LP/36. В целом применение GPS позволит, по мнению производителя, увеличить сопротивляемость ударным воздействиям на 30% для дисков Barracuda и на 40% для семейства Cheetah.
Проблема вторая: отключение файла подкачки
В продолжении истории про излишнюю оптимизацию, давайте рассмотрим самые сюрреалистичные советы по «снижению нагрузки» на SSD-накопитель. Некоторые пользователи осознанно идут на отключение файла подкачки, полагая, что у них и без того достаточно оперативной памяти. Напомним, что файл подкачки используется для хранения данных, которые оперативная память помещает в виртуальную в случае своего переполнения. Например, если у вас есть программа, свернутая в течение длительного времени, и она ничего не делает, ее данные могут быть перемещены из ОЗУ в файл подкачки.
СОВЕТ: Не нужно отключать файл подкачки! Без него некоторые программы просто не будут работать должным образом: они могут начать сбоить или вообще отказываться запускаться. Имейте в виду — если у вас много свободной оперативной памяти, Windows автоматически отдаст ей предпочтение, поэтому файл подкачки ничего не замедлит. Да, в теории его наличие может привести к большему количеству операций записи на ваш SSD и занять на нем определенное место, но это не проблема для современных SSD. К тому же Windows автоматически управляет размером виртуальной памяти.
Проблема пятая: прошивка контроллера не обновляется
Центр обновления Windows автоматически обновляет драйверы оборудования, независимо от того, хотите вы этого или нет, поэтому вам не нужно искать новые версии драйверов с веб-сайта производителя материнской платы, чтобы добиться улучшения производительности и повышения стабильности работы. А вот с прошивками контроллеров ситуация может обстоять иначе.
Обратите внимание, что многие производители SSD-накопителей предлагают собственные утилиты для обслуживания своих SSD. Например, у Kingston — это Kingston SSD Manager. С помощью этой утилиты вы буквально в один клик можете проверить, не появилась ли свежая прошивка для контроллера вашего накопителя, и точно так же в один клик установить ее, ничем не рискуя.
Стоит отметить, что Kingston не часто выпускает обновления прошивок своих SSD, так как производитель выводит на рынок уже готовое решение, не нуждающееся в постоянном «допиливании», как, например, компьютерные игры, которые получают уймы патчей уже в первые дни релиза.
СОВЕТ: Держите свой SSD в актуальном состоянии! Понятное дело, что микро-ПО можно и не обновлять, не принимая во внимание рекомендации производителей, но в таком случае вы лишите себя дополнительных возможностей и улучшений, которые привносятся в работу накопителя с подобными апдейтами: исправление багов, улучшение совместимости, повышение производительности, снижение энергопотребления (что важно для ноутбуков) и т.п.
Что такое SSD Endurance (TBW)?
В технических описаниях современных SSD можно встретить информацию о количестве информации, которую физически можно записать на диск. Такая информация часто представляется числом суммарно записываемой информации в ТБ (терабайтах) или же в объеме дневной записи на диск в течении определенного срока, как правило, срока гарантии, предоставляемого производителем на данный диск. К примеру, для моего текущего диска Transcend 256GMTS800 производитель заявляет 280 TBW, что говорит о том, что диск можно полностью перезаписать примерно 1000-1100 раз. Где же тут 3000 циклов для ячеек памяти? От того и 1000 вместо 3000, что при расчетах производитель учел какой-то свой раcчетный показатель усиления записи, который составил примерно 2,75.
На самом же деле, декларируемая производителем величина – это всего лишь теоретически гарантированная величина, которую выдержит диск в течении действия гарантии производителя. У большинства производителей гарантия, помимо времени, привязывается к величине Endurance (TDW) и при ее превышении гарантия прекращает свое действие, даже если не прошел установленный гарантийный срок. Это дает основание ожидать, что реальный объем данных может быть выше, что неоднократно подтверждалось реальными эксплуатационными тестами и отчеты о которых есть на просторах Интернета. Хотя в конечном виде во многом зависит от условий и типа записываемых данных.
При этом, даже отталкиваясь от предложенных производителем TDW давайте прикинем, как долго может прослужить диск. Вернусь к своему диску и определю объем текущей перезаписанной на него информации, воспользовавшись фирменной утилитой SSD Scope и данными SMART с устройства.
Выделенный показатель показывает объем записанных данных кратно 32 Мб, т.е. чтобы получить реально записанный объем на диск данных необходимо значение 70052 умножить на 32 Мб. Полученное значение 2241664 Мб = 2241б6 Гб = 2,24 Тб. Срок службы примерно 3 месяца, т.е. порядка 700 Гб в месяц, 23 Гб в день. Специальных оптимизаций под SSD, которые считаю вредными, не проводил, файл подкачки и гибернации не отключал. К тому же последний используется постоянно, т.к. выключаю ноутбук исключительно в гибернацию. Единственно, что выбрал размер файла гибернации на минимальные 40% от ОЗУ, объем которого у меня 12 Гб, следовательно файл гибернации более 5 Гб. В работе использую традиционный офисный набор программ, а так же графические и видео редакторы, которые любят создавать немаленькие временные файлы на системном диске, хотя для хранения медиа файлов используется второй диск HDD.
Какие напрашиваются выводы?
А такие, что ресурс современных SSD далеко не самый актуальный параметр, который должен вас смущать. С большой вероятностью вы захотите его заменить на более быстрое и ёмкое решение прежде, чем исчерпается его ресурс. Для тех же, кто пишет очень много информации на SSD, а это явно не бытовой признак, существуют профессиональные решения, имеющие в разы больший ресурс за несколько большую стоимость.
насколько надежны, боятся ли ударов во время работы, т. е. толчков. Какой принцип работы. Намного ли быстрее загрузится виндовс с такого диска.
- насколько надежны
Вполне надежны. Некоторые работают по 5 лет. Но у них есть минус: ячейки памяти выдерживают меньшее количество циклов перезаписи, чем жесткие диски. В среднем ССД хватает года на 3 (если использовать под винду) .
- боятся ли ударов во время работы, т. е. толчков
-Какой принцип работы
Твердотельные накопители. Т. е. внутри нет механики и ничего не крутится. Одни микросхемы и все.
- Намного ли быстрее загрузится виндовс с такого диска.
Очень намного.
Боятся. Например, швырять их об асфальт не надо - пластины могут треснуть. Но боятся гораздо меньше, чем обычные жесткие диски - в них нет механики, это только платы с микросхемами.
Windows с такого диска загружается в два раза быстрей - стоит ли это затрат на покупку? Я, правда, купил, работой доволен - не хочу отставать от моды.
1. ввиду того что там не движушихся механизмов они надежнее в эксплуатации, особенно в переносном оборудовании, где возможны толчки и небольшие сотрясения.
2. Если на них колоть орехи или ими забивать гвозди, то долго не протянут.
3. Операционка загрузится быстрее - это почувствуете, так как чтениеи запись на этих дисках быстрее.
Если кто читает это спустя 2 года, то:
1. Швыряли об асфальт - ничего.
2. Бросали в стиральную машину, раскручивали, сушили, собирали обратно - ничего.
3. Старт винды за 4 секунды что-то да значит, а открытие браузера с 40 вкладками за секунду - тем более. Переход между локациями в играх моментальный.
4. SSD выдерживают по 500 Тб записи, при обычном использовании это - примерно 50-150 лет. Хотя все утилиты вроде SSDLife уже после 50 Тб показывают, что накопитель мертв. Не нужно на это смотреть. Эти цифры - всего лишь гарантия от производителя, это вовсе не значит, что SSD умрет, как только ему исполнится 5 лет, и на него запишется 50 Тб. Это - официальная гарантия. Не более.
Купи флешку на 2 Гб за 50 рублей, швырни об асфальт с 10 этажа, постирай в машине, потопчи ее ботинком. SSD - те же флешки, только "умнее", быстрее и сделаны на порядок качественнее, если коротко.
Привет, Хабр! Мы уже не раз писали о том, как правильно эксплуатировать SSD-накопители Kingston, чтобы добиться от них максимальной производительности при долгой наработке на отказ. Однако, мы по-прежнему замечаем комментарии, в которых пользователи высказывают мнение о ненадежности SSD-накопителей в целом, а также пишут нам о неудачных опытах их использования.
В последнем случае подобные неудачные покупки заставляют пользователей ПК сомневаться в том числе и в надежности наших устройств. Как итог, за годы существования блога на Хабре у нас накопилось достаточно материала, чтобы взглянуть на проблему эксплуатации SSD с другой стороны. В этот раз мы не будем рассказывать о том «как делать правильно», а наоборот — разберем наиболее частые ошибки, которые допускают владельцы SSD и попытаемся понять, какие из них действительно могут привести к быстрому износу твердотельных решений.
Самое частое описание проблемы, как правило звучит так «поставил в компьютер SSD-накопитель, а через год эксплуатации (а то и раньше) он начал тормозить», или же «скорости чтения/записи оказались заметно ниже заявленных производителем». В чем же кроется причина таких ситуаций?
Кратко о преимуществах SSD перед традиционными HDD:
- отсутствие механических частей и шума от них;
- по той же причине – высокая устойчивость к механическим воздействиям и перегрузкам, чего не скажешь про HDD, которые часто выходят из строя даже при незначительных ударах или падениях;
- высокая скорость считывая данных и стабильность скоростных характеристик независимо от расположения файлов и их фрагментации;
- на порядок более высокие значения показателей случайных операций ввода/вывода IOPS, что наиболее критично для работы операционной системы и приложений;
- более низкое среднее энергопотребление, т.к. при простоях энергия не тратится на вращение шпинделя или перемещение головок, как это происходит в HDD;
- малый вес и габариты.
Дегтя в “бочку мёда” в отношении SSD подливает самый основной недостаток – ограниченный ресурс. Данное ограничение связано с ограниченным количеством циклов перезаписи ячеек применяемой в SSD flash-памяти. В современных носителях данный показатель зависит от используемого типа памяти и составляет в среднем 3000 циклов для MLC и 1000 циклов для TLC ячеек. Много это или мало разберемся немного позже, а пока пару слов о типах ячеек и какие лучше выбрать при покупке.
Наибольшее распространение получили сегодня 2 типа ячеек, о которых я только что упомянул – MLC (Multi-level cell, многоуровневые ячейки памяти) и TLC (Tripple-level cell, трёхуровневые ячейки памяти). TLC более новый тип памяти и фактически их тоже можно назвать многоуровневыми, т.е. MLC, но ввиду существенного отличия в характеристиках используется название TLC, т.к. MLC началось применяться ранее для двухуровневых ячеек. Существует еще SLC (Single-level cell, одноуровневые ячейки памяти) с ресурсом от 100 тыс. циклов и более, но в виду сложности производства и, следовательно, большой стоимости, в чистом виде применяются мало, преимущественно для промышленного применения. Некоторые производители используют небольшой объём SLC в качестве кэша совместно с основной TLC-памятью для продления ресурса последней.
Проблема третья: отключение индексирования или служб поиска Windows
В некоторых руководствах по улучшению быстродействия SSD-накопителей приводится рекомендация, предлагающая отключить службы индексирования, которая ускоряет работу поиска данных на накопителе. Причина, по которой это нужно сделать, до несуразности проста — у вас же SSD, а значит и поиск на нем работает в разы быстрее, чем на традиционном HDD. Однако это не совсем так.
СОВЕТ: Не нужно самостоятельно отключать службы индексирования и поиска. Индексирование создает список файлов на вашем накопителе, чтобы вы могли выполнять мгновенный поиск необходимых данных. Если индексирование отключено, Windows придется сканировать весь SSD-накопитель и заглядывать внутрь файлов, что потребует дополнительного времени и ресурсов процессора. Как итог: у вас появится ощущение, будто твердотельный накопитель совсем не быстр, вопреки обещаниям производителя.
Ударное воздействие и его последствия
Падение жесткого диска (пусть даже с очень небольшой высоты) может вызвать внутренние повреждения в накопителе, несмотря на то, что внешне корпус винчестера выглядит безупречно, и на нем нет следов механического воздействия. Самым безопасным такое воздействия будет, если отказ HDD или наличие ошибок на нем были обнаружены при тестировании на заводе изготовителе. В этом случае, накопитель выбраковывается и на этом его жизненный путь закончен. Это не страшно, т. к. он никогда не поступит в эксплуатацию и на него никогда не будет записана информация. Гораздо хуже, если возникшие неисправности при тестировании себя никак не проявили, и накопитель поступил в продажу. Подобные неисправности опасны тем, что они проявят себя позже, постепенно ухудшая параметры накопителя, они несут угрозу хранящимся на накопителе данным…
-
Удар — это резкое и сильное механическое воздействие на предмет характеризующееся очень малой длительностью. Удары характеризуются огромными ускорениями, которые получает предмет за очень непродолжительное время. Поэтому уровень ударного воздействия, которому подвергнулся предмет, принято измерять в единицах кратных ускорению свободного падения G, равное 9,8 мс2.
-
Рабочая ударостойкость определяет его стойкость к ударам в рабочем состоянии, при которых обеспечивается безошибочность записи/чтения. Рабочая ударостойкость обычно не велика и составляет около 10-15G у старых накопителей и до 70-150 у новейших, собранных с применением технологий защиты. К счастью, накопители, находящиеся в рабочей системе подвергаются ударам очень редко, да и энергия этих воздействий значительно снижается элементами конструкции корпуса компьютера, поэтому повреждения в этом состоянии жесткие диски получают редко.
Чаще всего жесткие диски испытывают ударные воздействия в моменты транспортировок от поставщика к потребителю и в процессе его установки в PC недостаточно квалифицированным или плохо осведомленным персоналом. В России ситуация часто усугубляется тем, что партии винчестеров перевозят неподготовленным для этого транспортом, не предусматривая никаких дополнительных мер защиты на случай столкновения автомобиля или просто резкого торможения. Очень часто фирмы — продавцы комплектующих, при продаже винчестеров передают их покупателю упакованными в одну единственную электростатическую оболочку. А ведь покупателю его еще до дома или до работы везти. И где гарантия, что сам продавец, не стукнул этот винт, а это очень вероятно в таких точках торговли, как радиорынки. Достаточно посмотреть, как там с ними обращаются. Более того, достаточно сильное ударное воздействие жесткий диск может испытать, если случайно ткнуть его монтажным инструментом, например отверткой, стукнув два винчестера между собой или в результате усиленного проталкивания винчестера в его посадочное место в корпусе компьютера… На рисунке 1 показаны наиболее типичные случаи возникновения ударных воздействий на винчестеры и степень их воздействия на жесткие диски. По вертикали — сила воздействия в единицах кратным ускорению свободного падения (G), по горизонтали длительность воздействия.
- шлепок головок;
- проскальзывание и смещение дисков в пакете;
- появление люфта в подшипниках.
Самым распространенным последствием удара в накопителе является «шлепок головок», Рисунок 2. Он происходит когда энергиия удара направлена вертикально или под некоторым углом к горизонтальной плоскости. В этом случае, происходит отрыв магнитой головки от поверхности диска и затем ее резкое опускание на поверхность магнитного диска. В момент соприкосновения, головка врезается в поверхность своей кромкой, положение головки выравнивается и она с силой прижимается к поверхности всей плоскостью. В результате этого диск получает поверхностные повреждения, мельчайшие частички и осколки рассеиваются по поверхности магнитного диска.
Не стоит думать, что эти осколки смогут улететь за пределы диска в виду центробежных сил возникающих при бешеном вращении диска. По причине магнитной природы диска и микроскопического размера осколков, они остануться на диске и ничем их оттуда не убрать. Кроме того, после удара, сама головка может получить физическое повреждение, а ее магнитные свойства резко ухудшаются. На практике данные повреждения проявляются в виде так называемых «битых кластеров». Если просматривать такой диск в программах с визуальным интерфесом типа Norton Speed Disk, то повреждения поверхности проявятся в виде одного или нескольких хаотично расположенных сбойных кластеров. Повреждения вызванные дефектом одной из головок скорее всего проявятся в виде гораздо большего количества дефектных кластеров и в их расположении будет четко отслеживаться некоторая закономерность. Но даже в том случае, если дефекты на диске не проявились сразу после ударного воздействия на накопитель, эти дефекты дадут о себе знать позже (через месяц или даже через год!). Почему? Давате рассмотрим этот вопрос детальней.
На сколько хватит диска SSD?
При упомянутых 700 Гб в месяц несложно посчитать сколько таких месяцев может быть. Разделив декларируемые TBW 280 Тб на 0,7 Тб, получим 400 месяцев, что эквивалентно 33+ годам. Вы уверены, что через такой срок данный диск будет востребован даже если он будет рабочим?
Думаю, что через пару тройку лет наверняка возникнет заменить его на что-то более ёмкое и более производительное.
Для полноты картины, давайте подойдем с другой стороны и оценим сколько мы можем записать информации на диск, даже если он у нас единственный в системе и на него пишутся в том числе и объемные медиа-файлы. Для этого прикинем, что мы планируем использовать диск в течении максимум 5 лет, что при TBW 280 Tb будет эквивалентно 150 Гб в день. Что такое 150 Гб? Это более 12 часов видео FullHD в максимальном качестве, т.е. 6 полнометражных фильмов слитых с Bluray дисков. Вы часто записываете такие массивы данных? А тут каждый день в течении пяти лет.
И это речь о бюджетном носителе, который хоть и имеет не самый маленький ресурс и основан на MLC памяти, все же значительно уступает профессиональным решениям, имеющим куда более внушительные характеристики. Основным же недостатком SSD остается достаточно высокая цена за Гб объема. При этом технологии не стоят на месте и постепенно цена снижается, что делает диски SSD все популярнее с каждым днем. С каждым днем все больше HDD отправляются на полки или во внешние карманы для резервного копирования данных на них.
Проблема шестая: скорость NVMe-накопителя оказалась ниже заявленной
Одна из распространенных проблем, которая возникает при установке NVMe-накопителей в ПК и ноутбуки — недостаточно высокая скорость. И происходит это отнюдь не по вине производителя, а по невнимательности пользователя. Разберемся подробнее: в чем причина ситуации?
Слот M.2 можно встретить на материнских платах с процессорным разъемом LGA 1150 и выше, но на старых системных платах (использующих, например, системную логику восьмой и девятой серии Intel для процессоров Haswell и Broadwell) для передачи данных задействуются только две линии PCI-E 2.0. В итоге мы получаем пропускную способность до 1 Гбайт/с, что вызывает у пользователей недоумение «а где же обещанные производителем скорости в 2-3-4 Гбайт/с?».
В случае с материнскими платами под процессоры Skylake чипсеты материнских плат выделяют от двух до четырех линий PCI-E 3.0 для работы NVMe-накопителей, что позволяет обеспечить пропускную способность на уровне 3,94 Гбайт/с. Но и здесь надо внимательно смотреть с какими еще интерфейсами слот M.2 разделяет полосу пропускания (в этом поможет руководство к материнской плате), иначе возможность урезания скорости NVMe по-прежнему остается вероятной. Не стоит упускать из виду и факт того, что, если для работы накопителя задействованы лишь две линии PCI-E 3.0 — пропускная способность накопителя будет ограничена порогом в 1,97 Гбайт/с
СОВЕТ: Если хотите получить максимальную производительность от своего NVMe-решения, внимательно изучайте спецификации своей материнской платы и самого накопителя.
Quantum
Технология SPS
Технология SPS (Shock Protection System) была разработана в первой половине 1998 года и впервые внедрена в винчестерах серии Fireball EL. Она представляет собой 14 улучшений и технологических решений в конструкции накопителя направленных, прежде всего на поглощение и минимизацию отрицательного эффекта ударов с высокой энергией и коротким временем воздействия. Это явилось результатом долгого и тщательного исследования поведения, взаимодействия конструктивных элементов, нагрузок и их распределения во время удара. Повторимся, самым пагубным последствием таких ударов, является отрыв головки от диска и ее дальнейший резкий шлепок по нему. Решения примененные инженерами Quantum исключают или значительно уменьшают высоту отрыва головки при ударе (Рисунок 3). Основная энергия удара поглощается остальными конструкциями накопителя, что предотвращает шлепок и появление осколков, ведущих к преждевременному старению жесткого диска. На настоящий момент, следующие модели Quantum собираются с применением SPS: VikingII, Fireball EL, Fireball CX, Fireball CR, Fireball Plus KA, Fireball Plus KX, Atlas III, Atlas IV, Atlas 10k, BigFoot TS.
Технология SPS II
Технология SPS II явилась логическим продолжением технологии SPS и была объявлена в 1999 году. Первым жеским диском с такой технологией стал Fireball Ict В то время как, SPS обеспечивала повышенный уровень устойчивости к ударам полученным накопителем в нерабочем состоянии, SPS II дополнительно защищает работающий накопитель от производства записи /чтения в моменты удара и тряски возникающие в случае толчков системного блока работающего компьютера. Вместо записи на диск, данные кэшируются, и будут записаны на диск позже, когда энергия толчка будет поглощена и диск будет в спокойном состоянии. Рисуноки 4 и 5 показывают процесс записи в момент удара на не защищенный и защищенный технологией SPS II диски. На момент написания SPS II используется в трех новейших моделях Quantum — Fireball Ict, Fireball Ict10k и AtlasV.
Читайте также: