ในสิ่งที่ดูเหมือนกะทันหัน เทคโนโลยี SSDได้กลายเป็นกระแสหลัก ไดรฟ์โซลิดสเทตที่รวดเร็วเหล่านี้เป็นคุณสมบัติทั่วไปในคอมพิวเตอร์ระดับกลาง แม้แต่ Playstation^{(Playstation)}รุ่นต่อไปก็ยังใช้ SSD^{(feature an SSD)}แทนฮาร์ดไดรฟ์แบบเดิมๆ

โดยทั่วไปนี่เป็นสิ่งที่ดี SSD^(SSDs)แสดงถึงการก้าวกระโดดครั้งสำคัญในด้านประสิทธิภาพเหนือฮาร์ดไดรฟ์แบบเดิม อย่างไรก็ตาม พวกเขายังนำข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับการใช้งานและการบำรุงรักษาเป็นพิเศษมาด้วย ผู้ใช้ส่วนใหญ่ที่อ่านข้อความนี้อาจมีSSDอยู่ในระบบอยู่แล้วหรือเกือบจะได้รับหนึ่งในระบบถัดไป

ดังนั้น ถึงเวลาแล้วที่จะแกะหนึ่งในประเด็นที่สำคัญที่สุด แต่ยังเข้าใจผิด เป็นปัญหาเฉพาะสำหรับเทคโนโลยีSSD เรากำลังพูดถึงการสึกหรอของSSD นักฆ่าในตำนานของไดรฟ์ที่ทำให้ผู้เริ่มใช้เทคโนโลยีนี้หลายคนตื่นขึ้นในตอนกลางคืน

ก่อนที่เราจะจัดการกับสิ่งที่สึกหรอของSSD ได้ เราต้องพูดสั้น ๆ ว่า ^(SSD)SSD^(SSDs)แตกต่างจากฮาร์ดไดรฟ์ที่เราทุกคนรู้จักและชื่นชอบอย่างไร

SSD^(SSDs)และฮาร์ด^{(Traditional Hard)}ไดรฟ์ แบบดั้งเดิม แตกต่างกัน^(Differ)อย่างไร

ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกแบบดั้งเดิมประกอบด้วยแผ่นเคลือบด้วยวัสดุแม่เหล็กพิเศษ จานหมุนด้วยความเร็วหลายพันรอบต่อนาที ในขณะที่หัวอ่าน/เขียนจะเล่นสเก็ตบนพื้นผิวที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์

ฮาร์ดไดรฟ์ตัวแรกมีขนาดใหญ่มาก พวกเขาต้องการเครื่องบินในการจัดส่ง^{(needed an airplane for delivery)}ในขณะที่มีข้อมูลเพียงไม่กี่เมกะไบต์ ทุกวันนี้ ฮาร์ดไดรฟ์แบบพกพาขนาด 4TB จะพกติดกระเป๋าไปได้เลย ไดรฟ์เหล่านี้มีราคาถูก กว้างขวาง และค่อนข้างน่าเชื่อถือเมื่อเทียบกับเมื่อก่อน

ทว่าเทคโนโลยีฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกไม่มีความหวังที่จะก้าวให้ทันกับความก้าวหน้าของส่วนประกอบคอมพิวเตอร์โซลิดสเตต เช่นซีพียู^(CPUs)แรม และ หน่วย^(RAM)ความจำแฟลช จานหมุนได้เร็วมากเท่านั้น หัวอ่าน/เขียนสามารถเคลื่อนที่ได้ก็ต่อเมื่อกฎฟิสิกส์ยอมให้วัตถุที่มีมวลมากขนาดนั้นทำได้

โซลิดสเตทไดรฟ์ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว มันคือวงจรเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ผ่านชิปซิลิกอนได้^(much)เร็วกว่าส่วนประกอบทางกลใดๆ นั่นคือเหตุผล ที่^(Which)แม้แต่ SSD ที่ถูกที่สุดก็ทำลายประสิทธิภาพการทำงานของไดรฟ์แบบกลไกโดยสิ้นเชิง

เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนทางกล จึงมีความเปราะบางทางร่างกายน้อยกว่ามากและมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายน้อยกว่ามาก ในทางกลับกัน การใช้SSD เพียงอย่างเดียว จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง และหากคุณใช้งานในทางที่ผิด การย่อให้สั้นลงนั้นค่อนข้างน่าทึ่ง เกิดอะไรขึ้น?

ทำไม SSD ถึงเสื่อมสภาพ?

ประการแรก^(First)การอ่านข้อมูลจากSSDไม่มีผลใดๆ ต่ออายุการใช้งาน การเขียนลงในเซลล์หน่วยความจำแฟลชจะทำให้เซลล์เสื่อมคุณภาพแทน แต่ละเซลล์หน่วยความจำภายในSSDมีส่วนประกอบออกไซด์ สารเคมีสองชั้นหนึ่งหรืออื่นผสมกับออกซิเจน อิเล็กตรอนติดอยู่ระหว่างชั้นออกไซด์เหล่านั้น

สถานะของเซลล์ที่กำหนดขึ้นอยู่กับระดับประจุ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีอิเล็กตรอนกี่ตัวที่ติดอยู่ระหว่างชั้นออกไซด์ ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะนั้น ชั้นออกไซด์จะสึกหรอลง ในที่สุดก็สูญเสียความสามารถในการบรรจุอิเล็กตรอนไป ทำให้ไม่สามารถอ่านสถานะได้อย่างถูกต้อง เขียน^(Write)ถึงเซลล์หลายครั้งเกินไป และในที่สุดมันก็ไม่ดี

ประเภทและความทนทานของเทคโนโลยี SSD

แม้ว่าSSD^(SSDs) ทั้งหมดจะ ประสบปัญหาการสึกหรอในการเขียน แต่ก็ไม่ได้มีความคลาดเคลื่อนในจำนวนที่เท่ากัน มีการออกแบบเซลล์หน่วยความจำที่แตกต่างกัน ซึ่งจะเปลี่ยนจำนวนข้อมูลที่สามารถเก็บไว้ในเซลล์เดียวได้

การออกแบบที่แข็งแกร่งที่สุดเรียกว่าSLCหรือหน่วยความจำเซลล์ระดับเดียว ^{(single level cell)}เก็บข้อมูลเพียงบิตเดียวในเซลล์ ทำให้เป็นไบนารี ดังนั้นจึงค่อนข้างง่ายที่จะแยกแยะระหว่างระดับการชาร์จที่แสดงถึงสถานะใดสถานะหนึ่ง แม้ว่าจะเกิดการสึกหรอหลายครั้งก็ตาม

การออกแบบ MLC^(MLC) และTLCหลายระดับและสามระดับ จัดเก็บสองและสามบิตต่อเซลล์ตามลำดับ เซลล์ของพวกมันมีหลายระดับและมีหลายสถานะที่ต้องอ่าน เนื่องจากระยะขอบระหว่างสถานะของเซลล์ต่างๆ จะแคบลง การสึกหรอเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดปัญหาความจุอิเล็กตรอนที่ทำให้ไม่สามารถเรียกคืนสถานะที่ถูกต้องได้

เราจึงควรใช้SLC เท่านั้น จริงไหม? ปัญหาคือSLCมีราคาแพงอย่างไม่น่าเชื่อต่อกิกะไบต์ รวดเร็วและแข็งแกร่ง แต่ไม่หนาแน่นมาก ไดรฟ์ SSD^(SSD)ระดับพรีเมียมส่วนใหญ่ในคอมพิวเตอร์ทุกวันนี้ใช้MLCและTLCกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นด้วยความจุที่มากขึ้นในราคาที่ดี

คุณต้องกังวลเกี่ยวกับการขาดความทนทานของผลิตภัณฑ์ราคาถูกเหล่านี้ในทางปฏิบัติมากแค่ไหน?

ความทนทานของ SSD ในทางปฏิบัติ

คำตอบของคำถามในวันนี้คือ “ไม่มากนัก” ในช่วงแรกๆ ของ SSD^(SSDs)ของคอมพิวเตอร์คุณสามารถทำลาย SSD ตัวหนึ่งได้ในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงด้วยการตอกมันด้วยคำขอเขียน วันนี้ คุณสามารถคาดหวังได้ว่าไดรฟ์หลายระดับจะมีความทนทานในการเขียนมากกว่าที่ผู้ใช้ทั่วไปต้องการ

มีเหตุผลบางประการสำหรับเรื่องนี้ แต่ขึ้นอยู่กับตัวไดรฟ์เองว่าเป็นระบบปฏิบัติการที่ชาญฉลาดและทันสมัยกว่ามาก โดยรู้วิธีใช้ ไดรฟ์ SSDอย่างถูกต้อง

ตัวอย่างเช่น ตอนนี้ SSD^(SSDs)ใช้เทคนิคที่เรียกว่าwear -leveling ^{(wear-leveling)}สิ่งนี้จะกระจายเซลล์เขียนอย่างโปร่งใสทั่วทั้งดิสก์เพื่อให้เกิดการสึกหรออย่างเท่าเทียมกัน ไม่เช่นนั้นเซลล์บางเซลล์จะตายเร็วกว่าเซลล์อื่นๆ มาก

คุณคาดหวังความอดทนในการเขียนได้มากแค่ไหน? ไดรฟ์รุ่นล่าสุด เช่น ไดรฟ์Samsung 950 Pro 512GB^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)}มีความทนทานในการเขียนที่ 400TB อย่างไรก็ตาม หลายคนยังคงใช้ไดรฟ์รุ่นเก่าที่เป็นที่ นิยมเช่น850 EVO ไดรฟ์นั้นได้รับการจัดอันดับสำหรับ 'เท่านั้น” 150TB

การทดสอบการทรมาน^{(Torture tests)}แสดงให้เห็นว่าการให้คะแนนนี้ค่อนข้างอนุรักษ์นิยม ในชีวิตจริง ไดรฟ์รุ่นนั้นใช้พื้นที่เขียนมากถึง 9100TB ก่อนเลิกใช้งาน ดังนั้นหมายเลข 150TB เป็นเพียงจุดที่ผู้ผลิตไม่รับประกันอีกต่อไป

อย่างไรก็ตาม ไดรฟ์ระดับผู้บริโภคไม่ควรใช้สำหรับงานที่มีการเขียนดิสก์จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานเซิร์ฟเวอร์หรือเป็นไดรฟ์สำหรับขีดข่วนสื่อขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานตามปกติของผู้บริโภคในแต่ละวัน ความอดทนในการเขียนเป็นสิ่งที่คุณจะไม่ต้องเสียเวลาคิดเลย

ซื้อไดรฟ์ยี่ห้อดีๆ^{(Buy a good brand of drive)}และสำรองข้อมูลสำคัญต่อภารกิจของคุณไม่ว่าจะด้วยวิธีใด

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seems like a very sudden move, SSD technоlogу has gone mаinstream. These fast, solid-state drives are а common featurе on even mid-range computers. Even the next generаtion of Playstation will feature an SSD instead of a more traditional hard drive.

In general this is a good thing. SSDs represent a major leap in performance over traditional hard drives. However, they also bring some special usage and maintenance considerations with them. Most users reading this probably have an SSD in their system already or will almost certainly get one in their next system.

So the time is right to unpack one of the most important, yet misunderstood, issues unique to SSD technology. We’re talking about SSD wear and tear. The mythical killer of drives that has kept many an early adopter of this technology awake at night.

Before we can tackle what SSD wear and tear actually is though, we need to briefly talk about how SSDs are different from the hard drives we all know and love.

How SSDs & Traditional Hard Drives Differ

The traditional mechanical hard drive consists of platters coated in a special magnetic material. The platter spins at thousands of revolutions per minute, while read/write heads skate across their surfaces on a pocket of air thinner than a human hair.

The first hard drives were so big, they needed an airplane for delivery – while only holding a few single megabytes of data. These days a 4TB portable hard drive easily fits in your pocket. These drives are cheap, capacious and pretty reliable compared to how things were at the outset.

Yet, mechanical hard drive technology has no hope of keeping up with the advancement of solid state computer components such as CPUs, RAM and flash memory. Platters can only spin so fast, read/write heads can only move as the laws of physics allow objects with that much mass to do.

Solid state drives have no moving parts. It’s all semiconductor circuitry. Electrons can move through silicon chips much, much faster than any mechanical components ever could. Which is why even the cheapest SSD will completely obliterate a mechanical drive in performance.

Since they have no mechanical parts, they are also much less physically fragile and far less prone to failure. On the other hand, simply using an SSD will shorten its lifespan and if you use them in the wrong way, that shortening can be quite dramatic. So what’s going on?

Why Do SSDs Wear Out?

First of all, reading data from an SSD doesn’t have any appreciable effect on its lifespan. Instead, it’s the act of writing to the flash memory cell that degrades it. Each memory cell within an SSD has an oxide component. Two layers of one or another chemical mixed with oxygen. Electrons are trapped between those oxide layers.

What a given cell’s state is, depends on the charge level. In other words, how many electrons are trapped between the oxide layers. Every time that state is changed, the oxide layers wear down, eventually losing their ability to contain electrons. This can make the state impossible to read correctly. Write to a cell too many times, and it eventually goes bad.

SSD Technology Types and Endurance

While all SSDs suffer from write wear, they don’t all have the same amount of tolerance for it. There are different memory cell designs, which change how much information can be stored in a single cell.

The most robust design is known as SLC or single level cell memory. This stores only a single bit of data in a cell, making it binary. It is therefore quite easy to distinguish between a charge level that represents one state or another, even after quite a lot of wear has happened.

MLC and TLC designs, multi- and triple- level, store two and three bits per cell respectively. Their cells have multiple levels and therefore many different states that have to be read. Since the margins between different cell states are narrower, even a small amount of wear can cause electron capacity issues that make it impossible to recall the correct state.

So we should only use SLC, right? The problem is that SLC is incredibly expensive on a per-gigabyte basis. It’s fast and robust, but not very dense. Most of the premium SSD drives in computers these days are using MLC, and TLC is becoming more popular thanks to bigger capacities at a good price.

So how much do you have to worry about the lack of endurance of these cheaper products in practice?

SSD Endurance In Practice

The answer to that question today is “not very much at all”. In the early days of computer SSDs you could destroy one in just a few hours by hammering it with write requests. Today you can expect multi-level drives to have way more write endurance than the typical user will ever need.

There are a few reasons for this, but it comes down to the drives themselves being much smarter and modern operating systems knowing how to use SSD drives properly.

For example, SSDs now use a technique known as wear-leveling. This transparently spreads cell writes around the entirety of the disk so that wear happens evenly. Otherwise some cells would die much more quickly than others.

So how much write endurance can you expect? The latest generation of drives, such as the Samsung 950 Pro 512GB drive has a write endurance of 400TB. However, many people are still using popular older drives such as the 850 EVO. That drive is rated for ‘only” 150TB.

Torture tests show that this rating is very conservative. In real life use that model of drive took a whopping 9100TB of writes before giving up the ghost. So the 150TB number is just the point at which the manufacturer won’t honor the warranty any more.

Still, consumer grade drives should not be used for any job where lots of disk writing happens on a constant basis. They’re no good for server use or as heavy media scratch drives. For normal every day consumer use however, write endurance is something you’ll never have to spend any time thinking about.

Buy a good brand of drive and, either way, make regular backups of your mission-critical data.

ปานศักดิ์ ดิเรกวิทยา

About the author

ฉันเป็นวิศวกรซอฟต์แวร์ที่มีประสบการณ์และมีประสบการณ์มากกว่า 10 ปีในแอป Windows และระบบนิเวศการจัดการไฟล์ ฉันยังเป็นผู้เชี่ยวชาญในการพัฒนาระบบและโซลูชันการรักษาความปลอดภัยสำหรับธุรกิจและรัฐบาลอีกด้วย ประสบการณ์ของฉันในทั้งสองด้านทำให้ฉันมีมุมมองที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้ซอฟต์แวร์ ระบบ และความปลอดภัยที่ดี และวิธีการสร้างซอฟต์แวร์อย่างมีประสิทธิภาพ

ทุกสิ่งที่คุณต้องการรู้เกี่ยวกับ SSD Wear & Tear