Az SSD írási ciklus a szilárdtest-tárolóeszközben lévő NAND flash memóriachipre történő adatprogramozás folyamata.
A flash memóriachipen tárolt adatblokkot elektromosan törölni kell, mielőtt új adatok írhatók vagy programozhatók a szilárdtest-meghajtóra (SSD). Az SSD írási ciklusát programozási/törlési (P/E) ciklusnak is nevezik.
Mikor egy SSD új, az összes blokk törlődik, és az új, beérkező adatok közvetlenül a flash adathordozóra íródnak. Miután az SSD betöltötte az összes szabad blokkot a flash adathordozón, törölnie kell a korábban programozott blokkokat, hogy helyet csináljon az új adatok írásának. Az érvényes, érvénytelen vagy felesleges adatokat tartalmazó blokkokat más blokkokba másolja, felszabadítva a régi blokkokat a törléshez. Az SSD-vezérlő időszakonként törli az érvénytelenített blokkokat, és visszahelyezi őket a szabad blokkkészletbe.
At a háttérben zajló folyamatot, amelyet az SSD a felesleges blokkok kitakarítására és az új adatoknak való helyteremtésre használ, szemétgyűjtésnek nevezzük. A szemétgyűjtési folyamat általában láthatatlan a felhasználó számára, és a programozási folyamatot gyakran egyszerűen írási ciklusként azonosítják, nem pedig írási/törlési vagy P/E ciklusként.
Miért fontosak az írási ciklusok
A NAND flash SSD csak korlátozott számú írási ciklust képes elviselni. A programozási/törlési folyamat a NAND flash memóriacellában az elektronokat csapdába ejtő oxidréteg károsodását okozza, és az SSD végül megbízhatatlanná válik, elhasználódik, és elveszíti adattároló képességét.
Az írási ciklusok száma, vagyis a tartósság a NAND flash memóriacella típusától függően változik. Egy olyan SSD, amely cellánként egyetlen adatbitet tárol, az úgynevezett egyszintű cellás (SLC) NAND flash, jellemzően akár 100 000 írási ciklust is kibír. A cellánként két adatbitet tároló SSD, amelyet általában többszintű cellás (MLC) flashként emlegetnek, sík NAND esetén általában akár 10 000 írási ciklust, 3D NAND esetén pedig akár 35 000 írási ciklust is kibír. A cellánként három bit adatot tároló SSD-k, az úgynevezett háromszintű cellás (TLC) flash meghajtók élettartama sík NAND esetén akár 300, 3D NAND esetén pedig akár 3000 írási ciklus is lehet. A legújabb négyszintű cellás (QLC) NAND valószínűleg legfeljebb 1000 írási ciklust fog támogatni.
Ahogy nő a NAND flash memóriacellánkénti bitek száma, úgy csökken az SSD gigabájtonkénti (GB) költsége. Ugyanakkor az SSD tartóssága és megbízhatósága is csökken.
Gyakori írási ciklusproblémák
Az SSD-gyártóknak olyan kihívásokkal kellett szembenézniük, amelyekkel a NAND flashmemóriát az adatok hosszú időn át történő megbízható tárolásához használniuk kellett: a cellák közötti interferencia, mivel a lapkák egyre kisebbek, bithibák és hibák, lassú adattörlés és íráserősítés.
A gyártók az SSD-k minden típusának tartósságát és megbízhatóságát olyan vezérlőszoftver-alapú mechanizmusokkal javították, mint a kopáskiegyenlítő algoritmusok, a külső adatpufferelés, a továbbfejlesztett hibajavító kód (ECC) és hibakezelés, az adattömörítés, a túlellátás, a jobb belső NAND-kezelés és a blokkok elhasználódásának visszacsatolása. Ennek eredményeképpen a flash-alapú SSD-k nem kopnak el olyan gyorsan, mint ahogyan a felhasználók korábban féltek tőlük.
A gyártók általában olyan SSD-garanciákat kínálnak, amelyek meghatározzák az eszközmeghajtó napi (DWPD) vagy terabájtos (TBW) írások maximális számát. A DWPD azt jelenti, hogy az SSD teljes kapacitását naponta hányszor lehet felülírni a garanciális időszak alatt. A TBW az a teljes adatmennyiség, amelyet egy SSD írhat, mielőtt valószínűleg meghibásodna. A flash-alapú rendszerek és SSD-k gyártói gyakran ötéves vagy annál hosszabb garanciát kínálnak vállalati meghajtóikra.
A gyártók néha megadják, hogy milyen típusú alkalmazási munkaterhelésre tervezték az SSD-t, például írásintenzív, olvasásintenzív vagy vegyes használatra. Egyes gyártók lehetővé teszik a vásárló számára, hogy kiválassza az adott SSD számára optimális tartóssági és kapacitási szintet. Például egy nagy tranzakciószámú adatbázissal rendelkező vállalati felhasználó a kapacitás rovására nagyobb DWPD-számot választhat. Vagy egy ritkán író adatbázist üzemeltető felhasználó alacsonyabb DWPD-t és nagyobb kapacitást választhat.