Сроки удержания информации зависят от температуры
Твердотельные накопители имеют ряд преимуществ над традиционными жёсткими дисками: это потребляемая энергия, время и скорость доступа. И год от года основной недостаток становится менее заметным — SSD дешевеют.Доклад Элвина Кокса в Комитете инженеров, специализирующихся в области электронных устройств (JEDEC), затрагивает вопросы долговременного хранения данных на твердотельных накопителях и подчёркивает разницу между продуктами для домашнего использования и промышленными образцами.
Обычный твердотельный накопитель для простого потребителя при температуре использования 40° C и температуре хранения в 25° C будет удерживать информацию на протяжении 105 недель, это примерно два года. Если температура отключённого диска поднимется на 5 градусов, то информация будет храниться примерно год, 52 недели. Каждые 5 дополнительных градусов в отключённом состоянии сокращают срок хранения примерно в два раза.
Ожидаемый промежуток сохранения информации в неделях в зависимости от температур хранения и работы, домашние SSD
Если жёсткий диск хранить при допустимых условиях, то риск незаметной потери данных минимален. Для SSD подобное не является справедливым, для избежания потерь им нужен доступ к питанию. Твердотельные накопители для предприятий имеют следующие характеристики: если подобные диски работают при 40° и простаивают при 25°, то информация будет сохраняться лишь 20 недель, а вообще стандарт JEDEC требует сохранения в течение как минимум 3 месяцев. В наиболее худших условиях потери могут начаться уже через неделю, это случается, если использовать SSD в холодных условиях, а хранить в горячем окружении.
Такая же таблица, но для промышленных твердотельников
Эти новости не смогут заинтересовать большие группы людей, которые используют свои устройства ежедневно. Но некоторые продвинутые пользователи имеют в своём распоряжении целые коллекции твердотельных накопителей, на которых может храниться важная информация. В ситуации с жёсткими дисками логично ожидать, что для последующей работы достаточно подключить накопитель к компьютеру. С твердотельниками нужно быть осторожнее и не допускать более 12—24 месяцев хранения в отключённом состоянии. Если пользователь поддался соблазну характеристик NAND-памяти для дата-центров и купил экземпляр для предприятий, то хранить данные в отключённом состоянии не стоит вообще. Следует также отметить, что температурные диапазоны для хранения твердотельных накопителей более узкие, чем у обычных жёстких дисков. Для дисков достаточно промежутка между ?40° и 70°, а для SSD может потребоваться контролируемая температура — к примеру, твердотельник недопустимо забывать на несколько дней в автомобиле на солнце.
Фирма Kore Logic указывает на важность резервного копирования при использовании твердотельных накопителей предприятиями. К примеру, налоговая служба США рекомендует хранить некоторые данные на протяжении как минимум 7 лет. Важность хранения часто выходит за пределы рекомендаций финансовых регуляторов, компания может обнаружить необходимость в поиске старых документов для решения других вопросов. В подобных случаях может оказаться предпочтительными использование жёстких дисков, длительность хранения на которых SSD-накопители так и не могут достичь.
Презентация Элвина Кокса на сайте JEDEC
Комментарии (47)
Psychosynthesis
14.05.2015 23:56+1Кстати, по поводу «низкого потребления» — это достаточно спорный момент. У меня два SSD, при этом перед покупкой я специально выбирал их в том числе и по параметру потребляемого тока, так как ставить собирался в ноут. Так вот в ряде случаев HDD даже меньше жрут чем они. Может быть там указано пиковое потребление, я не уверен, но ноут по результатам тестов заметно дольше жить не стал, хотя вроде как указанное на этикетке SSD потребление было чуть меньше стоявшего ранее HDD.
Alexeyslav
15.05.2015 14:02+3Указывают максимальное потребление. И там и там. Вот только HDD практически постоянно тратит энергию на вращение диска, а SSD только во время активности и «засыпать» может чаще и быстрее чем HDD без ущерба производительности.
NikitosZs
15.05.2015 00:12+4Увидел заголовок, и меня аж передёрнуло. На базе того же доклада сделали перевранную информацию, бурно гуляющую по соц. сетям, о том, что любой ssd нельзя бросать без питания, при любой температуре. А при повышении температуры на 9 (я не знаю почему они решили взять такую) уменьшается объём диска в 2 раза. Транзисторы там что-ли по их мнению спекаются попарно или что, но люди верили.
Спасибо, что донесли правдивую информацию и спасли меня приступа.
FAT16
15.05.2015 06:24+3А, теперь понятно, почему забытый летом на даче на солнце на месяц нетбук с дешевым SSD A-DATA 60GB потерял как минимум загрузочный сектор. SSD форматнулся в нормальный объём и был отдан знакомому с предостережением «скоро сдохнет», надо узнать, что с ним дальше было
malan
15.05.2015 09:18+3Реально не знал что SSD такой ненадёжный. Всегда сравнивал их с флешками которые могут годами лежать в ящике стола и ничего им не будет.
Alexeyslav
15.05.2015 14:11+5SSD использует более плотные ячейки чем во флешках, с увеличением плотности падает гарантированное время хранения информации и количество циклов перезаписи. Канули в лету те 128Мб флешки которые имели ресурс 1млн перезаписей и срок хранения информации 40 лет при 25 градусах.
Технологии конечно совершенствуются, но ныне мы имеем чипы с характеристиками 1500 гарантированных перезаписей и 2 года хранения при 25 градусах, но объемы 256Гб-512Гб-1024Гб.
Итого, объём вырос в 8000 раз, ресурс уменьшился в 1000 раз а срок хранения в 20 раз. Прогресс в принципе налицо.a5b
15.05.2015 17:24+1Массовые USB флешки становятся более дешевыми не просто так. В них часто ставят дешевые TLC чипы, их изготавливают по все более тонким техпроцессам, имеющим меньшую надежность (стоимость производства чипа определяется его площадью, и если usb flash стали дешеле и увеличили объем, значит на той же площади разместили больше данных). Просто в SSD те же (или чуть более современные) чипы упаковываются плотнее. И еще в некоторых usb и всех microsd используются чипы меньшей площади.
vmchaz
16.05.2015 17:51+2Интересно, играет ли какую-то роль здесь технология изготовления? (SLC-MLC-TLC)?
Насколько я знаю, промышленные ссд обычно стараются делать по технологии SLC — и тем более это довольно странно звучит.a5b
16.05.2015 19:37+1SLC, MLC и TLC — это технологии использования; иногда чипы могут использовать часть объема по менее плотной технологии (SLC формат для части MLC и TLC чипов). Есть диапазон хранимых в ячейке напряжений, в SLC используется 2 уровня, в MLC — 4 уровня, в TLC — 8 уровней. Со временем и при износе появляются вариации заряда ячеек, соответственно чем больше было уровней, тем плотнее они друг к другу расположены, и тем сложнее их разделять друг от друга после износа или утечки части заряда. (примерная схема есть в www.iaesjournal.com/online/index.php/TELKOMNIKA/article/download/4616/pdf на стр 2 — после частичного износа ячейки уровни расширяются)
Промышленные SSD раньше делали по SLC, сейчас все больше переходят на MLC (enterprise MLC) и постепенно пытаются продвигать TLC в этот сегмент (пример; MLC и TLC в 2 и 3 раза дешевле за единицу объема чем SLC); на начало 2014 года поставки SLC-чипов составляли менее 1.5% рынка www.bswd.com/FMS14/FMS14-Abraham.pdf (Architectural Considerations for Optimizing SSDs — Micron, aug 2014) слайд 8. На слайде 16 — графики с количеством электронов на ячейку (слева, для MLC видимо еще поделили на количество уровней — т.е. сколько электронов соответствует разнице между уровнями) и динамика по времени. Чем тоньше (современнее) техпроцесс, тем хуже с надежностью (количеством циклов стирания) и у SLC и у MLC; для современных чипов требуется более сильные коды коррекции ошибок (ECC). SLC имеет несколько лучшие параметры по количеству циклов и требует немного меньше ECC чем MLC.
Possible to optimize endurance for data retention (examples below)
• Consumer MLC NAND: 3K cycles, 1 year retention
• Enterprise MLC NAND: 10K cycles, 3 months data retention
19: Some MLC and TLC NAND Flash have the ability to
write and read data in SLC mode
* Smaller block size; mode is determined block by
block and managed by the SSD controller
• MLC (X pages per block) ? SLC Mode (1/2 X)
• TLC (Y pages per block) ? SLC Mode (1/3 Y)
vmchaz
17.05.2015 00:23+1О чём я и говорил. Очевидно, что дестабилизировать ячейку, где каждый уровень занимает (условно) 50% от всех возможных уровней заряда, сложнее, чем ячейку, где уровень занимает 25% или, тем более, 12,5%.
Логично было бы промышленные накопители делать максимально устойчивыми ко всевозможным внешним воздействиям, и странно, что даже там сейчас идёт упор на удешевление, а не надёжности.
unwrecker
15.05.2015 11:26+1А каким образом время хранения зависит от температуры при эксплуатации? Типа, ячейка записанная при 50°С имеет больший потенциал чем записанная при 20°? Может тогда стоит ставить в корпусах SSD поближе к процессору чтоб подогревались?
Gavric
15.05.2015 16:17+1При высокой температуре плавающий затвор NAND захватит больше электронов, соответственно, деградация заряда будет идти дольше.
Flammar
15.05.2015 13:51+1А к флэшкам это относится? Или там плотность информации по площади кристалла маленькая, и данные деградируют в миллионы раз медленнее?
Alexeyslav
15.05.2015 14:16+2Всего лишь в тысячи(по сравнению с очень старой технологией по которой делали еще 128Мб флешки) а для современных и того меньше — сейчас они тоже приближаются к характеристикам SSD по надёжности хранения, но пока еще отстают.
Эх, я бы не отказался от современной флешки на 128Мб с низким ресурсом(800...1500 циклов) но очень низкой ценой порядка 0.1$-0.5$, был бы прекрасная замена для «дисков с драйверами» и аналогичным применением.
Gavric
15.05.2015 16:22В самое начало данной статьи нужно добавить, что результаты исследования относительно потери данных относятся к SSD, которые уже выработали свой заложенный производителем ресурс по количеству циклов перезаписи. Новые же накопители и по десять лет спокойно сохраняют информацию. Так что публикация несколько вводит в заблуждение и сеет ненужную панику.
Gavric
15.05.2015 18:00+2А можно минусующих попросить как-то аргументировать свою позицию?
a5b
15.05.2015 18:09+1> что результаты исследования относительно потери данных относятся к SSD, которые уже выработали свой заложенный производителем ресурс по количеству циклов перезаписи
Вы такое утверждение в www.jedec.org/sites/default/files/Alvin_Cox%20%5BCompatibility%20Mode%5D_0.pdf нашли?
Хотя в www.anandtech.com/show/9248/the-truth-about-ssd-data-retention есть:
«Finally, the drive must retain data without power for a set amount of time to meet the JEDEC spec. Note that all these must be conditions must be met when the maximum number of data has been written i.e. if a drive is rated at 100TB, it must meet these specs after 100TB of writes.» (не совсем ресурс по стираниям, это рейтинг от производителя, в пределах которого действует гарантия)
> Новые же накопители и по десять лет спокойно сохраняют информацию.
Новые накопители, выпущенные в 2015 году еще не хранились 10 лет без питания (есть только эксперименты при повышенных температурах). Накопители, выпущенные в 2005 году могли храниться 10 лет без питания, однако в них использовался более «толстый» техпроцесс и ячейки имели намного более высокие характеристики (SLC и MLC а не TLC, десятки тысяч стираний вместо единиц и долей тысяч, физически в ячейках на порядки больше электронов).Gavric
15.05.2015 18:34+3Ну, начать следует с того, что прочитать название презентации, на которую Вы ссылаетесь: «JEDEC SSD Specifications
Explained». То есть, презентация просто разъясняет те требования, которые JEDEC предъявляет к производителям SSD для стандартизации спецификаций. И на странице 25 и далее там рассказано, как надо считать надёжность. Сохранность данных на отключенном SSD в течение некого периода времени — это просто требование, и если оно не выполняется, то такой накопитель согласно JEDEC не считается исправным. И это значит, что в течение всего срока эксплуатации эти требования выполняются, в том числе и в самом худшем случае — при окончании ресурса.
Далее можно обратиться к тому, как считает надёжность Intel — приведённые таблицы ведь взяты у этого производителя, о чём явно указано в презентации. Если взять любой даташит на серверную модель SSD (например), то там будет чётко описано, что согласно стандартам JEDEC, Data Retention — это the time period for retaining data in the NAND at maximum rated endurance. Кстати, для DC S3500/S3700 этот период составляет 3 месяца при 40 градусах — как, собственно, и положено.
Ну а 10 лет — это оценочный прогнозируемый срок хранения данных в новых ячейках MLC NAND. Понятно, что практика может отличаться как в большую, так и в меньшую сторону, однако ж речь будет всё равно идти не о неделях, а о годах.
propell-ant
18.05.2015 13:19+1и всё же, есть ли документ, в котором приводятся данные о том, сколько (по мнению производителя) должны храниться данные на SSD, выработавшем ресурс только на 50%, 20%, 10%?
И большое спасибо за разъяснение, а то я начал волноваться и градусы считать.Gavric
19.05.2015 04:20+2Я таких документов не встречал, к сожалению. Максимум, что говорят производители: «Для длительного хранения данных используйте HDD».
propell-ant
19.05.2015 10:26+1И тогда последний вопрос, возможно детский — все обсуждаемые в посте страшилки касаются только обесточенного SSD? В реальных условиях, при штатной работе в составе исправного сервера в качестве накопителя данных, SSD же не может потерять информацию, которая просто давно записана?
Gavric
19.05.2015 10:45+1Нет конечно. Миллионы людей во всём мире используют SSD, например, как системные накопители, куда один раз и навсегда записана ОС и файлы которой потом не перемещаются и не изменяются. Как показывает практика, проблемы в таком случае могут возникать только у самсунговских накопителей на базе TLC, но это — признанный производителем баг, а не нормальное поведение. Больше ни с какими моделями SSD подобных проблем не выявлялось.
propell-ant
19.05.2015 11:34+1Хорошо, спасибо!
ваш коментарий-возражение по ценности информации почти как сам пост.
Disasm
А ещё можно потерять данные на SSD на следующий день при нормальных условиях хранения: если его украдут, например.
KivApple
Это очевидно и применимо для любых носителей информации. А вот описанное в статье для простого смертного отнюдь не очевидно. Легко найти (это вполне может оказаться даже просто в инструкции) для носителя допустимые диапазоны внешних условий — температура, влажность, вибрации и т. д. В итоге большинство людей приходит к выводу «ну вроде за эти цифры не выходит, значит всё будет хорошо». А это не так. Например, отсюда следует, что SSD плохо подходят для бекапов.
Disasm
Повреждение информации — вероятностный процесс, насколько я понимаю. Как MTBF не говорит мне о том, когда мой жёсткий диск помрёт, так и эти цифры не говорят абсолютно ничего полезного. Кроме как, «если хранить SSD при более высокой температуре, то он помрёт раньше».
KivApple
Все привыкли, что бездействие обычно более безопасно, чем действие. То есть, если хочешь, чтобы носитель информации сохранил данные подольше (разумеется, в разумных пределах времени — за десятки лет любой носитель испортится, но большинству интересны периоды времени покороче) — положи его в сейф, а не используй каждый день. А тут получается, что это может оказаться хуже, чем таки непрерывно его использовать. Более того, длительность хранения информации зависит не только от условий хранения, но и от условий записи.
Disasm
Хм, точно. Этот момент я упустил.
KivApple
Например, я получил из этой статьи совершенно не очевидную информацию — если планируется хранить SSD при повышенной температуре, то и запись на него следует производить при повышенной температуре. При том разница существенна. Из той же таблицы для пользовательских SSD — если записать при 25 градусах (идеальные условия для электроники), а хранить при 55, то вероятный срок хранения будешь лишь 1 неделю, а если запись тоже производить при 55 градусах, то целых 8. Разница в 8 раз может сыграть огромную роль. А ведь совсем не очевидно. Если не знать физическое устройство и особенности SSD и не прочитать такую статью, то любой пользователь решит, что надо минимизировать время воздействия высокой температуры и, раз не получается хранить при 25 градусах, но можно хотя бы записывать в комфортных условиях, то надо делать именно так. И скорее всего лишиться своих данных через неделю офлайна.
С другой стороны запись в агрессивных условиях, а потом хранение в комфортных тоже может дать немалую выгоду.
Disasm
Быть может я неправ, но мне кажется, что рядовому пользователю будет проще диск по гарантии поменять, чем вот так заморачиваться.
В любом случае, исследование попахивает фейком либо очень сильно перевранной информацией. Если рассматривать отдельно взятый блок flash-памяти, к которому не обращались год, то шансы на выживание у него должны быть такие же, как и в случае выключенного диска. По крайней мере технология flash-памяти не включает в себя механизмы регенерации, как в DRAM, поэтому было бы довольно странно, если бы такая ячейка памяти хранила информацию дольше при поданном питании.
KivApple
Диск то по гарантии поменять можно, более того, он по логике не должен дохнуть, просто потерять данные, но оказаться полностью исправным после перезаписи. Проблема в том, что пользователь потеряет ценные данные. А раз диск долго не использовался, то данные как раз таки могут оказаться какими-нибудь бекапами. Ну или, скажем, пользователь может надолго отлучиться (от отпуска и путешествия до призыва в армию), а потом обнаружить, что все его данные утеряны.
Disasm
Мне кажется, что даже самая ущербная usb-флешка не может просто так потерять данные и не пометить сектор как сбойный. Хотя бы потому, что между данными во flash-памяти и данными пользователя есть прослойка из скремблирования и помехоустойчивого кодирования.
KivApple
Ну качественный контроллер по идее должен попытаться отформатировать ячейку прежде чем считать её безвозратно утерянной. Это позволит как раз таки избежать подобных случаев, что диск накрывается, хотя физически он исправен, хоть и потерял данные.
Disasm
Он-то её отформатирует в итоге, да. Но если факт сбоя не будет никак отражён хотя бы в том же SMART, это будет свинство со стороны производителя. Данные потерялись, ответственности никакой.
KivApple
Разумеется, но суть в том, что диск должен остаться работоспособным. И в SMART должно быть помечено именно, что ячейка восстановилась после перезаписи, а не что она больше никогда работать не будет.
Disasm
В жёстких дисках тоже есть процедура перераспределения, после которой сектор становится «хорошим». Но это ведь не значит, что с диском всё хорошо, правда? Так и здесь, наличие таких «однажды сбойных» секторов по-моему должно быть весомым аргументом для замены диска по гарантии.
Carry
Принцип хранения информации в SSD основан на хранении заряда в конденсаторе.
Современные флешки имеют очень большую плотность информации, и, как побочный эффект, большие токи утечки заряда. Со временем конденсатор разряжается и информация теряется. Высокая температура резко увеличивает ток утечки.
Во включенном состоянии контроллер периодически перезаписывает информацию, т.е. восстанавливает заряд на конденсаторе.
Разрядившийся конденсатор не становится неисправным.
Disasm
Вы с DRAM не перепутали?
CrashLogger
www.explainthatstuff.com/flashmemory.html
Не совсем конденсатор конечно, а транзистор с плавающим затвором, в который инжектируется заряд. Но в целом физика процессов похожа.
Carry
Не перепутал.
Плавающий затвор является одной из обкладок конденсатора.
Диэлектрик из-за большой плотности получается очень тонким. Отсюда большой ток утечки.
В добавок заряд не 0 или 1, а многоуровневый. Потому так сильно влияет утечка.
Carry
Кстати, основное отличие от DRAM в том, что конденсатор заряжается/разряжается путем пробоя диэлектрика, а не ключом. Потому и плотность больше т.к. транзисторов меньше.
Disasm
А если по существу: где хоть какая-то конкретика? Что потеряется через неделю? Один бит на флешке с возможностью восстановления, один бит без возможности восстановления, данные в секторе, данные на всём диске?