В чем разница между SSD и жестким диском?
Твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски (HDD) являются носителями данных. SSD хранят данные во флэш-памяти, а жесткие диски – на магнитных дисках. Твердотельные накопители – это новая технология, использующая физические и химические свойства кремния для увеличения объема, скорости и эффективности хранения. Однако жесткие диски являются экономичным вариантом, если вам требуется нечастый доступ к блокам данных объемом 1 МБ или более за раз.
Как работают твердотельные накопители?
Твердотельные накопители (SSD) содержат энергонезависимую флэш-память, состоящую из ряда интегральных схем для хранения и извлечения данных.
Внутри твердотельного накопителя вы найдете транзисторы с плавающим затвором в виде сетки. Каждая строка в этих сетках называется страницей, а группа страниц образует блок.
SSD хранит информацию в этих блоках. Различные заряды на транзисторах с плавающим затвором переводятся в двоичные единицы и нули. Этот двоичный файл представляет собой способ передачи данных твердотельным накопителем. Контроллер SSD отслеживает, где хранятся определенные данные на диске, что позволяет получить доступ к данным на вашем компьютере или ноутбуке.
Как работают жесткие диски?
В отличие от твердотельных накопителей (SSD), жесткие диски (HDD) состоят из нескольких механических частей, которые перемещаются вместе для хранения и извлечения данных.
Внутри жесткого диска находятся вращающиеся пластины с магнитным покрытием. На каждой пластине есть дорожки или концентрические окружности, называемые сегментами. Каждый номер дорожки и сектора создает уникальный адрес, который технология жестких дисков использует для организации и поиска данных.
Двигатель вращает внутренний рычаг привода с помощью головки чтения / записи. Считывая информацию о заряде на определенных сегментах, головка чтения / записи записывает и извлекает информацию. Контроллер ввода-вывода и операционная система жесткого диска сообщают механическим частям, что и когда делать.
Жесткий диск в сравнении с SSD: ключевые отличия
Хотя твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски (HDD) позволяют пользователям хранить файлы, они работают по-разному. Многие отличия твердотельных накопителей от жестких дисков связаны с развитием технологий.
Процесс чтения
Процесс чтения – это то, как жесткие диски и твердотельные накопители извлекают данные на своих устройствах.
Когда вы запрашиваете данные на жесткий диск, на контроллер ввода-вывода отправляется сигнал. Затем контроллер подает сигнал на рычаг привода, сообщая, где находятся необходимые данные. Читая заряды битов по этому адресу, головка чтения / записи собирает данные. Задержка жесткого диска показывает, сколько времени требуется рычагу привода для перехода на правильную дорожку и сектор.
У твердотельных накопителей нет движущихся частей. Когда вы пытаетесь получить данные, контроллер SSD находит адрес этого блока данных и начинает считывать его заряд. Если блок находится в режиме ожидания, начинается процесс, называемый сборкой мусора. Этот процесс стирает неактивные блоки, освобождая их для хранения новых данных.
Процесс записи
Процесс записи – это то, как жесткие диски и твердотельные накопители записывают новую информацию.
Каждая дорожка и сектор жесткого диска – это новое место для хранения данных. Когда вы пытаетесь сохранить новые данные, головка чтения / записи перемещается в ближайшее доступное место. После этого она изменяет заряд всех необходимых битов, что сохраняет информацию в двоичном формате в эту дорожку и сектор. Внутренний алгоритм жесткого диска обрабатывает данные перед их записью, что обеспечивает их правильное форматирование.
При изменении или перезаписи любой части данных на твердотельном накопителе необходимо обновить весь флэш-блок. Сначала SSD копирует старые данные в доступный блок. Затем система стирает исходный блок, перезаписывая данные с изменениями в новом. На твердотельных накопителях есть дополнительное внутреннее пространство для перемещения и временного дублирования данных. Как пользователь, вы не можете получить доступ к этому дополнительному хранилищу.
Производительность
SSD работают быстрее и потребляют меньше энергии, чем HDD. Это можно увидеть при перемещении больших файлов. SSD могут копировать файлы со скоростью более 500 Мбит/с. Новые SSD могут даже развивать скорость до 3500 Мбит/с. С другой стороны, жесткие диски передают данные только со скоростью 30–150 Мбит/с.
SSD также быстрее запускают приложения. Они осуществляют процесс чтения / записи со скоростью 50–250 Мбит/с, а жесткие диски – со скоростью 0,1–1,7 Мбит/с. Скорость HDD ограничена скоростью вращения диска. Скорость вращения дисков ограничена 4200–7200 оборотами в минуту (об/мин), что делает жесткие диски медленнее электронных твердотельных накопителей.
Объем хранилища
Как жесткие диски, так и твердотельные накопители обеспечивают достаточный объем памяти. Однако гораздо чаще встречаются жесткие диски большего размера, поскольку они более экономичны. Хранение данных на SSD может стоить от 0,08 до 0,10 USD за ГБ, а на HDD – всего 0,03–0,06 USD за ГБ.
Надежность
Жесткие диски имеют движущиеся механические части, которые делают их уязвимыми к поломкам. Если вы уроните жесткий диск, то можете сломать внутренние рычаги привода и тем самым повредить устройство. Движущиеся части жесткого диска потребляют больше энергии и отводят тепло, что сокращает срок службы устройства.
SSD более долговечны, так как не имеют механических частей. Кроме того, они потребляют меньше энергии, что позволяет им быть холоднее во время работы. Однако вы можете перезаписывать данные в блоке только ограниченное количество раз.
Чтобы некоторые блоки не выгорели раньше других, в твердотельных накопителях используется процесс, называемый выравниванием износа. Выравнивание износа обеспечивает одинаковое использование всех блоков в процессах чтения / записи. В твердотельных накопителях также используется метод обрезки, который позволяет избежать необходимости перезаписывать дубликаты данных при стирании исходного блока твердотельным накопителем.
Надежность
Вы можете восстановить потерянные или поврежденные данные как на SSD, так и на HDD. Однако твердотельные накопители перезаписывают старые файлы данных, что усложняет восстановление. Для восстановления данных с поврежденного SSD необходимо обратиться к специалисту с подходящим оборудованием.
Технология HDD появилась раньше. Благодаря этому, а также особенностям процессов чтения / записи данные проще восстановить.
При этом ни один из них не защищен от повреждения данных. Таким образом, резервным копированием и восстановлением данных лучше всего управлять за счет резервирования и дублирования данных на программном уровне.
Когда использовать SSD, а когда – HDD
Вам следует использовать твердотельный накопитель (SSD), если вам нужны высокие скорости или вы часто читаете и записываете большие объемы данных. SSD – лучший выбор для аналитики данных или игровых нагрузок.
С другой стороны, жесткий диск (HDD) – лучший выбор, если вы имеете дело с резервным копированием данных, архивированием или рабочими нагрузками, требующими высокой пропускной способности. SSD более экономичны для хранения больших объемов данных при нечастом доступе.
Что надежнее — SSD или HDD? Результаты нового исследования
Согласно данным компании Backblaze, занимающейся облачным хранением данных, твердотельные накопители (SSD) надежнее жестких дисков (HDD) — по крайней мере, для определенных случаев использования, но на самом деле это может не иметь большого значения при выборе типа хранилища, сообщает портал ZDNet.
Backblaze предоставляет услуги облачного резервного копирования для ноутбуков и компьютеров и предлагает свое облачное хранилище для предприятий. В этом году компания решила внести свой вклад в спор о том, что надежнее — жесткие диски или твердотельные накопители. И выяснила, в частности, что SSD более надежны, чем HDD, в течение пяти лет использования. Но это не единственное, о чем следует думать при покупке.
В облачной платформе Backblaze в качестве загрузочных дисков для серверов хранения используется сочетание SSD и HDD. С 2018 г. компания заменила вышедшие из строя загрузочные HDD в основном SSD (некоторые накопители форм-фактора M.2). С SSD/HDD-накопителей Backblaze загружаются серверы хранения, на них также хранятся файлы журналов и временные файлы, создаваемые сервером хранения. Сегодня у Backblaze более 2500 твердотельных накопителей (смесь Crucial, Dell, Micron, Seagate и Western Digital) и хранится более 2 Эб данных.
Компания измеряет надежность SSD и HDD, отслеживая годовую интенсивность отказов (AFR), чтобы пролить свет на «ранее непрозрачный мир интенсивности отказов жестких дисков» и, очевидно, поддержать дискуссию о технологиях, лежащих в основе ее сервиса.
Чтобы учесть разницу в возрасте между старыми жесткими дисками и новыми твердотельными накопителями, с которыми проводилось сравнение, в прошлом году компания опубликовала показатели AFR SSD и HDD с «контролируемым сроком службы». Выяснилось, что SSD выходят из строя реже, но незначительно. (Проблема с данными заключалась в том, что частота отказов жестких дисков резко возрастает через пять лет, а по твердотельным накопителям данных за пять лет еще нет.)
«Разница, конечно, сама по себе недостаточна, чтобы оправдать дополнительные расходы на приобретение SSD по сравнению с HDD», — заключили авторы исследования, отметив, что при покупке любой из технологий лучше учитывать такие факторы, как стоимость, требуемая скорость, расход электричества и форм-фактор.
Теперь, получив данные о твердотельных накопителях за пять лет, компания пришла к другому выводу — хотя и сделанному с некоторой осторожностью.
AFR за весь срок службы для HDD и SSD на четвертом году составил соответственно 1,83 и 1,05%, а на пятом году разрыв увеличился: 3,55% для HDD против 0,92% для SDD. Показатели AFR за весь срок службы для HDD на шестой, седьмой и восьмой годы составили соответственно 5,23, 6,26 и 6,93%. Как себя покажут твердотельные накопители в эти годы, еще предстоит выяснить.
«На данный момент мы можем с полным основанием утверждать, что твердотельные накопители более надежны, чем жесткие диски, по крайней мере, при использовании в качестве загрузочных дисков в нашей среде», — говорится в сообщении Backblaze.
Компания добавляет: «С большой долей уверенности можно сказать, что частота отказов SSD в конечном итоге начнет расти. Также возможно, что в какой-то момент у них возникнут большие проблемы, возможно, когда они начнут достигать пределов износа носителя».
Тем не менее, это касается лишь одного из факторов, которые потребители должны взвесить при покупке накопителей, тогда как ключевым фактором остается цена, учитывая, что SSD емкостью 1 Тб стоит как минимум в два раза дороже, чем HDD аналогичной емкости.
Backblaze отмечает, что в действительности использование частоты отказов в качестве фактора при принятии решения является сомнительным. После учета возраста и дней эксплуатации оба типа накопителей в этом плане оказались схожими, а разница в показателях сама по себе недостаточна, чтобы оправдать дополнительные расходы на приобретение SSD по сравнению с HDD. «На данном этапе вам лучше принимать решение на основе других факторов: стоимость, требуемая скорость, электричество, требования к форм-фактору и т. д.», —рекомендует компания.
Ssd или hdd что надежнее
Споры о надёжности твердотельных накопителей не прекращаются уже много лет. В пользу SSD говорит несколько факторов. В первую очередь они обладают впечатляющими скоростными показателями, что позволяет использовать их как для домашних нужд, так и в серверах, соответствующих требованиям высокой скорости доступа к данным. Не стоит забывать, что внутри твердотельных накопителей нет движущихся частей, а значит чисто теоретически они надёжнее. В то же время все SSD имеют ключевую особенность, выражающуюся в ограниченном количестве информации, которая может быть записана. Проще говоря, если обычный жёсткий диск может работать десятки лет, пока не выйдет из строя, то более современные накопители перестанут функционировать по достижению порога записанных данных.
реклама
Для дома используются весьма посредственные SSD, которые отличаются незначительными показателями перезаписи информации. В то же время, поскольку обычные пользователи не занимаются постоянным копированием всего диска, то ресурса хватает на долгие годы. А вот для серверов берут более внушительные диски, ресурс которых на порядок выше домашних SSD. Всё это вызывает ещё больше споров, ведь жизненный цикл твердотельных накопителей ощутимо меньше жёстких дисков, по крайней мере так может показаться. Специалисты компании Backblaze, предоставляющей услуги облачного хранения данных, опубликовали результаты использования 2558 SSD на внутренних серверах. При этом данные обнародованы только по тем накопителям, которые считаются системными, и включают операционную систему. Такой подход максимально близок к тому, что происходит на домашних компьютерах с той лишь разницей, что через систему Backblaze проходит намного больше информации.
Результаты следующие: после первого года использования 0.66% всех HDD оказались сломаны, тогда как ни один из SSD не вышел из игры. По итогам второго года количество жёстких дисков, которые пришли в негодность, выросло до 1.54%, тогда как для твердотельных накопителей показатели достигли 0.84%. Третий год принёс поломок 1.38% для HDD и 0.79% для SSD. Ну а после четвёртого года пришлось избавиться ещё от 1.83% HDD, тогда как процент сломанных SSD также вырос до 1.05%. После пятого года работы в условиях загрузочного диска жёсткие диски начали сыпаться, а процент поломок достиг 3.55%, тогда как показатели по отказам у твердотельных накопителей находятся на уровне 0.92%. Несложно подсчитать, что в рамках 5-летнего исследования SSD показали высокую надёжность, в 3 раза превышающую показатели для жёстких дисков. Если вы обратите внимание на график выше, то сможете убедиться в том, что процент отказов для жёстких дисков с годами только увеличивается и достигает 7% после восьмого года работы. Судя по всему, ничего подобного с твердотельными накопителями происходить не будет.
Эксперты констатируют, что пока всё выглядит радужно, но отмечают, что не используют ключевой показатель жизни SSD, который является критическим для любых современных дисков. Как мы уже писали выше, проблема состоит в том, что после достижения определённого количества циклов перезаписи твердотельный накопитель выйдет из строя. Судя по тому, что SSD действительно надёжнее обычных HDD, это не приведёт к потере данных и форс-мажорных ситуациям. Это значит, что вы успеете скопировать всю нужную информацию на более новые накопители. В то же время, даже если после 10 лет использования в строю останется всего 60% жёстких дисков, то есть все основания полагать, что ни один твердотельный накопитель так долго в режиме постоянной перезаписи не продержится.
рекомендации
Ищем PHP-программиста для апгрейда конфы
Всё это не значит, что вы должны отказываться от SSD, ведь для домашних нужд всё это отдалённая перспектива, а показатели надёжности и отказоустойчивости намного важнее. В то же время переоценивать роль твердотельных накопителей и говорить о завершении эры HDD будет преждевременно. Сегодня лидеры рынка готовят сверхъёмкие жёсткие диски, а по соотношению цены и ёмкости HDD нет равных. Очевидно, что серверы ещё долго будут нуждаться в старой технологии, а в определении надёжности есть множество допущений, ведь очень многое зависит от того, как и что вы считаете. А вообще жёсткие диски интересны не только крупным корпорациям. Сегодня SSD объёмом 18 Тб стоит просто невероятную сумму, за которую можно купить подержанный автомобиль, тогда как обычный HDD не разорит даже экономного пользователя, который хранит на компьютере коллекцию домашнего видео.
HDD проиграли войну. Даже самые дешевые SSD стали надежнее «серверных» жестких дисков
Миф о более высокой степени надежности жестких дисков на фоне SSD в условиях повышенных нагрузок развенчан. Оказалось, все в точности наоборот – дорогие HDD корпоративного уровня ломались вдвое чаще, нежели дешевые SSD, нацеленные на обычного потребителя. Это серьезный «репутационный урон» винчестерам, которые и без того не пользуются спросом у пользователей.
Будущее за SSD
Жесткие диски, все никак не желающие покидать мировой рынок накопителей, окончательно доказали свою несостоятельность перед твердотельными накопителями – более современными носителями информации, пришедшими им на смену. Согласно новому исследованию компании Backblaze, даже самые обычные SSD потребительского класса способны обойти по надежности дорогие HDD корпоративного сегмента, хотя именно более высокая надежность долгие годы была чертой именно жестких дисков.
Backblaze – это провайдер услуг облачного хранилища и резервного копирования данных. Вся деятельность компании основана на использовании огромных массивов накопителей – жестких дисков и SSD, и она постоянно собирает статистику их надежности. На февраль 2023 г. «парк» носителей информации Backblaze насчитывал свыше 235 тыс. экземпляров.
Механика окончательно проиграла электронике
К выводу о лучшей надежности SSD на фоне HDD при высоких нагрузках, какие бывают в дата-центрах и облачных сервисах, эксперты пришли на основании своей же статистики за 2018-2022 гг. Она гласит, что за эти пять лет SSD показали вдвое меньшее количество отказов, нежели обычные жесткие диски.
Наглядное доказательство
Объектами исследования Backblaze стали в общей сложности 2903 SSD-накопителя. Этот массив включает 13 различных моделей твердотельных накопителей от шести вендоров – Seagate, Western Digital, Crucial, Dell и Micron. Примечательно, что восемь из них произведены именно Seagate – главным игроком на рынке жестких дисков, очень страдающим от падения спроса на HDD в масштабах всего мира. Еще два SSD разработаны другим вендором винчестеров – Western Digital.
Все 2903 SSD относятся к потребительскому классу среднего и базового ценовых сегментов, и все они использовались в качестве загрузочных дисков, на которые в реалиях бизнеса Backblaze идет повышенная нагрузка.
Цифры не лгут
По итогам 2022 г. количество отказов SSD, даже несмотря на весьма нелегкие и нестандартные для подобных устройств условия эксплуатации, составило лишь 0,98%. Для сравнения, суммарный результат жестких дисков в 2022 г. – 1,37% а у некоторых моделей он и вовсе приближается к 6%.
Лидер Шредингера
На рынке жестких дисков к началу весны 2023 г. осталось лишь три игрока – американские Western Digital и Seagate и японская Toshiba. Рейтинг Backblaze гласит, что наименее надежными являются HDD компании Seagate.
Объем отказов многих моделей HDD Seagate, участвовавших в исследовании, сильно превысил 2%. Рекордсменом стал винчестер ST14000NM0138 на 14 ТБ. Его процент отказа – 5,7%.
При этом нельзя сказать, что Seagate делает плохие накопители – ее 8-терабайтные ST8000NM000A победили в рейтинге, за весь 2022 г. не сломавшись ни единого раза. Примерно та же картина и сегменте SSD – наихудший показатель (1,98%) у ZA250CM10002 на 250 ГБ, а наилучший – у ZA500CM10002 на 500 ГБ. Они оба выпущены Seagate.
В стане жестких дисков с надежностью все намного печальнее
Однако Seagate все же намного чаще попадает в топ «антилидеров» по уровню надежности своих накопителей. В феврале 2023 г. CNews писал о еще одном исследовании Backblaze, в котором говорилось о нежелании Seagate устранять выявленные в HDD проблемы, даже если на них ей прямо указывают потребители.
Самое время сдаться
Backblaze разрушила последний миф вокруг жестких дисков. Приверженцы этих устаревших накопителей неустанно напирали на то, что современные SSD не способны «переварить» повышенные нагрузки, но, как оказалось, это далеко не так.
Единственное преимущество, оставшееся у HDD – это более низкая цена за терабайт, и с этим спорить пока нельзя. Еще в декабре 2022 г. CNews сообщал о начавшемся стремительном удешевлении винчестеров, которое, впрочем, им не особо помогает. По итогам всего 2022 г. продажи HDD обвалились вдвое в сравнении с 2021 г.
Как упростить работу с электронными подписями
Документооборот
При этом на стороне SSD, помимо доказанной надежности, еще и существенно более высокая скорость. К чему сознательно огранивать себя возможностями интерфейса SATA III, по которому подключаются все современные HDD, выдавая, в среднем 150 МБ/с при чтении и еще меньше при записи. В 2023 г. существуют потребительские SSD с интерфейсом М2, скорости чтения которых давно перевалили за 1 ГБ/с.
Существует еще один критерий сравнения SSD и HDD – способность выдерживать многократные падения. Накопители, стоящие в серверах, почти не рискуют внезапно оказаться на полу, после свободного полета с большой для техники высоты. А портативные потребительские носители информации, напротив, постоянно рискуют выпасть из рук или соскользнуть со стола. Жесткий диск такого падения, с очень высокой долей вероятности, не переживет, что повлечет за собой расходы на извлечение из него информации. SSD же, как правило, ударов и падений не боятся за неимением в своей конструкции механических движущихся элементов, которыми, наоборот, переполнен обычный HDD.