В прошлых статьях, раскрывая тему грамотного подбора комплектующих ПК, мы выяснили, что SSD постоянно жонглирует данными: перебрасывает файлы, ищет свободные блоки, уплотняет, оптимизирует кэш. Кто же дирижирует всеми этими, без сомнения, непростыми процессами? Этим занимается "мозг" любого ПЗУ – его контроллер. Важно понимать, что современный контроллер – это не просто микросхема-переходник, а полноценный многоядерный микрокомпьютер со своей операционной системой (прошивкой) и оперативной памятью (тем самым DRAM-буфером, хранящим оглавление диска-накопителя).
Мощь контроллера и скорость работы SSD
От того, насколько мощный у SSD "мозг", напрямую зависит и итоговая скорость работы диска. Контроллер общается с чипами памяти по нескольким параллельным каналам. Это можно сравнить с кассами в супермаркете: чем больше касс (каналов связи с чипами флеш-памяти) работает, тем быстрее движется очередь из данных. Именно это, помимо "бонуса" от SLC-кэширования, даёт возможность диску объёмом 1 ТБ работать быстрее, чем точно такая же модель на 256 ГБ, т. к. в нём просто физически распаяно больше чипов, и контроллер пишет в них информацию параллельно, по всем каналам сразу. Ну и SLC-кэширование тоже сильно влияет, ибо места свободного на большом диске больше.
Сборка мусора – Garbage Collection
Контроллер работает постоянно, и многие процессы протекают в фоновом режиме. Одна из его важнейших задач – т. н. "сборка мусора" (Garbage Collection). Специфика флеш-памяти такова, что в ячейку нельзя просто записать новые данные (как это было с жёстким диском) поверх старых. Блок нужно предварительно очистить. Когда Вы удаляете файл в Windows, система посылает диску команду TRIM. Для контроллера это даёт сигнал, что данные больше не нужны, и он, находясь в покое, физически зачищает эти ячейки. Таким образом готовится пустой плацдарм для будущих быстрых записей.
Выравнивание износа – Wear Leveling
Ещё одна критически важная задача – выравнивание износа (Wear Leveling). Если бы статичные файлы (например, системные) лежали на месте, а временные постоянно перезаписывались в одни и те же ячейки, диск "протёрся" бы до дыр за пару месяцев. Чтобы этого избежать, контроллер тасует информацию по разным блокам. Он переносит даже те файлы, которые годами остаются невостребованными, чтобы износ распределялся по всему объёму накопителя равномерно.
О восстановлении данных на SSD
У этих оптимизационных алгоритмов есть и обратная сторона – восстановление данных. Если со старого механического HDD случайно удалённый файл можно было относительно не сложно восстановить специальной программой, то с современным SSD этот фокус не пройдёт. Команда TRIM и постоянная перетасовка файлов приводят к тому, что удалённые данные либо уже физически уничтожены "сборщиком мусора", либо размазаны контроллером по чипам в виде нечитаемой каши. Для серверов и важных рабочих станций, на которых безвозвратная потеря информации неприемлема, это обстоятельство делает регулярное создание резервных копий (бэкапов) не просто рекомендацией, а жизненной необходимостью.
Итого
Однако, как бы усердно ни трудился контроллер ПЗУ, оптимизируя данные и защищая память от локального "протирания до дыр", законы физики обмануть невозможно. Любая флеш-память имеет свой предел прочности и со временем неизбежно деградирует. То, как долго способен прожить твердотельный накопитель и почему современные SSD умирают совершенно не так, как старые жёсткие диски, мы обсудим в следующей статье цикла материалов о подборе комплектующих ПК.