Быстрые накопители на основе флеш-памяти используются все чаще и чаще. После выхода SSD из строя спасти данные сложно, но возможно.

Значительно более высокая скорость работы — это основной аргумент в пользу SSD-накопителей. Те пользователи, которые привыкли работать за ПК с мгновенным откликом системы, в дальнейшем, как правило, не используют жесткий диск для установки на него ОС. Кроме того, одновременно с постоянным снижением цен растет как емкость, так и скорость устройств. Поэтому неудивительно, что все больше пользователей отдает предпочтение твердотельным накопителям. Однако современным SSD приписывают один весьма существенный недостаток: они не только быстро сохраняют данные, но и так же быстро их теряют. Опасения подпитывались с самого начала принципиальным слабым местом флеш-памяти, составляющей основу всех SSD-накопителей. В некоторых современных моделях каждая ячейка памяти обеспечивает лишь от 1000 до 3000 циклов перезаписи. В то время как первое поколение SSD-уст-ройств, к которым, например, относится модель Intel Х25, рассеяло эти сомнения благодаря достаточно равномерному износу ячеек и высокому сроку службы, следующая генерация дисков привлекла к себе повышенное внимание из-за возникновения проблем: например, SSD-контроллер SandForce SF-2000, который был рассчитан на высокую производительность при относительно умеренной цене, из-за некоторых ошибок в прошивке повсеместно вызывал сбои в системах.

Быстро изнашивающиеся ячейки флеш-памяти

Основная причина ограниченного срока службы ячеек флеш-памяти кроется в самом принципе их работы. Так, ячейка сохраняет информацию за счет того, что плавающий затвор заряжен или разряжен. Для заряда плавающего затвора к управляющему затвору прилагается напряжение цепи управления. Благодаря ему электроны способны проходить через тонкий слой изоляции плавающего затвора. Однако электроны могут оставаться там и в отсутствии напряжения.

В этом заряженном состоянии плавающий затвор создает электрическое поле, которое блокирует ток чтения, содержимое ячейки равно «О». Для записи единицы в ячейку прилагается противоположное напряжение, необходимое для того, чтобы заставить их через изоляцию выйти из плавающего затвора. В незаряженном состоянии плавающий затвор пропускает ток чтения, в результате содержимое ячейки принимает значение «1».

Срок службы ячейки снижает тонкий слой изоляции вокруг плавающего затвора. Он изнашивается каждый раз, когда через него проходят электроны, поэтому с течением времени слой теряет свои изолирующие свойства. К тому же электроны остаются здесь на длительный срок, вследствие чего он оказывает все большее сопротивление току цепи управления. Его сила и продолжительность воздействия постепенно должны увеличиваться, что повышает износ слоя изоляции и длительность операций записи. Этот процесс будет развиваться до тех пор, пока ячейка не начнет работать настолько медленно, что будет «тормозить» диск, после чего контроллер отключит ее. Таким образом, процессы перезаписи однозначно сокращают срок службы накопителей. Эта ситуация осложняется тем, что ячейки памяти настолько связаны друг с другом, что удалить можно только целый блок объемом 256 или 512 кбайт. А при очистке блоков в процессе перезаписи совершаются дополнительные операции записи данных, что увеличивает износ. Следовательно, одной из главных задач контроллера является снижение негативных последствий явления, которое называется «усиление записи» (Write Amplification) путем объединения процессов записи.

Несмотря на принципиальные недостатки флеш-памяти, спрос на недорогие SSD большой емкости заставляет производителей увеличивать плотность записи данных. Современные диски сохраняют уже не один бит на ячейку, а два или три. Это стало возможным благодаря различным уровням заряда, за которыми закреплены определенные комбинации битов, что значительно снижает допуск на колебание напряжения, необходимого для компенсации износа изоляционного слоя, поэтому вместо 100 000 циклов перезаписи, которые обеспечивали первые однобитовые ячейки, трехбитовая ячейка допускает около 1000 таких циклов. Подливает масла в огонь то обстоятельство, что топологический размер чипов памяти постоянно уменьшается. Это дает возможность компаниям-производителям выпускать недорогие накопители и увеличивать их емкость. Однако с уменьшением общей микроструктуры снижается размер изоляционного слоя, что делает его еще более чувствительным к износу.

Срок службы SSD

То, сколько прослужит SSD, зависит в первую очередь от того, на какую интенсивность использования был изначально рассчитан диск. О данном показателе можно судить по гарантии производителя. Так, дорогостоящая модель SSD OSZ Vector 150 рассчитана на срок службы более пяти лет при ежедневной записи на диск 50 Гбайт данных, такое же количество лет составляет и гарантия на устройство. Более доступный OCZ Vertex 450 рассчитан на работу в течение трех лет при ежедневной записи по 20 Гбайт данных, что очень много, так как в повседневной работе преобладают не влияющие на срок службы процессы чтения данных. У Samsung на модели дисков Pro также предоставляется пять лет гарантии, а на потребительские модели — три года. При одинаковом ежедневном количестве операций записи данных диск вдвое большей емкости теоретически обладает вдвое большим сроком службы.

Многие SSD сохраняют статистику использования диска: количество записанных данных и такой параметр, как индикатор износа. Данную информацию системы SMART выводит программа Crystal Disk Info. Относительные цифры, уменьшающиеся со 100 (новый диск) до 0 (максимальный износ), представляют собой абстрактные значения. Утилита SSD Life (обе программы доступны на CHIP DVD) отображает вероятный срок службы диска. При первом запуске она запоминает записанное количество данных, и чем дольше она работает, тем точнее будет сделанный прогноз.

Но даже если значения SMART указывают на скорый выход SSD из строя, многие диски могут продолжать работать как ни в чем не бывало. Несмотря на это, стоит начать регулярно создавать резервные копии данных, если вы не делали этого раньше. Связанные с этим операции чтения данных не наносят вреда SSD.

Если SSD отказывается работать

Проблемы, связанные с изношенностью ячеек памяти, контроллер SSD устраняет путем уменьшения количества операций доступа к диску в режиме записи и их равномерному распределению по всем ячейкам. Некоторые диски имеют на 30% больше ячеек, что позволяет заменять близкие к выходу из строя ячейки исправными. Не считая небольших потерь производительности и изменений значений SMART, пользователь, как правило, не замечает никаких отклонений в работе — до того момента, пока доля дефектных ячеек не станет слишком велика. После этого диск переключается в режим, в котором он позволяет производить только чтение данных. Проблемы выражаются в появлении ошибок в процессе записи данных или нестабильной работе системы.

Помимо дефектных ячеек памяти причиной проблем со стабильностью некорректно может стать работающая прошивка. Но в обоих случаях вовсе не обязательно, что вы потеряете все данные. Если у вас есть возможность подключить SSD через интерфейс SATA или с помощью внешнего USB-бокса к другому ПК, вы можете попытаться скопировать важные данные. Если ничего не выйдет, попробуйте восстановить данные с помощью загрузочного диска на основе Linux. Подключив диск напрямую через интерфейс SATA, выполните с помощью ПО для управления вашим SSD с сайта производителя обновление прошивки. Последнее будет невозможным при подключении через USB. После этого, скорее всего, данные станут доступны для чтения. Скопируйте их или сделайте образ диска. Восстановите первоначальное состояние SSD с помощью функции «Безопасное удаление» программы управления перед тем, как копировать систему и файлы обратно. Если причина сбоев крылась в «плохой» прошивке (как в случае с первыми контроллерами SandForce SF-2000), то даек спасен.

На случай, если у вас нет второго компьютера, загрузите ПК с дефектным SSD с помощью системы Parted Magic. После восстановления данных необходимо выполнить возврат диска в прежнее состояние. Это можно сделать с помощью команды «Internal Secure Erase» программы Erase Disk перед тем, как копировать данные обратно и тестировать диск на работоспособность.

Полный выход из строя

В худшем из возможных случаев SSD перестанет отображаться в BIOS и ОС. В некоторых моделях с контроллером Indilinx можно попытаться исправить ситуацию, отсоединив кабели питания и SATA, полностью отключив ПК от сети и сбросив настройки BIOS Setup. Спустя час вновь подключите компьютер и диск и включите ПК. Если это не поможет, то следует предположить выход из строя контроллера или другого центрального компонента. Сохраненные данные все еще располагаются в ячейках памяти, но неисправный контроллер больше не может правильно объединить их составляющие в единое целое.

Если у вас нет резервных копий, но информация с диска вам необходима, то оптимальным решением станет обращение в профессиональную компанию, занимающуюся восстановлением данных. Это лучше, чем предпринимать какие-либо самостоятельные действия. «Опасность того, что при самостоятельных попытках восстановления будет причинен еще больший ущерб, очень велика», — утверждает Мартин Хиллер, руководитель лаборатории по восстановлению данных Kroll Ontrack. Профессионалы могут воспроизвести работу контроллера и реконструировать данные. Окажется ли данная затея удачной, зависит прежде всего от того, насколько сложна работа контроллера и как тесно производители сотрудничают с компаниями по восстановлению данных.

Мы рекомендуем выполнять регулярное резервное копирование SSD. С дисками небольшой емкости восстановление не займет много времени, особенно если в ПК установлен жесткий диск, на который Windows в автоматическом режиме сохраняет резервные копии данных.