Perché il mio SSD sembra usurarsi prematuramente?

Sin dall’avvento dei dispositivi di archiviazione flash NAND, la questione dell’usura della memoria flash riceve un’attenzione particolare. Per risolvere questo problema, molti produttori di SSD hanno incluso attributi della tecnologia di analisi e report automonitorata SMART per tenere traccia del livello di utilizzo dell’SSD rispetto alla durata prevista dell’unità. Di solito, il livello di utilizzo viene registrato come un attributo denominato “percentuale della durata residua” o, talvolta, “percentuale di utilizzo”. Per monitorare questo attributo, all’utente viene consigliato di iniziare a pensare di sostituire un SSD quando la percentuale della durata residua si avvicina allo 0%. Ma cosa indica questa percentuale durante il resto della vita utile dell’SSD?  Che cosa significa avere una durata residua del 90% o del 50%?

Per capire perché abbiamo anche un indicatore dell’usura, è importante sapere cosa causa l’usura dell’SSD. Al livello più basilare, l’usura è causata dalla scrittura dei dati, come quando i file vengono salvati. Ogni volta che vengono scritti dati su una cella NAND, si produce una leggera usura. Alla fine, dopo molte scritture, la capacità della cella NAND di conservare i dati per lunghi periodi di tempo viene ridotta (al termine della vita utile prevista di un SSD, i dati dell’utente possono ancora essere conservati per circa un anno in assenza di alimentazione).
Si tratta di un concetto abbastanza semplice, ma non finisce qui. L’usura e le prestazioni dell’SSD dipendono dalla natura del carico di lavoro presentato come attività IO dal computer host, dalla quantità di dati “statici” memorizzati sul computer (o dalla quantità di spazio libero) e dal tempo di archiviazione dei dati. Con il mutare di queste variabili, le prestazioni cambieranno e con esse anche il tempo di usura.

Questo avviene per ragioni fisiche. Un’unità di archiviazione flash NAND è composta da elementi che gli sviluppatori di SSD chiamano pagine e blocchi. Nella maggior parte delle configurazioni, un blocco di flash NAND può contenere centinaia di pagine e una pagina contiene 16 kB di dati. Quando un blocco NAND contiene dati, i nuovi dati non possono essere semplicemente scritti sui dati già presenti. Il blocco deve prima passare attraverso una fase di cancellazione prima di essere pronto a ricevere nuovi dati. Tuttavia, anche se la memoria flash NAND può essere scritta una pagina alla volta, essa può essere cancellata solo un blocco alla volta. Questo significa che il firmware dell’SSD gestisce costantemente le posizioni fisiche dei dati archiviati e riorganizza i dati per un uso più efficiente di pagine e blocchi. Questo spostamento aggiuntivo dei dati archiviati significa che la quantità di dati fisicamente scritta nella flash NAND è un multiplo della quantità di dati trasferiti all’SSD dal computer host.

Gli sviluppatori descrivono il rapporto tra la quantità di dati scritti sulla flash NAND e la quantità di dati scritti dal computer host sull’SSD chiamandolo ‘fattore di amplificazione della scrittura (WAF, Write Amplification Factor). Il sistema di archiviazione ideale avrebbe un WAF esattamente pari a 1,0. Negli SSD realmente impiegati nei sistemi operativi desktop come Windows e MacOS, un WAF tipico è compreso tra 2 e 4. Ciò significa che l’SSD sta scrivendo da due a quattro volte più dati di quanto ci si aspetterebbe se i dati fossero scritti solo dal computer host.

Può sembrare strano, ma gli sviluppatori di SSD tengono in considerazione questo carico di lavoro di scrittura aggiuntivo quando progettano gli SSD e il firmware degli SSD. Un WAF in questo intervallo consentirà comunque all’utente di utilizzare il proprio SSD per un periodo di tempo piuttosto lungo.

Per quanto perfetta possa essere la progettazione di un SSD, a volte il WAF può essere più alto del previsto o dello standard. Anche in questo caso, dipende molto dal carico di lavoro. Per la maggior parte degli utenti desktop, il carico di lavoro cambierà significativamente con il passare del tempo. A volte, il carico di lavoro è pesante, a volte piuttosto leggero. Ecco alcune condizioni che possono causare un WAF più elevato:

• Quando un’unità è piena o quasi piena, le operazioni in background lavorano molto di più per assicurarsi che ci sia sempre spazio libero in modo che l’unità sia pronta a ricevere nuovi dati. Se l’eccessiva usura crea problemi perché il carico di lavoro quotidiano rimane elevato anche quando l’unità è piena, può essere utile lasciare spazio inutilizzato, se possibile.  Inoltre, un SSD con capacità superiore subirà proporzionalmente meno usura, a parità di carico di lavoro. Un’unità da 1000 GB durerà il doppio rispetto a un’unità da 500 GB, a parità di carico di lavoro e di condizioni operative.
  
• I trasferimenti di file di piccole dimensioni possono causare un WAF più elevato. L’elevata frequenza di copia, eliminazione e modifica di un numero elevato di file di piccole dimensioni, come file di immagini o documenti di testo, può causare un aumento del WAF. Questo perché ogni file è solo una piccola parte di un blocco NAND; pertanto, queste piccole strutture di dati sono probabilmente aggregate e spostate dal firmware dell’SSD. I file più grandi, come i video, devono essere spostati con una frequenza minore perché possono riempire interi blocchi.
  

Anche se gran parte di ciò che influisce sul WAF è nascosto all’interno dei sistemi operativi e dei file system, alcuni elementi possono cambiare in base all’input dell’utente.

• Gli SSD prediligono elevati carichi di lavoro sequenziali ai carichi di lavoro leggeri, sporadici. Concretamente, questo significa che preferiscono file di grandi dimensioni piuttosto che molti file di piccole dimensioni eliminati o modificati frequentemente.
  
• Lasciare spazio inutilizzato può aiutare notevolmente l’SSD a gestire i dati archiviati in modo efficiente. Se il livello di utilizzo di un SSD normalmente è pari o superiore al 90%, sarebbe meglio eliminare alcuni file inutilizzati o magari considerare l’utilizzo di un SSD con capacità più alta.
  
• In genere, non è consigliabile utilizzare SSD di livello consumer in array RAID di grandi dimensioni, ma se si vuole una configurazione hardware di tipo RAID, è preferibile trasferire dati di grandi dimensioni. La configurazione ideale è lasciata alla discrezione dell’utente, ma è buona norma utilizzare una dimensione di trasferimento che sia 128 kB volte il numero di unità fisiche nell’array. Tali calcoli di solito non sono necessari su piccole configurazioni RAID basate su software all’interno di un PC.
  

Windows® 10 è stato progettato per consentire il corretto funzionamento degli SSD, ma anche l’utente finale può contribuire alla buona riuscita di questo processo. TRIM è una funzionalità importante che consente all’SSD eseguire le operazioni in background in modo efficiente, e può ridurre al minimo il WAF di cui si è parlato in precedenza. Windows eseguirà TRIM periodicamente, ma in alcune configurazioni questa funzionalità potrebbe non essere eseguita con frequenza. L’utente può scegliere di eseguire TRIM con una maggiore frequenza utilizzando la funzione Ottimizza unità di Windows, come descritto qui:

Innanzitutto, aprire una finestra Questo PC, fare clic con il pulsante destro del mouse sull’unità SSD e selezionare Proprietà, come mostrato di seguito:

Con la finestra Proprietà aperta, selezionare la scheda Strumenti, quindi fare clic su Ottimizza:

Il menu Ottimizza è mostrato di seguito.  In qualsiasi momento, l’utente può fare clic su Ottimizza per eseguire la funzionalità TRIM.  Inoltre, in questo menu è disponibile un’opzione per Attivare l’ottimizzazione pianificata, che eseguirà TRIM in base a una pianificazione determinata dall’utente.

Infine, nella finestra di pianificazione, l’utente può selezionare la casella di controllo Esegui in base a una pianificazione, quindi fare clic su Scegli per selezionare gli SSD di destinazione.

Questo dovrebbe aiutare a mantenere costanti le prestazioni dell’SSD e a ridurre al minimo l’usura della memoria flash NAND.