Já vi várias críticas afirmando que uma unidade SSD é dez vezes mais rápida que uma HDD e é muito mais confiável em termos de perda de dados, porque os discos rígidos têm cabeças que podem arranhar os discos, enquanto os SDDs não. Eu estava olhando para cartões M.2 que podem ser conectados em laptops no lugar de discos rígidos padrão em particular.
No entanto, na loja, me disseram há alguns anos atrás, quando os notebooks vinham com configurações duplas de HDD e SSD, que ninguém tem certeza de quanto tempo os SSDs podem armazenar dados porque ninguém os testou por muito tempo e alguns acreditavam que seria mais fácil perder dados sobre eles porque os dados foram escritos mais do que em contrapartes do estado de sólidos do dispositivo móvel.
Acima de tudo, também me disseram que, se a energia acabar e a bateria não estiver conectada, você perderá todos os dados. Isso foi resolvido em computadores modernos, garantindo que alguma parte da energia da bateria esteja sempre presente? Como esse problema foi resolvido ou os computadores modernos ainda têm esse problema?
Obrigado.
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Respostas:
A maioria dos SSDs usa o NAND, que retém dados sem energia.
A maioria dos SSDs usa chips eletrônicos chamados de memória flash NAND. O NAND em si é não volátil, o que significa que ele retém seus dados mesmo quando a energia é removida, mas a perda de dados pode ocorrer de várias maneiras diferentes do modo como um disco rígido eletromecânico pode falhar.
Alguns dispositivos, em sua maioria descontinuados, que às vezes são chamados de SSDs, usam DRAM volátil como a mídia de armazenamento e, portanto, perdem seus dados quando a energia é removida. Esses dispositivos de "disco de RAM" podem ter baterias de backup que permitem que eles mantenham os dados por várias horas após a energia ser removida. Você pode estar confundindo SSDs baseados em NAND com esses dispositivos, que normalmente não são encontrados em um ambiente de computação do consumidor.
Embora seja improvável, um SSD pode perder o controle de seus dados se a tabela de mapeamento estiver corrompida, resultando em perda de dados. Isso pode ocorrer se a energia for removida inesperadamente enquanto a unidade estiver ocupada. As unidades modernas são projetadas para resistir a esse tipo de falha.
O modo de falha que você menciona, envolvendo perda de energia inesperada, não é simplesmente porque a energia é removida, mas é devido à maneira como os SSDs gerenciam os dados em sua NAND. Alguns antecedentes relevantes seguem:
Cada célula NAND física só pode sustentar um número finito de gravações. Para evitar falhas prematuras devido ao uso desigual da NAND subjacente, o controlador da SSD - seu processador integrado - distribui ativamente as gravações e reorganiza os dados conforme apropriado em um processo chamado nivelamento de desgaste .
No entanto, o controlador ainda deve ser capaz de rastrear onde os dados estão e apresentá-los ao sistema operacional de maneira consistente, não importando onde estejam os dados NAND. Esta função é conhecida como camada de tradução em flash ( FTL ). Como parte deste FTL, o controlador SSD mantém uma tabela de mapeamento interna que especifica onde cada bloco no SSD, como aparece para o sistema operacional, está localizado na NAND física. A maioria dos SSDs possui um chip DRAM, como a memória do computador, para manter essa tabela de mapeamento. Essa DRAM é volátil, o que significa que seu conteúdo é perdido quando a energia é removida. Embora esta tabela de mapeamento seja finalmente armazenada na própria NAND, ela não é reescrita na NAND com frequência devido às limitações de resistência mencionadas anteriormente e porque a DRAM ainda é significativamente mais rápida que a NAND.
Sob certas condições, é possível que a tabela de mapeamento seja corrompida devido à perda de energia, provavelmente durante uma operação de gravação. Se a tabela de mapeamento estiver corrompida, os dados no SSD não podem ser lidos porque a unidade não pode determinar onde os dados estão no NAND. Para proteger contra corrupção de dados, a tabela de mapeamento é geralmente escrita e mantida de tal forma que permaneça em um estado consistente essencialmente em todos os momentos e que a recuperação de uma perda de energia seja possível. Os SSDs mais recentes são projetados para serem muito robustos no caso de perda de energia, mas ainda é possível - mesmo que improvável - para o mapeamento da corrupção da tabela, resultando na perda de todos os dados na unidade.
Alguns SSDs, especialmente os modelos projetados para uso em servidores e outros aplicativos críticos, possuem capacitores integrados que fornecem energia suficiente para garantir que as tabelas de mapeamento e (possivelmente) quaisquer dados no processo de gravação possam ser comprometidos com segurança com o NAND não volátil em caso de falha de energia. Embora esse recurso seja raramente encontrado em SSDs de consumo, existem unidades, como o Crucial MX500, que apresentam algum grau de proteção contra perda de energia. Mesmo que não seja possível proteger os dados que não foram totalmente gravados na unidade, a proteção contra perda de energia ajuda a garantir que a corrupção da tabela de mapeamento não ocorra no caso de falha de energia, independentemente do que o SSD estivesse fazendo no momento. os dados que já estão na unidade são seguros.
As células de memória flash podem perder carga ao longo do tempo, resultando em perda ou corrupção de dados, e as unidades mais usadas não retêm seus dados, desde que sejam novas unidades.
Quanto à retenção de dados a longo prazo e perda de dados ao longo do tempo, memória flash opera armazenando e detectando cargas eletrônicas em uma série de MOSFETs de porta flutuante . Essa carga de elétrons pode ser alterada, essencialmente forçando cargas elétricas através do isolador que forma a porta flutuante em cada transistor para armazenar dados.
Com o tempo, os elétrons podem vazar dos isoladores de porta flutuante, resultando em perda ou corrupção de dados. Este processo pode levar muitos anos para a memória flash que não tenha sido muito usada, mas um SSD que tenha visto uso pesado terá desgastado o isolamento da porta flutuante dentro dos chips NAND e não reterá seus dados armazenados por muito tempo. Eventualmente, os transistores não serão capazes de manter uma carga, tornando-os incapazes de armazenar dados.
Para aumentar a capacidade de armazenamento e reduzir o custo por gigabyte, A NAND mais moderna pode armazenar mais de um bit por célula, armazenando dois (MLC), três (TLC) ou até quatro (QLC) bits por célula. Para fazer isso, o dispositivo deve ser capaz de distinguir entre quatro, oito ou 16 diferentes níveis de carga, respectivamente, no transistor de porta flutuante. Isso torna esses dispositivos mais sensíveis a mudanças no nível de carga e, portanto, se desgastam mais rapidamente. Para formas modernas de NAND, cada célula normalmente pode manipular de 1.000 a 3.000 ciclos de gravação antes de não poder mais manter os dados confiáveis. É por isso que os SSDs têm resistência limitada e por que o nivelamento de desgaste é necessário.
Para os SSDs de consumo, a classificação de resistência fornecida por um fabricante de SSD é a quantidade total de dados que você pode gravar no disco e ainda pode esperar que ele retenha seus dados por pelo menos um ano. Este número tem tradicionalmente tendido a ser do lado conservador para fins de garantia, mas é tipicamente da ordem de várias centenas de terabytes escritas (TBW) para os SSDs modernos.
A temperatura também afeta a resistência de NAND. Os isoladores de porta flutuante irão vazar mais rapidamente em temperaturas mais altas do que em temperaturas mais baixas. Por outro lado, NAND que é repetidamente escrito para a uma temperatura mais alta durará mais porque os isoladores de porta flutuante não se desgastam tão rapidamente quando as células são gravadas a temperaturas mais altas.
No final das contas, um SSD pouco utilizado manterá seus dados por vários anos, mas se você usou muito o seu drive, os dados armazenados nele podem não durar tanto tempo antes de começar a se corromper ou se perder. O acionamento periódico da unidade permitirá que ela atualize seus dados armazenados e armazenar a unidade em um local fresco e evitar o calor extremo ajudará a manter os dados por mais tempo. Devido à maneira como a memória flash funciona, os SSDs e as unidades flash não são um meio ideal de armazenamento de dados para fins de arquivamento de longo prazo; uma solução melhor seria usar discos ópticos de arquivamento como M-DISC mídia, que são especificamente projetados e testados para reter dados por períodos de tempo extremamente longos.
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