Надежность SSD. Стресс-тестирование Plextor S2C 128 Гб. Завершено.

Примерно полгода назад я приобрел первый свой SSD, так сказать, дозрел до этого. Установил такой накопитель в купленный в подарок ноутбук Asus K501UX. Спустя пару месяцев провел подобный апгрейд и со своим основным ноутбуком. Оба диска до сих пор работают и радуют скоростью, которая заметно выше, если сравнивать с традиционными дисками. Выбирал я накопитель из недорогих, а вот сейчас решил немного «поглубже» влезть в эту тему, а, вернее, заинтересовался, какова же надежность SSD дисков, в частности тех, которые у меня.

Как я выбирал диски

Собственно, основными критериями были объем в 256 Гб (ибо считаю, что на данный момент это самый оптимальный размер SSD-накопителя, который планируется в качестве системного), и невысокая цена. Далее, доверия без- и полубезымянным накопителям как-то не очень много, поэтому рассматривались SSD, выпущенные известными производителями.

В конечном итоге, в Asus K501UX был куплен Plextor P7V под разъем M.2, а в свой домашний K56C купил тоже Plextor, но серии M6MV, ибо у меня нет M.2, но есть mSATA. Это накладывало свои ограничения при выборе. Объединяет эти SSD диски, помимо изготовителя и объема, еще и тип используемой памяти NAND – TLC.

Немного теории

Надежность SSDО том, какие SSD бывают, вернее, какие типы памяти сейчас бывают я, думаю, сделаю отдельный материал. Скажу только кратко, какие они бывают:

  • SLC (Single Level Cell) – одноуровневая ячейка, в которой хранится один бит данных. Надежно, долговечно, быстро, но очень дорого. Если вы не владелец датацентра, или не используете диски в сервере с высокой нагрузкой, то такие диски простому пользователю недоступны. За исключением, конечно, случая, когда цена не имеет значения.
  • MLC (Multi Level Cell) – многоуровневая ячейка, способная хранить 2 бита информации. Надежность пониже, чем у SLC, зато плотность записи выше, да и цена существенно меньше. Хороший вариант для домашнего компьютера, благо, что и скорости у таких накопителей хорошие.
  • TLC (Three Level Cell) – трехуровневая ячейка, т. е., в которой содержится 3 бита информации. Плотность еще выше, но надежность еще ниже, долговечность тоже. Зато еще дешевле. Вариант для бюджетных SSD.

Есть еще и 3D NAND, но это отдельный разговор. Перспективный вариант, который наверняка будет активно распространяться в ближайшее время.

Почитал форумы, где обсуждаются SSD-накопители, да и некоторые обзоры тех или иных моделей. Часто звучит такой тезис, что диcки TLC – ненадежное барахло, никому не нужное, и которое даже врагу пожелать не хочется. Утрирую, конечно, но максима, что только «MLC – наше все», по крайней мере, в данный момент, не поддается сомнению. И, надо сказать, это правильно, такие диски действительно хороши, вот только в планируемой покупке часто активное участие принимает одно земноводное, которое вносит свои коррективы.

Итак, сейчас вернемся к теме. Как уже сказал, я остановился на тех самых ругаемых SSD с памятью TLC. Что же меня подвигло к тому, чтобы самому провести этакое стресс-тестирование твердотельного диска с TLC памятью? Захотелось понять, так уж все плохо, и надо ли готовиться в обозримом будущем к отказу накопителя и заранее создавать бэкапы? Давайте попробуем отделить мух от съедобных припасов.

Подопытный

Надежность SSDВ качестве подопытного выступает Plextor S2C 128 Гб в форм-факторе 2.5 дюйма. Информацию по нему можно найти в интернете, хотя стресс-тестирования такого диска я не нашел. Кратко скажу, что используется контроллер SMI SM2258 и память Hynix 16nm TLC. В общем, похоже на печально известный Intel 540s. Печально, потому что скоростью он не блещет, что при запрашиваемой за него сумме делает его вообще малоинтересным.

Вроде бы и Plextor должен быть аналогичен, но есть одно «но». Японская компания создала свою собственную прошивку для контроллера. И это дало результат. Конечно, в лидеры он не выбился, но стал заметно лучше, чем Intel. Впрочем, не об этом речь.

SSD-диски имеют один параметр, на который не всегда обращают внимание – ресурс записи (TBW), который измеряется в терабайтах. Это объем данных, которые можно записать на накопитель. Указывается некое значение, после которого заканчивается гарантия, и работоспособность диска уже никто не гарантирует. Производитель указывает этот параметр: 75 Тб для дисков емкостью 128 Гб, и 150 Тб для более емких моделей.

Процесс записи в ячейку памяти постепенно ее изнашивает, и после какого-то определенного значения она может выйти из строя. Значение этого параметра, т. е. количество записанной информации, отображается в SMART-е, который можно просмотреть какой-либо программой.

Надежность SSD. Методика тестирования

Надежность SSDВ интернете можно найти отчеты о подобных экспериментах, когда нагружали несколько дисков разных производителей циклической записью до исчерпания их ресурса. Вот и я решил сделать что-то подобное. Использовал ту же программу, а именно — Anvil’s Storage Utilities. В ней есть интересный режим тестирования накопителей – «Endurance Testing», т. е. тестирование на живучесть. Ну что ж, очень подходит.

Смысл состоит в том, что на диске генерятся файлы различного размера, имитируя нагрузку. После заполнения диска они стираются, и цикл повторяется. При этом в отдельной папке лежит пара файлов, состояние которых постоянно проверяется при помощи подсчета MD5. Если с ними что-то случится, то это будет означать, что с диском стали происходить нехорошие вещи.

Надежность SSDВпрочем, если не произойдет внезапного отказа, от чего никто не застрахован, деградацию ячеек можно будет увидеть в том же SMART-е. Как и прочие параметры – количество записанных данных, время работы, количество перемещенных ячеек и т. п.

Надежность SSDНа данный момент, вечер 21-го января, пошли вторые сутки тестирования. На диск записано уже более 10 Тб, и пока что он жив и здоров. Скрин SMART-а привожу.

 

Программа CrystalDiskInfo показывает 100 % здоровья. Никаких «битых» ячеек еще нет. Впрочем, их и не должно быть. Рано. Думаю, примерно к половине ресурса вполне могут уже появиться. Хотя, посмотрим.

Тестирование продолжается.

 

Обновление от 27.01.2017

Надежность SSDЗавершилась неделя тестирования. За это время прошло более 500 циклов создания файлов на диске. Накопитель до сих пор полностью жив и здоров. SMART в девственно чистом состоянии, в той части, что касается переназначенных секторов, использования резервной области и т. п.

Надежность SSDЗа это время записано уже почти 60 терабайт. Когда появятся признаки износа ячеек — пока не ясно. Честно говоря, был уверен, что к этому моменту уже что-то где-то должно было появиться.

Тест продолжается…

 

Обновление от 31.01.2017

Надежность SSDПрошли 10 дней тестирования. За это время было выполнено более 700 циклов (на данный момент уже 749) записи на диск файлов разного размера с последующим их стиранием. Состояние диска постоянно контролируется при помощи SMART.

Все скриншоты по состоянию на утро 31-го января.

Надежность SSDПретензий к диску пока что никаких. Количество данных Записанных на диск, уже перевалило за 83 ТБ, что превышает гарантированный ресурс в 75 ТБ. Вопреки ожиданиям, переназначенных ячеек так и не появилось. SMART показывает полную исправность диска.

Дальше посмотрим, планирую, при достижении 100 ТБ остановить тест и вынуть диск на недельку, чтобы полежал без подключения к компьютеру. Возможно, запишу на него несколько крупных файлов, подсчитают MD5 для каждого и оставлю. Потом опять включу, проверю, и запущу тест дальше. Интересно, сколько сможет выдержать Plextor.

Обновление от 03.02.2017

Надежность SSDС начала теста прошло 13 с лишним дней. За это время тест выполнился 966 раз, на диск было записано по 30 миллионов файлов, а общий объем записанных данных превысил 103 ТБ. Гарантированный производителем объем в 75 ТБ превышен уже на треть, и пока что ни одной битой ячейки SMART не показывает. Здоровье SSD-диска составляет 100%.

Надежность SSDТеперь будет неделя отдыха, диск я вытащил из компьютера, полежит пока что в столе, после чего установлю его заново, и тогда уже проверка пойдет до «победного» конца. Посмотрим, сколько выдержит диск.

Пор крайней мере, данный экземпляр накопителя выдержал весьма напряженный режим работы без каких-либо проблем, вернее, совсем без проблем. Когда начнут «сдавать» ячейки памяти — посмотрим. Более емкие накопители (256 и 512 ГБ) согласно спецификациям имеют гарантированный объем записанных данных — 150 ТБ . Не очень понятно почему младшая модификация менее стойкая. Все интересное еще впереди…

Обновление от 15.02.2017

Надежность SSDПосле недельного перерыва мучения диска продолжаются. Гарантированный производителем ресурс в 75 ТБ уже давно превышен, причем пока что ни одной ошибки на диске SMART не показывает, что, с одной стороны, немного удивляет, а с другой — подтверждает мысль, что заявленный небольшой ресурс именно этого варианта накопителя, с таким объемом — это некая перестраховка.

Надежность SSDЧестно говоря, не очень понятно, почему именно для самого маленького накопителя установлен ресурс в 2 раза меньше, чем для остальных модификаций этой модели SSD-дисков. У всех 150 ТБ, а только у 128-гигабайтного он 75 ТБ. То ли дело в маркетинге, своего рода, в ненавязчивой «рекомендации» обратить внимание на более емкие, но более надежные (они же и более дорогие) варианты, то ли на комплектацию этих накопителей идут чипы флэш-памяти из «стремных» партий, показывающих больший процент ошибок на тестах, этакая некондиция — не знаю.

Тем не менее, пока что мой диск здоров, бодр, и успешно тестируется. Пора начинать принимать ставки на то, сколько продержится. Считаю, что 200 ТБ выдержит, возможно, с ошибками, но все же.

Обновление от 17.02.2017

Надежность SSDИтак, рубеж в 150 ТБ взят. Заявленный производителем TBW превышен вдвое без каких-либо ошибок. Модули памяти Hynix 16nm, используемые в этих SSD, оказались весьма живучи, что, естественно, радует.

Количество циклов записи в ячейки памяти составляет примерно 1500. Для флеш-памяти типа TLC часто указывают значение в 1000 циклов, иногда встречается указание, что количество циклов составляет от 1 до 3 тысяч.

Надежность SSDНе знаю, сколько еще продержится накопитель, но можно уже сказать, что диски на TLC — это отнюдь не так плохо, как можно прочитать на многих форумах. Учитывая их цену, покупать их можно и нужно. При условии, что нет цели выжать из интерфейса максимальную производительность как при чтении, так и при записи.

Для установки в ноутбук или стационарный ПК в качестве системного диска — хороший вариант, и бояться того, что будет быстро исчерпан ресурс, не стоит.

Обновление от 08.03.2017

Надежность SSDЗаписано почти 280 ТБ. Появились 5 плохих блоков. Первый появился на отметке примерно 262 ТБ. Была задействованы резервные блоки, так что на емкости и здоровье пока что это никак не сказывается.

Надежность SSDДиск продолжает тестироваться, количество циклов записи/стирания перевалило за 2000, так. что указываемая нынче для памяти TLC способность выдержать порядка 3000 циклов перезаписи вполне реальная вещь. А вот гарантированный объем записи в 75 ТБ выглядит серьезной перестраховкой. Не очень понятно, почему для младшей модели указано именно это значение, хотя у всех остальных — 150 ТБ.

Обновление от 18.03.2017. Финал

Надежность SSDИтак, начиная примерно с 262 ТБ на диске начали появляться дефектные ячейки. Процесс деградации шел постепенно, и, подойдя к значению в 318 ТБ весь запас резервных ячеек был исчерпан. На этом тестирование прекратилось, появились ошибки, программа зависла.

При этом диск не перешел в режим «только чтение». Он виден системой, доступ к нему никак не нарушен, он все еще позволяет записывать на него файлы, правда, та информация, которая была на нем записана ранее, либо не читается полностью, либо с большим трудом, и то частично. Думаю, тестирование на этом можно прекратить, диск отслужил свое.

Надежность SSDВ итоге, за все время он выдержал почти 3.5 тысячи циклов перезаписи ячеек, а общий объем информации, который был записан, составляет без малого 319 ТБ. Гарантированные производителем 75 ТБ перекрыты более чем в 4 раза, или, если брать за ориентир появление первых сбойных ячеек (это 262 ТБ) — то в 3.5 раза. На мой взгляд, более чем достойный результат.

Отмечу, что процесс появления «битых» ячеек был не «лавинным», а постепенным. По крайней мере в данном случае. В какой-то мере это может служить сигналом, что пора задумываться о замене диска. Вот только кто сможет этого дождаться при повседневном использовании? Сейчас заглянул на свой системный SSD, который работает у меня примерно с сентября прошлого, 2016-го года, так количество произведенных записей составляет всего 1.7 Тб. если он не «умрет» по каким-то своим причинам, вряд ли я дождусь исчерпания его возможностей.

Перефразируя слова Остапа Бендера о том, что «железный конь идет на смену крестьянской лошадке», можно сказать, что SSD успешно и, главное, вполне надежно, может заменить традиционный винчестер в качестве системного диска.

Хотя, забывать о регулярных BackUp важных данных все равно не стОит!

Возможно Вам будет это интересно:

25 комментариев

  1. Duck Dick:

    Крайне интересно когда уже ссд поломается или хотяб выдаст ошибки 🙂

  2. Илья:

    Ну как? Пошли ошибки?

    • Andiriney:

      Да. Примерно после 262 ТБ появился первый плохой блок. Сейчас по СМАРТу уже почти 280 ТБ и 5 плохих блоков. В резервной области 100 блоков, так что пока что ничего страшного не происходит. Будем посмотреть дальше…

  3. Oak128:

    На 3dnews такой же Plextor S2C объёмом 256 Гбайт вытянул 573Тбайт: https://3dnews.ru/938764/page-3.html#Plextor%20S2C
    Получается, что с увеличением объёма надёжность возрастает.
    И кстати, TLC-память Hynix плохая по их тестам получается. Всего 2000 циклов перезаписи. У Toshiba явно выше реальный ресурс

    • Andiriney:

      В моем диске тоже память Hynix. Видимо, то, что заявленный параметр TBW для этих дисков различается (для 128 ГБ версии это 75 ТБ, для всех остальных — 150 ТБ), все же на чем-то основано. Значит, в младшую версию идут микросхемы похуже, с бОльшим разбросом электрических параметров, которые на выходном контроле показывают результаты послабее. Хотя, все равно с запасом перекрыл гарантированный ресурс, да и циклов перезаписи выдержал примерно 2500. Мне тоже кажется, что Toshiba получше будет. Было бы интересно на этой памяти диск погонять.

      • Yuri:

        Число циклов P/E NAND-memory для диска, объёмом 128ГБ при 75 TBW такое же, как и у диска, ёмкостью 256 ГБ при 150 TBW.
        Думаю, этим и объясняется различие TBW для дисков разного объма.

        • Andiriney:

          Может и так, вполне возможно. Хотя, если продолжать логическую цепочку, накопитель на 512 ГБ должен иметь TBW больше, чем на 256, а этого нет, там те же 150. Подозреваю, что производители просто перестраховываются в случае емких накопителей. Если SSD с емкостями на 128 ГБ сравнительно дешевы, то если не будут вырабатывать гарантийный срок модели на 512 и более ГБ, то это уже получается накладно. К тому же сортировка чипов памяти по качеству наверняка есть. Все в дело идет.

  4. Yuri:

    1. У вас на иллюстрации из раздела «Немного теории» для TLC пропущена одна логич.коибинация — 100
    2. Скажите, в «Anvil’s Storage Utilities» что значат числа в «total» and «estimated/current» и что кодирует цвет фона ячеек в этих столбцах?

    • Andiriney:

      1. Да, действительно. Картинку не сам рисовал, из инета взял. Сейчас заменю. Спасибо.
      2. По полям в «Anvil’s Storage Utilities».
      «Total» — суммарное значения с момент запуска тестирования.
      «Estimated/current» — расчетное и реально полученное значение. Теперь по самим полям.
      Total:
      1. Кол-во записанных ГБ.
      2. Кол-во записанных ТБ.
      3. Кол-во созданных файлов с момента запуска тестирования.
      4. Кол-во МБ при случайной записи.
      5. Средняя скорость в МБ/с.
      «Estimated/current»
      1-4. То же самое, но для данной итерации цикла.
      5. Кол-во подсчетов суммы MD5/количество ошибок при подсчете MD5

      • Yuri:

        Про «Anvil’s Storage Utilities» (на примере этого скриншота: https://andiriney.ru/wp-content/gallery/ssd_test/PLEXTOR-PX-128S2C-ATA-Device_128GB_1GB-20170308-0937.jpg):
        1. Тогда значение ячейки 2 для «est/cur» д.б. в 1024 раза меньше знач.в ячейке 1 (по аналогии с знач.этих ячеев в «total»). Так?
        2. Если знач.ячейки 3 в «est/cur» — кол.созданных файлов в пределах текущей итерации тестирования, то почему оно дробное (6.82)? Ведь кол.файлов по логике вещей д.б.целым числом.
        3. Скажите, а цвет ячеек (син., зел., красн.) имеет какую-л.смысловую нагрузку?
        4. Прав.ли я понимаю, что наличие «сбойных» блоков памяти оценивается только лишь на основаниии проверки контр.сумм эталонных файлов, а не по каждому записанному файлу?

        • Andiriney:

          1. Про «Estimated/current» я, наверное, не совсем верно написал. Получается так:
          1. Скорость записи в МБ/с (расч./реальное)
          2. Скорость записи в ГБ/час (расч./реальное)
          3. Сколько ТБ было записано за день.
          Остальное вроде верно.
          2. Уже ответил выше.
          3. Особой смысловой нагрузки нет. Синий — итоговые значения всего теста, зеленые — данные текущей итерации.
          4. Это не совсем проверка «сбойных» блоков памяти. На диске лежат несколько файлов, которые тестом не трогаются. В процессе проверки все равно есть определенна «движуха» по сборке мусора, обработке команды TRIM, выравниванию износа и бог знает чего еще, чем занимается контроллер. Эта проверка — своего рода индикатор, что «под раздачу» уже попали эталонные файлы, исчерпался запас резервных ячеек и диск начал «умирать». Такая проверка проводится не на каждой итерации, а на каждой 10-й. Можно проверять реже или чаще. Тест генерит большое количество разных файлов, но их суммы не проверяет. Вся суть в том, чтобы записать в ячейки и потом стереть записанное, тем самым расходуя ресурс ячеек.

          • Yuri:

            По п.4 (критерий оценки):
            Не находите, что разработчик ПО выбрал не самый удачный способ проверки состояния блоков NAND-памяти.
            Ведь, как я понимаю, эталонные файлы на протяжении всего теста остаются в тех блоках памяти, в кот.их поместил контроллер в нач.теста.
            Ведь, эталонные файлы через каждую 1-ую итерацию теста просто считываются (не перезаписываются), а значит, TRIM, GC, выравнивание износа и пр.служ.операции, выполняемые контроллером, не перемещает их в др.блоки памяти.
            Иными словами, тогда, когда ячейки памяти всех прочих блоков оказываются перезаписанными множество раз, ячейки блоков, занятых эталонными файлами оказываются записанными лишь однажды.

            Обратите вним.на то, что на посл.скрине (https://andiriney.ru/wp-content/gallery/ssd_test/Final.png) ПО регистрирует ошибки (поле «error log») при том, что проверка хешей контр.файлов ошибок не обнаруживает (236/0).

          • Andiriney:

            Насколько я понимаю, они как раз мигрируют. Сборка мусора, выравнивание износа и прочие полезные операции выполняются по всем ячейкам, а оперирование идет блоками памяти. Ту даже, скорее, важна функция выравнивания износа. Если есть какие-то неизменяемые файлы, то и ячейки, их содержащие, изнашиваться по сути не будут. В то время как в соседние постоянно что-то пишется/читается/стирается. В результате в одном углу практически нецелованные ячейки, а в другом — изношенные в хлам. Чтобы этого не было контроллер следит за равномерным износом ячеек, чтобы все трудились одинаково.

  5. Yuri:

    Оч.радует, что, как я вижу, степень износа ячеек памяти не ведёт к деградации скорости (по меньшей мере — скорости записи (видно, что она ост.практич.постоянной — чуть менее 80МБ/с)).

    • Andiriney:

      Это да. Пока работает — то скорость стабильная. Просто в один прекрасный момент ячейка помечается «битой» и заменяется (если есть чем). Не то, что у жестких дисков. Поверхность постепенно деградирует, скорости падают.
      Хотя было бы интересно посмотреть, что там в реальности происходит с ячейками, когда они выработали половину ресурса, 75% и т. д. Может, просто очень хорошо работают алгоритмы коррекции ошибок?

      • Yuri:

        Да, видимо так (т.е., время вып.алгоритма проверки почти такое же, что и время вып.алгоритма проверки с исправлением).

        Видимо, время, необходимое для того, что бы наполнить ячейку памяти зарядом, нужной велечены, а так же вр., необходимое для опр.силы заряда ячейки (т.е., скорость записи/чтения) не зависят от степени «изношенности» ячейки (диэлектрика).
        «Заезженная» ячейка сильней «протекает» (теряет заряд с большей скоростью). И только этим она отл.от новой (ни разу не перезаписанной) ячейки.

        • Andiriney:

          Интересно, в какой момент ячейка признается неисправной (не учитываем ситуацию когда она реально теряет свои физические свойства)? Когда уже не удается скорректировать ошибку, когда коррекция происходит слишком часто, или ведется какой-то учет количества ошибок, например внутри контроллера?

          • Yuri:

            Да… Согласитесь, стоит задуматься, «капнуть» чуть глубже и обычный SSD превращается в наст.Вселенную; большую и сложно устроенную…

          • Andiriney:

            Да, интересного там много.

  6. Serge:

    Самое интересное в TLC-ячейках — скорость «протухания» информации. На НDD эта проблема выражалась в падении скорости чтения файлов, не подвергающимся изменениям (не перезаписываемым), с течением времени (все более неуверенное чтение вплоть до ошибок на плохих дисках типа Фуджи, не к ночи будь помянуты). Аналогично на SSD: из флеш-ячеек электроны по идее должны с годами, или даже месяцами, разбегаться и уровень заряда меняться => другое значение => ошибка IO. Никто этот параметр не тестирует. Почему? Или большинство ежегодно переустанавливает систему и программы?
    Пару лет назад был скандал с Самсунгами EVO на эту тему, но дело, похоже, просто замяли.
    Поэтому обхожу TLC стороной, ибо серьезных данных нет. Понятно, что для тестирования необходим ресурс времени — 2-3 года, поэтому смысл для конкретных моделей пропадает. Но для сравнения разных типов ячеек все равно остается.

    • Andiriney:

      Думаю, в случае SSD принцип работы немного другой, чем в жестких дисках. Тут и информация пишется постранично, что увеличивает возможность перезаписи даже давно не изменяемых данных, и операция сбора мусора (TRIM) работает, гоняя данные по ячейкам для выравнивания износа. Именно этот алгоритм выравнивания и не позволяет залеживаться данным. Плюс алгоритмы коррекции ошибок. Так что тут не все так страшно, скорее всего.

  7. Николай:

    Одно дело гонять целый объем диска, а другое — разбить его на разделы и гонять отдельный раздел. Создайте раздел на 40Гб и гоняйте его так же как весь дист. Показатели в 3 раза упадут, чем те, что вы получили. Все дело в количестве циклов записи в одну ячейку.

  8. Георгий:

    Спасибо за тест !

    Из своей практики по работе с NAND SLC:
    Nand умирает не только при записи, но и при чтении.
    Спасает ECC, но судя повсему каждый производитель использует свои алгоритмы коррекции ошибок, у каждого своя фишка!

Добавить комментарий

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

.