¿Cuanto dura un SSD? ¿Qué determina la durabilidad de los SSD?

Los discos SSD están compuestos por un tipo de celdas de memoria que se degradan con el tiempo y las escrituras. Esta degradación ocurre por lo siguiente:

La memoria flash almacena la información atrapando electrones dentro de unas celdas de su memoria con un tamaño de unos nanómetros (mil millonésima de un metro). En funcion de los datos que vayan a almacenarse, se utiliza un voltaje u otro. El problema es que el proceso de introducir y sacar electrones de estas células es destructivo y poco a poco va erosionando la estructura física de las celdas de memoria. Además en estos procesos a veces se quedan cargas eléctricas no controladas (por decirlo coloquialmente, algún electrón perdido) que aportan una carga eléctrica diferente a la esperada en esa celda. Con estos electrones descontrolados, el rango de voltajes disponibles para representar la información se va reduciendo, por lo que con el tiempo le va costando más al SSD escribir información y después validar que esta escritura ha sido correcta.

Al escribir de forma continua en las celdas de memoria, el desgaste, o el problema de regular el voltaje para las escrituras llega a ser tal que esa celda de memoria se “jubila”. Los SSD traen una serie de gigas extra de reemplazo, que utilizan para reemplazar las celdas de memoria más gastadas y que se van jubilando. Esta reserva suele ser representada por un porcentaje del espacio en disco disponible a la hora de salir de fábrica, y suele rondar el 5-15%, aunque hay unidades que tienen un 50% adicional de reserva en el mercado.

Cuando esta memoria de reserva se agota, y ya no hay con que reemplazar las celdas de memoria retiradas, las unidades de disco suelen ponerse en modo lectura, aunque estudios recientes han demostrado que tras el modo sólo lectura, el siguiente encendido de la máquina deja el SSD no accesible para proteger sus datos. Imagino que en ese momento su envío al fabricante garantizaría la recuperación de los datos.

El agotamiento de la reserva es solo uno de los factores que determinan la durabilidad de un SSD. El otro es un fallo electrónico, que puede afectar a cualquier otro componente del ordenador.

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¿Que es SLC, MLC, TLC en un SSD?

Estas tres denominaciones se refieren al tipo de memoria que utiliza el SSD para almacenar los datos. Con la popularización de los SSD se ha ido haciendo necesario aumentar la densidad de datos en los chips de memoria. La forma de conseguir esto es hacer que sean capaces de almacenar más datos por cada celda de memoria, influyendo directamente en la durabilidad de los ssd.

¿Que es la memoria SLC (Single Level Cell) en los SSD?

Es una memoria que utiliza celdas capaces de almacenar un estado de información. 1 ó 0. Se trata de la tecnología original de los SSD y la que hizo que en sus comienzos resultasen tan caros. Contrariamente a lo que pueda parecer, aún es 100% vigente hoy en día y está vigente en los SSD de mayor calidad, los denominados Enterprise Grade SSD. Se caracterizan por una alta velocidad de acceso y una tremenda durabilidad de sus celdas de memoria, que suelen permitir 100.000 ciclos de escritura cada una. Su uso está destinado principalmente a servidores o como cache para almacenamientos compartidos de alta gama y decenas o centenares de miles de euros. Su precio por gigabyte oscila entre los 10 y 20 euros. La durabilidad de los SSD con SLC es la mayor del mercado.

¿Qué es la memoria MLC (Multi Level Cell) en los SSD?

Es una memoria que utiliza celdas capaces de almacenar 2 bits de información, 00, 01, 10, 11. Esto da cuatro combinaciones posibles y una mayor complejidad a la hora de escribir. Esto se ve traducido en un peor rendimiento a la hora de escribir y un empeoramiento perceptible en el rendimiento de escrituras una vez se llena el disco y se comienzan a realizar reescrituras. Meter el doble de información en los chips de memoria también implica dos cosas:

  • Las celdas se utilizan más a la hora de escribir.
  • La tecnología ha de hacer más pequeñas las celdas para aumentar su densidad, lo que aumenta directamente la tasa de errores y disminuye el número de borrados que soporta esta memoria.

La memoria MLC soporta entre 10000 borrados en los modelos más antiguos (y menos miniaturizados) y los 3000 en los modelos con un proceso de fabricación con transistores más pequeños que se utilizan en la actualidad.

¿Qué es la memoria eMLC (Enterprise Multi Level Cell) en los SSD?

Por decirlo de alguna forma, se trata de chips de memoria MLC muy “mimados”. Son chips que los propios fabricantes de memoria, tras testearlos, han verificado que tienen una durabilidad y calidad muy superior a los requerimientos de la MLC estandar, y los etiquetan como chips MLC premium. Ofrecen una resistencia a borrados superior a la de la MLC tradicional. El mundo del SSD empresarial se está moviendo poco a poco a este tipo de memoria por su coste muy inferior a SLC.

¿Qué es la memoria TLC (Triple Level Cell) en los SSD?

Se trata de una memoria introducida en los últimos años por los fabricantes para sus modelos de altas capacidades y más bajo coste, que consigue introducir tres posibles estados en cada celda de memoria. 000, 001, 010, 011, 111, 110, 101, 100. Esto duplica de nuevo el trabajo que ha de hacer la controladora cuando escribe para verificar que realmente se ha escrito lo que se deseaba. También incluye penalizaciones en el rendimiento de escrituras y borrados, superiores a los existentes con la tecnología MLC.

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Tecnologías de reducción de escrituras en los SSD

Los SSD disponen de diferentes técnicas, implementadas en el firmware (el software interno que los controla) que minimizan el número de escrituras y borrados que se hacen en sus celdas de memoria, de cara a aumentar su durabilidad.

TRIM – El sistema TRIM en los SSD es una capa intermedia entre el sistema operativo y la memoria de los discos que “captura” las peticiones de borrado de datos en el SSD que hace el sistema operativo evitando que lleguen a producirse. Este mismo sistema indica al disco que los bloques de memoria que ocupaban los datos que ha borrado el sistema operativo están disponibles para reescritura, por lo que se ahorra el borrado intermedio.

Compresión de datos – La compresión de datos se basa en “empaquetar” los datos que enviamos al SSD de forma que ocupen menos. Así pues, y de una forma un poco burda y simplificada, podemos decir que si enviamos “aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa” al SSD, éste internamente se encargará de traducirlo a “20a” y así ahorrarse un montón de escrituras a la memoria. Este proceso es totalmente transparente al usuario y cuando quiera leer esa información desde el sistema operativo, el SSD descomprimirá la información, proporcionando al usuario la cadena “aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa” original.

Wear Leveling – Los firmwares más avanzados manejan un mapa de las celdas de memoria del disco SSD en el que se registran el número de escrituras y borrados que ha recibido cada una de estas celdas. De esta forma, se puede repartir mejor las escrituras a celdas que hayan tenido menor desgaste.

Tecnologías de corrección de errores en los SSD

Los SSD implementan varias capas de ECC (Error checking and correction) para verificar y asegurar que siempre lo que se quiere escribir es lo que finalmente queda escrito. A este nivel, tienen una capacidad de detectar errores y repararlos superior a los discos duros, cdrom, dvdrom, bluray y pendrives usb.

Durabilidad de los SSD – La Realidad

Los SSD son muy fiables. Realmente son muy duros. Los fallos pueden ser cosa más debida a firmware o un fallo en la controladora que a desgaste de su memoria. En los últimos años he tenido 8 discos SSD en mis ordenadores / servidores personales y solo dos han fallado. Estos dos han muerto por un pico de tensión, nada de desgaste de su memoria flash.

El que más escrituras recibe, lleva en la actualidad 147 Terabytes escritos a disco, reducido ya por TRIM, compresión, etc. En una escala de 1 a 100%, su estado de salud es 91%, por lo que aún  le queda bastante guerra que dar.

Techreport lleva unos meses haciendo unos estudios de durabilidad y fiabilidad de discos SSD en los que han puesto varios SSD en paralelo a recibir escrituras de forma contínua. Cada 100 Terabytes escritos, paran y verifican la integridad de los datos que contienen los discos SSD.

Ha sido en la última actualización del estudio, al llegar al Petabyte (1000 Terabytes) cuando han encontrado las primeras bajas del grupo de 6 SSD que comenzaron la prueba inicialmente.

Intel 335 Series de 240 GB (MLC) – Ha muerto a los 750 Terabytes.

Kingston HyperX 3K de 240GB (MLC) – Ha muerto a los 738 Terabytes.

Samsung 840 Series de 250GB (TLC) – Ha muerto a los 900 Terabytes.

Seleccionemos el que menos escrituras ha aguantado, 750. ¿Sabes cuanto hay que escribir para realmente mandar 750 Terabytes de datos a un SSD? Son 53500 (cincuenta y tres mil quinientas) películas HD de 14 gigas!. Que no me venga gente diciendo que colecciona peliculas y sigue un montón de series, porque tomando juego de tronos como ejemplo, son  62500 TEMPORADAS de una serie como juego de tronos en HD.

Ahora los que dicen que se bajan las cosas sin verlas también se quedan sin argumentos, porque realmente, bajando a 100mbps de contínuo, se tardarían 2 años y medio en bajar esta cantidad de datos, y si tenemos en cuenta que los discos SSD que se compra la gente son de 250, 500 o como mucho 1 Terabyte, vas a tener un problema de almacenamiento a las pocas horas de iniciar tu descarga.

De verdad, basta de paranoia con las escrituras SSD. Los SSD aguantan carros y carretas, y cuando fallan suele ser por algún fallo de un componente eléctrico, como otros muchos discos duros tradicionales. Mi mejor consejo para mejorar la durabilidad de un SSD es que te compres un SAI y mantengas el interior de tu ordenador a temperaturas normales.

Los SSD mas vendidos

¿Puedo usar SSD de escritorio para mis servidores?

Depende de lo que valores tus datos. Si bien en el mundo de las películas y las series, 750 Terabytes es una barbaridad, en el mundo del backup, o de las bases de datos no resulta tanto. Un backup de servidores virtuales se puede llevar 10 teras de escrituras sin pestañear demasiado, y una base de datos con muchas inserciones y actualizaciones, puede llegar a escribir muchos gigas a lo largo de las 24 horas del día. El patrón de uso determina mucho la durabilidad de los ssd en lo que al desgaste de la flash se refiere.

Personalmente, no te recomiendo utilizar nada inferior a eMLC. Yo tengo en varios servidores del trabajo Intel DC3700 de 400 Gigas (tengo 8 en la actualidad) y estoy encantado con ellos. Salen a 800 euros cada uno.

¿Cuales son las ventajas de un SSD Enterprise?

  • La primera de todas, el firmware. Cuando un fabricante saca un SSD Enterprise, pone lo mejor de su I+D en ese firmware y se asegura de que sea sólido y estable, con comprobaciones ECC adicionales.
  • La memoria que contendrá ese disco serán los mejores lotes fabricados disponibles.
  • La garantía que te ofrecen los fabricantes de SSD enterprise se mide habitualmente en FDWPD. Esto quiere decir Full Disk Writes Per Day. ¡Te están garantizando que su disco aguanta 2, 5, 10 escrituras COMPLETAS diarias durante 5 años! En el caso de los SSD SLC (de los que solo tengo 3 en servidores), la durabilida de los ssd se multiplica, haciendo casi irrisoria la posibilidad de fallo por desgaste de la memoria.
  • Componentes para la prevención de pérdida de datos, como condensadores que aseguran que la caché del SSD se escribe bien al disco incluso tras un apagón inesperado.