در سال های گذشته کاربران برای ذخیره اطلاعات ارزشمند و مهم خود از هارددیسک های HDD استفاده می کردند اما با پیشرفت علوم و تکنولوژی، هم سازندگان و هم کاربران به فکر سوئیچ کردن از هاردهای HDD به روی SSD ها افتادند چراکه این حافظه ها سرعت بسیار بیشتری دارند، در برابر فشار و ضربه مقاوم تر هستند، اندازه و ابعاد کوچکتری دارند و به صورت کلی مزیت های بیشتری در مقایسه با هاردهای HDD دارند. یکی از مهم ترین فاکتورهایی که باید در مورد حافظه های اس اس دی مورد توجه قرار بگیرد میزان دوام و طول عمر آن است. امروزه اعداد و ارقام مختلفی برای عمر ssd بیان می شود اما در حقیقت برای پی بردن به طول عمر این حافظه ها لازم است که به فاکتورها و عوامل مختلفی توجه کرد که در ادامه مطلب به آنها پرداخته خواهد شد.
سیر پیشرفت عمر مفید اس اس دی ها
همانطور که گفته شد هاردهای HDD در سال های گذشته محبوبیت بسیار زیادی در میان کاربران داشتند اما SSD ها توانستند که انقلاب بزرگی در ذخیره سازی اطلاعات ایجاد کنند. در حقیقت این حافظه ها بر اساس سیستم فلش مموری ها عملیات ذخیره سازی را انجام می دهند و داده ها را بر روی کل فضای ذخیره سازی تقسیم می کنند و اینگونه تمام سلول های ذخیره سازی تحت مراقبت خواهند بود. حافظه های اس اس دی از حالت های مختلفی برای ذخیره اطلاعات استفاده می کنند.
SLC، MLC، TLC و … حالت های ذخیره سازی در این حافظه ها هستند. با پیشرفت تکنولوژی مدت زمان عمر این حافظه ها نیز افزایش پیدا کرده است و در اصل طول عمر SSD فراتر از تصورات کاربران است. اس اس دی های مدرن امروزی دارای ظرفیت های ذخیره هستند و این ظرفیت ها در دسترس کاربران نیستند اما برای ترمیم سلول های آسیب دیده استفاده می شوند. سلول های آسیب دیده با سلول های ذخیره شده جدید جایگزین می شوند و این باعث می شود که طول عمر این حافظه ها در مقایسه با گذشته بسیار بیشتر شود.
قانون تخمین طول عمر اس اس دی ها
به صورت کلی می توان گفت قانون اصلی تخمین طول عمر SSD بر اساس سیکل های نوشتن آن تعیین می شود. در حافظه های اس اس دی از انواع مختلفی از ساختارهای ذخیره سازی مانند SLC، MLC، TLC و QLC استفاده می شود. هر کدام از این سلول ها و ساختارهای ذخیره سازی دارای تعداد مشخصی سیکل نوشتن هستند. به عنوان مثال ساختار ذخیره سازی MLC به اندازه 3000 سیکل نوشتن دوام می آورد. اگرچه ممکن است این عدد در نگاه اول قابل توجه نباشد اما باید توجه داشت که حافظه های SSD برخلاف هاردهای HDD با خواندن داده و اطلاعات فرسوده نخواهند شد و عاملی که در فرسودگی و خراب شدن این حافظه ها موثر است، نوشتن و حذف اطلاعات می باشد.
تاثیر ویژگی تسطیح فرسودگی در عمر SSD
یکی از مهم ترین فرآیندهایی که امروزه برای افزایش عمر حافظه های اس اس دی طراحی شده اند ویژگی Wear Leveling می باشد. حافظه های SSD از میکروچیپ هایی ساخته شده اند که داده ها را داخل بلاک ها ذخیره می کنند. هر کدام از این بلاک ها می تواند تعداد محدودی از چرخه نوشتن/پاک کردن را تا قبل از نامطمئن شدن (از لحاظ ثبات اطلاعات) تحمل کند. به عنوان مثال سلول تک سطحی SLC معمولا بین 50000 تا 100000 چرخه نوشتن/ پاک کردن است. فرایند و ویژگی Wear Leveling داده ها را به نحوی مرتب می کند که این چرخش به صورت مساوی در بین تمامی بلاک های موجود در حافظه SSD توزیع شود. در حافظه های اس اس دی نوع SLC فقط یک بیت ذخیره می شود. زمانی که یک درایو MLC یا TLC در این حالت قرار بگیرد می تواند همانند درایو SLC عمل کند و در هر سلول یک بیت را ثبت نماید. زمانی که فضای ذخیره سازی کافی نباشد درایو به حالت عادی ذخیره سازی بر خواهد گشت.
تعیین طول عمر SSD
هرچند که تخمین و تعیین طول عمر SSD تقریبا کار غیر ممکنی است اما فاکتورهای مختلفی وجود دارند که می توانند اطلاعات مناسبی در اختیار کاربران قرار بدهند.
- ساختار ذخیره سازی: همانطور که گفته شد امروزه از ساختارهای ذخیره سازی متعددی در حافظه های اس اس دی استفاده می شوند که ارزان ترین و کندترین آنها ساختار MLC و گران ترین و سریع ترین آنها ساختاری SLC است که احتمال نابودی اطلاعات در آن بسیار کم است.
- بلاک حافظه: بلاک حافظه (Memory Block) بخش حافظه فیزیکی فلش اس اس دی است و چنانچه بلاک دچار مشکل شود یا سرعت عملیات کاهش پیدا می کند و یا اطلاعات آن در دسترس نخواهد بود و در نهایت منجر به نابودی اطلاعات می شوند.
- TBW: TBW (Terabytes Written) برای نمایش ترابایت های نوشته شده به کار می رود و به مجموع اطلاعات نوشته شده و بازنویسی شده در طول عمر SSD گفته می شود.
- GB/day: Gigabytes Per Day در اصل نشان دهنده این است که در هر روز چند گیگابایت داده در حال ذخیره شدن است.
- DWPD: Drive Writes Per Day نشان دهنده تعداد دفعاتی است که روزانه می توان کل حافظهSSD را ریرایت (rewrite) کرد.
- MTBF: Mean Time Between Failures در اصل نشان دهنده میانگین زمان طی شدی بین خرابی های به وجود آمده در یک درایو است. این فاکتور می تواند نرخ قابلیت اطمینان حافظه های SSD را تعیین کند.
به صورت کلی می توان گفت طول عمر SSD هایی که دارای سلول های ذخیره سازی بیشتری هستند بیشتر است و برای مدت طولانی تری قابل استفاده هستند. علت ایم امر این است که به دلیل گستردگی سلول های حافظه، همه آن سلول ها به صورت مداوم و مستمر rewrite نمی شوند. در کل می توان به کمک فرمول زیر یک طول عمر تخمینی برای حافظه های اس اس دی تعیین کرد.
راهکارهای بهینه سازی طول عمر اس اس دی ها
همانطور که گفته شد نمی توان مدت زمان دقیقی را به عنوان طول عمر SSD ها عنوان کرد چراکه ابه فاکتورهای مختلفی بستگی دارد اما به صورت کلی می توان گفت طول عمر این حافظه ها بسیار بیشتر از زمانی است که کاربران تصور می کنند. به صورت کلی تولید کننده های حافظه های اس اس دی طول عمر SSD را بر اساس سه فاکتور اصلی عمر استاندارد (زمان گارانتی)، مجموع ترابایت های نوشته شده توسط هارد و مقدار داده نوشته شده در یک زمان مشخص (به طور مثال یک روز) ارزیابی می کنند اما این عوامل نیز نمی توانند به صورت کامل و دقیق طول عمر این حافظه ها را تعیین کنند. برای افزایش طول عمر این حافظه ها می توان از راهکارهای مختلفی استفاده کرد که مهم ترین آنها شامل موارد زیر هستند:
- نباید از این حافظه ها در دماهای بسیار زیاد استفاده کرد چرا که در مقایسه با هاردهای HDD حساسیت بیشتری نسبت به دما دارند.
- قطع شدن ناگهانی برق نیز می توان به سلول های حافظه SDD آسیب وارد کند؛ بنابراین استفاده از یک منبع انرژی یا UPS می تواند این مشکل را برطرف کند و امنیت حافظه را بالا ببرد.
- از پر کردن کامل حافظه های SSD باید خودداری کرد چرا که فرایند خواندن و نوشتن را با مشکل مواجه می کنند.
- برخی از ابزارهایی که با هارد HDD مرتبط هستند نمی توانند با حافظه های SSD کار کنند و باید از ابزارهای مخصوص برای آنها استفاده شود. سرویس های بهینه سازی سیستم عامل که برای هارد معمولی استفاده می شوند برای SSD ها مناسب نیستند.
جمع بندی نهایی
اگرچه تخمین و تعیین دقیق طول عمر SSD کار غیر ممکنی است اما با پیشرفت تکنولوژی های مختلف امروزه این حافظه ها نیز از طول عمر بالایی برخوردار هستند. ابزارهای جدیدی همچون Bad-Block-Management و Wear Leveling می توانند از حافظه های اس اس دی محافظت کنند. همچنین کاربران می توانند از برنامه های بهینه ساز مختلف مانند GSmart Control برای مراقبت از حافظه های اس اس دی استفاده کنند و طول عمر آن را افزایش دهند.
