六款SSD的可靠性测试：写入量达300TB，数据安全心惊一场

巴郡甘兴霸

转自：http://www.expreview.com/28123.html

　　Techreport做的六款SSD固态硬盘可靠性测试已经进入了新阶段，写入量从22TB、100TB、200TB逐渐增加到了300TB，这对很多固态硬盘来说已经是超预期负荷了，如此高强度下的写入测试是否会让某些固态硬盘进入寿命终期？

　　前面的背景知识就不赘述了，此前的更新中已经做过了详细介绍。
　　随着写入数量的不断增多，这六款固态硬盘多多少少都有了坏扇区而导致扇区再分配的情况出现，问题的关键是再分配扇区有多少。
扇区再分配情况

六款固态硬盘的扇区重分配情况

　　测试中三星840是唯一一款TLC闪存的，其他都是MLC闪存的，所以840固态硬盘的出现扇区再分配的情况也是最严重，300TB写入量时出现了833个坏扇区，三星并没有公布每个扇区的容量配置，不过从之前的分析来看，840的每个扇区容量在1.5MB左右，这意味着有1.2GB的容量已经坏掉了。
　　当然，这些情况依然是合理的，容量损失会被预留空间平衡，留给用户的可用空间依然不受影响。总的来说，因为TLC闪存的缘故，三星840要比其他MLC闪存固态硬盘会产生更多的错误率，这都没什么意外的。
　　还有其他两个固态硬盘出现了扇区再分配，测试不可压缩数据的金士顿HyperX固态硬盘在200TB写入量之后出现了4个坏扇区，目前为止还没有增加。其后是Intel 335系列固态硬盘，有1个坏扇区。
　　截至300TB写入量之后，还有两款固态硬盘还没有出现扇区再分配的情况，海盗船的Neutron GTX及测试可压缩数据的HyperX固态硬盘，当然后者得益于压缩算法，实际上只写入了215TB的数据。
固态硬盘健康度

固态硬盘健康度

　　除了坏扇区情况，TR还用软件监测了固态硬盘的健康度。虽然840出了这么多错误，三星的SSD Magician软件显示840和840 Pro健康度依然是“良好”，Intel的Toolbox也显示335健康度良好，海盗船的软件没有这个指标，金士顿的软件则与Intel的软件有冲突。最终TR还是用硬盘哨兵（Hard Disk Sentinel）读取SMART信息给出了上述健康度成绩。
　　不过这个健康度也不是那么准确，因为这个软件针对不同固态硬盘使用了不同的SMART属性，335的健康度指标用了Intel自家软件中的“预计剩余寿命”参数，但是三星的840和840 Pro上的软件就跟这个软件没什么关系了。就算三星840 Pro没出现什么闪存错误，软件给出的健康度也非常低。
　　现在的问题是缺乏标准的磨损、健康度指标测试方法，每个固态硬盘都混合了不同的参数，放在一起比较的话很困难。希望厂商们联合起来同意提供一个标准的扇区再分配、累积错误、总体健康度以及主机、闪存写入量等指标。
数据保存测试
　　大家对固态硬盘可靠性的不信任根源还在于对数据安全的重视，因此前面的可靠性测试表现再好，真正能让人放心的还得是数据安全，这个问题比写入多少数据量更让人放心，所以TR这次还增加了一个数据保存测试用于验证SSD写入大量数据之后的数据安全性。
　　Anvil软件自带MD5哈希运算，这可以帮助对比数据的完整性。起初TR在每个固态硬盘上存放了10GB的静态数据，其中有700MB的视频文件。当然，说是静态数据，由于固态硬盘的使用特性，特别是耗损平衡算法，存放的数据还是要不断移动的。
　　因此，内建的MG5检测并没有显示出任何错误。之后有读者指出TR的测试并没有反映出系统断电之后数据保存的情况，TR表示他们最初也是考虑到关机断电情况的，不过这个情况还需要耗费更多的时间来模拟断电情况，所以此前他们做的还是持续写入的情况。
　　现在看到840固态硬盘持续出现这么多扇区错误，TR认为值得多花点时间做一个数据安全的测试了。此外，700MB的视频文件也太小了，他们这次使用的是200GB的TrueCrypt文件。
　　之后在840上进行MD5运算，第一次的结果不正确，第二次、第三次之后还是不正确，这意味着数据完整性被破坏了。TR不死心，继续重复这个MD5测试，但是之后的三次又显示MD5正确了，无法再重现错误了。
　　这种情况让人很迷惑，他们关掉了测试，集中精力处理断电之后的数据安全测试。五天之后，他们重新检测MD5，这次所有固态硬盘都通过测试了，包括840。
　　之前作者认为他料想到了最初的错误，但实际上没有，截图可以证明，SMART信息也可以佐证。在数据安全测试之前，840的不可恢复错误是0，但是现在它有172个不可恢复错误，有些事出现了严重的错误，而且三星的错误纠正算法看起来也不是那么有效。
　　即使840固态硬盘现在（凭借OP空间）恢复了之前的状态，但是它依然遭遇了严重的错误。在桌面电脑中，遇到不可恢复错误意味着文件损坏和数据损失。现在已经不能相信这个测试了，不过他们还是会把测试进行下去，尽管这个测试带有污点了。
　　令人失望的是，只有三星和金士顿的SMART信息会追踪不可恢复错误信息，迄今为止三星840 Pro和金士顿HyperX固态硬盘是没有出现不可恢复错误的。海盗船的Neutron GTX只显示“软件ECC纠正”信息，Intel的335固态硬盘SMART属性更是没有错误修正相关的参数。
性能变化
　　与以往一样，每次写入大量数据之后TR还会测试各个SSD的性能，如下图所示：

4MB连续读取速度

4MB连续写入速度

随机4K读取

随机4K写入

　　写入大量数据之后，各个固态硬盘的性能依然很理想，变化不大。

　　每达到一个写入量阶段，他们还会测试下Anvil软件可靠性测试的平均写入速度，由于每个阶段都会进行一次安全擦除操作，所以这个测试结果也没什么意外的（需要注意的是，有的固态硬盘是连接在SATA 6Gbps接口上的，有的是SATA 3Gbps，所以横向对比没有意义）。840 Pro像上次那样依然波动很大，SMART属性中也没有显示出什么编程失败的错误。
　　TR最后的总结比原来长了很多。首先是他们的这个固态硬盘可靠性测试证明了现在的SSD其实可以在不出错的情况下可以写入大量数据。他们写入了300TB数据，而且SSD功能完好。TLC闪存的840虽然下降的更快一些，不过它依然保留了很多OP空间用以恢复错误。
　　只有几款固态硬盘厂商公布了自家产品的写入寿命，而且从厂商公布的数据来看感觉很吓人（会让人感觉SSD很短命），金士顿的HyperX是192TB，Intel的335系列是22TB，每天写入20GB可用三年。实际上这些数据足够了，作者自己的SSD系统安装了18个月的时间，写入量不过1.3TB。
　　另外，公平点说，TR的测试也有不足，因为持续写入基本都是连续写入的，写入放大会很低，而实际应用中会有很多随机I/O操作。对于写入放大率，他从厂商那得到说法是说实际上普遍在10x以内，就算考虑到最坏情况，300TB也足够他的SSD使用35年了。
　　这也是他们的固态硬盘可靠性测试不使用随机I/O测试的原因，因为使用随机数据不能在合理的时间段内得到结果。
　　总的来说，TR的测试显示现代的SSD固态硬盘在典型的桌面应用中实际上有很多年的使用寿命，就算是TLC闪存的固态硬盘也能在消费者淘汰之前拥有足够高的使用寿命。对于出现数据完整性错误的840，不断增加的闪存错误也是合理的，作者表示让他自己用840是没有什么异议的，不过他会随时关注SMART属性中的扇区再分配情况，如果出现大量错误，那换个硬盘就是更好的选择了。如我们测试所见，错误纠正并没有跟上闪存错误的脚步（PS：既然让自己如此担心，现在还有什么理由选TLC闪存的840？价格并没有便宜到让人心动的底部，实际测试中出错最早最多的还是它）。
　　测试还会继续，等待下一步的数据测试吧。

巴郡甘兴霸

10月28日更新：写入量200TB
　　经过了2个月的高强度写入，Techreport的六款SSD固态硬盘可靠性测试已经达成了新的写入量目标——200TB，这个写入量其实已经大大超过了很多消费级固态硬盘的标称写入寿命了，现在来看一下200TB写入量之后固态硬盘能否承受的住呢。
　　回复一下功课：Techreport总计使用了6款SSD，包括三星840 Pro、三星840、金士顿HyperX 3K（这个使用了两款，一个进行可压缩数据测试，一个进行不可压缩数据测试）、Intel 335及海盗船Neutron GTX，容量都是256GB或者240GB的。
　　说是写入200TB数据，但是三星840 250GB固态硬盘在写入100TB数据之后就已经开始出现问题了，出现了11个重映射扇区，这意味着固态硬盘已经出现了坏块（bad block）了。考虑到三星840使用的是3bit MLC闪存，P/E次数本来就比主流的2bit MLC闪存要低，第一个出现坏块并不让人意外。
　　好的方面则是，尽管出现了坏块，不过三星840的性能及可用容量依然没变，所以他们的测试一直持续到了200TB数据写入量。
　　在这个过程中，三星840总计出现了370个重映射扇区，不过它并不是唯一出问题的，用于测试不可压缩数据的金士顿Hyper 3K 240GB固态硬盘也出现了4个坏块。用于可压缩数据测试的Hyper 3K固态硬盘则没有出现坏块，它的可压缩数据比例控制在了46%，因此实际写入的数据量是143GB。
　　写入量越少，意味着对SSD的摧残越少，这么看来SF的数据压缩技术对提高SSD使用寿命还是真的很有帮助。
　　金士顿SSD的block大小是4MB，出现4个坏块意味着损失16MB容量。三星还没有回复TR有关840 block大小的问题，不过从Anandtech此前的评测来说，840的block大小是1.5MB，370个坏块意味着容量损失了555MB。
　　出现坏块也不是天大的坏事，厂商在SSD中的预留分区中已经考虑到了这些容量损失，所以三星840和金士顿Hyper 3K的存储容量并没有发生变化。
　　在三星的SSD Magician软件中，840的健康度依然是good（良好），不过Hard Disk Sentinel软件读取的SMART信息就没三星软件这么乐观，下表就是各个固态硬盘在100TB及200TB数据写入量下的健康度。

6款SSD的健康度

　　实际上三星的工具显示840 Pro健康度良好，Intel的软件显示335 SSD也是如此，海盗船的软件没有健康度显示，而金士顿的软件在他们的测试系统上不能正常运行。
　　现在还很难说能相信哪个软件说的，不过200TB数据写入量意味着每天写入100GB的话也能维持5年，而且即便到200TB写入量，大部分SSD依然没什么问题，虽然840出现了很多坏块了，但是它依然没有达到寿命终点。
　　下面再来看一下各SSD在写入如此大量数据之后的性能变化吧。

4K随机读取

4K随机写入

4KB连续读取

4KB连续写入

　　性能测试他们对比的是写入数据前后的差值，总体来说各SSD的性能并没有明显变化，普遍是正负1%以内，最高的也不过是增加了2%。
　　此外，22TB测试中金士顿Hyper 3K SSD的性能反而大增，100TB时也是如此，直到写入200TB之后性能才降到正常水平。
　　此外，TR网站还用Anvil软件追踪每个SSD可靠性测试的速度，这个软件可以定义可靠性写入测试的次数。需要注意的是，这套平台中6款SSD中Hyper 3K两款是运行在SATA 3Gbps接口上的，因此绝对速度方面不具可比性，还是只看相对差距吧。

Anvil软件的平均写入速度

　　金士顿及Intel的固态硬盘在22TB、100TB写入量之后达到了峰值速度，他们在每个阶段的写入量测试之后都会安全擦除硬盘，使用SF主控的SSD看起来在这方面明显比其他SSD要快。
　　三星840 Pro在安全擦除之后性能也会提上来，不过表现就不那么稳定了，波动有些频繁。三星TLC闪存的840性能下滑比较多，跟840 Pro表现并不一样，这主要是TLC闪存的缘故，而且性能下降是立即出现的，所以这跟坏块也没什么关系。
　　海盗船的Neturon SSD甚至还有一点点性能提升。
　　他们的下一个目标是300TB，估计又要等上一个月了。
　　SSD可靠性是大家非常关注的问题，我们也即将推出自己的可靠性测试，敬请期待。

巴郡甘兴霸

9月7日更新
　　SSD固态硬盘相比传统HDD机械硬盘的优点是性能强、体积小、无噪音，但是特殊的工作原理也让它的使用次数有限，而且这个次数还会随着制程工艺的升级而降低，从之前的5000+降低到3000次甚至1000次。
　　SSD使用寿命是个老生常谈的话题了，厂商一次次强调随着SSD容量的增加和主控技术的进步，SSD有限的写入次数对使用寿命来说并不是严重问题了，不过想打消消费者的疑惑还没这么容易。
　　此前Hardware.info网站以TLC闪存的三星840 SSD为例做了一次长期的SSD使用寿命测试，结果显示其可用写入次数是大大超过官方标准的，TLC闪存的可靠性也不是问题。现在又有媒体来接力了，Techreport也做了SSD使用寿命的长期测试，不过他们采集的样本更多，使用了6款SSD，包括三星840 Pro、三星840、金士顿HyperX 3K（这个使用了两款，一个进行可压缩数据测试，一个进行不可压缩数据测试）、Intel 335及海盗船Neutron GTX，容量都是256GB或者240GB的。

　　他们使用了Anvil's Storage Utilities软件进行大规模数据写入，现在过去了两周多了，写入的数据已经达到了22TB，是时候检验一下这六款SSD的情况了。

Anvil工具软件

　　第一个节点选择22TB是因为这个写入量是Intel公布的335 SSD正常使用寿命，官方称它可以在每天20GB的写入量情况下使用三年。此外，金士顿的HyperX 3K SSD官方公布的写入量是192TB，其他三款SSD就没有官方数据公布了。

　　首先来看各个SSD的平均写入速度，但是上述数据并不具备可比性，因为为了加快测试进度，这6个SSD是安装到了两套平台上同步进行的，有的使用了SATA 6Gbps接口，有的使用了SATA 3Gbps接口。上面的平均写入速度只能用于评估各SSD写入22TB所用时间。
　　相比速度绝对值，他们更关注的是写入22TB数据之后的SSD性能的前后变化。这时候的测试结果是恢复到之前测试平台和系统上进行的，因此前后结果可以对比。之前的性能测试结果可以参考第一篇文章。
写入22TB数据后的随机、连续性能变化

连续读取速度变化

连续写入速度变化

随机读取速度变化

随机写入速度变化

　　大部分测试中SSD前后性能变化都在1-2%左右，考虑到误差因素，可以说他们在写入22TB数据之后性能并没有什么变化。
　　让人吃惊的是金士顿HyperX 3K SSD的随机读取性能，不论是可压缩数据还是不可压缩数据，性能都提升了30%以上，Intel的335 SSD也小幅提高了8%，这二者使用的都是SF主控。
　　此外，SMART信息也会不断追踪SSD的坏块、写入数据量等信息，不过目前为止还没看到有坏块出现，这些SSD依然很健康。
　　测试中有2个型号的SSD都使用了SF主控，而且随机读取速度在写入22TB数据之后反而有46%的提升。另外，数据压缩测试中，不可压缩数据写入了22.8TB，而可压缩的那个只写入了15.5TB数据，节省了32%，还是有用处的。
　　再看下SSD的写入放大。两款HyperX 3K SSD的本机写入量都是21.6TB，实际写入数据一个是22.8TB，可压缩的则是15.5TB，写入放大率分别是1.05和0.72（注：这种持续写入数据的情况下写入放大率不会很大，接近1是很正常的）。
　　Intel的335 SSD的NAND写入量是22.9TB，主机写入量是21.6TB，写入放大跟金士顿HyeprX 3K差不多。至于其他SSD，因为追踪不到NAND写入量，所以无法计算写入放大。
　　以上就是写入22TB数据之后的基本情况，他们的下一个目标是100TB，估计还要等很长时间了，以后这篇文章也会持续更新。

Exploration

我在做坐等这六款SSD到底写到多少T后嗝屁

q289112858

看来只要用家不是用实验般的极限写入
颗粒很难用烂吧
看看能不能坚持到sata4甚至5？