Анализ надёжности SSD по сравнению с жёсткими дисками

SSD диски обеспечивают более высокую скорость работы по сравнению с привычными жесткими дисками и имеют массу других преимуществ. Их устанавливают на высокопроизводительные системы, особенно на ноутбуках. Причинами их популярности является также устойчивость к механическим повреждениям и магнитным полям, бесшумность работы, меньшее энергопотребление, отсутствие перегрева. SSD диск представляет собой немеханическое устройство хранения памяти, которое состоит, как и обычная флешка, из микросхем и контроллера. Главным минусом устройства является ограниченность ресурса перезаписи. Рейтинг SSD дисков 2018 года по версии портала Марка.гуру поможет выбрать лучшую модель для компьютера, которая будет справляться со своими задачами на протяжении длительного времени.

Для выбора лучшего и самого надежного SSD диска необходимо провести сравнение по следующим параметрам:

Объем. Ключевая характеристика, показывающая емкость накопителя. Если вы используется его только как системную память, то хватит и небольшого объема. Если же это основной или единственный носитель информации, то лучше выбрать более емкий, но и соответственно дорогой.
Тип. Различают одноуровневый SLC, 3-уровневый TLC и многоуровневый MLC. Первый тип является самым быстрым, но и дорогим. MLC самый распространенный из-за невысокой стоимости, но имеет не очень большой ресурс. TLC самый медленный и дешевый с невысоким ресурсом. Самый современный тип – это многослойная 3D V-NAND, имеющая высокую надежность и лучшие характеристики.
Форм фактор, иначе говоря, габариты. Поскольку SSD чаще используют в ноутбуках, то большая часть моделей имеет значение 2,5 дюйма. Если же вы хотите установить такой диск в ПК вместо жесткого, то можно воспользоваться специальным переходником.
Скорость . Обычно указывается максимальная скорость записи и чтения данных, при этом реальные показатели на практике могут существенно отличаться от заявленных. Также оценивается скорость случайной записи, которая выражается в количестве операций в секунду (IOPS).
Тип подключения . Самым часто используемым является SATA3 с пропускной способностью до 6 Гбит в секунду.
Ресурс. Означает максимальное количество циклов перезаписи. Ограниченность этого показателя является основным минусом твердотельных носителей. Лучшие SSD выдерживают до 10000 циклов, бюджетные – до 3-5 тысяч. Часто выражается в предельном объеме данных и часах наработки.

1 Samsung 850 Evo

Рейтинг SSD дисков открывают твердотельные накопители серии 850 Evo, они признаны лучшими для ноутбука и компьютера за использование самых современных технологий, обеспечивающих высокую скорость записи и долговечность. По сравнению с предыдущей 840 версией имеет в два раза большую скорость случайной записи и высокую производительность. Возможный объем достигает 4 Тб. В двух последних интерфейсах доступен режим Rapid, который задействует в качестве кэша четверть оперативной памяти компьютера для ускорения передачи данных.

Фирменная технология Samsung 3D V-NAND предполагает увеличение емкости за счет расположения ячеек в 32 слоя, что позволяет не только увеличить объем памяти, но и обеспечить лучшую скорость и надежность хранения данных.

Параметры:

возможный объем 120, 250, 500 Гб, 1, 2 или 4 Тб;
Sata 3;
540/520 Мб/сек;
до 90000 IOPS;
форм фактор 2,5 дюйма, M2, mSata;
поддержка Trim;
буферная память 512 Мб – 2 Гб в зависимости от емкости;
наработка на износ 1,5 млн. часов.

Преимущества:

высокая скорость записи;
высокая емкость;
надежность хранения данных;
долговечность и износостойкость;
различные варианты размеров.

Недостатков не выявлено.

Средняя цена 23000 за 1Тб.

Цены на Samsung 850 Evo :

2 Toshiba Q300 480GB

Второе место занимает относительно недорогой твердотельный накопитель от Toshiba. Имеет толщину 3 мм, поэтому подходит для установки в ноутбуки. Используется память NAND, 3 бита на ячейку. Главным преимуществом диска, позволяющим ему занимать высокие позиции в рейтинге, является его ценовая доступность при высоких технических показателях.

В оригинальной технологии компании Toshiba реализована технология использования дешевого типа TLC ячеек и кеша SLC, что позволяет повысить производительность.

Параметры:

480 Гб;
550/520 Мб/с;
Sata 3;
до 83000 IOPS;
1,5 млн. часов наработки;
поддержка Trim;
2,5”;

Преимущества:

высокая скорость;
хорошая производительность;
привлекательное сочетание цены и качества.

Недостатков не выявлено.

Средняя цена 10 600 рублей.

Цены на Toshiba Q300 480GB :

3 SanDisk Extreme Pro 480 GB

Твердотельный накопитель SanDisk обеспечивает высокую скорость загрузки игр и графических приложений, подходит для компьютеров и ноутбуков. Использование такого диска экономит заряд батареи, исключает перегрев благодаря встроенной функции саморегулирования. С диском поставляется фирменное ПО, которое позволяет в реальном времени отслеживать изменения его характеристик, например, эффективность работы и наполняемость. Диск в отличие от обычных жестких имеет высокую устойчивость к вибрациям и ударопрочность.

Технология nCache Pro повышает производительность и быстродействие за счет двухуровневой системы кеширования небольших файлов. Крупные файлы объединяются в буфере в общий массив данных перед записью в основную флеш память.

Параметры:

480 Гб;
550/515 Мб/с;
Sata III;
MLC память;
2,5”;
до 100000 IOPS.

Преимущества:

хорошая производительность;
10-летняя гарантия от производителя;
подходит для ноутбуков.

Недостатки:

невысокая скорость записи по сравнению с аналогами;
иногда встречаются бракованные экземпляры.

Средняя цена 19600 рублей.

Цены на SanDisk Extreme Pro 480 GB :

4 Kingston KC400 SSDNow

SSD диск Kingston работает в 15 раз быстрее обычного жесткого диска, имеет высокую надежность и обеспечивает защиту данных благодаря памяти NAND. Накопитель может устанавливаться в ноутбуки или настольные ПК. В модели реализована технология выравнивания износа, благодаря которой разница между самыми часто и наиболее редко используемыми блоками составляет не более 2%. Также присутствует интеллектуальная функция очистки памяти, увеличивающая срок службы.

Параметры:

емкость 128, 256 Гб и 1 Тб;
550/530 Мб/с;
MLC память;
SATA 3;
2,5”;
до 89000 IOPS.

Преимущества:

выбор емкости;
хорошая скорость;
современные технологии продления срока службы.

Недостатки:

по некоторым отзывам есть сложности в обновлении прошивки.

Средняя цена 26 тысяч рублей.

Цены на Kingston KC400 SSDNow :

5 WD Blue SSD 1TB

На пятом месте рейтинга SSD накопитель внушительной емкости от WD. Он имеет толщину 7 мм и металлический корпус, подходит для использования в ноутбуках. Диск обеспечивает хорошую скорость и специально разработан для многозадачности, гарантируя быструю работу одновременно в нескольких приложениях.

Параметры:

250, 500 Гб и 1 Тб;
545/525 Мб/с;
Sata 3;
2,5” и М2;
ресурс 400 TBW;
1,75 млн. часов наработки;
до 80000 IOPS.

Преимущества:

большая емкость;
два варианта форм-фактора;
удобное программное обеспечение;
быстродействие и надежность.

Недостатки:

сравнительно невысокий ресурс;
более короткая гарантия, чем у конкурентов.

Средняя цена 20100 рублей.

Цены на WD Blue SSD 1TB :

6 PNY CS2211 240GB

Твердотельный накопитель PNY обеспечивает высокую производительность при загрузке игр и передачи файлов большого объема. Идеально подходит как замена системного жесткого диска для геймеров и при работе с видео в разрешении 4К. Характеризуется низким энергопотреблением, быстрой работой с мультимедиаконтентом и в условиях многозадачности.

Имея толщину 7 мм, дополняется идущей в комплекте накладкой, позволяющей устанавливать его в местах креплений 9,5 мм.

Параметры:

240, 480 и 960 Гб;
560/547 Мб/с;
SATA 3;
до 95000 IOPS;
MLC NAND;
2,5”.

Преимущества:

хорошая скорость;
надежность;
программное обеспечение в комплекте.

Недостатков не выявлено.

Средняя цена 8200 рублей.

Цены на PNY CS2211 240GB :

7 OCZ ARC 100 240GB

Накопитель ARC 100 является представителем бюджетного сегмента, при этом использует технологические наработки более дорогих моделей из предыдущих серий. Это экономичное решение для пользователей, основанное на проверенном временем инструментарии. Выполнен в металлическом 7мм корпусе.

В основе модели контроллер Barefoot 3 M10, поддерживающий устойчивую производительность в течение всего срока службы диска. Также благодаря нему достигнута быстрая работа с плохо сжимаемыми данными, например, видеофайлами, архивами, игровыми установочными пакетами.

Параметры:

120, 240 и 480 Гб;
490/450 Мб/с;
SATA 3;
до 80000 IOPS;
ресурс 21,9 TBW;
2,5”.

Преимущества:

надежность;
хорошо сохраняет производительность в течение срока службы;
доступная цена.

Недостатки:

невысокая скорость.

Средняя цена 6200 рублей.

Цены на OCZ ARC 100 240GB :

8 Kingston HyperX Savage 480 GB

Накопитель Kingston обеспечивает повышение скорости работы всей операционной системы и сохранение своих характеристик в том числе и при заполнении емкости. Модель отличает яркий дизайн в стиле современных игровых компьютеров. Тонкий корпус 7 мм делает возможным его установку практически в любой ноутбук или ПК. Производитель предлагает гарантию 3 года и бесплатную поддержку.

В комплекте может поставляться 3,5” корпус, переходник на крепление 9,5 мм, внешний карман с USB 3.0, а также все необходимые монтажные винты, что позволяет легко заменить стандартный жесткий диск.

Параметры:

240, 480 и 960 Гб;
2,5”;
SATA 3;
520/500 Мб/с;
до 88000 IOPS;
наработка 1 млн. часов;
416 WPD.

Преимущества:

хорошая производительность;
качественная сборка;
много переходников в комплекте;
надежность.

Недостатки:

средние ресурс и скорость;
частые ошибки;
для корректной работы иногда требуется обновление прошивки.

Средняя цена 13300 рублей.

Цены на Kingston HyperX Savage 480 GB :

9 WD WDS250G1B0A

Используемый в модели контроллер Marvell улучшает энергосбережение, поэтому рекомендуется к использованию на ноутбуках. Также им поддерживается шифрование данных, благодаря чему обеспечивается надежность работы. SSD имеет хороший ресурс и оптимизирует расположение данных, позволяет работать с несколькими приложениями высокой ресурсоемкости одновременно.

Модель сертифицирована на совместимость с широким ассортиментом ноутбуков и настольных компьютерах, в том числе может использоваться на современных тонких ультрабуках.

Параметры:

250 Гб;
2,5 или M2;
SATA 3;
100 TBW;
540/500 Мб/с.

Преимущества:

универсальность;
надежность;
фирменное ПО;
качественная сборка.

Недостатки:

частые ошибки;
по некоторым отзывам реальная скорость намного ниже заявленной.

Средняя цена 6500 рублей.

Цены на WD WDS250G1B0A :

10 Transcend SSD370

Максимально возможная емкость в линейке модели SSD370 достигает 1 Тб. Кроме достаточно высокой скорости и хорошего ресурса диском поддерживается и ряд дополнительных функций. В частности, интеллектуальная система управления блоками, защита от резкого отключения питания, TRIM, минимизация износа. Для модели характерна высокая устойчивость к вибрации, тряске, ударостойкость. Производителем дается трехлетняя гарантия, а также бесплатный программный продукт SSD Scope. С его помощью можно отслеживать состояние диска, повышать эффективность его работы и предупреждать появление проблем. В комплекте 3,5 мм скоба для монтажа диска в настольный ПК.

Режим DevSleep позволяет полностью отключать электропитание в режиме ожидания, при этом сохраняя способность к быстрому включению за доли секунды. Это актуально при использовании в ноутбуках для повышения длительности работы от батареи.

Параметры:

емкость до 1 Тб;
2,5”;
SATA 3;
570/470 Мб/с.

Преимущества:

хорошая емкость;
адаптер в комплекте;
много дополнительных функций по оптимизации и продлению срока службы;
фирменное ПО.

Недостатки:

невысокий ресурс;
встречается брак;
высокая цена за модели повышенной емкости.

Средняя цена 5500 рублей за 128 Гб, 33760 - за 1 Тб.

Цены на Transcend SSD370 :

11 ADATA Premier SP550

Модель представлена в различных вариантах емкости, самым бюджетным из которых является 128 Гб, одним из наиболее популярных – 480 Гб. В диске SSD реализована технология исправления ошибок, обеспечивается целостность данных и неплохой срок службы. Тонкий 7мм корпус позволяет использовать его в ноутбуках и ультрабуках.

Параметры:

480 Гб;
560/510 Мб/с;
SATA3;
2,5”;
до 75000 IOPS.

Преимущества:

сравнительно невысокая стоимость;
хорошая скорость;
качественная сборка.

Недостатки:

дешевая память TLC.

Средняя цена 12500 рублей.

Цены на ADATA Premier SP550 :

Заключение

Первое сомнение при покупке SSD диска обычно вызвано его ограниченным сроком службы. Самые современные модели, использующие новейшие технологии, обеспечивают гарантированно долгую стабильную работу. Но цена этих представителей передовых брендов часто неподъемная. Такие SSD рекомендуется геймерам и людям, профессионально работающим с графикой и видео. Накопители повышенной емкости также имеют высокий ценник. Для повседневного использования рекомендуется выбрать небольшие MLC диски, а при невысоких нагрузках можно ограничиться и более дешевыми TLC. У них меньше ресурс и производительность, поэтому рекомендуется использовать специальные утилиты для отслеживания состояния памяти и своевременной ее замены.

Многие пользователи грезят о том, чтобы их ПК откликался и запускал приложения так же быстро, как, например, современные смартфоны и планшеты. А путь к исполнению этого желания лежит, как правило, не через более мощный ЦП и даже не через оперативную память большего объема. Наилучший результат приносит замена нерасторопного HDD (или старого SSD) на действительно быстрый твердотельный накопитель.

Мерилом всех вещей в этом отношении являются модули с интерфейсом M.2, работающие по спецификации NVMe. Шина PCI Express и специально предназначенный для подключенных по ней твердотельных накопителей протокол передачи данных прорывают все ограничения, из-за которых обычные твердотельные накопители с поддержкой SATA не могут развить скорость выше 550 Мбайт/с и которые представляют узкое место при параллельных запросах на многоядерных системах.

Твердотельные накопители SATA на 2,5 дюйма
Обычные твердотельные накопители в форм-факторе дисков 2,5 дюйма в большинстве случаев являются единственным вариантом для ноутбуков и старых ПК

Но такие SSD, как правило, заметно дороже, чем твердотельные накопители с SATA-подключением и требуют наличия современной материнской платы. Далее мы расскажем, для каких компьютеров подходит тот или иной тип дисков и насколько велика разница в скоростях на практике. Затем мы приводим результаты тестов твердотельных накопителей, работающих по протоколу NVMe, и в заключение советуем, как проще всего перенести систему со старого HDD или SSD на новый.

Выбор лучшей технологии: NVMe или SATA

Выбор типа накопителя зависит от системы, которую вы намерены переоснастить. Большинство ноутбуков (прежде всего старые) оснащены только одним разъемом SATA и отсеком для жесткого диска. В таком случае диск можно заменить только 2,5-дюймовым SATA SSD (см. ). Это же касается и большинства ПК вплоть до поколения Intel Broadwell, даже если на некоторых дорогих материнских платах предусмотрен слот M.2 (в нем наряду с линиями PCIe может использоваться и SATA с характерными для него ограничениями). Если современного слота M.2 на плате нет, можно подключить модуль форм-фактора M.2 к слоту PCIe через адаптер.

Адаптер M.2–PCIe
Простые недорогие адаптеры (от 300 руб.) позволяют использовать накопители M.2 в слотах PCIe на ПК. Чтобы можно было загружаться с них, в BIOS UEFI должна быть предусмотрена поддержка NVMe

Если вы собираетесь использовать твердотельный накопитель NVMe в качестве системного диска, то в UEFI должна быть поддержка загрузки с NVMe - убедиться в этом следует на сайте производителя материнской платы (опция NVMe Boot). В противном случае можно использовать SSD в качестве дополнительного диска под управлением Windows, но оправданно это будет только в отдельных случаях.
Слот M.2 стал широко использоваться в платформах, начиная с поколения Skylake (сокет LGA 1151) - информацию можно найти в технических характеристиках платы. Но будьте внимательны: M.2 - это в первую очередь обозначение форм-фактора карты (22×80 мм).

Их существует два типа. Модуль M.2 с так называемым ключом «B» поддерживает обычную технологию AHCI, которая используется для подключения накопителей по интерфейсу SATA. Подобные диски называются так же, как их 2,5-дюймовые аналоги SATA (например: Crucial MX300 M.2, Samsung SSD 850 Evo M.2) и по скорости от них не отличаются. Их преимущество в том, что с этими накопителями проблем с совместимостью или драйверами не возникает, и даже установка Windows 7 происходит без проблем.

Если на материнской плате ПК или ноутбуке предусмотрен слот M.2, оптимальным будет решение установить в него высокоскоростной SSD с поддержкой спецификации NVMe

Модуль же с ключом «M» и поддержкой протокола NVMe может использовать до четырех линий PCIe 3.0. Большинство современных материнских плат и многие ноутбуки оснащены слотами с заглушкой в позиции «M», то есть в принципе совместимы с дисками NVMe. Но в любом случае перед покупкой накопителя с поддержкой NVMe следует изучить документацию производителя и непременно принять во внимание следующее: первоначально установить ОС Windows 7 на диск NVMe сложно. Если же Windows 7 уже установлена на дооснащаемый компьютер, то можно перенести систему на твердотельный накопитель NVMe.

В первое время существования твердотельных накопителей из-за их ограниченных возможностей и высокой стоимости было популярно использовать параллельно один небольшой SSD под ОС и один HDD под файлы. Сейчас этот вариант, как и прежде, имеет право на существование, но из-за снижения цен на твердотельные накопители он теряет привлекательность. Самая выгодная цена за один гигабайт в настоящее время - у твердотельных накопителей SATA емкостью около 1 Тбайт: эти модели можно купить от 17 000 рублей. Для десктопов и ноутбуков со слотом M.2 и отсеком 2,5 дюйма оправдано также сочетание твердотельного накопителя под ОС и программы и HDD большой емкости под файлы.

NVMe против SATA: основные отличия
Интерфейс SATA был разработан для последовательного доступа к HDD. Протокол NVMe обеспечивает параллельный доступ к SSD

С другой стороны, разница в цене на новый терабайтный жесткий диск (около 2500 рублей) и 256-гигабайтный твердотельный накопитель (около 5500 рублей) с одной стороны и терабайтный SSD (от 17 000 рублей) - с другой пока достаточно велика, поэтому вариант с двумя дисками все еще актуален. Однако некоторым пользователям удобнее, когда ОС, программы и файлы находятся на одном накопителе.

Перед владельцами современных систем, желающими перейти на SSD NVMe, стоит выбор. С одной стороны, существуют высокопроизводительные и дорогие SSD-накопители (например, линейки Samsung 960), которые полностью используют потенциал NVMe. С другой стороны, Intel предлагает серию NVMe-накопителей под названием 600p, которые интересны оптимальной стоимостью гигабайта памяти, соотносимой с ценой за гигабайт накопителей с интерфейсом SATA, а их скорость в зависимости от сценария использования колеблется от «значительно более высокой, чем SATA» до «ниже, чем SATA».

NVMe против SATA: практические аспекты
Преимущества в скорости диска NVMe (Samsung) отражаются и при запуске программ. При копировании на SSD стандарт NVMe заметно превосходит современный (Crucial) и старый (Intel) диски SATA

Практическое сравнение SSD разных типов

Скорость передачи данных и значения IOPS накопителей NVMe «на бумаге» впечатляют. Но какие преимущества у этих накопителей в действительности? В первую очередь в чисто внешнем сравнении с 2,5-дюймовыми SATA-накопителями обращает на себя внимание практичность форм-фактора: модуль M.2 аккуратно располагается прямо в слоте материнской платы, тогда как SATA требует использования в корпусе ПК кабеля питания, который главным образом и мешает. Для того, чтобы наглядно показать преимущества в скорости, мы сравнили три твердотельных накопителя: раннего поколения из семейства Intel Postville, современного Crucial MX300, а также сверхскоростного с поддержкой NVMe Samsung 960 Evo 500 GB.

В десять раз больше скорости, чем у HDD
Твердотельные накопители на NVMe (здесь: Toshiba OCZ RD400 256GB) читают и записывают очень быстро - это демонстрирует специальное тестовое ПО

Преимущество в скорости должно было проявиться еще во время загрузки ПК, но в процессе практического тестирования мы натолкнулись на препятствия. В качестве платформы M.2/NVMe у нас была только новейшая система AMD Ryzen, материнская плата которой с момента включения до приведения десктопа в готовность потратила целых 25 секунд на инициализацию UEFI. И это несмотря на все оптимизированные под увеличение скорости параметры: Windows 10 была установлена в режиме UEFI (то есть и установочный носитель, и твердотельный накопитель инициализировались как поддерживающие стандарт GPT), технология UEFI была настроена на поддержку Windows 10 и быструю загрузку и т. д.

Следующие обновления UEFI должны сократить паузы. Для NVMe-накопителя Samsung чистое время загрузки Windows составляет 8,6 секунды. Современному SSD с SATA (Crucial) требуется на 33% больше времени, а накопителю Intel Postville из-за невысокой скорости передачи данных - вообще вдвое больше. Другими словами, при повседневном использовании разница довольно ощутима.

Высокая скорость копирования NVMe

Особенно яркими оказались отличия во время копирования на накопители папки с программами. При параллельном чтении и записи накопитель NVMe продемонстрировал свои несравненные возможности многозадачности, достигнув скорости, в три и четыре раза превышающей показатели современного и старого SATA-накопителей соответственно. Но тем удивительней оказалось небольшое преимущество NVMe при установке LibreOffice.

Задержка загрузки BIOS/UEFI
Операционная система должна быть установлена в режиме UEFI, а сам UEFI должен быть правильно настроен, чтобы система быстро загружалась

После вызова установочного пакета MSI с параметром «/passive» сразу начинается процесс установки без запросов, причем оба современных накопителя по скорости заметно оторвались от старенького Intel - 23 секунды у Crucial и 22,2 секунды у Samsung против 38,7 секунды у Intel. При сканировании при помощи Защитника Windows копии папки «Программы» вообще обнаружилось, что силы накопителей равны - даже невысокую скорость старого накопителя SATA Защитник использует в незначительной степени.

Высокопроизводительный восьмиядерный ЦП Ryzen как узкое место можно исключить. Но в процессе дальнейшего тестирования выявилось, что если SATA-накопитель полностью занят сканированием, то система выполняет другие запросы (например, запуск программ) со значительной задержкой. Система же с накопителем на NVMe продолжает откликаться незамедлительно. Из-за этой ощутимой плавности и перспективности технологии мы рекомендуем приобрести накопитель, который работает по спецификации NVMe - конечно, при условии совместимости с системой.

Именно поэтому в следующей части статьи мы подробно расскажем о результатах тестирования NVMe-накопителей, проведенного в тестовом центре Chip. Но даже если вы хотите сэкономить или ваша система не совместима с накопителями M.2 с поддержкой NVMe, современный твердотельный накопитель с интерфейсом SATA вам не помешает, тем более что они стоят относительно недорого.

На высоких скоростях: испытание накопителей NVMe на выносливость

Если от диска требуется прежде всего высокая скорость передачи данных, тогда это должен быть твердотельный накопитель, работающий по протоколу NVMe. Если поначалу на рынке было представлено совсем небольшое количество подобных моделей (причем недешевых), то в настоящее время выбор стал значительно более разнообразным. Свои модели предлагают даже мелкие поставщики. Наше тестирование покажет, какая модель оптимально подходит для выполнения определенных задач. Мы решили ограничиться моделями для слота M.2. Они предпочтительнее экзотических дорогих карт PCIe, поскольку их можно установить на материнские платы и в ноутбуки как в слот M.2, так и через адаптер в слот PCIe.

Накопители NVMe: разные контроллеры
Производительность твердотельных накопителей NVMe во многом зависит от используемого контроллера. Наибольший потенциал предлагает Samsung Polaris с пятью ядрами на архитектуре ARM. Чип Silicon Motion накопителя Intel 600p (на рисунке) экономичен и доступен, но это один из самых медлительных контроллеров

Технические вопросы: контроллер и флеш-память

Задачи управляющего элемента твердотельного накопителя - контроллера - заключаются в обмене данными с процессором ПК по интерфейсу PCIe, а также в произведении записи в ячейки памяти и считывании из них данных. Его производительность играет особую роль при работе с большими объемами данных и параллельном доступе на чтение и запись. Наш тест охватывает широкий ассортимент современных накопителей с пятью различными типами контроллеров.

Обновление программного
обеспечения
Помимо мощного аппаратного обеспечения важное значение имеют также хорошие драйверы и обновления прошивки, с чем крупные производители справляются лучше всех других

Samsung разрабатывает и производит не только микросхемы памяти, но и собственные контроллеры с пятиядерным процессором на микроархитектуре ARM - самым мощным из тестируемых, который практически по каждому бенчмарку постоянно выдает высокие результаты. Накопители Corsair и Patriot с контроллером Phison по скорости чтения и передачи данных, а также количеству выполняемых операций в секунду конкуренцию Samsung составить могут - но, тем не менее, скорости записи у них оказались гораздо ниже. Однако эта разница при работе на домашнем десктопе или игровом ПК будет заметна в крайне редких случаях. В этот ряд устройств с производительностью и пометкой «очень хорошо» попадает также Toshiba OCZ RD400 с контроллером Toshiba, который обнаруживает сходство с чипом Marvell.

В нашей таблице ниже Toshiba прослеживается видимый и ощутимый отрыв в общей оценке, которая исходит в первую очередь из производительности: накопители с контроллерами Marvell и Silicon Motion (начиная от Plextor и до WD) отстают на добрых десять баллов от предыдущей позиции. Но следует учесть, что по крайней мере цена за один гигабайт у них значительно ниже. Тем не менее Plextor слишком маломощен для своей цены за гигабайт.

Поэтому выгодным предложением становится Intel 600p, стоимость гигабайта которого находится на уровне накопителей SATA - правда, характерную для накопителей NVMe производительность этот диск выдает совсем ненадолго. Дело в следующем: Intel использует многоуровневую технологию флеш-памяти Triple Level Cell, в ячейке которой хранятся три бита. Поскольку эта технология более сложная, чем обычно используемая двухбитовая память Multi Level Cell, процесс записи проходит медленнее. Чтобы исправить ситуацию, Intel 600p задействует определенную часть ячеек под SLC-кеш (Single Level Cell - однобитовая одноуровневая ячейка), который заполняется очень быстро.

Твердотельные накопители
для слотов PCIe
Накопители NVMe в виде карт PCIe,
например, Zotac Sonix (на рисунке)
или Intel 750, тоже характеризуются
высокими скоростями, но стоят дороже, чем модули M.2

Все поступающие данные сначала оказываются здесь, а потом постепенно сохраняются в стандартную TLC-память. Пока этот трюк срабатывает, Intel по скорости достигает уровня NVMe-накопителей. Но как только объем данных увеличивается, кеш перестает справляться. В этом случае кеш приходится высвобождать (а это весьма трудоемкий процесс), и только потом он сможет принять новые данные. А поскольку это перегружает контроллер, кеш, который сам по себе является оправданным решением, превращается в узкое место, а скорость работы снижается до уровня ниже накопителя SATA.

Флеш-память: MLC, TLC и другая

Твердотельные накопители используют флеш-память различной плотности записи, которая зависит от ступени развития технологии.

> SLC (Single Level Cell) - самая быстрая и надежная флеш-память. Каждая ячейка хранит один бит. В настоящее время SLC используется или в очень дорогих дисках, или в в качестве быстрого кеша.

> MLC (Multi Level Cell) - память с несколькими уровнями заряда, хранящая два бита на ячейку.

> TLC (Triple Level Cell) с большим количеством уровней заряда сохраняет по три бита на ячейку, из-за чего работает медленнее и оказывается чувствительнее, чем MLC.

> 3D-MLC или 3D-TLC означает, что ячейки располагаются не только в одной плоскости, но еще и слоями. Трехмерная структура обеспечивает более высокую плотность и надежность записи и более короткую линию передачи данных, а значит, и более высокую ее скорость.

Проблема нагрева и узкое место памяти

Последняя проблема не касается накопителей, которые используют технологию MLC на постоянной основе. Но зато им угрожают неприятности из-за нагрева. Долгий процесс записи доводит контроллер до максимально возможной температуры, а на небольшом модуле с чисто пассивным охлаждением тепло не может быть отведено эффективно, и поэтому контроллер убавляет скорость, чтобы охладиться. Но в повседневной эксплуатации вряд ли такое будет часто случаться: Corsair MP500 480 GB демонстрирует такое резкое падение после примерно 50 секунд непрерывной записи на максимально возможной скорости - а благодаря высокой скорости передачи данных этот промежуток времени соответствует записи 64 Гбайт.

Скорость передачи данных: недостатки при записи
При чтении Corsair едва заметно вырывается вперед, а доступный Intel почти не отстает. При записи картина совершенно другая

Компания Samsung сама разрабатывает и производит память и контроллеры, поэтому ее продукция обходит большинство соперников. В ее модулях используется технология трехмерной флеш-памяти, которая позволяет располагать ячейки не только в плоскости, но еще и слоями, благодаря чему сокращается длина линий передачи данных и повышается ее скорость. Версия MLC (два бита на ячейку) предназначена для дорогих моделей 960 Pro, которые рассчитаны на то, чтобы выдерживать даже высокие нагрузки на рабочих станциях или серверах. Модели 960 Evo работают на более дешевой версии трехмерной памяти TLC (три бита на ячейку), их скорость ощутимо ниже, и поэтому, как и Intel, Samsung прибегает к SLC-кешу.

На 500-гигабайтном Evo очень хорошо заметно, когда SLC-кеш переполняется: через 11 секунд, или примерно 20 Гбайт, записи (несжимаемых данных) скорость падает с 1800 максимально возможных до 630 Мбайт/с. Эта скорость остается фиксированной, что говорит о том, что данные затем сохраняются прямо в трехмерную TLC-память. На 960 Evo с емкостью 1 Тбайт предусмотрен SLC-кеш большего объема и в два раза больше модулей памяти, на которые накопитель умеет записывать одновременно.

Диски с памятью TLC заметно медленнее
Часть памяти TLC-дисков отводится под быстрый SLC-кеш. Когда он переполняется, скорость заметно снижается

Фактически накопитель удерживает скорость на уровне 1800 Мбайт/с примерно в два раза дольше (23 секунды), а затем она снижается до уровня, примерно в два раза превышающего минимальную скорость модели емкостью 500 Гбайт. Но и в этом случае нужно копировать десятки гигабайтов данных из источника, скорость которого соответствует или превышает скорость твердотельного накопителя NVMe, чтобы достичь узкого места памяти - а это в обычном использовании едва ли когда-нибудь произойдет.

Застой тепла в форм-факторе M.2
В процессе интенсивной записи под долгой нагрузкой доступные накопители M.2 нагреваются и сбрасывают скорость, но Samsung Pro это почти совсем не касается

Будущее твердотельных накопителей

Как показывают выпущенные и анонсированные продукты, новые виды памяти открывают новые возможности использования дисков.

> Intel Optane - название технологии для дисков M.2, работающих на новой памяти 3D XPoint с мгновенным откликом. Модули Optane, однако, предназначены не для использования в качестве накопителей, а как быстрый кеш для часто используемых файлов, хранящихся на HDD или SSD.

> Samsung Z-NAND - следующий этап развития флеш-памяти. Накопитель с памятью Z-NAND емкостью 800 Гбайт обещает скорость до 3,2 Гбайт/с и 750 000 операций ввода/вывода в секунду. Правда, когда он выйдет, пока неясно.

Сервис и условия гарантии

Если вы покупаете дорогой накопитель с заделом на будущее, проследите за тем, чтобы срок гарантии вашего устройства был большим. Вообще, твердотельные накопители и их флеш-память в последнее время не доставляют особых неудобств, поэтому некоторые производители - например, Adata, Intel, Plextor и Western Digital - дают на них целых пять лет гарантии.

Максимальная производительность с правильным драйвером
В Windows 10 есть драйвер для NVMe, но оптимальную производительность можно достичь только с драйверами производителя

Toshiba OCZ в течение срока даже бесплатно предлагает немедленно поменять устройство: вы получаете новый диск до того, как отправите неисправный. На модели Samsung Pro тоже действует пятилетняя гарантия - правда, с условием, что она перестает действовать, когда накопитель превышает установленный порог общего количества записанных байтов (Total Bytes Written). Для 960 Pro 512 Гбайт значение порога составляет целых 400 Тбайт.

То есть, чтобы досрочно закончить гарантию, нужно в течение пяти лет каждый день записывать на SSD не менее 220 Гбайт. Так или иначе, высокая скорость твердотельных накопителей, работающих на NVMe, обеспечивает их перспективность на следующие несколько лет.

ТОП-10 твердотельных накопителей SATA до 10 тыс. руб.

1.

Общая оценка: 95.6

Соотношение цена/качество: 74

2.

Общая оценка: 91.2

Соотношение цена/качество: 67

3.

Общая оценка: 89.8

Соотношение цена/качество: 48

4.

Общая оценка: 91.3

Соотношение цена/качество: 22

5.

Общая оценка: 89.6

Соотношение цена/качество: 28

6.

Общая оценка: 85.5

Соотношение цена/качество: 19

7.

Общая оценка: 87.9

Соотношение цена/качество: 69

8.

Общая оценка: 83.7

Соотношение цена/качество: 28

9.

Общая оценка: 83.3

Соотношение цена/качество: 15

10.

Скорость передачи данных (40%)

: 85.5

Время доступа / IOPS (25%)

: 46.2

Производительность в приложениях (25%)

: 89.3

Энергопотребление (10%)

: 100

Общая оценка: 78.1

Соотношение цена/качество: 53

ТОП-15 твердотельных накопителей M.2/NVME

1.

: 96.1

: 94.5

Общая оценка: 95.8

Соотношение цена/качество: 63

2.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 95

Скорость передачи данных при записи (20%)

: 92.9

Общая оценка: 94.6

Соотношение цена/качество: 79

3.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 91.4

Скорость передачи данных при записи (20%)

: 89.3

Общая оценка: 91

Соотношение цена/качество: 77

4.

Скорость передачи данных при чтении (80%)

: 94.1

Скорость передачи данных при записи (20%)

: 80.9

Безопасно ли хранить файлы на SSD?

Начнём с предыстории. SSD-накопители вышли на сцену в тот момент, когда компания Intel представила новую архитектуру процессоров Nehalem и одновременно объявила о том, что "узким местом" в новых ПК отныне являются не процессоры, а жёсткие диски, производительность которых, в самом деле, практически не прогрессировала. На форуме для разработчиков (IDF, Intel Developer Forum) 2008 года в Сан-Франциско компания Intel показала первые твердотельные диски и указало на те причины, вследствие которых обычные жёсткие диски снижают производительность системы с новым процессором Core i7. Три года спустя многочисленные тесты серийных SSD подтвердили, что твердотельные накопители действительно раскрывают потенциал новых процессоров, существенно повышая производительность системы.

Но производительность - далеко не единственный показатель для устройства хранения данных. Когда дело доходит до ваших данных, даже самый быстрый накопитель в мире ничего не стоит, если вы не можете быть уверены в том, что он может надёжно хранить информацию.

Данная тема ещё более актуальна сейчас, в связи с массовым переходом к техпроцессу 25 нм. Более тонкий техпроцесс предполагает снижение стоимости производства NAND-памяти, поэтому тенденция закономерна, и даже на 25 нм ячейках процесс не остановится.

За последние два года Intel дважды переходила на более тонкий техпроцесс NAND-памяти для SSD-накопителей: с 34 нм на 25 нм и с 25 нм на 20 нм

Вместе с тем, инженерам всё труднее преодолевать проблемы с памятью, произведённой по технологии 25 нм. Но нынешние покупатели всё ещё могут рассчитывать на лучшую производительность и надёжность новых твердотельных накопителей, по сравнению с предыдущим поколением. Снижение количества циклов перезаписи ячеек, обусловленное переходом на более тонкий техпроцесс, приходится как-то компенсировать.


Тип SSD	Гарантированное число циклов перезаписи	Общее количество записанных Тбайт (по формуле JEDEC)	Ресурс накопителя (10 Гбайт/день, WA = 1,75)
25 нм, 80 Гбайт	3000	68,5 Тбайт	18,7 лет
25 нм, 160 Гбайт	3000	137,1 Тбайт	37,5 лет
34 нм, 80 Гбайт	5000	114,2 Тбайт	31,3 лет
34 нм, 160 Гбайт	5000	228,5 Тбайт	62,6 лет

Таким образом, не нужно переживать по поводу количества циклов перезаписи, которые способен выдержать ваш SSD. Для предыдущего поколения твердотельных накопителей, где применялась NAND-память, изготовленная по 34-нм техпроцессу, гарантированное число циклов перезаписи составляло 5000. Иными словами, вы можете записывать и стирать ячейку NAND 5000 раз до тех пор, пока она не начнёт терять способность сохранять данные. Исходя из того, что среднестатистический пользователь пишет, максимум, 10 Гбайт в день, потребуется примерно 31 год, чтобы диск пришёл в негодность.

Для нового поколения SSD с 25-нм памятью продолжительность жизни диска составляет около 18 лет. Конечно, здесь мы очень упрощаем реальное положение вещей. Такие специфические для SSD проблемы, как усиление записи (write amplification), сжатие данных и сборка мусора могут влиять на реальный результат. Тем не менее, понятно, что нет веских причин сразу после покупки SSD-диска начинать отсчитывать часы до того момента, когда ему придёт конец.

С другой стороны, мы точно знаем, что некоторые SSD-накопители уже пришли в негодность. В этом легко убедиться, изучив данный вопрос на форумах или в отзывах интернет-магазинов. Но проблема в данном случае заключается не в исчерпании ресурса ячеек. Как правило, к выходу диска из строя приводит ошибка прошивки. Нам известны случаи, когда производители настоятельно рекомендуют подвергнуть новый диск перепрошивке, что способствует повышению надёжности, а иногда и заметному улучшению производительности накопителя.

Ещё одна причина выхода из строя SSD связана с электронной начинкой. Конденсатор или чип памяти могут прийти в негодность, что приводит к поломке диска. Конечно, мы ожидаем меньшего количества подобных проблем, по сравнению с обычными HDD, имеющими движущиеся детали, которые неизбежно выходят из строя по истечении определённого времени.

Но правда ли, что отсутствие движущихся деталей делает твердотельный накопитель надёжнее диска на магнитных пластинах? Этот вопрос волнует всё большее число компьютерных энтузиастов и IT-специалистов. Именно он заставил нас проанализировать реальную надёжность SSD, чтобы отделить факты от беллетристики.

Что мы знаем о накопителях?

SSD - относительно новая технология (во всяком случае, по сравнению с жёсткими дисками, возраст которых приближается к 60 годам). Таким образом, нам предстоит сравнить новый тип накопителей с технологией, проверенной временем.

Но что мы реально знаем о надёжности обычных жёстких дисков? На этот вопрос проливают свет два важных академических исследования.

В 2007 году компания Google обнародовала исследование надёжности 100 000 дисков потребительского уровня с интерфейсом PATA и SATA, применявшихся в дата-центрах Google.

Примерно в то же время доктор Бианка Шредер (Bianca Schroeder) совместно с экспертом доктором Гартом Гибсоном (Garth Gibson) провели расчёт частоты замены более 100 000 накопителей, которые применялись в одной из крупнейших национальных лабораторий США.

Разница между этими двумя исследованиями лишь в том, что во втором случае в исследовании участвовали накопители с интерфейсом SCSI и Fibre Channel, а не только PATA и SATA.

Тем, кто хочет более детально ознакомиться с результатами академических изысканий, мы советуем прочитать хотя бы второй - в 2007 году этот аналитический отчет был признан лучшим на конференции File and Storage Technologies (FAST ’07) в США. Если чтение подобных источников не входит в ваши планы, мы приводим здесь ключевые моменты, непосредственно затрагивающие интересующий нас вопрос.

Средняя наработка до отказа (MTTF)

Если речь идёт об измерении надёжности накопителя, можно вспомнить о таких двух показателях, как средняя наработка на отказ (MTBF - Mean Time Between Failures), под которой понимается среднее время между отказами, а также средняя наработка до отказа (MTTF - Mean Time To Failure), ключевым отличием которой является допущение, что после отказа система не может быть восстановлена.

Вот что пишет на этот счет Википедия:

В английском языке используется термин MTBF (Mean Time Between Failures) - среднее время между отказами или наработка на отказ, а также MTTF (Mean Time To Failure) - средняя наработка до отказа. Следует заметить, однако, что публикуемые величины MTBF/MTTF часто основываются на результатах ускоренных испытаний - в течение ограниченного времени, позволяющего выявить преимущественно долю производственного брака. В таком случае, заявленное значение MTBF говорит не столько собственно о надёжности, и тем более не о долговечности, сколько о проценте забракованных изделий. Например, MTBF порядка 1 млн/ч для жёсткого диска, очевидно, не означает 114 лет непрерывной безотказной работы - и не только потому, что эксперимент такой продолжительности не мог быть проведён, но и потому, что сам производитель назначает ресурс (срок службы) не более 5-10 лет и гарантийный срок 1-5 лет.

Рассмотрим в качестве примера накопитель Seagate Barracuda 7200.7, который имеет заявленный показатель наработки на отказ 600 000 часов.

В любой крупной выборке накопителей половина этих дисков выйдет из строя в первые 600 000 часов работы. Так как статистика отказов HDD в крупной выборке распределена относительно равномерно, следует ожидать, например, что каждый час будет выходить из строя один диск. При таком значении MTBF можно расчитать частоту отказов за год (Annualized Failure Rate, AFR), которая составит 1,44%.

Но исследования Google и доктора Бианки Шредер выявили совсем иные показатели. Дело в том, что число вышедших из строя накопителей не всегда соответствует количеству дисков, которые подлежали замене. Вот почему Шредер измеряла не рейтинг отказов (AFR), а интенсивность замены накопителей (Annualized Replacement Rate - ARR). Рейтинг ARR основывается на реальном количестве накопителей, заменённых согласно данным сервисных журналов:

В то время, как значение AFR по даташитам варьируются от 0,58% до 0,88%, наблюдаемые показатели замены дисков ARR составляют от 0,5% до 13,5%. Таким образом, наблюдаемый показатель ARR, в зависимости от конфигурации накопителей и их типа, может быть до 15 раз выше, чем значения AFR в соответствии с даташитами.

Производители жёстких дисков определяют число отказов иначе, чем это делаем мы, а потому не удивляет, что данные, которые они приводят, не соответствуют реальной надёжности накопителей. Обычно рейтинг MTBF определяется на основе ускоренного тестирования, информации о возврате винчестеров или с помощью тестирования отобранных дисков. Данные о возврате накопителей - весьма сомнительная информация. Как утверждает Google, "мы сталкивались... с ситуациями, когда тест накопителей давал "зелёный свет" дискам, которые неизбежно отказывали на практике".

Статистика отказов HDD по времени

Большинство пользователей считает, что график кривой отказа HDD имеет форму ванной. Вначале мы ожидаем, что многие диски выходят из строя вследствие так называемой "детской болезни", то есть различного рода заводских недоработок и непосредственно процесса "обкатки". Затем, по завершении начального периода, процент отказа дисков должен быть минимален. Наконец, в конце предполагаемого срока службы, кривая отказа HDD неотвратимо ползёт вверх, так как детали накопителя имеют определённый ресурс. Подобный ход мысли, который представляется вполне логичным, отражён на следующем графике.

Но этот график не соотвествует реальному положению вещей. Исследования Google и доктора Бианки Шредер показали, что отказы HDD с течением времени стабильно увеличиваются.

Надёжность дисков Enterprise-класса

При сравнении двух исследований можно представить, что показатель 1 000 000 MTBF для диска Cheetah намного ближе к заявленным в даташите MTBF 300 000 часов. Это означает, что накопители "потребительского" и Enterprise-класса имеют примерно одинаковый процент ежегодного выхода из строя, особенно когда сравниваются диски примерно равного объёма. Как утверждает директор по техническому планированию компании NetApp Вал Берцовичи (Val Bercovici), "... то, как дисковые массивы справляются с соответствующими отказами жёстких дисков, продолжает создавать в восприятии потребителя точку зрения, что более дорогие диски должны быть более надёжными. Одна из грязных тайн данной индустрии заключается в том, что большинство дисков Enterprise-класса состоит из тех же компонентов, что и накопители потребительского класса. Тем не менее, их внешние интерфейсы (FC, SCSI, SAS и SATA) и, что более важно, специфические особенности firmware, оказывает наибольшее влияние на поведение дисков потребительского и Enterprise-класса в реальных условиях" .

Безопасность данных и RAID

Исследование Шредер охватывает диски Enterprise-класса, задействованные в больших RAID-массивах одной из крупнейших лабораторий по высокопроизводительным вычислениям. Как правило, мы ждём, что хранение данных в RAID-конфигурациях обеспечивает более высокий уровень безопасности, но отчёт Шредер обнаружил нечто удивительное.

Распределение времени между заменами диска показывает снижение частоты отказов, что означает, что ожидаемый промежуток времени до очередной замены диска постепенно увеличивается с тех пор, как был заменён предыдущий диск.

Таким образом, отказ одного накопителя в массиве повышает вероятность отказа другого накопителя. Чем больше времени прошло с последней замены диска, тем больше времени пройдёт до замены другого. Конечно, это имеет последствия с точки зрения реконструкции RAID-массива. После первого отказа в четыре раза возрастает вероятность того, что вы столкнётесь с очередным выходом диска из строя в течение того же часа. В пределах 10 часов вероятность отказа диска увеличивается только в два раза.

Температура

Ещё один неожиданный вывод можно сделать из отчёта Google. Исследователи брали показатели температуры SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) – технологии, которую поддерживает большинство жёстких дисков. И обнаружили, что более высокая температура накопителя никак не коррелирует с более высокой частотой отказов. Судя по всему, температура оказывает воздействие на надёжность старых накопителей, но и в этом случае эффект не столь значителен.

Технология SMART - действительно умна?

SMART по-английски означает "умный", но действительно ли данная технология контроля состояния винчестера справляется со своей функцией? Если ответить кратко, то нет. Технология SMART создавалась для того, чтобы сообщать об ошибках диска достаточно рано для того, чтобы вы могли осуществить резервное копирование данных. Однако, согласно отчёту Google, более трети вышедших из строя накопителей не включили режим тревоги SMART.

Данный факт особо не удивляет, так как многие специалисты годами подозревали нечто подобное. В действительности, технология SMART оптимизирована на обнаружение механических неполадок, в то время как основную часть функциональности жёсткого диска обеспечивает электронная начинка. Вот почему некорректная работа HDD и неожиданные проблемы, вроде внезапного отключения питания, остаются незаметными для SMART до тех пор, пока не возникают ошибки, связанные с целостностью данных. Если вы рассчитываете на то, что SMART сообщит вам о грядущем выходе диска из строя, всё равно необходимо обеспечить дополнительный уровень защиты, если вы хотите быть уверены в сохранности данных.

Теперь посмотрим, как в противостоянии с жёсткими дисками ведут себя SSD-накопители.

Кратко о надёжности SSD

К сожалению, ни один из производителей жёстких дисков не публикует данные о возврате, но это же относится и к производителям SSD. Тем не менее, в декабре 2010 сайт Hardware.fr представил отчёт по частоте отказов HDD, полученный от родительской компании LDLC, являющийся одним из лидеров компьютерного ритейла во Франции. На сайте имелся следующий комментарий относительно того, как они рассчитывали данный показатель:

Частота возврата охватывает накопители, проданные между 1 октября 2009 и 1 апреля 2010, возвраты которых состоялись до октября 2010, то есть период эксплуатации составлял от 6 месяцев до года. Статистика по производителям основана на минимальной выборке от 500 экземпляров, а по моделям - на минимальной выборке от 100 экземпляров.

Как можно понять, речь идёт не об интенсивности отказов, а о количестве возвратов. Возможно, языковой барьер ответственен за то, как интерпретировали данный факт англоязычные IT-издания. Такие сайты, как Mac Observer и ZDNet недостаточно корректно обозначили эти данные как "частоту отказов", вероятно, основываясь на автоматическом переводе Google.



Модели дисков	Статистика возвратов
Hitachi Deskstar 7K1000.B	5,76%
Hitachi Deskstar 7K1000.C	5,20%
Seagate Barracuda 7200.11	3,68%
Samsung SpinPoint F1	3,37%
Seagate Barracuda 7200.12	2,51%
WD Caviar Green WD10EARS	2,37%
Seagate Barracuda LP	2,10%
Samsung SpinPoint F3	1,57%
WD Caviar Green WD10EADS	1,55%
WD Caviar Black WD1001FALS	1,35%
Maxtor DiamondMax 23	1,24%

WD Caviar Black WD2001FASS	9,71%
Hitachi Deskstar 7K2000	6,87%
WD Caviar Green WD20EARS	4,83%
Seagate Barracuda LP	4,35%
Samsung EcoGreen F3	4,17%
WD Caviar Green WD20EADS	2,90%
SSD-диски
Intel	0,59%
Corsair	2,17%
Crucial	2,25%
Kingston	2,39%
OCZ	2,93%


Жёсткие диски объёмом 1 Тбайт
Модели дисков	Статистика возвратов
Samsung SpinPoint F1	5,20%
WD Caviar Green (WD10EADS)	4,80%
Hitachi Deskstar 7K1000.C	4,40%
Seagate Barracuda LP	4,10%
WD Caviar RE3 WD1002FBYS	2,90%
Seagate Barracuda 7200.12	2,20%
WD Caviar Black WD1002FAEX	1,50%
Samsung SpinPoint F3	1,40%
WD Caviar Black WD1001FALS	1,30%
WD Caviar Blue WD10EALS	1,30%
WD Caviar Green WD10EARS	1,20%
Жёсткие диски объёмом 2 Тбайт
Hitachi Deskstar 7K2000	5,70%
WD Caviar Green WD20EADS	3,70%
Seagate Barracuda LP	3,70%
WD Caviar Black WD2001FALS	3,00%
WD Caviar Green WD20EARS	2,60%
WD Caviar RE4-GP WD2002FYPS	1,60%
Samsung EcoGreen F3	1,40%
SSD-диски
Intel	0,30%
Kingston	1,20%
Crucial	1,90%
Corsair	2,70%
OCZ	3,50%

Отказ диска подразумевает, что устройство больше не функционирует. Но возврат может предполагать множество причин. Это создаёт определённую проблему, ведь у нас нет никакой дополнительной информации по причинам возврата дисков: они могли быть мертвы ещё при поступлении в магазин, сломаться в течении срока эксплуатации или всего лишь имела место некая несовместимость с железом, помешавшая покупателю использовать накопитель.

Продажи между 10.1.2009 и 4.1.2010, возвраты до 10.1.2010
Top-3 лидеров возврата SSD	Статистика возвратов	Top-3 лидеров возврата HDD	Статистика возвратов
OCZ Vertex 2 90 Гбайт	2,80%		8,62%
OCZ Agility 2 120 Гбайт	2,66%	Samsung SpinPoint F1 1 Tбайт	4,48%
OCZ Agility 2 90 Гбайт	1,83%	Hitachi Deskstar 7K2000	3,41%
Продажи между 4.1.2010 и 10.1.2010, возвраты до 4.1.2011
OCZ Agility 2 120 Гбайт	6,70%	Seagate Barracuda 7200.11 160 Гбайт	16,00%
OCZ Agility 2 60 Гбайт	3,70%	Hitachi Deskstar 7K2000 2 Tбайт	4,20%
OCZ Agility 2 40 Гбайт	3,60%	WD Caviar Black WD2001FASS	4,00%

Эта информация лишь преумножает количество вопросов. Если основная часть продаж осуществлялась через интернет-магазин, то существенное влияние на статистику отказов могла оказать плохая упаковка или повреждения в ходе доставки. Более того, мы также не имеем никакой возможности выяснить, как покупатели использовали эти диски. Существенный разброс в частоте отказов лишь подчёркивает данную проблему. Например, число возвратов для Seagate Barracuda LP увеличилось с 2,1% до 4,1%, в то время как для Western Digital Caviar Green WD10EARS она упала с 2,4% до 1,2%.

Так или иначе, эти данные действительно ничего не говорят нам о надёжности. Но для чего, в таком случае, они вообще нужны? Вывод заключается лишь в том, что во Франции большинство покупателей были более чем удовлетворены покупкой Intel SSD и не возвращали их, в отличие от накопителей других брендов. Удовлетворение потребителя – тема интересная, но она намного менее интересна, чем реальная частота отказов. Так что продолжим наш анализ.

Отзывы дата-центров

Стоимость за гигабайт продолжает оставаться барьером, мешающим даже крупным организациям использовать тысячи SSD одновременно. Но даже с учётом того, что мы не имеем доступа к полноценным массивам твердотельных накопителей, не означает, что мы не можем осветить вопрос надёжности SSD в реальных условиях, основываясь на опыте небольших организаций. Мы решили связаться с нашими знакомыми, работающими в сфере IT, и получили довольно интересные отзывы нескольких дата-центров.

NoSupportLinuxHosting.com: меньше 100 SSD

Зеркалирование загрузочного раздела на основе двух SSD-дисков Intel X25-V

Хостинг "No Support Linux" не приводит точное число установленных накопителей, но компания сообщает, что использует "немалое количество" SSD. Мы знаем, что они применяют менее сотни твердотельных дисков, которые задействованы следующим образом:

Intel X25-V объёмом 40 Гбайт используются как зеркалируемые загрузочные диски для тонких серверов и серверов хранения данных ZFS;
Intel X25-M объёмом 160 Гбайт используются в качестве кэша L2ARC в серверах ZFS;
Intel X25-E объёмом 32 Гбайт используются как зеркалируемые ZIL-тома в серверах ZFS.

Все эти диски используются не менее одного года, а некоторым из них недавно исполнилось два года. С учётом сказанного необходимо отметить, что компания не сталкивалась ни с одним фактом выхода из строя SSD-накопителя.

Когда мы спросили, какие преимущества даёт применение твердотельных дисков в серверах, мы получили следующий ответ:

В сочетании с ZFS и гибридными системами хранения, применение SSD-накопителей позволяет получить существенный прирост производительности, по сравнению с традиционными дисками на магнитных пластинах. Мы по-прежнему используем жёсткие диски в качестве основного хранилища, так что мы можем сохранить их преимущество в цене, одновременно извлекая преимущество от SSD по скорости. Рано или поздно, мы планируем полностью перевести наши сервера SAN на SSD-накопители. Но в течение 2011 году мы будем придерживаться гибридной системы хранения, используя ZFS.

InterServer.net

InterServer использует твердотельные диски лишь на серверах баз данных. В частности, на серверах с процессором Xeon используются накопители Intel X25-E (SSDSA2SH032G1GN), что позволяет извлечь максимальный результат от высокой пропускной способности накопителя. О каких значениях производительности здесь идёт речь? InterServer говорит нам о достижении 4514 запросов в секунду для сервера MySQL. На старом сервере Xeon, оснащённом IDE-винчестерами, количество запросов MySQL в секунду составляет 200-300. Нам известно, что твердотельные диски применяются в InterServer с 2009 года и с тех пор не было ни одного выхода диска из строя.

Итак, компания InterServer сообщила нам следующую информацию в контексте использования SSD:

Intel SSD - день и ночь в отношении надёжности, когда речь заходит о сравнении с некоторыми другими накопителями. Например, диски SuperTalent SSD имеют весьма высокий показатель отказов, включая модели FTM32GL25H, FTM32G225H и FTM32GX25H. По нашим оценкам, около двух третей этих дисков вышли из строя с начала эксплуатации. Причём, после выхода из строя информацию с этих дисков практически нельзя было восстановить. То есть накопитель просто исчезал из системы и его больше невозможно было прочитать. Жёсткие диски "умирают" более благородно и в большинстве случаев информацию с них легко восстановить. Но мы не можем сравнить их с Intel SSD, так как до сих пор ещё не сталкивались с выходом из строя последних.

Steadfast Networks: более 100 SSD

Steadfast Networks применяет около 150 SSD Intel, что делает данную компанию несколько более крупным пользователем SSD, чем две предыдущие. Применяются модели линейки X25-E (32 Гбайт и 64 Гбайт) и X25-M (80 Гбайт и 160 Гбайт). В меньшем количестве представлены накопители Intel X25-V40 объёмом Гбайт, а также установленные клиентами компании твердотельные диски других марок, такие как OCZ Vertex 2, SuperTalent и MTron Pro. Независимо от марки, все эти SSD применяются только в серверах баз данных либо в качестве кэша.

Steadfast Networks - почти 150 SSD в работе

За два года использования твердотельных накопителей Steadfast Networks лишь дважды имела опыт отказа дисков, потребовавших их замены, причём оба случая привели к необходимости восстановления данных с SSD. Возможность восстановления данных с вышедшего из строя твердотельного диска зависит от взаимодействия между контроллером и firmware. Сценарий, описанный представителем InterServer относительно дисков SuperTalent, является худшим из возможных - данные вообще не удалось восстановить. Но этот случай не является общим правилом для SSD.

Имея большую выборку, мы, наконец, нашли случаи отказов SSD. Но по сравнению с накопителями на магнитных пластинах их процент по-прежнему достаточно низок. Тем не менее, президент компании Steadfast Networks Карл Циммерман (Karl Zimmerman) считает, что это всё же занижает преимущества SSD и поясняет это следующим образом:

Просто мы получаем заметно более высокую производительность операций ввода/вывода [при использовании SSD] по меньшей цене, чем могли бы получить то же самое, используя обычные жёсткие диски. У нас много клиентов, которым нужна большая производительность I/O, чем могут дать четыре SAS-диска со скоростью вращения шпинделя 15 000 об/мин в конфигурации RAID 10, не говоря уже о том, что сам по себе подобный апгрейд требует перехода на сервера с большим шасси, поддерживающим более четырёх дисков, оснащённые крупной платой RAID и т. д. Другим конфигурациям необходимо больше 16 дисков со скоростью шпинделя 15 000 об/мин, чтобы обеспечить требуемый уровень производительности операций I/O. Переход на один SSD (или пары штук в RAID-конфигурации) значительно упрощает конфигурацию сервера и, в целом, делает её ощутимо дешевле. Достаточно сказать лишь о том, что обычно достаточно одного SSD, чтобы заменить не меньше четырёх жёстких дисков, причём показатель AFR для четырёх HDD составляет около 20%, в то время как для одного SSD он равен 1,6%.

Softlayer: около 5000 SSD!

Softlayer: свыше 1000 SSD!

Люди из Softlayer - наши давние друзья, а ещё они создали крупнейшую в мире хостинг-компанию. Так что, о хранении данных они знают немало. Используя около 5000 SSD-накопителей, они предоставили нам впечатляющий объём данных для анализа. Вот отчёт, предоставленный компанией Softlayer.


Накопитель	Число дисков в компании	Рейтинг AFR	Текущий срок жизни диска
Intel 64 GB X25-E (SLC)	3586	2,19%	2
Intel 32 GB X25-E (SLC)	1340	1,28%	2
Intel 160 GB X25-M (MLC)	11	0%	менее 1
HDD-накопители	117 989	см. отчет Шредер

Опыт Softlayer в отношении частоты отказов дисков SAS и SATA соотвествует отчёту Google, о которым мы говорили в начале данной статьи. Проще говоря, частота выхода из строя жёстких дисков прямо пропорциональна возрасту накопителя и на практике результаты очень близки к тому, что доказали исследования Google и Шрёдер. В первом году жизни процент отказов накопителей (AFR) составляет 0,5-1% и постепенно возрастает до 5-7% к пятому году жизни.

Частота выхода из строя жёстких дисков не удивляет, но показатель выхода из строя твердотельных накопителей оказался достаточно близок к результатам AFR по HDD. Конечно, SSD-диски эксплуатируются пока всего два года и нужно подождать, пока пройдёт 3-4 года с начала эксплуатации, чтобы узнать, сохранится или нет в отношении к SSD-дискам тенденция увеличения частоты отказов, характерная для магнитных накопителей.

Softlayer использует почти полностью SSD-накопители на основе SLC-памяти, чтобы избежать проблем с износом ячеек при многократных операциях перезаписи. Если основываться на сценариях использования компанией накопителей, то мы знаем, что ни один из дисков не вышел из строя по причине износа ячеек. Но многие из отказавших SSD вышли из строя без соответствующего предупреждения SMART. Это именно то, о чём мы уже неоднократно слышали от сотрудников дата-центров. Как отмечали специалисты компании InterServer, жёсткие диски имеют склонность выходить из строя более "благородно". SSD зачастую "умирают" внезапно, независимо от причины поломки, что отмечают многие конечные пользователи по всему миру. Опыт Softlayer более разнообразный, по сравнению с InterServer: некоторые накопители удалось восстановить, а другие - нет. Ни один из 11 накопителей Intel серии X25-M в Softlayer не вышел из строя, но дисков этой линейки слишком мало, чтобы на основе этого делать какие-либо выводы, да и эксплуатируются они менее года.

Так ли важна надёжность накопителя?

Несмотря на то, что твердотельные диски на SLC-памяти занимают всего лишь часть рынка SSD, мы получили намного больше информации по данному типу накопителей, чем по моделям, в которых используется более дешёвая память типа MLC. Даже с учётом того, что выборка накопителей в нашем обзоре составляет 1/20 от количества жёстких дисков в предыдущих обзорах, имеющаяся информация позволяет считать, что твердотельные диски на SLC-памяти нельзя назвать более надёжными, чем жёсткие диски с интерфейсом SAS и SATA.

Если вы потребитель, данный факт позволяет сделать важные выводы. Производители SSD пытаются акцентировать внимание на двух основных преимуществах данной технологии: лучшей производительности и надёжности. Однако, если хранить данные на SSD не более безопасно, чем на обычном жёстком диске, то производительность становится единственной реальной причиной для приобретения твердотельного диска.

Мы не утверждаем здесь, что производительность SSD не важна (или не впечатляет). Тем не менее, сама по себе технология SSD в данный момент имеет узкую специфику. Если бы вы собрались противопоставить твердотельные накопители против жёстких дисков по скоростным характеристикам, то обнаружили бы интересный факт: по производительности SSD-накопитель бюджетного класса превосходит HDD примерно на 85%. Твердотельный диск класса Hi-End обеспечивает преимущество над жёстким диском на 88%, что также не слишком впечатляет.

Эта достаточно тонкая разница объясняет, почему такие компании, как Intel, акцентируют внимание именно на надёжности твердотельных накопителей. На недавней презентации новой линейки SSD 320 компания Intel вновь попыталась обыграть этот мотив, используя информацию по возвратам дисков с сайта Hardware.fr в качестве доказательства надёжности своих изделий. Несомненно, именно отличная репутация SSD-накопителей Intel является ответом на вопрос, почему у нас так много информации по твердотельным дискам данной марки. Но данные Hardware.fr, которые приводит Intel, похоже, не соотвествуют реальному положению вещей.

Производительность SSD-накопителей будет лишь расти, в то время как наиболее продвинутые производители будут снижать стоимость таких дисков. Вместе с тем, это означает, что производителям придётся искать иные способы дифференцировать свои изделия.

До тех пор, пока в новых SSD - даже hi-end класса - продолжают выявляться явные баги с прошивками и прочие недоработки, потребители, заинтересованные, в первую очередь, в надёжности хранения данных, будут рассматривать технологию SSD как недостаточно зрелую. Поэтому мы полагаем, что на сегодняшний день именно надёжность должна стать основной мишенью эволюции SSD.

Intel дал потребителям серьёзный запас уверенности, несколько месяцев назад подняв срок фирменной гарантии для новой линейки SSD 320 с трёх до пяти лет. Конкурирующие модели SSD mainstream-класса, основанные на контроллерах SandForse первого и второго поколения, а также контроллере Marvell с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, продолжают продаваться с трёхлетней гарантией. Накопители Enterprise-класса также, в основном, поставляются с пятилетней гарантией. Понятно, что это стимулирует вендоров продавать системы, оснащённые более надёжными накопителями, чтобы снизить расходы на гарантийное обслуживание в течение трёх или пяти лет. Но, конечно, трудно закрыть глаза на "детские болезни" технологии SSD, вроде необходимости обновления прошивки, которые, по большому счёту, затрагивают и производительность твердотельных накопителей.

Пояснения к вопросу о надёжности

Жёсткие диски и накопители на основе NAND-памяти иногда выходят из строя и это связано с различными факторами, обусловленными их уникальной архитектурой и конструкцией. Когда мы говорим о надёжности жёстких дисков, на ум приходит тот факт, что они основаны на механических деталях, часть из которых во время работы диска находится в движении. И хотя конструктивно жёсткие диски соответствуют очень строгим допускам, тем не менее, каждая деталь имеет определённый срок службы.

Мы также знаем, что SSD-накопители лишены подобных проблем. Их "твердотельная" природа в принципе исключает риск повреждения считывающей головки или выхода из строя шпинделя.

Но хранение данных на SSD неотъемлемо связано с виртуализацией, так как здесь нельзя физически разметить статическое LBA-пространство, как на жёстком диске. Поэтому возникают другие факторы, определяющие надёжность накопителя. Прошивка - это самый существенный из них, мы видим воздействие данного фактора всякий раз, когда слышим о неполадках в работе SSD.

За последние три года все баги в SSD-накопителях Intel всегда решались обновлением прошивки. Проблемы Crucial с управлением энергосбережением модели m4 были решены выходом новой прошивки. И мы видели, что самый известный партнёр SandForce, - компания OCZ - ответила на многочисленные жалобы потребителей выходом сразу нескольких прошивок. Фактически, случай SandForce наиболее показателен. Поскольку производители SSD-дисков могут использовать различные прошивки в качестве средства дифференциации моделей, диски на основе контроллеров SandForce от разных производителей, очевидно, могут иметь различные баги, свойственные конкретной прошивке. Данный факт, несомненно, только усложняет задачу повышения надёжности твердотельных накопителей.

Если оставить специфику SSD в стороне, то теперь нам необходимо определить надёжность дисков различных производителей. Проблема здесь заключается в том, что способы, при помощи которых каждый вендор, реселлер или потребитель измеряет данный показатель, несколько различается, что делает объективное сравнение практически невозможным.

В частности, мы были очень впечатлены презентацией SSD-накопителей Intel на IDF 2011, где акцентировалось внимание на надёжности. Но в дискуссии с компанией ZT Systems, данные которой приводила Intel, мы выяснили, что в приводимом рейтинге AFR 0,26% не учитывается количество накопителей и речь идёт лишь об "подтверждённых" ошибках. На самом деле, если вы - IT-менеджер, то для вас важна и частота "незарегистрированных" ошибок. Речь идёт о ситуациях, когда вы отсылаете дефектное изделие продавцу, а он отвечает, что с диском всё в порядке. Это не означает, что диск свободен от неполадок, так как причина могла заключаться в конкретной конфигурации либо иных прикладных факторах. На самом деле, существует немало реальных примеров такого рода.

"Незарегистрированные" ошибки, как правило, случаются в 2-3 раза чаще, чем "утверждённые". На самом деле, компания ZT System приводит другие данные по частоте "неутверждённых" ошибок - 0,43% для 155 000 накопителей Intel X25-M. Но мы снова сталкиваемся с тем фактом, что эти данные не отсортированы по сроку службы накопителей, так как диски рассматриваются в группах. Согласно техническому директору ZT System Кейси Черетани (Casey Cerretani), конечная величина в данный момент лишь рассчитывается, но примерно мы можем говорить о показателе AFR 0,7% в первый год эксплуатации. Конечно, этот показатель по-прежнему ничего не значит с точки зрения надёжности в долгосрочной перспективе, что является одной из главных проблем при оценке надёжности твердотельных накопителей в сравнении с HDD.

Основной вывод состоит в том, что теперь мы знаем, какое влияние различные методы оценки надёжности накопителей оказывают на конечный результат. Более того, лишь время покажет, насколько надёжность SSD-накопителей превосходит соответствующий показатель для HDD. Зато теперь вы точно знаете, что сейчас какой-либо однозначный вывод сделать невозможно, так как очень много исходных данных вызывают сомнения.

В качестве заключения

Наш отчёт по дата-центрам охватывает только частоту выхода из строя SSD Intel, так как накопители именно этого производителя в настоящий момент пользуются наибольшим доверием у крупных предприятий. Учитывая проблемы с определением надёжности SSD, мы преднамеренно не ставим задачу найти самого надёжного производителя, но сотрудники отдела маркетинга Intel, судя по всему, не зря получают свою зарплату.

В исследовании Google отмечается следующее: "Известно, что частота отказов в значительной мере зависит от модели, производителя и возраста диска. Наши данные не противоречат этому факту. Но большинство отмечаемых со временем сбоев связаны именно с возрастом диска".

Опыт, о котором мы узнали от дата-центров, применим ко всем SSD. Один из директоров предприятий сообщил нам, что считает цену OCZ Vertex 2 замечательной, но их надёжность - ужасной. В конце прошлого года его компания запускала некую новую систему, по случаю чего было закуплено около 200 накопителей Vertex 2, 20 из которых не работали по прибытию. И это не первый человек, который рассказывает нечто подобное.

Что на практике это значит для SSD?

Давайте взглянем на всё изложенное здесь в некой рациональной перспективе. Вот что мы узнали о надёжности жёстких дисков из исследований Google и Шрёдер:

MTBF ничего не говорит о надёжности;
Ежегодная частота отказов (AFR) выше, чем заявляет производитель;
Диски не имеют тенденцию выходить из строя в первый год эксплуатации. Частота отказов постепенно увеличивается с возрастом диска;
SMART не является надёжной системой, определяющей скорый выход диска из строя;
Частота отказов "потребительских" дисков и накопителей "enterprise"-класса очень близка;
Отказ одного диска в массиве увеличивает риск подобного поведения других дисков;
Температура почти не оказывает влияния на надёжность накопителя.

Благодаря Softlayer с их парком SSD в 5000 штук, мы знаем, что первые четыре утверждения также применимы к SSD. Как мы видели в обоих исследованиях HDD, существенно влияние на их надёжность оказывает контроллер, прошивка и интерфейс (SAS против SATA). Для SSD-дисков основными факторами также являются контроллер и прошивка, причём их роль даже выше. Если правда, что износ ячеек из-за многократных операций перезаписи не играет никакой роли в статистике отказов SSD-накопителей и качество применяемой в "потребительских" дисках MCL-памяти сравнимо с SLC, напрашивается вывод, что твердотельные диски Enterprise-класса, в целом, не надёжнее "потребительских".

Меньше дисков - выше надёжность

Конечно, для систем хранения данных корпоративного класса важна не только надёжность, но и производительность. Чтобы достичь высокой производительности операций ввода/вывода, IT-специалистам приходится создавать RAID-массивы на основе жёстких дисков со скоростью шпинделя 15 000 об/мин. Нередко апгрейд для увеличения количества операций I/O приводит к покупке нового сервера, оснащённого более мощной RAID-платой и позволяющего установить больше накопителей. Учитывая превосходные характеристики I/O для твердотельных дисков, в случае их использования можно было бы ограничиться намного более скромной конфигурацией сервера, не говоря об экономии энергии и снижении температуры.

Здесь есть ещё один интересный момент.

Частота выхода из строя отдельных дисков для большого массива будет выше: по данным исследования Шредер, после отказа одного диска в массиве возрастает вероятность выхода из строя других дисков. Кроме того, существенно выше будет вероятность отказа одного из дисков в массиве, так как здесь начинает играть роль математический фактор.

В данном случае мы не поднимаем тему сохранности данных, что зависит от уровня RAID и других факторов. Понятно, что с точки зрения сохранности данных один SSD не заменит два зеркалируемых HDD, несмотря на то, что вероятность выхода из строя для него будет ниже, чем для одного из дисков в системе. Однако, если речь идёт о крупной RAID-системе, то достаточно очевидно, что надёжнее иметь конфигурацию на четырёх SSD-дисках, чем сравнимую по скорости систему на 16 HDD.

Сам факт использования SSD не снимает необходимости избыточности данных для RAID либо резервного копирования. Но вместо того, чтобы создавать громоздкие RAID-конфигурации на HDD, можно ограничиться значительно более простым решением на основе твердотельных дисков. Как пишет Робин Харрис на сайте StorageMojo: "Забудьте RAID, просто копируйте данные три раза" .

Избыточность хранения данных на SSD не приводит к высокой стоимости. Если вы работаете в среднем и крупном бизнесе, вам нужно лишь скопировать информацию с производительного SSD-диска на HDD, который служит для резервного копирования.

Идея получить более высокую производительность, потратив меньше денег, не нова. SSD-диски в самом деле позволяют получить чрезвычайно высокое количество операций ввода/вывода, высокую надёжность и обеспечить избыточность хранения данных - причём цена такого решения будет ниже, чем в случае громоздкой RAID-конфигурации. Вместе с тем, массив на HDD может превосходить свой аналог на SSD в плане объёма дискового пространства. На сегодняшний день, цена за гигабайт для твердотельных дисков всё ещё слишком высока и к вопросу размещения данных на SSD следует подойти с умом, ведь хранить на них все данные вряд ли получится.

О том же для десктопов

Всё вышесказанное относится к серверам. Возложим ответственность за принятие решения о переходе или не переходе на SSD на сотрудников дата-центров.

Если же разговор заходит о десктопных системах, то мы не имеем оснований предполагать, что SSD надёжнее жёстких дисков. Так или иначе, недавние события с отзывами SSD-дисков и багами в прошивках достаточно ярко показали, что ограниченное число циклов перезаписи ячеек NAND на данный момент является далеко не основным недостатком технологии.

В конце концов, любой накопитель представляет собой электронное устройство, независимо от того, есть ли там движущихся детали или нет. И тот факт, что твердотельные диски не имеют таких деталей, в полной мере не говорит об их надёжности.

Мы задали вопрос специалистам из CMRR (Center for Magnetic Recording Research) - научного центра, располагающего исчерпывающей информацией о системах хранения данных на магнитных носителях.

Доктор Гордон Хьюз (Gordon Hughes), один из основных разработчиков технологий SMART и Secure Erase, отмечает, что и HDD, и SSD в своей эволюции расширяют границы соответствующих технологий. И когда это происходит, не ставится цели создать самые надёжные накопители в мире.

Как отмечает доктор Стив Свансон (Steve Swanson), исследующий NAND-память: "Не похоже на то, чтобы производители делали свои диски столь надёжными, как они могут делать. Они делают диски настолько надёжными, насколько это целесообразно с точки зрения финансовых затрат" . Рынок определяет стоимость компонентов накопителя и она не может быть выше определённой величины.

Так, например, производители NAND-памяти продолжают выпуск 50-нм чипов, обладающих более высоким ресурсом циклов перезаписи, чем 34-нм и 25-нм чипы. Но стоимость $7-8 за гигабайт не позволит использовать такие модули в накопителях, ориентированных на массовый рынок.

Возможно, самое большое раздражение вызывает тот факт, что каждый вендор продаёт жёсткие диски и SSD, не представляя объективных данных об их надёжности, хотя все они определенно знают об истинном положении вещей, продавая миллионы устройств в год (по данным IDC, в 2009 году продано 11 миллионов SSD) и фиксируя каждый возврат.

Несомненно, частота поломок зависит от многих факторов, часть из которых находится вне компетенции производителя (качество доставки, специфика эксплуатации накопителя). Но при благоприятном стечении обстоятельств HDD достигают 3% AFR на пятый год эксплуатации, что вполне сравнимо с аналогичным показателем для SSD. Не удивительно, что специалисты из CMRR говорят о том, что на сегодня SSD не обеспечивают более высокую надёжность, по сравнению с жёсткими дисками.

Надёжность накопителей - чувствительная тема и мы потратили немало времени, общаясь с вендорами и ритейлерами, стремясь провести собственное исследование SSD, предназначенных для массового рынка. И единственный вывод, который можно сделать прямо сейчас, заключается в том, что к любой информации от производителя SSD необходимо относиться с определённой долей скептицизма.

Стоит отметить, что SSD Intel на сегодняшний день пользуются максимальным доверием у потребителей и информация от дета-центров неизменно основывается на SLC-накопителях этой марки как "золотом стандарте" для SSD. Но согласно доктору Хьюзу, нет никаких оснований полагать, что продукты Intel более надёжны, чем лучшие модели HDD. У нас нет возможности исследовать интенсивность отказов SSD, находящихся в эксплуатации более двух лет, поэтому вполне возможно, что эта статистика изменится в ту или иную сторону.

Стоит ли сейчас воздерживаться от покупки SSD? Если вы защищаете свои данные регулярно делая резервные копии файлов, то нет никаких причин избегать использования твердотельных накопителей. Например, мы применяем SSD на всех наших тестовых платформах и в большинстве рабочих станций.

Цель данного обзора состояла в том, чтобы определиться, действительно ли SSD так надёжны, что о резервном копировании хранимой на них информации можно забыть как о пережитке прошлого. Теперь мы знаем ответ на этот вопрос.

Надёжность жёстких дисков хорошо изучена в массивных исследованиях и это не удивительно, так как этот тип накопителей используется уже очень давно. Со временем мы, несомненно, узнаем значительно больше о надёжности SSD.

Надёжность SSD: находятся ли ваши данные в безопасности?

Подсистема хранения данных в наши дни является основным «узким местом» компьютера. Именно поэтому столько надежд сегодня связано с SSD, которые могут эффективно умножить производительность накопителей. Если вы установите твёрдотельный накопитель даже в дешёвый нетбук, то его отзывчивость увеличится намного сильнее, чем если бы вы удвоили его оперативную память.

IMFP: переход флэш-памяти NAND.

С учётом сказанного, производительность – это далеко ещё не всё. Именно по этой причине мир SSD фокусируется сегодня не столько на том, насколько быстрыми могут быть эти накопители, сколько на их надёжности. Тема надёжности в последнее время стала ещё более важной, в свете перехода с 3x-нм флэш-памяти NAND на флэш-память, производимую по 25-нм техпроцессу. Мы уже не раз общались со специалистами Intel в области SSD, и тема надёжности всплывала постоянно: 25-нм техпроцесс привёл к появлению вызовов, достойно ответить на которые оказалось намного сложнее, чем в случае 34-нм техпроцесса. Но все трудности удалось обойти, так что Intel по-прежнему предлагает лучшую производительность и надёжность по сравнению с продуктами предыдущего поколения. В общем, на меньшем количестве циклов программирования/стирания, которые неразрывно связаны с памятью NAND, производимой по меньшему техпроцессу, сегодня явно акцентируют слишком много внимания.

Честно говоря, вопрос количества циклов программирования/стирания (PE), которые может выдержать SSD, не так должен вас беспокоить. Предыдущие поколения SSD потребительского уровня, которые использовали 3x-нм MLC NAND, обычно были заявлены с 5000 циклов. Это означает, что вы можете записать и стереть данные 5000 раз, прежде чем ячейки NAND начнут терять возможность хранить данные. В случае 80-Гбайт накопителя вам придётся записать 114 Тбайт, прежде чем вы столкнётесь с эффектами износа ячеек. Учитывая, что средний пользователь настольного ПК записывает в день, максимум, 10 Гбайт информации, то ему придётся работать с накопителем примерно 31 год, прежде чем ячейки будут изношены. В случае 25-нм флэш-памяти NAND этот срок уменьшается до 18 лет. Конечно, мы упрощаем сложные расчёты износостойкости накопителей. Нужно учитывать такие проблемы, как усиление записи (WA), сжатие данных и сборку «мусора», которые по-своему влияют на прогнозы износа. Но, в целом, вам незачем следить за количеством циклов программирования/стирания у ячеек накопителя.

Конечно, мы знаем, что SSD выходят из строя, особенно это заметно в различных форумах и отзывах на сайтах популярных производителей, но связано это не с износом ячеек. На первом месте стоят проблемы с «сырой» прошивкой. В зависимости от того, какие данные вы записываете и как вы их записываете, у SSD может «слететь крыша», и накопитель уже не сможет считать данные. Когда происходят подобные печальные события, то фоновые задачи, подобные сборке мусора, перестают выполняться, и вскоре накопитель уже не может считывать или записывать данные вообще. Другие сбои, подобные сгоревшему конденсатору, не такие «изящные», но результат будет таким же – «мёртвый» SSD. Технически любой компонент – электрический или механический – с долей вероятности может выйти из строя в любой момент, да и со временем все компоненты изнашиваются. Но приводит ли отсутствие движущихся частей к более высокой надёжности? Можно ли сказать, что хранить данные на SSD не так опасно, как на жёстком диске?

Поскольку вопрос надёжности сегодня стоит как никогда остро, то мы решили глубже его исследовать, чтобы дать расширенный ответ, прежде чем вы купите себе SSD. В нашей статье мы рассмотрим все аспекты надёжности SSD, а также отделим факты от домыслов.

Что мы знаем о накопителях?

SSD – относительно новая технология (по крайней мере, если сравнивать с жёсткими дисками, которым исполнилось почти 60 лет). Вполне понятно, что мы должны сравнивать SSD с проверенной временем технологией. Но что мы знаем о старых добрых жёстких дисках? Здесь нам хотелось бы привести данные двух важных исследований.

2. Вместе с тем доктор Бианка Шредер (Dr. Bianca Schroeder) и эксперт доктор Гарт Гибсон (Dr. Garth Gibson) рассчитали частоту замены более 100 000 накопителей, которые использовались в одной из крупнейших национальных лабораторий США. Разница в том, что в лаборатории также использовались и жёсткие диски корпоративного класса с интерфейсами SCSI, SATA и FC.

Если вы не читали указанных документов раньше, то мы настоятельно рекомендуем с ними ознакомиться, ниже приведены краткие заключения по ним.

Уровень наработки на отказ (MTTF)

Помните, как рассчитывается показатель MTBF? Что подразумевается под временем безотказной работы? Возьмём в качестве примера жёсткий диск Seagate Barracuda 7200.7. Для него заявлено время наработки на отказ 600 000 часов. Таким образом, в крупном массиве подобных винчестеров, половина жёстких дисков должна выйти из строя за первые 600 000 часов работы. Если сбои будут распределены равномерно, то мы должны получить, например, один вышедший из строя жёсткий диск за час. Мы можем перевести это значение в ежегодную частоту отказов (annualized failure rate, (AFR) 1,44%. Но Google или доктор Шредер обнаружили совсем другое. Обратите внимание, что отказ не всегда соответствует замене жёсткого диска. Именно поэтому доктор Шредер измерял ежегодную частоту замены (annualized replacement rate, ARR). Она основывалась на количестве заменённых жёстких дисков в соответствие с сервисными журналами.

По спецификациям значение AFR указывалось между 0,58% и 0,88%, но полученное значение ежегодной частоты замены ARR составило от 0,5% до целых 13,5%. Таким образом, в зависимости от типа HDD и массива, значение ARR могло быть вплоть до 15 раз выше, чем значение AFR по спецификациям.

Производители жёстких дисков определяют сбои совсем по-другому, чем мы. Поэтому неудивительно, что их оценки надёжности оказываются чересчур оптимистичными. Как правило, значение MTBF высчитывается на основе ускоренных циклов тестирования, информации о возврате винчестеров или на основе результата краткосрочных тестов крупного массива накопителей. Конечно, информация о возвратах, полученная от производителя, продолжает оставаться довольно подозрительной. Как указывает Google, «мы сталкивались… с ситуациями, когда тестер накопителей постоянно давал «зелёный свет» модели, которая неизбежно отказывала на практике».

Выход из строя жёстких дисков со временем

Большинство пользователей считают, что кривая выхода из строя жёстких дисков напоминает ванную (см. первую иллюстрацию). То есть поначалу мы должны получить выход из строя значительного количества жёстких дисков из-за так называемой «детской смертности». Затем, после начального периода, уровень выхода из строя жёстких дисков должен быть низким. А в конце расчётного срока службы, по мере изнашивания накопителей, кривая выхода из строя должна резко поползти вверх. Но данное предположение не подтвердилось в обоих исследованиях. В целом, как обнаружили исследователи, частота сбоя жёстких дисков стабильно увеличивается со временем (см. вторую иллюстрацию).

Надёжность накопителей корпоративного класса

Если сравнивать два исследования, то 1 000 000 часов MTBF у накопителя Cheetah оказывается намного ближе к MTBF 300 000 часов. То есть у «корпоративных» и «потребительских» жёстких дисков мы получаем примерно одинаковый ежегодный выход из строя AFR, особенно если сравнивать схожие ёмкости. По информации, директора по технической стратегии NetApp (самый быстро растущий производитель систем хранения), «…то, как массивы накопителей справляются с соответствующими сбоями жёстких дисков, извечно продолжает убеждать потребителей, что более дорогие жёсткие диски работают более надёжно. Один из тщательно оберегаемых «грязных» секретов индустрии заключается в том, что большинство корпоративных и потребительских жёстких дисков состоят, по большей части, из одинаковых компонентов. Но их внешние интерфейсы (FC, SCSI, SAS и SATA) и, что более важно, приоритеты и цели при разработке дизайна прошивки, играют наиболее важную роль в определении поведения корпоративных или потребительских жёстких дисков в реальных условиях».

Безопасность данных и RAID

Исследование доктора Шредера охватывает использование корпоративных жёстких дисков в крупных массивах RAID в одной из крупнейших лабораторий по высокопроизводительным вычислениям. Как правило, мы ожидаем, что данные будут безопасность храниться в правильно подобранных режимах RAID, но результаты исследования оказались удивительными.

Распределение времени между заменами дисков показывает снижение интенсивности отказов, то есть предполагаемое время до замены следующего диска увеличивается вместе со временем, которое прошло с момента последней замены диска.

Это означает, что сбой одного накопителя в массиве повышает вероятность сбоя другого накопителя. Чем больше времени пройдёт с момента последнего сбоя, тем больше времени должно пройти до следующего. Конечно, всё это приводит к последствиям по реконструкции массива RAID. После первого сбоя вероятность того, что ещё один жёсткий диск выйдет из строя в пределах часа увеличивается в четыре раза. В течение же 10 часов вероятность последующего сбоя увеличивается только в два раза.

Температура

Из документа Google мы получили весьма странное заключение. Исследователи брали измерения температуры SMART, технологии мониторинга, которая встроена в большинство жёстких дисков, и обнаружили, что более высокая температура не коррелирует с более высокой частотой отказов. Температура оказывает определённое влияние на старые накопители, но оно не такое значительное.

Насколько умна SMART?

Если дать краткий ответ, то SMART не умна. Технология SMART была предназначена для сообщения об ошибках на раннем этапе, чтобы пользователь мог заблаговременно зарезервировать свои данные, но, по информации Google, более трети сбойных жёстких дисков не включали тревогу SMART. В принципе, это неудивительно, поскольку многие специалисты говорили об этом многие годы. Технология SMART оптимизирована на обнаружение механических сбоев, но большую часть жёсткого диска составляет электроника. Именно поэтому проблемы с поведением HDD и различные ситуации, подобные сбою электропитания, остаются незамеченными, пока не возникают проблемы с целостностью данных. Если вы надеетесь, что SMART предскажет вам сбой, то вам всё равно необходимо добавить ещё один уровень избыточности для гарантии защиты данных.

Теперь давайте перейдём к тому, как SSD показывают себя по сравнению с жёсткими дисками.

Взгляд на надёжность SSD

К сожалению, ни один производитель жёстких дисков не публикует данных о возврате, то же самое касается и производителей SSD. Но в декабре 2010 сайт Hardware.fr представил информацию о частоте сбоев SSD, полученную от своей родительской компании LDLC, являющейся одной из ведущих розничных сетей во Франции. На сайте были даны следующие пояснения по поводу расчёта представленных показателей.

Частота возврата касается продуктов, проданных между 1 октября 2009 и первым апрелем 2010, возвраты были осуществлены до октября 2010, то есть после периода эксплуатации от 6 месяцев до года. Статистика по производителям бралась при условии минимальных продаж в 500 экземпляров, а по моделям – при минимальной продаже ста экземпляров.

Обратим внимание, что представлена статистика частоты возврата, а не частоты сбоев.

Продажа между 1 октября 2009 и 1 апрелем 2010, возвраты осуществлены до 1 октября 2010
Жёсткие диски 1 Тбайт	Частота возврата	Жёсткие диски 2 Тбайт	Частота возврата	SSD	Частота возврата
Hitachi Deskstar 7K1000.B	5,76%	WD Caviar Black WD2001FASS	9,71%	Intel	0,59%
Hitachi Deskstar 7K1000.C	5,20%	Hitachi Deskstar 7K2000	6,87%	Corsair	2,17%
Seagate Barracuda 7200.11	3,68%	WD Caviar Green WD20EARS	4,83%	Crucial	2,25%
Samsung SpinPoint F1	3,37%	Seagate Barracuda LP	4,35%	Kingston	2,39%
Seagate Barracuda 7200.12	2,51%	Samsung EcoGreen F3	4,17%	OCZ	2,93%
WD Caviar Green WD10EARS	2,37%	WD Caviar Green WD20EADS	2.90%	-	-
Seagate Barracuda LP	2,10%	-	-	-	-
Samsung SpinPoint F3	1,57%	-	-	-	-
WD Caviar Green WD10EADS	1,55%	-	-	-	-
WD Caviar Black WD1001FALS	1,35%	-	-	-	-
Maxtor DiamondMax 23	1,24%	-	-	-	-


Жёсткие диски 1 Тбайт	Частота возврата	Жёсткие диски 2 Тбайт	Частота возврата	SSD	Частота возврата
Samsung SpinPoint F1	5,2%	Hitachi Deskstar 7K2000	5,7%	Intel	0,3%
WD Caviar Green (WD10EADS)	4,8%	WD Caviar Green WD20EADS	3,7%	Kingston	1,2%
Hitachi Deskstar 7K1000.C	4,4%	Seagate Barracuda LP	3,7%	Crucial	1,9%
Seagate Barracuda LP	4,1%	WD Caviar Black WD2001FALS	3,0%	Corsair	2,7%
WD Caviar RE3 WD1002FBYS	2,9%	WD Caviar Green WD20EARS	2,6%	OCZ	3,5%
Seagate Barracuda 7200.12	2,2%	WD Caviar RE4-GP WD2002FYPS	1,6%	-	-
WD Caviar Black WD1002FAEX	1,5%	Samsung EcoGreen F3	1,4%	-	-
Samsung SpinPoint F3	1,4%	-	-	-	-
WD Caviar Black WD1001FALS	1,3%	-	-	-	-
WD Caviar Blue WD10EALS	1,3%	-	-	-	-
WD Caviar Green WD10EARS	1,2%	-	-	-	-

Ещё раз отметим, что сбой накопителя означает выход из строя. Но возврат потребитель может выполнять по различным причинам. И с этим возникают проблемы, поскольку у нас нет дополнительной информации по возвращенным накопителям – получил ли потребитель их уже «мёртвыми», или они вышли из строя со временем, либо возврат был произведён по причине несовместимости продукта.

Продажа между 1 октября 2009 и 1 апреля 2010, возвраты осуществлены до 1 октября 2010
Три ведущие позиции SSD	Частота возврата	Три ведущие позиции HDD	Частота возврата
OCZ Vertex 2 90 Гбайт	2,8%		8,62%
OCZ Agility 2 120 Гбайт	2,66%	Samsung SpinPoint F1 1 Тбайт	4,48%
OCZ Agility 2 90 Гбайт	1,83%	Hitachi Deskstar 7K2000	3,41%

Продажа между 1 апреля 2010 и 1 октября 2010, возвраты осуществлены до 1 апреля 2011
Три ведущие позиции SSD	Частота возврата	Три ведущие позиции HDD	Частота возврата
OCZ Agility 2 120 Гбайт	6,7%	Seagate Barracuda 7200.11 160 Гбайт	16,0%
OCZ Agility 2 60 Гбайт	3,7%	Hitachi Deskstar 7K2000 2 Тбайт	4,2%
OCZ Agility 2 40 Гбайт	3,6%	WD Caviar Black WD2001FASS	4,0%

Приобретались ли SSD Intel оптом? Представленная информация приводит к новым вопросам. Если большую часть продаж жёстких дисков составляет Интернет, то плохая упаковка и порча во время доставки могут заметно сказаться на частоте возврата. Более того, не мешает провести нормализацию по сценариям, в которых потребители используют жёсткие диски. И существенный разброс возвратов жёстких дисков только подчёркивает эту проблему. Например, частота возврата Seagate Barracuda LP увеличилась с 2,1% до 4,1%, а для Western Digital Caviar Green WD10EARS она упала с 2,4% до 1,2%.

Вместе с тем, приведённые данные не позволяют судить о надёжности. Какие же выводы можно по ним сделать? О том, что во Франции больше клиентов оказались удовлетворены покупкой SSD Intel, чем приобретением накопителя другого производителя. Удовлетворение потребителя – тема интересная, но она имеет мало отношения к частоте сбоев. Поэтому идём дальше.

Статистика дата-центров: меньше 100 SSD

Цены за гигабайт продолжают оставаться основным барьером, не позволяющим даже крупным организациям использовать тысячи SSD одновременно. Но даже то, что у нас не было доступа к массивным инфраструктурам, отнюдь не означает, что мы не сможем сделать выводов по поводу надёжности SSD в реальных условиях на основе менее крупных структур. Мы попытались связаться со всеми нашими знакомыми в сфере ИТ и смогли получить интересную информацию от некоторых дата-центров.

NoSupportLinuxHosting.com

Загрузочный том на «зеркале» из двух X25-V.

Компания «No Support Linux Hosting» не сообщила нам о количестве установленных накопителей, но представитель компании сказал, что она «использует немалое количество» SSD. Мы знаем, что компания использует меньше 100 SSD, и они распределены по следующим сценариям:

40-Гбайт X25-V используются в «зеркале» в качестве загрузочных томов для blade-серверов и серверов ZFS.
160-Гбайт X25-M используются в качестве накопителей для кэширования (L2ARC) в серверах ZFS.
32-Гбайт X25-E используются в «зеркале» в качестве томов ZIL в серверах ZFS.

Все эти накопители использовались не меньше одного года, а некоторые из них отметили свой второй год рождения. И на данный момент компания не столкнулась ни с одним сбоем SSD. Когда мы спросили «Дают ли SSD преимущества, которые нельзя получить на обычных механических жёстких дисках?» компания ответила, что «с ZFS и гибридными системами хранения накопители SSD дают существенный прирост производительности по сравнению с вращающимися пластинами. Мы по-прежнему используем вращающиеся пластины для основного хранилища, поэтому мы смогли сохранить преимущество HDD по цене, и вместе с тем смогли получить преимущества SSD по скорости. Рано или поздно мы планируем перевести все наши SAN на системы хранения, использующие только SSD. Но для 2011 года мы будем придерживаться гибридного хранилища с помощью ZFS.»

InterServer.net

Компания InterServer использует в своих серверах баз данных только SSD. В частности, компания оснащает свои серверы Xeon накопителями Intel X25-E (SSDSA2SH032G1GN), чтобы в полной мере задействовать преимущества по высокой пропускной способности данных. Но какой прирост производительности это даёт? InterServer сообщила нам о получении в среднем 4514,405 запросов MySQL в секунду. На старой системе Xeon, оснащённой накопителями IDE, можно было получить примерно 200-300 запросов MySQL в секунду. Мы знаем, что эти накопители используются компанией с 2009 года, и пока что сбоев не было зафиксировано.

InterServer сообщила нам следующую информацию по поводу использования SSD.

«Intel SSD как небо и земля отличаются по частоте сбоев от некоторых других накопителей. Например, у SSD SuperTalent мы получили очень высокую частоту сбоев, включая модели FTM32GL25H, FTM32G225H и FTM32GX25H. По нашим подсчётам, 2/3 этих накопителей вышли из строя после начала эксплуатации. Причём они выходили из строя так, что информацию считать уже не получалось. То есть накопитель просто полностью исчезал и больше не появлялся. Вращающиеся пластины умирают более «благородно», восстановить с них информацию намного легче. Я не могу сравнить данную статистику с накопителями Intel, поскольку мы пока не сталкивались с их сбоями».

Steadfast Networks: более 100 SSD

Steadfast Networks использует около 150 SSD Intel, то есть опирается на более крупную базу накопителей, чем две предыдущие компании. В Steadfast Networks используются модели X25-E (32 Гбайт и 64 Гбайт) и X25-M (80 Гбайт и 160 Гбайт). В меньшей степени компания задействует 40-Гбайт X25-V, да и некоторые клиенты использовали/запросили накопители OCZ Vertex 2, SuperTalent и MTron Pro. Независимо от марки, все SSD используются только в серверах баз данных или в качестве кэша.

На протяжении двух лет компания столкнулась только с двумя случаями, потребовавшими замены накопителей. Восстановление данных с вышедшего из строя SSD зависит от взаимодействия между контроллером и прошивкой. Опыт InterServer с накопителями SuperTalent является сценарием худшего случая, когда данные восстановить не получилось. Но специалисты Steadfast Networks сообщили нам, что смогли восстановить все данные с SSD Intel.

С более крупным массивом SSD мы, наконец, столкнулись с выходом накопителей из строя. Но по сравнению с жёсткими дисками частота выхода из строя намного ниже. Но президент Steadfast Networks Карл Зиммерман (Karl Zimmerman) считает, что это всё равно преуменьшает преимущества SSD. Он дал следующее объяснение.

«Мы просто получаем существенно более высокую производительность ввода/вывода [с SSD] по меньшей цене, чем мы можем достичь со стандартными жёсткими дисками. Многим нашим клиентам требуется большая производительность ввода/вывода, чем могут дать 4x накопителя SAS на 15 000 об/мин в массиве RAID 10, и данный апгрейд приводит к переходу на сервер с большим шасси, поддерживающим более 4 накопителей, крупной карте RAID и так далее. Другим конфигурациям требуется больше 16 жёстких дисков на 15 000 об/мин, чтобы получить требуемый уровень операций ввода/вывода. Переход на один SSD (или на пару SSD в RAID) значительно упрощает конфигурацию, да и удешевляет в целом.

Всё это дополняется тем, что вам, как правило, нужно использовать 1 SSD для замены 4+ стандартных жёстких дисков в среднем, при этом вы получите частоту сбоя AFR у жёстких дисков 20% и выше, а у SSD она составляет 1,6%.

Softlayer: около 5000 SSD!

В Softlayer у нас работает много друзей, при этом они организовали самую крупную компанию по web-хостингу в мире. Поэтому о накопителях они знают немало. В компании используется почти 5000 SSD, так что мы получили более впечатляющий массив данных для анализа. Вот, что сообщила нам Softlayer.

Компания получила схожую частоту выхода из строя накопителей SAS и SATA, что и в исследовании Google. Если не вдаваться в детали, то частота выхода из строя увеличивается пропорционально возрасту накопителя, и на практике она довольно близка к результатам двух исследований, которые мы привели раньше. В первый год частота выхода из строя AFR составляет 0,5-1%, она увеличивается до 5-7% в пятый год.

Частота сбоя жёстких дисков нас не удивила, но частота AFR для SSD шокировала. Если судить по числам, то частота сбоя SSD близка к жёстким дискам. Конечно, накопители эксплуатируются всего два года. Нам нужно подождать, пока SSD не завершат третий и четвёртый год своей эксплуатации, после чего мы посмотрим, будет ли разница.

Softlayer почти полностью использует SSD на основе SLC-памяти из-за опасений с износом при выполнении операций записи. Если верить сценариям использования компании, то ни один из сбоев не был связан с износом ячеек памяти при записи, но многие SSD вышли из строя без раннего предупреждения SMART. Мы уже неоднократно слышали об этом от разных дата-центров. Как указали специалисты InterServer, жёсткие диски «умирают» более «благородно». SSD часто «умирают» внезапно, возможно из-за некорректной работы прошивки. Опыт Softlayer более разнообразный, некоторые накопители восстановить удалось, другие нет. Ни один из 11 накопителей X25-M у компании не вышел из строя, но количество образцов мизерное. Да и в работе они находятся с июня 2010.

Так ли важна надёжность?

Несмотря на то, что SLC-накопители составляют всего часть рынка NAND, мы собрали намного больше данных по SLC-накопителям SSD, чем по моделям с MLC-технологией. Конечно, наш набор исследуемых накопителей составляет 1/20 от набора предыдущих исследований жёстких дисков, но по имеющейся информации SLC-накопители SSD нельзя назвать более надёжными, чем жёсткие диски SATA и SAS. Если флэш-память SLC является самой лучшей из NAND, тогда SSD с MLC-памятью должны демонстрировать более высокую частоту выхода из строя.

Если вы являетесь потребителем, то подобный факт наверняка вызовет замешательство. Производители SSD пытаются подчеркнуть, что они предоставляют два существенных преимущества: производительность и надёжность. Но если данные на SSD хранить не безопаснее, чем на жёстком диске, то основной причиной выбора твёрдотельных накопителей является производительность.

Мы не утверждаем, что производительность не важна (или не впечатляет), но большинство SSD находятся в узком разбросе по производительности. Например, если вы отобразите на графике скорость жёстких дисков по сравнению с SSD, то low-end SSD работают примерно на 85% быстрее, чем жёсткие диски. А high-end SSD дают только 88% преимущество по производительности в среднем.

Именно поэтому Intel пытается всех убедить, что предлагает самые надёжные SSD. Недавно на пресс-конференции по поводу выхода SSD 320 компания попыталась акцентировать эту точку зрения. Конечно, репутация Intel повлияла на то, что мы получили столь много информации по поводу SSD этой компании, но результаты эксплуатации, похоже, не соответствуют тому, что мы слышим от Intel.

Производительность SSD будет продолжать увеличиваться, а цены будут одновременно с этим снижаться. Такова природа новой технологии. Однако это также означает, что производителям SSD потребуется найти другие способы дифференциации своих продуктов. Сегодня мы как раз начинаем это видеть. По мере того, как относительный зазор по производительности между SSD начинает сужаться, надёжность становится всё более важной.

Заключение

Конечно, получилось так, что наш опрос дата-центров охватывает только частоту выхода из строя SSD Intel, поскольку накопители именно этого производителя используются сегодня в большинстве крупных компаний. Маркетинг Intel работает на самом деле, поскольку компанию считают одной из самых надёжных марок. Мы не подразумеваем этим, что другие марки более или менее надёжны. Исследователи Google по поводу жёстких дисков написали следующее: «частоту сбоев тесно связывают с моделями накопителей, производителями и возрастом. Наши исследования этому не противоречат. Но большинство результатов, связанных с возрастом накопителя, связаны именно с возрастом».

По информации, представленной нам дата-центрами, то же самое верно и для SSD. Один из управляющих крупной компании сообщил, что OCZ даёт замечательные цены, но по его информации у накопителя Vertex 2 ужасная надёжность. Примерно два месяца назад компания заказала новое оборудование, но после вскрытия коробки оказалось, что из 200 накопителей Vertex 2 Pro примерно 20 были уже «мёртвыми». Да и один из дата-центров сообщил нам, что регулярно сбрасывает клиентские серверы с накопителями Vertex 2.

Что это значит для SSD?

Но позвольте оценить всё с перспективы. Вот, что мы узнали о жёстких дисках из двух приведённых исследований.

Заявленное время наработки на отказ MTBF ничего не говорит о надёжности.
Ежегодная частота выхода из строя (AFR) в несколько раз выше, чем заявляют производители.
Для накопителей не характерна заметная тенденция выходить из строя после года использования. Частота выхода из строя стабильно повышается вместе с возрастом жёстких дисков.
SMART не является надёжной системой оповещения о грядущих сбоях жёсткого диска.
Частота выхода из строя «корпоративных» и «потребительских» жёстких дисков примерно одинаковая.
Выход из строя одного накопителя в массиве повышает вероятность выхода из строя другого накопителя.
Температура оказывает пренебрежимо малое или незначительное влияние на частоту сбоев.

Благодаря Softlayer мы знаем, что первые четыре пункта также относятся и к SSD. Помните, что разница между корпоративными и потребительскими жёсткими дисками, влияющая на частоту сбоев, кроется в контроллере, прошивке и интерфейсе (SAS против SATA). Что касается SSD, то разница сужается до контроллера и прошивки. Если качество производства MLC-памяти NAND такое же, как и SLC-памяти, то корпоративные SSD не надёжнее потребительских SSD (помните, что износ при записи/программировании не имеет ничего общего со случайными сбоями накопителей).

Конечно, корпоративный рынок интересует не только надёжность. Свою роль играет и производительность. Чтобы получить высокую производительность ввода/вывода с жёсткими дисками, нужно использовать не меньше четырёх накопителей SAS на 15 000 об/мин в RAID 10. Если такого уровня всё равно мало, то придётся выполнить апгрейд на более крупный сервер с большим количеством накопителей и более ёмкой картой RAID. Если производительность вас интересует больше, чем ёмкость, то выбор нескольких SSD в RAID упрощает конфигурацию, её развёртывание и поддержка обходятся дешевле. Поскольку вы используете один SSD для замены нескольких жёстких дисков, то частота сбоя каждого жёсткого диска влияет на эффективную частоту сбоя. И с этой точки зрения намного лучше использовать четыре SSD для замены шестнадцати жёстких дисков. Конечно, конфигурация из одного SSD не даёт избыточности хранения данных. Но, как указано в исследовании доктора Шредера, сбой жёсткого диска в массиве RAID увеличивает вероятность ещё одного сбоя. Для профессионалов ИТ, внедряющих SSD, наши новости прольются как бальзам на душу. Как написал Робин Харрис (Robin Harris) на StorageMojo , «Забудьте о RAID, просто копируйте данные три раза». Избыточность хранения данных c SSD не приводит к дополнительным расходам. Скажем, в ИТ-инфраструктуре информация с одного SSD будет постоянно копироваться на несколько жёстких дисков. А идея траты меньшего количества денег на получение существенного прироста производительности должна быть очень привлекательной. Собственно, в этом нет ничего нового. Google уже многие годы использует подобный подход (дешёвой избыточности) со своими серверами на жёстких дисках, но перенос данной концепции на SSD приводит к очень высокой пропускной способности ввода/вывода, высокой надёжности и избыточности данных – всё это при дешёвом и простом способе дублирования файлов подобно кластеру.

К сожалению, всё это касается профессионалов в области ИТ. Что касается потребителей, то не стоит доверять SSD больше, чем вы доверяете жёсткому диску. В конце концов, электрическая деталь остаётся электрической, независимо от того, движется она или нет. (Конечно, мы не имеем в виду, что вы будете трясти жёсткий диск во время работы.) Данные от Softlayer подтверждают нашу точку зрения, поскольку у более ёмкой модели X25-E частота выхода из строя выше (у неё используется больше чипов памяти). Возможно, именно по этой причине мы не были шокированы тем, что SSD имеют схожую частоту выхода из строя, что и накопители с вращающимися пластинами. Конечно, у нас нет полных данных для SSD старше двух лет, поэтому, возможно, в будущем ситуация изменится, но пока мы эти данные не получим, лучше следовать давно известной пословице «бережёного Бог бережёт».

Самое обидное во всём этом исследовании заключается в том, что мы не должны сами собирать все эти данные. Производители знают об истинной надёжности своих продуктов, поскольку они выпускают миллионы SSD в год (IDC: 11 млн. SSD в 2009) и отслеживают возвраты. Если SSD Intel на MLC-памяти являются «золотым стандартом», то лучшие SSD кажутся не более надёжными, чем лучшие жёсткие диски. Получается, что худшие SSD такие же надёжные, что и худшие жёсткие диски?

В заключении мы оставляем открытым приглашение Intel, OCZ, Micron, Crucial, Kingston, Corsair, Mushkin, SandForce и Marvell, чтобы предоставить нам информацию о частоте выхода из строя своих продуктов, либо опубликовать список крупных клиентов, у которых можно будет получить дополнительную информацию.

Примечание. Мы выражаем благодарность компании Softlayer и всем дата-центрам, предоставившим нам данные. Всё это позволило оценить надёжность SSD.

Анализ надёжности SSD по сравнению с жёсткими дисками

1 Samsung 850 Evo

2 Toshiba Q300 480GB

3 SanDisk Extreme Pro 480 GB

4 Kingston KC400 SSDNow

5 WD Blue SSD 1TB

6 PNY CS2211 240GB

7 OCZ ARC 100 240GB

8 Kingston HyperX Savage 480 GB

9 WD WDS250G1B0A

10 Transcend SSD370

11 ADATA Premier SP550

Заключение

Выбор лучшей технологии: NVMe или SATA

Практическое сравнение SSD разных типов

Высокая скорость копирования NVMe

На высоких скоростях: испытание накопителей NVMe на выносливость

Технические вопросы: контроллер и флеш-память

Проблема нагрева и узкое место памяти

Сервис и условия гарантии

ТОП-10 твердотельных накопителей SATA до 10 тыс. руб.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

ТОП-15 твердотельных накопителей M.2/NVME

1.

2.

3.

4.

Надёжность SSD: находятся ли ваши данные в безопасности?

Что мы знаем о накопителях?

Уровень наработки на отказ (MTTF)

Выход из строя жёстких дисков со временем

Надёжность накопителей корпоративного класса

Безопасность данных и RAID

Температура

Насколько умна SMART?

Взгляд на надёжность SSD

Статистика дата-центров: меньше 100 SSD

NoSupportLinuxHosting.com

InterServer.net

Steadfast Networks: более 100 SSD

Softlayer: около 5000 SSD!

Так ли важна надёжность?

Заключение

Еще на эту тему:

Другие статьи: