SSD-levyjen luotettavuus

Kuinka luotettavia datasäilytyspaikkoja SSD-levyt todella ovat?

Meillä HammarDatalla käsitellään jatkuvasti viallisia SSD-levyjä, ja jatkuvasti, vuodesta toiseen, kuulemme asiakkailta hyvin yleisen kommentin: ”Luulin, että SSD-levyt ovat kestäviä ja eivät rikkoudu, kun niissä ei ole mitään liikkuvia osia”.

SSD-levyissä ei tosiaan ole liikkuvia osia, mutta tämä ei missään nimessä tarkoita, etteikö SSD-levyt voisi rikkoutua: liika luotto SSD-levyjen kestävyyteen on iso virhe, ja aiheuttanut ikäviä datahävikkitilanteita lukemattomille ihmisille ja yrityksille vuosien varrella.

SSD-levyt pohjaavat flash-muistipiireihin datasäilytyksen suhteen: niissä ei ole pyörivää moottoria, datalevyjä ja lukupäitä, kuten perinteisissä mekaanisissa kovalevyissä. Näiden sijaan SSD-levyistä löytyy muistipiirejä, muistiohjain ja laaja piirilevy lukuisine komponentteineen. Kaikki nämä eri komponentit voivat vioittua, ja etenkin muistipiiririkot ovat hyvin vaarallisia rikkotilanteita.

Laajojen vikatilastojen perusteella (huom! SSD-levyt ovat olleet olemassa lyhyemmän aikaa, kuin HDD-levyt, joten niiden historiallinen vikaantumisdata on puutteellisempaa, lyhyemmältä aikaväliltä, kuin HDD-levyjen) SSD-levyt todellakin rikkoutuvat keskimäärin harvemmin kuin HDD-levyt: ero ei kuitenkaan ole aivan massiivinen, vaan vuosittaiset laajojen tilastojen esittämät erot vikaantumisprosenteissa pyörivät noin 0:n ja 5:n prosentin välillä. 0-5%:ia… Se ei ole massiivinen ero, ja se tuntuisi olevan hyvin kaukana siitä erosta, mitä asiakkaamme yleensä kommentoivat: ”Luulin, että SSD-levyt eivät rikkoudu”. Tuossa on hyvin massiivinen ero ihmisten odotusten ja todellisuuden välillä: SSD-levyt ovat jonkin verran vähävikaisempia kuin perinteiset mekaaniset kovalevyt, mutta erot lasketaan muutamissa prosentissa, ei esimerkiksi kymmenissä prosenteissa.

Toinen mielenkiintoinen asia, mitä tilastoista on havaittavissa, on että SSD-levyissä on todella massiivista vaihtelua vikaherkkyyden suhteen esimerkiksi eri levymallien välillä: on todella vähävikaisia levymalleja, kuten vaikkapa Samsungin Pro -sarjan SSD-levyt, ja on sitten taas toisaalta todella epäonnistuneita SSD-levymalleja, missä vikaantumisprosentit voivat olla jopa huikean korkeita: tästä esimerkkinä vaikkapa Crucial CT250MX500SSD1 -levymalli, minkä VUOTUINEN vikaantumisprosentti pyörii noin 50%:n kohdilla: tarkoittaa sitä, että jo parin vuoden käytön jälkeen valtaosa näistä levyistä on rikkoutunut piloille, ja se on todella surkea, ruma tilastotieto: on mahdotonta löytää yhtä epäluotettavaa perinteistä mekaanista kovalevyä.

Eli SSD-levyjen kanssa laatuerot eri levymerkkien ja -mallien välillä voivat olla massiivisia: erityisen laadukkaat levyt omaavat äärimmäisen alhaisen vikaantumisriskin, mutta huonolaatuiset levyt, ns. epäonnistuneet levymallit, voivat omata suorastaan tähtitieteellisen korkean vikaantumisherkkyyden, missä iso osa näistä levyistä on käyttökelvoton jo 1-2 vuoden käytön jälkeen.

SSD-levyissä laadukkaan levymallin valinta on siis korostuneen tärkeää: vaikka SSD-levyt noin yleisesti ottaen ja keskimäärin hajoavat harvemmin, kuin mekaaniset kovalevyt, niin huonolaatuinen SSD-levy voi hajota valtavasti herkemmin, kuin huonoinkaan mekaaninen kovalevy, huono SSD-levy on todellakin huono: laatuerot ovat niin suuria, että huonolaatuinen SSD-levy suorastaan ”hajoaa käsiin”, ne eivät välttämättä kestä edes parin viikon käyttöä jo vikaantuessaan (tällaisiakin datapalautuspotilaita meillä käsitellään jatkuvasti). Tästä syystä me suosimme itse vain ja ainoastaan Samsungin Pro -sarjan SSD-levyjä: ne ovat vuodesta toiseen olleet aivan luotettavimpien SSD-levyjen joukossa, joten paljoa ei vikaan voi mennä valitessaan itselleen tuollaisen SSD-levyn.

SSD-levyt ovat erittäin hyvin suojeltuja fyysisten iskujen aiheuttamilta vaurioilta, eli siinä missä perinteinen mekaaninen kovalevy hyvin herkästi rikkoutuu esimerkiksi tippumisen seurauksena, SSD-levyt kestävät tuollaista erittäin hyvin, ja tästä syystä SSD-levyt ovat erinomainen valinta esimerkiksi paljon mukana kulkeviksi kovalevyiksi: kovalevy, millä on aina riski kärsiä iskuja, tärinää, tippumisia, on paljon parempi valita SSD-levyksi, kuin mekaaniseksi levyksi, sillä SSD-levyt eivät paljoa välitä fyysisistä iskuista. Tuollaisessa käytössä SSD-levyn kestävyys on ylivertaista mekaanisiin levyihin verrattuna.

SSD-levyissä on kuitenkin myös joitain datasäilytykseen liittyviä selkeitä ongelmia, ja niistä kaksi selkeintä ovat:

TRIM-toiminto
Korkeampi fataalien levyrikkojen riski

TRIM-toiminto on SSD-levyistä löytyvä toiminto, minkä tarkoituksena on pitää SSD-levyt nopeina ja venyttää niiden elinkaarta pidemmäksi. Oikein hyviä tavoitteita, mutta niiden saavuttaminen vaatii pelottavan kompromissin, ainakin mitä tulee turvalliseen datasäilytykseen: TRIM-toiminto on kuin reaaliaikaista eheytystoimintaa, ja se hävittää SSD-levyiltä erittäin tehokkaasti ja pysyvästi kaikki muistijäljet, mitä tiedostojen poistamisesta tai alustamisesta normaalisti jäisi jäljelle. Tämä tarkoittaa sitä, että siinä missä mekaaniselta levyltä voi lähes aina, lähes poikkeuksetta, pelastaa poistetut/alustetut tiedostot, niin SSD-levyiltä (missä TRIM-toiminto käytössä ja aktiivisena) tämä ei onnistukaan: poistettu/alustettu data on lähes varmasti ikuisesti menetettyä dataa, jos käytössä oli TRIM-toiminnolla varustettu SSD-levy.

”It’s not possible to recover deleted data from TRIM-enabled SSDs. This is because when an SSD erases data with the TRIM feature enabled the data being deleted is immediately overwritten permanently. This makes it impossible to recover the data, as it no longer exists. ”

SSD-levyt kärsivät lisäksi melko voimakkaastikin korkeammasta fataalien levyrikkojen riskistä. Mitä fataalit levyrikot sitten oikein ovat? Ne ovat levyrikkoja, missä datapalauttaminen EI ole enää mahdollista, eli aitoon, pysyvään ja peruuttamattomaan datahävikkiin johtavat levyrikot ovat siis fataaleja levyrikkoja. SSD-levyissä fataalien levyrikkojen riski on moninkertainen verrattuna perinteisiin mekaanisiin kovalevyihin, eli vaikka mekaaninen kovalevy voikin rikkoutua muutamia prosentteja herkemmin, kuin SSD-levy, niin pahoinkin vialliselta mekaaniselta levyltä saa yleensä datat pelastettua takaisin: SSD-levyjen kohdalla tämä ei olekaan aivan yhtä varmaa.

Toki SSD-levyjenkin kohdalla pystymme datat pelastamaan valtaosassa kaikista tapauksista, mutta kyllä ikäviä, mahdottomia datapalautustapauksia niiden kanssa esiintyy enemmän, kuin mekaanisten levyjen kanssa (jos mekaanisissa levyissä mahdottomien tapausten osuus on noin 5%:ia, niin SSD-levyjen kohdalla tuo osuus on 15-20%:ia – selkeä ero, vaikka edelleen enemmistö kaikista potilaista voidaan hoitaa ja datat pelastaa).

Asian voikin tiivistää näin: SSD-levyt rikkoutuvat marginaalisesti harvemmin, kuin perinteiset mekaaniset kovalevyt, mutta rikkoutuessaan rikkoutuvat itseasiassa herkemmin VAKAVAMMIN kuin mekaaniset levyt. Rikkoutunut SSD-levy on aina suurempi vaara datalle, kuin rikkoutunut mekaaninen levy.

Lisäksi rikkoutunut SSD-levy on usein myös kalliimpi datapalautuskohde, kuin rikkoutunut mekaaninen levy: tämäkin usein vastoin yleistä väärää käsitystä, mikä pohjaa siihen, että SSD-levyissä ei ole liikkuvia osia; SSD-levyjen ”muistiavaruus”, muistiohjaus ja datahallinta on valtavasti monimutkaisempaa, kuin mitä se on mekaanisissa levyissä, ja tämä tekee SSD-datapalautuksista nopeasti vaativampaa, työläämpää ja kalliimpaa, kuin mitä se mekaanisten levyjen kanssa on.

SSD-levyjen tyypillisiä rikkoja ovat esimerkiksi FW-viat, muistiohjainviat, mediavauriot ja muistipiiririkot. Esimerkiksi SATAFIRM S11-bugi on SSD-levyissä melko yleinen, mediavaurioita, eli muistisektorien vioittumisia ilmenee melko paljon, useissa muistiohjaimissa ilmenee laajoja ongelmia (kuten useammat SandForcen muistiohjaimet) ja muistipiirit voivat aina rikkoutua, niissä voi ilmetä ECC-ongelmia yms. SSD-levyissä siis ilmenee useita eri vikoja, siitä huolimatta, että niissä ei ole liikkuvia osia, ja monet näistä vioista ovat datalle paljon vaarallisempia, kuin perinteisten mekaanisten levyjen tyypilliset viat (kuten vaikkapa lukupääviat).

Lisäongelmana SSD-levyvikojen kanssa on, että ne iskevät yleensä todella yllättäen ja nopeasti: SSD-levy toimi sekuntti sitten normaalisti, ja on nyt aivan kuollut. Mekaanisissa levyissä yleensä ilmenee jotain muutoksia ennen rikkoa, mikä voi antaa aikaa esimerkiksi varmuuskopioida datat turvaan: levy voi esim. hidastua/muuttua epävakaaksi ensin tai se voi alkaa pitää erikoista käyntiääntä. SSD-levyjen viat iskevät ”täysin puskista” yleensä ilman mitään ennakkovaroitusta, joten niihin on hyvin vaikea varautua.

Lisäksi SSD-levyissä on joitakin muitakin erityispiirteitä, mitkä tekevät niistä huonoja paikkoja datan pitkäaikaissäilytykseen, kuten niiden riski menettää varaus pitkän käyttämättömyyden aikana, ja niiden rajattu maksimikirjoitusten määrä per muistisolu (tämä toki vaatii massiivista käyttöä, mutta pitkällä aikavälillä tai hyvin runsaamahdollista).

Pitkän artikkelin voisi turvallisen datasäilytyksen suhteen tiivistää näin:

SSD-levyt ovat erinomaisia levyjä tilanteisiin, missä levyn tulee olla nopea (koska SSD-levyt ovat huomattavasti mekaanisia levyjä nopeampia), kuten käyttöjärjestelmä-levyiksi, tai tilanteisiin, missä kovalevyllä on suuri riski kärsiä fyysisiä iskuja (kuten jokin jatkuvasti mukana kulkeva ulkoinen levy esimerkiksi), mutta ne eivät ole ideaali ratkaisu tärkeän, arvokkaan datan pitkäaikaissäilytykseen: fataalit (datapalautus ei mahdollista) levyrikot ovat SSD-levyissä sen verran yleisempiä kuin mekaanisissa levyissä, että pelkästään jo tuosta yksittäisestä syystä niitä ei voi pitää turvallisena datasäilytyspaikkana tärkeälle datalle.

Tämän lisäksi muut SSD-levyjen ongelmat, kuten TRIM-toiminto, ilman varoitusta yhtäkkiä ja nopeasti iskevät vakavatkin levyviat, voimakas vaihtelu eri levyjen laatutasossa (osa levyistä ”hajoaa käsiin” nopealla aikataululla) ja flash-muistiteknologian negatiiviset erityispiirteet, kuten varauksen häviäminen ajan kanssa sekä valtava haavoittuvuus muistipiiririkkojen suhteen, ovat asioita, mitkä tekevät SSD-levyistä huonoja laitteita datan turvalliseen pitkäaikaissäilytykseen.