In wat een zeer plotselinge beweging lijkt, is SSD -technologie mainstream geworden. Deze snelle, solid-state schijven zijn een veelvoorkomend kenmerk op zelfs mid-range computers. Zelfs de volgende generatie Playstation zal een SSD hebben^{(feature an SSD)} in plaats van een meer traditionele harde schijf.

Over het algemeen is dit een goede zaak. SSD's vertegenwoordigen een grote prestatiesprong ten opzichte van traditionele harde schijven. Ze brengen echter ook enkele speciale gebruiks- en onderhoudsoverwegingen met zich mee. De meeste gebruikers die dit lezen hebben waarschijnlijk al een SSD in hun systeem of zullen er vrijwel zeker een in hun volgende systeem krijgen.

De tijd is dus rijp om een van de belangrijkste, maar onbegrepen problemen uit de doeken te doen die uniek zijn voor SSD -technologie. We hebben het over SSD- slijtage. De mythische moordenaar van schijven die menig early adopter van deze technologie 's nachts wakker heeft gehouden.

Voordat we kunnen aanpakken wat SSD- slijtage eigenlijk is, moeten we het kort hebben over hoe SSD^(SSDs) 's verschillen van de harde schijven die we allemaal kennen en waar we van houden.

Hoe SSD's en traditionele harde^{(Traditional Hard)} schijven verschillen ?^(Differ)

De traditionele mechanische harde schijf bestaat uit platters die zijn gecoat met een speciaal magnetisch materiaal. Het plateau draait met duizenden omwentelingen per minuut, terwijl lees-/schrijfkoppen over hun oppervlak schaatsen op een luchtzak die dunner is dan een mensenhaar.

De eerste harde schijven waren zo groot dat ze een vliegtuig nodig hadden voor levering^{(needed an airplane for delivery)} , terwijl ze maar een paar megabytes aan gegevens bevatten. Een draagbare harde schijf van 4 TB past tegenwoordig gemakkelijk in je broekzak. Deze schijven zijn goedkoop, ruim en behoorlijk betrouwbaar in vergelijking met hoe de dingen in het begin waren.

Toch heeft mechanische harde-schijftechnologie geen hoop om gelijke tred te houden met de vooruitgang van solid-state computercomponenten zoals CPU's , RAM en flash-geheugen. Platters kunnen alleen zo snel draaien, lees-/schrijfkoppen kunnen alleen bewegen als de wetten van de natuurkunde objecten met zoveel massa toelaten.

Solid State-schijven hebben geen bewegende delen. Het is allemaal halfgeleidercircuits. Elektronen kunnen veel, veel^(much) sneller door siliciumchips bewegen dan enig mechanisch onderdeel ooit zou kunnen. Dat^(Which) is de reden waarom zelfs de goedkoopste SSD een mechanische schijf volledig zal uitwissen qua prestaties.

Omdat ze geen mechanische onderdelen hebben, zijn ze ook veel minder fysiek kwetsbaar en veel minder storingsgevoelig. Aan de andere kant zal het gebruik van een SSD de levensduur verkorten en als je ze op de verkeerde manier gebruikt, kan die verkorting behoorlijk dramatisch zijn. Dus wat is er aan de hand?

Waarom verslijten SSD's?

Allereerst^(First) heeft het uitlezen van data van een SSD geen noemenswaardig effect op de levensduur. In plaats daarvan is het de handeling van het schrijven naar de flash-geheugencel die het degradeert. Elke geheugencel in een SSD heeft een oxidecomponent. Twee lagen van een of andere chemische stof vermengd met zuurstof. Tussen die oxidelagen zitten elektronen opgesloten.

Wat de toestand van een bepaalde cel is, hangt af van het laadniveau. Met andere woorden, hoeveel elektronen zitten er gevangen tussen de oxidelagen. Elke keer dat die toestand wordt gewijzigd, slijten de oxidelagen en verliezen ze uiteindelijk hun vermogen om elektronen te bevatten. Dit kan ervoor zorgen dat de status niet correct kan worden gelezen. Schrijf^(Write) te vaak naar een cel, en het gaat uiteindelijk slecht.

Typen SSD-technologie en uithoudingsvermogen

Hoewel alle SSD's last hebben van schrijfslijtage, hebben ze er niet allemaal dezelfde tolerantie voor. Er zijn verschillende geheugencelontwerpen, die veranderen hoeveel informatie in een enkele cel kan worden opgeslagen.

Het meest robuuste ontwerp staat bekend als SLC of single level cell memory. Hiermee wordt slechts één bit aan gegevens in een cel opgeslagen, waardoor het binair is. Het is daarom vrij eenvoudig om onderscheid te maken tussen een laadniveau dat de ene of de andere staat vertegenwoordigt, zelfs nadat er behoorlijk wat slijtage is opgetreden.

MLC- en TLC -ontwerpen, multi- en triple-level, slaan respectievelijk twee en drie bits per cel op. Hun cellen hebben meerdere niveaus en daarom veel verschillende toestanden die moeten worden gelezen. Omdat de marges tussen verschillende celtoestanden smaller zijn, kan zelfs een kleine hoeveelheid slijtage problemen met de elektronencapaciteit veroorzaken die het onmogelijk maken om de juiste toestand terug te roepen.

Dus we moeten alleen SLC gebruiken , toch? Het probleem is dat SLC ongelooflijk duur is per gigabyte. Het is snel en robuust, maar niet erg compact. De meeste premium SSD- schijven in computers gebruiken tegenwoordig MLC en TLC wordt steeds populairder dankzij grotere capaciteiten tegen een goede prijs.

Dus hoeveel zorgen moet je maken over het gebrek aan duurzaamheid van deze goedkopere producten in de praktijk?

SSD-duurzaamheid in de praktijk

Het antwoord op die vraag is vandaag "helemaal niet veel". In de begindagen van computer -SSD's kon je er een in slechts een paar uur vernietigen door erop te hameren met schrijfverzoeken. Tegenwoordig kun je verwachten dat schijven met meerdere niveaus veel meer schrijfduurzaamheid hebben dan de gemiddelde gebruiker ooit nodig zal hebben.

Daar zijn een paar redenen voor, maar het komt erop neer dat de schijven zelf veel slimmer zijn en dat moderne besturingssystemen weten hoe ze SSD - schijven op de juiste manier moeten gebruiken.

SSD's gebruiken nu bijvoorbeeld een techniek die wear-leveling wordt genoemd . Dit spreidt op transparante wijze celschrijfbewerkingen uit over de gehele schijf, zodat slijtage gelijkmatig plaatsvindt. Anders zouden sommige cellen veel sneller afsterven dan andere.

Dus hoeveel uithoudingsvermogen kun je verwachten? De nieuwste generatie schijven, zoals de Samsung 950 Pro 512 GB schijf^{(Samsung 950 Pro 512GB drive)} , heeft een schrijfduur van 400 TB. Veel mensen gebruiken echter nog steeds populaire oudere schijven, zoals de 850 EVO . Die schijf is geschikt voor 'slechts' 150 TB.

Uit marteltesten^{(Torture tests)} blijkt dat deze beoordeling zeer conservatief is. In het echte leven kostte dat schijfmodel maar liefst 9100 TB aan schrijfbewerkingen voordat hij de geest gaf. Het 150TB-nummer is dus net het punt waarop de fabrikant de garantie niet meer nakomt.

Toch mogen schijven van consumentenkwaliteit niet worden gebruikt voor taken waarbij constant veel naar schijven wordt geschreven. Ze zijn niet geschikt voor servergebruik of als scratch-drives voor zware media. Voor normaal dagelijks gebruik door de consument is uithoudingsvermogen echter iets waar u nooit over hoeft na te denken.

Koop een schijf van een goed merk^{(Buy a good brand of drive)} en maak hoe dan ook regelmatig back-ups van uw bedrijfskritieke gegevens.

Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear

In what seеms like a very sudden move, ЅSD technologу has gone mainstream. These fast, solid-state drives are а common feature on even mid-range computers. Even the next generаtion of Playstation will feature an SSD instead of a more traditional hard drive.

In general this is a good thing. SSDs represent a major leap in performance over traditional hard drives. However, they also bring some special usage and maintenance considerations with them. Most users reading this probably have an SSD in their system already or will almost certainly get one in their next system.

So the time is right to unpack one of the most important, yet misunderstood, issues unique to SSD technology. We’re talking about SSD wear and tear. The mythical killer of drives that has kept many an early adopter of this technology awake at night.

Before we can tackle what SSD wear and tear actually is though, we need to briefly talk about how SSDs are different from the hard drives we all know and love.

How SSDs & Traditional Hard Drives Differ

The traditional mechanical hard drive consists of platters coated in a special magnetic material. The platter spins at thousands of revolutions per minute, while read/write heads skate across their surfaces on a pocket of air thinner than a human hair.

The first hard drives were so big, they needed an airplane for delivery – while only holding a few single megabytes of data. These days a 4TB portable hard drive easily fits in your pocket. These drives are cheap, capacious and pretty reliable compared to how things were at the outset.

Yet, mechanical hard drive technology has no hope of keeping up with the advancement of solid state computer components such as CPUs, RAM and flash memory. Platters can only spin so fast, read/write heads can only move as the laws of physics allow objects with that much mass to do.

Solid state drives have no moving parts. It’s all semiconductor circuitry. Electrons can move through silicon chips much, much faster than any mechanical components ever could. Which is why even the cheapest SSD will completely obliterate a mechanical drive in performance.

Since they have no mechanical parts, they are also much less physically fragile and far less prone to failure. On the other hand, simply using an SSD will shorten its lifespan and if you use them in the wrong way, that shortening can be quite dramatic. So what’s going on?

Why Do SSDs Wear Out?

First of all, reading data from an SSD doesn’t have any appreciable effect on its lifespan. Instead, it’s the act of writing to the flash memory cell that degrades it. Each memory cell within an SSD has an oxide component. Two layers of one or another chemical mixed with oxygen. Electrons are trapped between those oxide layers.

What a given cell’s state is, depends on the charge level. In other words, how many electrons are trapped between the oxide layers. Every time that state is changed, the oxide layers wear down, eventually losing their ability to contain electrons. This can make the state impossible to read correctly. Write to a cell too many times, and it eventually goes bad.

SSD Technology Types and Endurance

While all SSDs suffer from write wear, they don’t all have the same amount of tolerance for it. There are different memory cell designs, which change how much information can be stored in a single cell.

The most robust design is known as SLC or single level cell memory. This stores only a single bit of data in a cell, making it binary. It is therefore quite easy to distinguish between a charge level that represents one state or another, even after quite a lot of wear has happened.

MLC and TLC designs, multi- and triple- level, store two and three bits per cell respectively. Their cells have multiple levels and therefore many different states that have to be read. Since the margins between different cell states are narrower, even a small amount of wear can cause electron capacity issues that make it impossible to recall the correct state.

So we should only use SLC, right? The problem is that SLC is incredibly expensive on a per-gigabyte basis. It’s fast and robust, but not very dense. Most of the premium SSD drives in computers these days are using MLC, and TLC is becoming more popular thanks to bigger capacities at a good price.

So how much do you have to worry about the lack of endurance of these cheaper products in practice?

SSD Endurance In Practice

The answer to that question today is “not very much at all”. In the early days of computer SSDs you could destroy one in just a few hours by hammering it with write requests. Today you can expect multi-level drives to have way more write endurance than the typical user will ever need.

There are a few reasons for this, but it comes down to the drives themselves being much smarter and modern operating systems knowing how to use SSD drives properly.

For example, SSDs now use a technique known as wear-leveling. This transparently spreads cell writes around the entirety of the disk so that wear happens evenly. Otherwise some cells would die much more quickly than others.

So how much write endurance can you expect? The latest generation of drives, such as the Samsung 950 Pro 512GB drive has a write endurance of 400TB. However, many people are still using popular older drives such as the 850 EVO. That drive is rated for ‘only” 150TB.

Torture tests show that this rating is very conservative. In real life use that model of drive took a whopping 9100TB of writes before giving up the ghost. So the 150TB number is just the point at which the manufacturer won’t honor the warranty any more.

Still, consumer grade drives should not be used for any job where lots of disk writing happens on a constant basis. They’re no good for server use or as heavy media scratch drives. For normal every day consumer use however, write endurance is something you’ll never have to spend any time thinking about.

Buy a good brand of drive and, either way, make regular backups of your mission-critical data.

Lizzy van Veen

About the author

Ik ben een ervaren software-engineer met meer dan 10 jaar ervaring in het Windows-ecosysteem voor app- en bestandsbeheer. Ik ben ook een veteraan in het ontwikkelen van systemen en beveiligingsoplossingen voor bedrijven en overheden. Mijn ervaringen in beide arena's geven me een uniek perspectief op wat goede software, systemen en beveiliging maakt en hoe deze efficiënt te bouwen.

Alles wat u moet weten over SSD-slijtage