Ресурсный тест SSD A-Data SU635 c NAND QLC

 


Хотим мы того или нет, но производители NAND памяти запустили производство флэш-памяти, способной хранить четыре бита информации в одной ячейке QLC (Quadruple Level Cell). Да и в продаже уже появились модели SSD с такой памятью. Правда, скоростью записи они откровенно расстраивают. Да и по поводу долговечности есть вопросы. Значит, надо поискать ответы, и кое-какую информацию может дать практический эксперимент. Посему, решил я провести с помощью A-Data SU635 тестирование надежности QLC.

Немного теории

Несколько слов о NAND памяти QLC. Я уже рассматривал разновидности ранее, здесь же остановлюсь на особенностях именно нового типа ячеек, в которых может храниться 4 бита информации.

SU635_NANDEndurance

Посмотрим на иллюстрацию. Для того, чтобы записать в ячейку информацию, надо в зависимости от значения 4 бит выставить тот уровень напряжения, который соответствует этому самому значению. Проще говоря:

  • 0000 – самое высокое напряжение в ячейке.
  • 0001 – напряжение несколько ниже.
  • 0010 – напряжение еще на шаг ниже.
  • 1111 – самое низкое значение напряжения.

В процессе записи необходимо очень точно зафиксировать уровень порогового напряжения, чтобы при последующем чтении можно было однозначно интерпретировать его в значение 4 бит данных.

При чтении производится последовательное тестирование порогового напряжения между группами состояний с использованием разных пороговых напряжений, и на все это тратится время. Для ячеек MLC этот процесс состоит из двух шагов. Сначала проверяется значение в ячейке – (00 или 01) или (10 или 11). После этого, уже с другим значением порогового напряжения, определяется конкретное значение, хранящееся в ячейке.

В случае TLC NAND процесс уже требует 3 шагов. На первом определяется напряжение, относящееся к нижним 4 значениям или к 4 верхним. После этого в выбранной группе из 4 значений используется следующее пороговое значение, чтобы опять выделить группу теперь уже и 2 значений. Третий шаг – используя очередное пороговое напряжение, из оставшихся двух напряжений выбрать актуальное, соответствующее хранящимся в ячейке данным.

Несложно догадаться, что в QLC этот процесс еще больше удлиняется, и шагов теперь 4 – последовательно выделяются группы из 8, 4, 2 и конечного значения напряжения, хранящегося в ячейке. Впрочем, тут во многом вопросы возникают к производительности не только памяти, но и самого контроллера, насколько быстро он может выполнять все эти манипуляции.

Запись и стирание также производятся медленнее, что, собственно, и подтверждается тестами. За пределами SLC кэша скорость записи варьируется от медленной до ну очень медленной.

Это еще не все. Если в случае с жесткими дисками всегда считалось, что, условно, они «вечные» в плане количества операций записи на одну и ту же дорожку в один и тот же кластер, то при использовании SSD вопрос ресурса стал одним из самых обсуждаемых. Износ ячеек – реальность, стереть и записать в одну и ту же ячейку можно данные только конченое количество раз, и цифры эти с первого взгляда не поражают своей величиной.

С выходом NAND TLC заявлялось, что ресурс ячеек составляет 1 000 циклов записи/стирания (P/E Cycles). Сейчас, с совершенствованием технологии производства NAND это значение обычно указывается в 3 000 циклов. Хотя производители накопителей по-прежнему, если и указывают гарантированный ресурс, то он гарантированно ниже теоретического ресурса. Типичные значения, например, для SSD объемом 240-256 ГБ составляют 80-100 ТБ, что заметно ниже обещанных 3 000 циклов.

Впрочем реальность показывает, что, во-первых, далеко не всегда удается исчерпать даже гарантированный ресурс, и, во-вторых, на практике флэш-память заметно долговечнее и в большинстве случаев может в несколько раз перекрыть значения, которые декларирует производитель.

Достоинства и недостатки QLC NAND

Что дает применение памяти с такими ячейками? В первую очередь – емкость накопителя. Каждый кристалл NAND памяти может вместить больше информации, что ведет к тому, что по возможности хранить большое количество данных SSD накопители все больше приближаются к жестким дискам. Правда, по цене пока что приближаются не очень.

Далее, увеличение емкости ячеек позволяет компенсировать технологические сложности при переходе на многослойную NAND. Если 64-слойная память, и даже флэш с 96 слоями используется, дальнейшее увеличение идет с трудом. Возможности «впихнуть» больше бит в одну ячейку – способ пойти несколько другим путем к цели увеличения конечной емкости накопителя.

В перспективе, стоимость QLC NAND может оказаться ниже таковой у TLC и проч., тем не менее, на данный момент это еще не так. Количество предложений памяти не сказать, чтобы велико, и, по циркулирующим слухам, процент выхода годных микросхем еще не столь высок, как хотелось бы.

Недостатков тоже хватает. Это, конечно же, скоростные показатели, особенно записи. Если скорость 100-150 МБ/с при записи в SSD с NAND TLC некогда считалась низкой, то теперь вроде бы уже и ничего так. QLC показывает гораздо более низкие значения. Crucial P1 вне SLC кэша показывал скорость менее 60 МБ/с, а про A-Data SU635 я даже говорить не хочу.

Еще один вопрос – ресурс. Последние модели SSD серьезных брендов с памятью TLC NAND уже приучили нас, что гарантированный невысокий ресурс – это сильно заниженное значение, и накопители легко его перекрывают, порой на порядок и больше. С QLC вопрос открытый. Думаю, спорить с тем, что долговечность такой памяти хуже, чем у TLC, бессмысленно. Да и производители говорят о количестве циклов записи/стирания 1 000.

А сколько на самом деле? Для используемого в качестве подопытного A-Data SU635 производитель не указывает гарантированный ресурс (не хотят пугать или сами не знают?). Что ж, можем сделать попытку выяснить это.

Подопытный A-Data SU635 240 ГБ

Обзор я на него делал, и для практического применения это накопитель меня интересует мало. А вот в качестве «кролика» — вполне. Хотя я так и не идентифицировал, кто же произвел эту память, все что мне нужна знать (это QLC) – мне известно. Усугубляет ситуацию отсутствие DRAM для кэша.

SU635_pack

Про гарантированный ресурс данных нет, примем условно, что он такой же, как и у обычных SSD с TLC NAND – 80 ГБ. Если учесть, что ячейки должны выдерживать примерно 1 000 циклов записи/стирания, то A-Data SU635 емкостью 240 ГБ должен продержаться хотя бы до 200-250 ТБ.

Методика тестирования та же, что и в случае все еще продолжающихся (на момент написания этого материала) мучений другого накопителя, Crucial BX500, который уже почти достиг 800 ТБ записанных данных.

На накопителе лежат те же самые тестовые файлы, что и на Crucial, с посчитанными MD5. Правда, на начальном этапе я не включил проверку контрольных сумм после каждых 5 циклов тестирования. Несколько позже я включу эту проверку.

Честно говоря, на данный момент A-Data SU635 уже 10 дней тестируется. Я хотел дождаться определенного «пробега», дабы убедиться, что накопитель банально не «умрет», т. к. есть у меня некоторое предубеждение к этому бренду, и вполне допускаю прекращение тестирования по причине выхода из строя контроллера, сбоя микропрограммы или иного фактора, не имеющего прямого отношения к ресурсу ячеек.

Исходная информация, которую сообщает CrystalDiskInfo:

A-Data SU635 тестирование надежности QLC

Осложняется жизнь тем, что SMART диска на предоставляет необходимого минимума информации, и даже об объеме записанных уже данных приходится судить исключительно по цифрам, предоставляемым программой Anvil’s Storage Utilities. Даже фирменное ПО A-Data не сообщает о чем-то интересном. Пока что о такой модели SSD A-Data SSD Toolbox не знает.

Состояние на 21.02.2019

A-Data SU635 тестирование надежности QLC

На данный момент то, о чем сообщает SMART накопителя, видно на скриншоте. Где скрывается информация о том, сколько циклов уже пройдено, какой объем данных записан и проч. — я пока не нашел. Интерпретировать значение параметра, например, F1 я не могу.

A-Data SU635 тестирование надежности QLC

Судя по информации Anvil’s, записано уже более 30 ТБ, а количество циклов записи/стирания составляет примерно 130. Опять-таки, этих данных в SMART не видно. Посему, придется судить о примерном количестве циклов записи/стирания по скриншотам Anvil’s.

Чуть позже я перезапущу программу с тем, чтобы проверялась контрольная сумма тестового файла. Счетчик циклов в тестовой программе сбросится, но скриншот я сделаю.

Обновление от 25.02.2019

На данный момент накопитель отработал две недели, и за это время записано уже 40 ТБ. Если предполагаем (производитель ничего не сообщает по этому поводу), что гарантированный ресурс составляет 80 ТБ, то половину его A-Data SU635 уже израсходовал.

SU635_CDI_20190225

Собственно, ценность скриншотов CrystalDiscInfo сомнительна, т. к. интересных данных о тестируемом накопителе эта утилита не сообщает. Ориентироваться приходится большей частью на саму программу, которая занимается проверкой SSD.

A-Data SU635 тестирование надежности QLC

По ее данным, уже выполнено 177 (в реальности можно приплюсовать еще штук 8) циклов, что составляет пятую часть от того количества, что обычно указывается для ячеек QLC.

Теперь я ее перезапущу и включу проверку контрольной суммы тестового файла, который лежит на этом SSD.

Внеплановое обновление от 02.03.2019

Данное обновление не относится непосредственно к A-Data SU635, но косвенно все же перекликается. Дело в том, что у меня есть еще один SSD с памятью QLC — Crucial P1 500 Гб. Обзор его я уже делал, и так как он мне пока не особо нужен, решил я еще одну проверку устроить, а именно — узнать, что произойдет с записанными на накопитель данными, если он будет отключен от питания довольно продолжительное время.

Примерно половину емкости я занял различными файлами — это видеофайлы, аудио (FLAC и MP3), фотографии в формате JPG, архив, ISO-файл. Для каждого файла я посчитал сумму MD5 при помощи Total Commander. Выполнил я все это сегодня, 2 марта 2019 года. На данный момент SSD уже лежит в коробке, и я планирую теперь его подключить не ранее 2 сентября.

Думаю, пол-года в обесточенном состоянии — достаточный срок для того, чтобы убедиться, что QLC NAND способна сохранить все в целости и сохранности записанную в ней информацию. Если есть другие мнения, то готов рассмотреть предложения по изменению срока «хранения».

При этом, я не собираюсь создавать «тепличные» условия этому SSD. Не буду класть его в холодильник или каким-либо образом стараться улучшить режим его хранения. Наоборот, сейчас он лежит недалеко от домашней батареи отопления (не на ней, но рядом), т. е. его температура как минимум не ниже комнатной, а когда отопление отключат, то Crucial P1 поселится на подоконнике окна, которое расположено на юго-западе, т. е. пол-дня на находится на солнечной стороне. Лето, если будет солнечным, также не даст накопителю «остыть». Конечно, он не будет лежать под прямыми солнечными лучами, но тем не менее.

В общем, будем посмотреть, что останется от файлов минимум через пол-года, а может и больше.

Обновление от 04.03.2019

Накопитель работает, и это уже хорошо. SMART малоинформативен, но кое-что узнать можно.

SU635_CDI_20190304

Если параметр E7 — это расчетный ресурс, то получается, что израсходована уже пятая часть.

SU635_Anvill_20190304

Согласно программе Anvill, до 60 ТБ осталось не много. A-Data SU635 пока работает, хотя и медленно.

Тестирование продолжается…

Вас также может заинтересовать...

9 комментариев

  1. Иван:

    По поводу цифр в Raw-значения. Нужно в программе поменять отображение с HEX на DEC, и тогда не нужно будет каждый раз сидеть с калькулятором и переводить HEX на DEC вручную.

    По поводу F1 и F2 значений пишется, что это LBA значения. Я если честно сам не особо понимаю их смысла.

    Cсылка на калькулятор LBA
    http://www.deathwombat.com/diskgeometry.html

    У меня был похожий ССД от A-Data, правда модель SU655. Проработал в легком режиме 6 месяцев и сдох. Было записано всего около 3 Тб информации. Не доверяю теперь фирме A-Data.

    • Андрей:

      Для меня HEX значения неудобства не доставляет. Я пробовал переключать в десятичный режим, и с разбиением на группы по 2 байта, пытался найти соответствие значениям, которые оказывает Anvill, но так толком ничего и не нашел.
      Для SSD знание LBA особого смысла не имеет. Это в HDD LBA точно указывал на место, гда физически располагается файл — дорожка, сектор и т. п. С SSD все иначе, тут физическое расположение файла постоянно меняется, но новое местоположение соотносится с постоянным LBA (например, в случае с файлом, который один раз записали и потом не тругают). Тут ведется таблица соответствия LBA и физическому блоку NAND.
      A-Data я тоже не доверяю, и опасаюсь, что он, зараза, сдохнет раньше, чем NAND память начнет реально изнашиваться. Но буду надеяться на лучшее.

    • Александр:

      У меня такой сдох за 3 месяца и 0.13Тб данных. Адата гомно полное

  2. Tiran:

    Добрый день.
    Спасибо, что решили протестировать на износ накопитель на новом типе памяти. Очень интересно, насколько быстрее, чем ТЛЦ, сдохнет новая память. Лишь бы как вы сказали, что-нибудь другое в накопителе не полетело)).

    • Андрей:

      Здравствуйте.
      В принципе, есть запасной вариант, но там свои недостатки есть. Если что-то и сгорит раньше времени, то будет лишний повод сказать, что A-Data брать не надо. Вот Crucial сколько держится уже!

  3. Orry:

    F1 и F2 тут, похоже, число прочитанных/записанных LBA-секторов, то есть по 512 байт, они и используются для расчета объема записи в TB :
    0x14933db92d /* по 512 байт */ >> 21 (сдвиг на 21 бит вправо чтобы получить значение в GiB) == 42137TiB — это всего ПК отправил для записи на диск, а не именно через тест.
    на на самом деле записи во флеш заметно больше. более точные показатели скрываются в атрибутах AD, E9, EA.
    атрибут E7 показывает оцениваемый остаточный ресурс диска в процентах. его raw-значение показывает расход в %. на момент этого поста остаток 84, израсходовано 16 (0x10).
    толкование значений SMART у ADATA (взято с https://overclockers.ru/lab/show/88349_3/obzor-i-testirovanie-ssd-nakopitelej-adata-ultimate-su700-obemom-120-i-480-gbajt) :
    09 – обозначает время нахождения накопителя под питанием;
    0С – количество включений;
    A7 – изменение этого параметра означает включение режима «Read only» («только чтение»), когда из-за износа массива памяти в целях защиты данных и возможности их извлечения накопитель переходит в режим «только чтение»;
    A8 – количество ошибок, произошедших в процессе передачи данных по интерфейсу SATA;
    A9 – количество сбойных секторов (по завершении всех тестов он у накопителей остался равен нулю);
    AD – количество циклов перезаписи ячеек, параметр работает по достаточно странной схеме и, судя по всему, обновляется только каждую одну полную перезапись всего массива;
    E7 – данный параметр должен означать остаток предположительного ресурса накопителя, однако даже по завершении всех тестов он у накопителей остался равен нулю, возможно, не работает;
    E9 – объем данных, записанных в TLC-режиме в массив памяти (одна единица параметра соответствует 512 байт данных);
    EA – объем данных, записанных в SLC-режиме в массив памяти (одна единица параметра соответствует 16 Кбайт данных);
    F1 – объем данных, поступивших на накопитель по интерфейсу SATA (одна единица параметра соответствует 512 байт данных);
    F2 – объем данных, прочитанных с накопителя по интерфейсу SATA (одна единица параметра соответствует 512 байт данных).

  4. Orry:

    подробнее про AD — это три пары двухбайтовых чисел, видимо, минимальное, максимальное и среднее значения.
    в скрине CDI c 84% ресурса это соответственно 43, 297 и 248 (циклов стираний). среднее число циклов 248 означает примерно 59.5TB стирания (под запись) флеша. вкупе с расходом ресурса в 16% это означает, что расчетное число стираний для этого QLC ADATA оценила в 1500 циклов (ого, оптимисты !).

  5. ттттттт:

    подписался

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

сОДЕЛУ.нЕФТЙЛБ