SSD ライト サイクルは、ソリッド ステート ストレージ デバイスの NAND フラッシュ メモリ チップにデータをプログラムするプロセスです。
フラッシュ メモリ チップに保存されたデータのブロックは、新しいデータをソリッド ステート ドライブ (SSD) に書き込む、つまりプログラムできる前に電気的に消去する必要があります。 SSD の書き込みサイクルは、プログラム/消去 (P/E) サイクルとしても知られています。
SSD が新しいとき、すべてのブロックが消去され、新しい受信データがフラッシュ メディアに直接書き込まれます。 SSD がフラッシュ ストレージ メディア上の空きブロックをすべて埋めると、新しいデータを書き込むためのスペースを確保するために、以前にプログラムされたブロックを消去する必要があります。 有効、無効、または不要なデータを含むブロックは、別のブロックにコピーされ、古いブロックは消去されるために解放されます。 SSD コントローラーは、定期的に無効なブロックを消去して、空きブロック プールに戻します。
SSD が不要なブロックを消去して新しいデータのためのスペースを作るために使用するバックグラウンド プロセスは、ガベージ コレクションと呼ばれます。 ガベージ コレクション プロセスは一般にユーザーには見えず、プログラミング プロセスは、書き込み/消去または P/E サイクルではなく、単に書き込みサイクルとして識別されることがよくあります。 プログラム/消去プロセスにより、NAND フラッシュ メモリ セルの電子を捕捉する酸化層が劣化し、SSD は最終的に信頼性が低下し、摩耗して、データを保存する能力を失います。 単一レベル セル (SLC) NAND フラッシュとして知られる、セルごとに 1 つのデータ ビットを保存する SSD は、通常、最大 100,000 回の書き込みサイクルをサポートできます。 一般にマルチレベルセル（MLC）フラッシュと呼ばれる、セルあたり2ビットのデータを格納するSSDは、一般に平面NANDで最大1万回の書き込みサイクルを、3D NANDで最大3万5000回の書き込みサイクルを維持することができます。 トリプルレベルセル（TLC）フラッシュと呼ばれる1セルあたり3ビットのデータを格納するSSDの耐久性は、プレーナーNANDで300回、3D NANDで3,000回の書き込みサイクルに達することができます。 最新の QLC (quadruple-level cell) NAND は、おそらく最大 1,000 ライトサイクルをサポートします。
NANDフラッシュメモリのセルあたりのビット数が増加すると、SSD のギガバイト (GB) あたりのコストが低下します。 しかし、SSD の耐久性と信頼性も低くなります。
Common write cycle problems
NAND フラッシュ メモリを使用して長期間にわたってデータを確実に保存するために SSD メーカーが対処しなければならない課題には、ダイが小さくなるとセル間の干渉、ビット不良およびエラー、遅いデータ消去、書き込み増幅などがあります。
メーカーは、ウェアレベリング アルゴリズム、外部データ バッファリング、エラー修正コード (ECC) とエラー管理の改善、データ圧縮、オーバー プロビジョニング、より優れた内部 NAND 管理、ブロック消耗フィードバックなどのコントローラー ソフトウェア ベースのメカニズムを通じて、あらゆるタイプの SSD の耐久性と信頼性を強化してきました。 その結果、フラッシュ ベースの SSD は、ユーザーがかつて心配したほど早く消耗することはありませんでした。
ベンダーは一般的に、1 日あたりのデバイス ドライブ書き込み回数 (DWPD) または書き込みテラバイト (TBW) の最大数を指定した SSD 保証を提供します。 DWPD は、保証期間中に SSD の全容量を 1 日単位で上書きできる回数を表します。 TBWは、SSDが故障する可能性があるまでに書き込めるデータの総量です。 フラッシュ ベースのシステムおよび SSD のベンダーは、多くの場合、エンタープライズ ドライブについて 5 年以上の保証を提供しています。
メーカーは、書き込み集中型、読み取り集中型、または混合用途など、SSD が設計されているアプリケーション作業負荷の種類を指定することがあります。 ベンダーによっては、特定の SSD に最適な耐久性と容量のレベルを顧客が選択できるようにしています。 たとえば、高トランザクションのデータベースを使用するエンタープライズ・ユーザーは、容量を犠牲にして、より大きなDWPD数を選択することができます。 また、書き込み頻度の低いデータベースを運用するユーザーは、DWPD を低くして容量を大きくすることを選択できるかもしれません
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