Tipologie di dischi a confronto
Dopo esserci occupati dei dischi SMR nella parte 1 dell’articolo, in questa parte 2 andremo ad analizzare lo stato dei loro “fratelli” su chip, gli SSD.
Anche su questo versante la situazione è simile: la rincorsa alla maggior capacità per cella di memoria e di tutti gli artifici tecnici per raggiungere questo risultato, ha fatto sì che le memorie NAND sono molto meno durevoli in termini di cicli P/E (program/erase), cioè quante volte una cella può essere scritta e cancellata.
A differenza dei dischi rigidi, dove la testina può riscrivere tranquillamente su una zona già scritta in precedenza, la scrittura sulle memorie NAND avviene introducendo un nuovo comando: ERASE, cioè cancellazione. Affinché il nuovo dato venga scritto, quello precedente deve essere cancellato—perché le celle NAND hanno di default lo stato logico 1. E per questa caratteristica, vengono scritti solo gli zeri.
GENESI
In principio fu SLC. Single Level Cell. In questo tipo di celle il dato stoccato è 1 bit, 2 stati possibili (0 o 1) con un valore P/E che poteva arrivare fino a 100.000 cicli. Nella corsa all’aumento della capacità si è cercato un modo per stoccare più bit per ogni singola cella, quindi hanno fatto la comparsa le seguenti tipologie di celle di memoria:
- MLC (Multi Level Cell) i bit memorizzati sono 2, con 4 stati possibili, cioè 00, 01, 10, 11. Hanno un P/E cycle di circa 10.000 cicli.
- TLC (Triple Level Cell) i bit diventano 3, con 8 stati in totale, partendo da 000, 001…fino ad arrivare a 111.
- QLC (Quad Level Cell) come suggerisce il nome i bit memorizzati diventano 4 con 16 possibili stati, da 0000, 0001, 0010….fino ad arrivare a 1111.
Schema delle celle di memoria NAND – Fonte: Kingston Technology
L’aumento di capacità non si ottiene senza compromessi: più bit per cella, meno cicli P/E. Perché?
MI STA FRA(NAND)O LA MEMORIA.
Scrivere 1 bit è meno “logorante” per la cella che scriverne 3 o 4: questo logorio è fisico, in quanto ogni ciclo P/E altera la struttura del dielettrico della cella, fino a renderla inaffidabile. Per questo le celle TLC (3.000 cicli P/E) e le celle QLC (1.000 cicli P/E) offrono una qualità bassa e una minore affidabilità nel tempo rispetto alle celle SLC. Come fare quindi a preservare nel miglior modo possibile l’integrità delle celle di memoria?
Un bel problema, a cui gli ingegneri hanno risposto progettando dei controller e relativo firmware sempre più sofisticati rispetto ai primi controller che gestivano le memorie SLC. Questi nuovi chip:
- Gestiscono la complessità di mantenere 3 o 4 bit per cella e ogni stato elettrico corrispondente.
- Decidono come, dove e quando cancellare e riscrivere determinate celle.
- Lo fanno eseguendo istruzioni come wear leveling, TRIM, garbage collection, over provisioning
Di seguito un riferimento al wear leveling e ad altri comandi che il controller esegue.
Il wear leveling è un processo che garantisce che tutte le celle del disco SSD vengano utilizzate in modo uniforme, in modo che nessuna cella si logori più velocemente di un’altra. Questo meccanismo funziona tenendo traccia del numero di volte in cui ogni cella è stata scritta o cancellata, e spostando i dati per bilanciare l’utilizzo delle celle. […] In questo modo, il disco SSD può prolungare la propria durata evitando punti critici e distribuendo l’usura in modo uniforme sulla memoria flash.
Traduzione dall’inglese – FONTE datarecovery.net
Il nostro infaticabile chip riveste un ruolo fondamentale nel corretto funzionamento dell’unità, è il cuore dell’intero SSD — e anche l’unico, purtroppo!. L’incremento della complessità e la precisione delle operazioni che deve eseguire porta inevitabilmente ad un aumento esponenziale delle criticità che possono presentarsi.
Schema generico di un controller per SSD – Fonte: cactus-tech.com
Ricapitolando:
- Operazioni sempre più complesse
- Cifratura del controller—per le stesse ragioni di protezione del prodotto che riguardano i dischi rigidi odierni.
- Fragilità del controller (perchè non inseriscono un secondo chip che interviene qualora il principale crasha/si brucia/ si blocca etc…)
- Cifratura del contenuto delle memorie NAND—per proteggere i dati da accessi non autorizzati.
Tutti questi compiti gravosi e complessi affidati ad un singolo chip? È un rischio calcolato dai produttori, ma non sempre accettabile per l’utente finale.
SOLO E ABBANDONATO
Come avrete capito, il vero problema non è tanto la memoria NAND (che pure presenta oggettivi limiti di qualità, come spiegato prima), quanto l’affidamento a un controller che, da solo e per la sua complessa costruzione, deve gestire operazioni critiche senza alcun supporto o ridondanza in caso di malfunzionamento.
Non capirò mai la riluttanza dei produttori nel mettere un chip di backup che intervenga in caso di danneggiamento. Vuoi un sistema cifrato così nessuno ci mette il naso? Benissimo, ma datemi l’opportunità sia come privato che come tecnico di avere accesso ad una modalità di recovery/provvisoria/di emergenza senza che i miei dati siano in OSTAGGIO e non recuperabili!
In laboratorio arrivano SSD con il firmware corrotto o con problemi legati alla circuiteria—corto circuiti sulla linea di alimentazione, chip bruciati o che diventano roventi etc. Questo fa ben sperare che il contenuto delle NAND sia integro, ma se è cifrato ed accessibile solamente dal controller, alla fine come si può recuperare il contenuto al suo interno?
Bisogna sperare che chi fa gli strumenti di recupero dati in qualche modo aggiorni il supporto agli SSD nuovi e che il vostro ricada tra quelli supportati—i marchi più conosciuti e usati di solito sono supportati.
Ma allora anche gli SSD sono da evitare?
QUESTIONI DI UTILIZZO
Per anni i vari pennivendoli online strombazzavano la dipartita dei dischi rigidi in favore di questa tipologia di dischi con prestazioni fuori dal comune, veloci, scattanti, performanti.
Sembrava la scoperta rivoluzionaria che doveva soppiantare i preistorici, ingombranti, lenti e rumorosi apparecchi con piatti e testine, incapaci di rimanere al passo rispetto ai virgulti fratelli nati pochi anni fa.
Da prodotto di nicchia, gli SSD sono stati sdoganati come principale memoria installata sui notebook e sui pc che puoi trovare in qualsiasi catena o negozio di informatica. Hanno soppiantato i dischi rigidi? No, semplicemente i dischi rigidi conservano la loro utilità nello stoccaggio dei dati e backup, cosa che non affiderei MAI e poi MAI ad un SSD per i motivi visti in precedenza. E non dovreste farlo neanche voi!
SSD su un notebook
Un SSD è un disco che va sfruttato per sue capacità:
- I sistemi operativi ringraziano. La velocità di caricamento è davvero tangibile, la reattività del sistema è notevole rispetto ad un classico disco rigido.
- Il caricamento dei programmi avviene in un lampo. Gli SSD sono indicati per la gestione di carichi di lavoro dove la velocità di lettura e scrittura conta. Dai 100-200mb/s in lettura/scrittura di un disco tradizionale—valori che variano in base a diversi fattori, i più moderni SSD toccano punte di velocità di lettura/scrittura di 13.000-14.000MB/s!!!
- Non hanno parti in movimento, possono benissimo essere usati per chi ha esigenza di portabilità dei dati senza avere l’angoscia di perderli per un urto o una caduta accidentale.
CONCLUSIONE
Gli SSD sono i degni eredi di un compito che gli hdd tradizionali hanno sempre svolto, con tutte le fatiche del caso.
Sono perfetti per il sistema operativo, per i programmi pesanti, per chi ha bisogno di velocità e portabilità. Ma sono inadatti per archiviare dati importanti a lungo termine: non solo per i limitati cicli P/E, ma soprattutto per la complessità del controller, lasciato da solo a smazzarsi tutto il lavoro.
Vanno usati per i loro punti di forza, lasciando la favoletta dell’estinzione dei discosauri a chi non ha ben chiaro per cosa servono realmente.
Se vuoi proteggere i tuoi dati, non affidarli a un SSD come unico supporto. Usa un SSD per il sistema e i programmi, e almeno 2 dischi CMR da 3,5″ per i backup. È la combinazione vincente: velocità + affidabilità.
“Un SSD è veloce. Ma non immortale. E non è fatto per conservare la tua storia.”
Hai un SSD che manifesta sintomi di malfunzionamento? Non viene riconosciuto? Non perdere tempo, contattami!
