Η μυστηριωδώς εξαφανισμένη μονάδα δίσκου: Οι διακοπές ρεύματος σκοτώνουν τα SSD σας;

Τα SSD προσφέρουν τεράστια οφέλη σε σχέση με τους παραδοσιακούς δίσκους περιστροφής. Έχουν έως και μια τάξη μεγέθους γρηγορότερα σε ορισμένες λειτουργίες, ζυγίζουν λιγότερο και καταναλώνουν λιγότερη ισχύ υπό φορτίο. Έχουν γίνει όλο και πιο δημοφιλείς τόσο για τους λάτρεις όσο και για τους κύριους πελάτες - αλλά μια έκθεση από το 11ο Συνέδριο Usenix για τις τεχνολογίες αρχείων και αποθήκευσης (FAST 13), που δόθηκε στις αρχές του τρέχοντος έτους, υποδηλώνει ότι τα περισσότερα μοντέλα έχουν ένα θεμελιώδες πρόβλημα με την ξαφνική απώλεια ισχύος. Ενώ η εφημερίδα κυκλοφόρησε στα μέσα Φεβρουαρίου, το συνάντησα πρόσφατα, αφού ένας αναγνώστης ρώτησε αν θα ήθελα να εξετάσω ένα μάλλον αινιγματικό πρόγραμμα αποκατάστασης που προτείνει η Crucial για τη γραμμή M4 SSD.

Η Crucial συνιστά στους ιδιοκτήτες του M4 των οποίων οι οδηγοί εξαφανίζονται ξαφνικάαπλώς αφήστε τη μονάδα δίσκου για περίπου 40-60 λεπτά με αποσυνδεδεμένη την υποδοχή SATA, αλλά το καλώδιο τροφοδοσίας είναι ακόμα συνδεδεμένο. Η εταιρεία συνιστά στους ιδιοκτήτες φορητών υπολογιστών να αφήσουν τα συστήματά τους να καθίσουν στην οθόνη του BIOS και δεν υπάρχει λόγος αν αυτό είναι επίσης καλύτερο για τις μονάδες επιτραπέζιων υπολογιστών. Τα περιβλήματα USB 3.0 θεωρούνται μη βέλτιστα. Μπερδεμένος, άρχισα να το σπρώχνω περισσότερο, και μετά έπεσα στην προαναφερθείσα έκθεση από τις αρχές του τρέχοντος έτους.

Ερευνητές που συνεργάζονται με το Πανεπιστήμιο του Οχάιο στρογγυλοποιήθηκαν 15 διαφορετικά SSD από πέντε διαφορετικούς προμηθευτές, καθώς και ένα στήριγμα σκληρών δίσκων, και τους έβαλε σε μια σειρά δοκιμών που έχουν σχεδιαστεί για να μετρήσουν πώς ανταποκρίθηκαν σε ξαφνικές διακοπές ρεύματος. Δεν αναγνωρίζονται προμηθευτές, αλλά οι εν λόγω μονάδες δίσκου ενσωματώνουν τόσο MLC όσο και SLC. Ορισμένες (οι εκδόσεις SLC) είναι ρητά εταιρικές μονάδες δίσκου. Ορισμένα περιλαμβάνουν υπερσυμπιεστές, οι οποίοι έχουν σχεδιαστεί για τον μετριασμό της καταστροφικής διακοπής ισχύος.

Τα αποτελέσματα δεν ήταν ενθαρρυντικά. Η ομάδα δοκιμάστηκε για έξι διαφορετικά είδη αποτυχιών:

• Σφάλματα bit: Τυχαία, λανθασμένα γραμμένα κομμάτια δεδομένων
• Ο Flying γράφει: Γράφει που γράφτηκαν σωστά, αλλά καταλήγουν σε λάθος τοποθεσία
• Ο Shorn γράφει: Γράφει κάτω από το αναμενόμενο μέγεθος, λόγω της διακοπής ρεύματος
• Διαφθορά μεταδεδομένων: Διαφθορά στο επίπεδο μετάφρασης Flash (FTL) που βρίσκεται μεταξύ του υλικού SSD και του λειτουργικού συστήματος
• Συσκευή από τούβλα: Αυτονόητο
• Μη διαχωρισμός: Τα μπλοκ αποθήκευσης που είναι γραμμένα δεν είναι γραμμένα με τη σωστή σειρά λειτουργίας

Εδώ είναι το εκπληκτικό μέρος: Από τις 15 μονάδες δίσκου (10 διαφορετικά μοντέλα, από πέντε προμηθευτές), μόνο ένα μοντέλο μονάδας δίσκου, από έναν προμηθευτή, δεν είχε καμία αποτυχία. Μία συσκευή απέτυχε εντελώς (SSD # 1), ενώ το ένα τρίτο του SSD # 3 έγινε άχρηστο λόγω αλλοίωσης μεταδεδομένων. Όλοι οι άλλοι SSD παρουσίασαν διάφορους τύπους διαφθοράς δεδομένων όταν έχασαν απροσδόκητα την ισχύ τους, συμπεριλαμβανομένων των SSD υψηλής τεχνολογίας με SLC NAND και supercapacitors. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, μέρος του προβλήματος είναι ότι σχεδόν καμία από τις συσκευές στην πραγματικότητα συμπεριφέρονται όπως αναμενόταν υπό συνθήκες σφάλματος. Ενώ όλες οι μονάδες δίσκων ισχυρίζονται ότι χρησιμοποιούν ECC RAM, για παράδειγμα, πολλά εμφάνισαν σφάλματα ενός bit του είδους των σφαλμάτων που σκοπεύει να αποτρέψει το ECC. Ενώ ένας από τους δύο σκληρούς δίσκους περιλάμβανε επίσης σφάλματα, οι σκληροί δίσκοι είναι και οι δύο πολύ φθηνότεροι και δεν έδειξαν κανένα σημάδι των καταστροφικών αστοχιών που χαρακτήριζαν τους SSD.

Ο αντίκτυπος της ξαφνικής απώλειας ισχύος

Οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας είναι σημαντικές. Προτείνει ότι οι SSD, συμπεριλαμβανομένων των SSD επιχειρήσεων, δεν πρέπει να εμπιστεύονται τη σωστή συμπεριφορά ή να είναι τόσο ισχυροί όσο οι σκληροί δίσκοι. Πράγματι, ο αριθμός των επιτυχιών για τη φράση «εξαφανίζοντας SSD» είναι τεράστιος, και ενώ πολλοί αναφέρονται στο Crucial M4, αυτή η μονάδα δίσκου δεν είναι η μόνη που αναφέρεται. Εγώ ο ίδιος έχω αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα στο παρελθόν, με αρκετές μονάδες να πεθαίνουν απροσδόκητα μετά από τυχαίους κύκλους ισχύος. Ποτέ δεν σκέφτηκα να ελέγξω ένα ευρύτερο ζήτημα μέχρι τώρα.

20nm NAND flash die

Χωρίς πληροφορίες σχετικά με τον προμηθευτή, υπάρχουν λίγες πρακτικές συμβουλές που πρέπει να προσφέρονται. Το καλύτερο πράγμα που μπορεί να κάνει ένας χρήστης είναι να προσπαθήσει να διασφαλίσει ότι η τροφοδοσία δεν απενεργοποιείται απροσδόκητα, ακόμη και μέσω ενός μικρού αδιάλειπτου τροφοδοτικού (UPS). Οι χρήστες φορητών υπολογιστών έχουν προφανώς λιγότερους φόβους σε αυτό το μέτωπο, καθώς τα συστήματά σας έχουν ενσωματωμένες μπαταρίες. Ακόμη και μια μπαταρία 5-10 λεπτών θα ήταν αρκετή για να δώσει στον χρήστη χρόνο για να κλείσει. Οι κατασκευαστές είναι απίθανο να αρχίσουν να συζητούν αυτά τα ζητήματα με ειλικρίνεια - κανείς δεν θέλει να παραδεχτεί ότι τα προηγούμενα προϊόντα ήταν κάτι λιγότερο από το ironclad.

Επίσης, δεν είναι σαφές εάν τα προβλήματα μπορούν να αποφευχθούν, απολύτως, χωρίς τη χρήση αντιγράφων ασφαλείας μπαταρίας ή κυκλώματος ισχύος. Τα SSD δίνουν έμφαση στην υψηλή απόδοση και συχνά χρησιμοποιούν πτητική μνήμη RAM, κάτι που θα το κάνει αναπόφευκτα πιο δύσκολο να σχεδιάσουμε τέτοιες προστασίες. Προς το παρόν, συνιστούμε στους χρήστες SSD να είναι ιδιαίτερα προσεκτικοί για να μην διακινδυνεύσουν απρόσμενες διακοπές ρεύματος. Φαίνεται ότι δεν υπάρχει τρόπος να ελαχιστοποιηθεί το πρόβλημα, δεν έχει προταθεί συγκεκριμένη μονάδα δίσκου ως ironclad, και ακόμη και η χρήση SLC και υπερκατασκευαστών δεν αποτρέπει τη διαφθορά.