Технологии: Стоит ли использовать SSD?

В настоящий момент я закончил свое исследование и желаю поделиться с вами своими находками. Возможно большинство, если не все написанное, вам известно лучше, чем мне. Но, поскольку я не знаю, что именно, то попробую обрисовать все, что я нашел.

Дисклаймер. Следующий текст является частью результатов моего исследования, выполненного некоторое время назад по частному заказу. Все использованные данные получены только из публичных источников, что было (моим) условием контракта. Я также не являюсь прямым экспертом в указанной области. Поскольку никаких ограничений (на настоящий момент) в использовании результатов не предусматривалось, я предаю их публичной огласке.

ЗЫ На всякий случай, SSD - твердотельный накопитель, HDD - жесткий диск.

1. Сейчас, если вы этого еще не сделали, самый лучший момент для установки в свой компьютер SSD. Раньше было рано (плохо и дорого), а позже будет поздно (или плохо или дорого).

Произошел процесс развития технологий, когда SSD стали сравнимыми по стоимости с HDD - сейчас 2TB SSD стоит где-то всего в 3-4 раза дороже аналогичного HDD. Дальше стоимость может еще более сблизиться, но одновременно происходит процесс ухудшения качества SSD. При этом более качественные SSD все дальше будут уходить в дорогой сегмент. То есть если до последнего года-двух SSD параллельно увеличивали емкость при тех же габаритах, уменьшали энергопотребление, уменьшали стоимость и улучшали качество, то сейчас последний фактор достиг технологического предела и дальше будет ухудшаться ради улучшения первых трех.

2. Скорость доступа

На самом деле, благодаря своей технологической основе, SSD с самого начала кардинально превосходили HDD по скорости (на самом деле они более близки к ОЗУ). Если они не показывали и не показывают самых высоких характеристик, то только из-за детских болезней своих контроллеров и/или из-за интерфейса (SATA), принципиально рассчитанного на более медленные HDD накопители. Кроме того SATA не оптимизирован под технологически принципиально другие накопители. Сейчас происходит процесс достижения максимально допустимых скоростей, ограниченных только используемым интерфейсом (SATA или PCIe) и разница между худшими и лучшими SATA накопителями достигает не более 2-х десятков процентов.

На протяжении всей истории существования накопителей, скорость доступа считалась основным качественным показателем. В случае же SSD этот показатель перестает быть особо значимым. Однако при сравнении разных SSD (вы можете обнаружить это в разных обзорах) его до сих пор ставят на первое место.

3. Время жизни (endurance)

Забавно, что с точки зрения современного понимания проблем SSD, самые первые экземпляры были технологически лучше с точки зрения этого фактора. Тем не менее, SSD были гораздо больше подвержены проблеме выхода из строя из-за износа. Проблема заключалась в том, что 1) алгоритмы восстановления ошибок тогда были рудиментными и 2) алгоритмы записи многократно переписывали один и тот же участок, в результате чего относительно небольшая часть SSD выходила из строя, что вызывало выход из стоя всего накопителя и 3) механизмы перераспределения сбойных участков работали ненадежно. В настоящий момент все три проблемы практически решены и, несмотря на использование менее надежных технологий носителей, время жизни значительно выросло.

Здесь стоит отметить, что показатель endurance, приводимый для некоторых моделей, не является его реальным показателем долговечности. Практика показывает, что SSD может не достигать этого значения или превосходить его в сотни раз. Так что ориентироваться на него, кроме исключительных случаев, нет абсолютно никакого смысла. Ну разве что кроме основы для легальных исков. (Скорее всего именно по этой причине для хороших моделей показатель катастрофически занижен.)

4. Технологии памяти SSD

4-1. На настоящий момент на массовом рынке присутствуют 3 основных категории типа памяти: SLC (2 уровня в одной ячейке памяти = 1 бит) - практически ушла с рынка, и 15 (Toshiba)-16 нм MLC (4 уровня в одной ячейке памяти = 2 бит) и TLC (8 уровней в одной ячейке памяти = 3 бит). Удвоение количества уровней где-то в 4 раза уменьшает время жизни.

4-2. На настоящий момент на массовом рынке в основном присутствуют 15-16 нм 32-48-64 количество слоев памяти. Удвоение количества слоев где-то в 4 раза уменьшает время жизни.

Вы можете обнаружить расхождение моих оценок с данными по конкретным моделям, но здесь необходимо брать в расчет то, что TLC и 64 уровня - обычно более современные модели с лучшими чипами контроллера.

Следуя моим оценкам, неудивительно, что лучший (кроме одного исключения, см. ниже) SSD на современном рынке - Samsung 850 PRO - 32 слойный MLC. Забавно, то его производство является отбраковкой (в худшую сторону) 32 слойного TLC.

4-3. Имеется отдельная технология Intel 3D XPoint (выпускается под брендом Optane). Я не исследовал ее детально из-за заоблачных цен. Intel утверждает, что память этого типа по долговечности не хуже HDD. На рынке она действительно лучшая, но вполне сопоставимая с Samsung 850 PRO. С другой стороны, если они сумеют побороть ценовой фактор, это станет революцией в накопителях (если их утверждения также относятся к другим проблемам SSD, которые будут рассмотрены в одном из следующих разделов).

 5. Технологии контроллеров памяти SSD
 
Все эти годы параллельно развивались 2 процесса - улучшение технологий памяти и улучшении технологии контроллеров памяти SSD. Работа с SSD является сложным процессом, затрагивающим как саму память, так и обработку типичных ситуаций доступа к этой памяти. Если буквально до настоящего дня все возможные интеллектуальные ресурсы вкладывалось в чипы контроллера, то сегодня, уже основываясь на достигнутом уровне, требования конкурентного ценового преимущества привело к откату назад в используемых методах.

5-1. Некоторые используемые методы негативно влияют на быстродействие, которое рассматривается как основной конкурентный фактор. Вы в некоторых ситуациях можете потерять данные, зато скорость обращения к SSD будет выше.

5-2. Некоторые используемые методы негативно влияют на энергопотребление. При выборе между потерей данных и уменьшению потребления энергии вы можете отдать приоритет второму.

5-3. Сложность контроллеров (стоимость их производства) и роялти за используемые алгоритмы может привести к решению об их упрощении.

Одной из тенденций в ближайшее время скорее всего будет сокращение расходов на контроллеры.

6. Нерешенные проблемы

6-1. Пользуетесь ли вы вашем SSD, лежит ли он просто на полке или вставлен в компьютер, он будет деградировать. Я бы оценил разумное время жизни SSD примерно в 5 лет.

6-2. Если ваш компьютер выключен, то SSD может за 1-3 недели потерять данные, которые там записаны.

6-3. Данные, которые давно записаны в ваш SSD и не обновлялись, могут потребовать времени доступа, значительно превышающих HDD. Вроде бы на рынке имеются SSD, которые регулярно обновляют записанные данные, но это катастрофически влияет на время их жизни.

6-4. SSD подвержены локальным перегревам и некоторые задачи, которые вы решаете на вашем компьютере, приведут к непредсказуемым последствиям.

6-5. SSD в некоторых режимах работы требуют чрезмерных пиковых нагрузок на питание, которые могут повлиять на функционирование вашего компьютера.

6-6. Даже самые незначительные сбои по питанию могут разрушить данные. Если вы, конечно, не используете специализированные и жутко дорогие SSD.

6-7. Режим работы SSD приводит к высокому уровню электромагнитных помех, в результате вы можете обнаружить, что при установке SSD некоторые ваши устройства (вроде беспроводной клавиатуры/мыши или Wi-Fi), станут работать ненадежно.

7. Мои рекомендации по использованию SSD

7-1. По моему опыту, при всей массе установленного софта, он вместе с операционкой по объему не превышает 100 GB. Но здесь проблема заключается в том, что SSD при близости к ее использованному объему начинает работать плохо.

Таким образом, установите SSD 256-512 GB как ваш загрузочный диск. 512 GB на тот случай, если у вас софта значительно больше, чем у меня. Вы заметите значительное увеличение скорости перезагрузки вашего компьютера, уменьшения времени старта приложений и в некоторых случаях ускорение их работы.

7-2. У вас обязательно должен быть быть второй HDD. Если ваш компьютер этого не позволяет, то вам придется отказаться от SSD. Если, конечно, вы не храните ваши данные в облачном сервисе (чего я категорически не советую по множеству причин). Держите все ваши критически важные данные на HDD, навряд ли у вас их настолько много, что доступ к ним значительно увеличит время доступа.

Таким способом вы сможете воспользоваться преимуществами SSD без того, чтобы уткнуться в значительную часть их недостатков.

Тогда зачем вообще обычному пользователю нужны много-террабайтные SSD? Пропаганда, Карл.