Die meisten SSDs verwenden NAND, wodurch Daten ohne Strom gespeichert werden.
Die meisten SSDs verwenden elektronische Chips, die als NAND-Flash-Speicher bezeichnet werden. NAND selbst ist nicht flüchtig, dh es behält seine Daten auch dann, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Datenverlust kann jedoch auf verschiedene Arten auftreten, die sich stark von dem Ausfall einer elektromechanischen Festplatte unterscheiden.
Einige Geräte, die größtenteils nicht mehr verwendet werden und manchmal als SSDs bezeichnet werden, verwenden flüchtige DRAMs als Speichermedien und verlieren daher ihre Daten, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Diese "RAM-Disk" -Geräte verfügen möglicherweise über Pufferbatterien, die es ihnen ermöglichen, Daten nach dem Abschalten der Stromversorgung mehrere Stunden lang zu speichern. Sie verwechseln möglicherweise NAND-basierte SSDs mit diesen Geräten, die normalerweise in einer Consumer-Computing-Umgebung nicht anzutreffen sind.
Obwohl es unwahrscheinlich ist, kann eine SSD ihre Daten verlieren, wenn ihre Mapping-Tabelle beschädigt ist, was zu Datenverlust führt. Dies kann auftreten, wenn die Stromversorgung unerwartet unterbrochen wird, während das Laufwerk ausgelastet ist. Moderne Laufwerke sind so konzipiert, dass sie gegen diese Art von Ausfällen beständig sind.
Der von Ihnen erwähnte Fehlermodus, der zu einem unerwarteten Stromausfall führt, ist nicht einfach darauf zurückzuführen, dass die Stromversorgung unterbrochen wird, sondern dass SSDs Daten auf ihrem NAND verwalten. Einige relevante Hintergründe folgen:
Jede physikalische NAND-Zelle kann nur eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen aushalten. Um einen vorzeitigen Ausfall aufgrund einer ungleichmäßigen Verwendung des zugrunde liegenden NAND zu vermeiden, verbreitet der Controller der SSD - der integrierte Prozessor - aktiv Schreibvorgänge und ordnet die Daten entsprechend dem Prozess in einem sogenannten Wear Leveling an .
Der Controller muss jedoch immer in der Lage sein, den Standort der Daten zu verfolgen und sie dem Betriebssystem auf konsistente Weise zu präsentieren, unabhängig davon, wo sich die Daten auf dem NAND befinden. Diese Funktion wird als Flash-Übersetzungsebene ( FTL) bezeichnet). Als Teil dieser FTL unterhält der SSD-Controller eine interne Mapping-Tabelle, die angibt, wo sich jeder Block auf der SSD, wie er der OS erscheint, auf dem physischen NAND befindet. Die meisten SSDs verfügen wie der Speicher Ihres Computers über einen DRAM-Chip für diese Zuordnungstabelle. Dieser DRAM ist flüchtig, dh der Inhalt geht verloren, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Obwohl diese Zuordnungstabelle letztendlich im NAND selbst gespeichert wird, wird sie aufgrund der oben genannten Ausdauerbegrenzungen und des wegen DRAM immer noch erheblich schneller als NAND nicht häufig auf das NAND geschrieben.
Unter bestimmten Bedingungen kann es vorkommen, dass die Mapping-Tabelle aufgrund eines Stromausfalls beschädigt wird, was höchstwahrscheinlich während eines Schreibvorgangs auftritt. Wenn die Zuordnungstabelle beschädigt ist, sind die Daten auf der SSD nicht lesbar, da das Laufwerk nicht bestimmen kann, wo sich die Daten auf dem NAND befinden. Zum Schutz vor Datenverfälschungen wird die Abbildungstabelle im Allgemeinen so geschrieben und verwaltet, dass sie im Wesentlichen zu jeder Zeit in einem konsistenten Zustand bleibt und dass eine Wiederherstellung nach einem Stromausfall möglich ist. Neuere SSDs sind so ausgelegt, dass sie im Falle eines Stromausfalls sehr robust sind. Trotzdem ist es möglich - auch wenn dies unwahrscheinlich ist -, dass die Zuordnungstabelle beschädigt wird und alle Daten auf dem Laufwerk verloren gehen.
Einige SSDs, insbesondere Modelle, die für Server und andere kritische Anwendungen entwickelt wurden, verfügen über eingebaute Kondensatoren, die über ausreichende Leistung verfügen, um sicherzustellen, dass die Mapping-Tabellen und (möglicherweise) alle Daten, die gerade geschrieben werden, sicher an das nichtflüchtige NAND übergeben werden können im Falle eines Stromausfalls. Obwohl diese Funktion in Consumer-SSDs selten zu finden ist, gibt es Laufwerke wie den Crucial MX500, die einen gewissen Schutz vor Stromausfall bieten. Selbst wenn Daten, die nicht vollständig auf das Laufwerk geschrieben wurden, nicht geschützt werden können, hilft der Schutz vor Stromausfall, dass bei einem Stromausfall keine Beschädigung der Mapping-Tabelle auftritt, unabhängig davon, was die SSD zu diesem Zeitpunkt getan hat Daten, die sich bereits auf dem Laufwerk befinden, sind sicher.
Flash-Speicherzellen können im Laufe der Zeit entladen werden, was zu Datenverlust oder -beschädigung führt, und häufig verwendete Laufwerke behalten ihre Daten nicht, solange neue Laufwerke vorhanden sind.
Im Hinblick auf die Langzeitdatenaufbewahrung und den Datenverlust mit der Zeit arbeitet der Flash-Speicher durch Speichern und Erfassen von Elektronenladungen in einem Array von Floating-Gate-MOSFETs . Diese Elektronenladung kann geändert werden, indem im Wesentlichen elektrische Ladungen durch den Isolator gezwungen werden, der das schwebende Gate in jedem Transistor bildet, um Daten zu speichern.
Im Laufe der Zeit können Elektronen aus den Floating-Gate-Isolatoren austreten, was zu Datenverlust oder -korruption führt. Dieser Vorgang kann für Flash-Speicher, die nicht viel genutzt wurden, viele Jahre dauern. Eine stark beanspruchte SSD hat jedoch die Floating-Gate-Isolierung in den NAND-Chips abgenutzt und speichert die gespeicherten Daten nicht so lange. Schließlich können die Transistoren überhaupt keine Ladung halten, wodurch sie keine Daten speichern können.
Um die Speicherkapazität zu erhöhen und die Kosten pro Gigabyte zu senken, können die meisten modernen NAND mehr als ein Bit pro Zelle enthalten, stattdessen zwei (MLC), drei (TLC) oder sogar vier (QLC) Bits pro Zelle. Dazu muss die Vorrichtung in der Lage sein, im Floating-Gate-Transistor zwischen vier, acht bzw. 16 verschiedenen Ladungspegeln zu unterscheiden. Dies macht solche Geräte empfindlicher gegenüber Änderungen des Ladezustands und damit schneller abnutzen. Bei modernen NAND-Formen kann jede Zelle typischerweise 1.000 bis 3.000 Schreibzyklen verarbeiten, bevor sie Daten nicht mehr zuverlässig halten kann. Aus diesem Grund haben SSDs eine begrenzte Ausdauer und der Grad der Abnutzung ist erforderlich.
Bei SSDs für Endbenutzer ist die Dauerhaltbarkeitsbewertung eines SSD-Herstellers die Gesamtmenge an Daten, die Sie auf das Laufwerk schreiben können, und die weiterhin erwarten kann, dass die Daten für mindestens ein Jahr gespeichert werden. Diese Anzahl ist aus Garantiegründen traditionell eher konservativ, liegt jedoch für moderne SSDs normalerweise in der Größenordnung von mehreren hundert Terabyte (TBW).
Die Temperatur beeinflusst auch die Lebensdauer von NAND. Die Floating-Gate-Isolatoren entladen sich bei höheren Temperaturen schneller als bei niedrigeren Temperaturen. Auf der anderen Seite hält NAND, das wiederholt bei einer höheren Temperatur beschrieben wird, länger, da die Floating-Gate-Isolatoren nicht so schnell nachlassen, wenn in die Zellen bei höheren Temperaturen geschrieben wird.
Alles in allem hält eine leicht benutzte SSD ihre Daten für mehrere Jahre, aber wenn Sie Ihre Festplatte häufig verwendet haben, halten die darauf gespeicherten Daten möglicherweise nicht so lange an, bis sie beschädigt wird oder verloren geht. Durch periodisches Einschalten des Laufwerks können die gespeicherten Daten aktualisiert werden. Wenn Sie das Laufwerk an einem kühlen Ort aufbewahren und extreme Hitze vermeiden, bleiben die Daten länger erhalten. Aufgrund der Funktionsweise des Flash-Speichers sind SSDs und Flash-Laufwerke kein ideales Mittel zum Speichern von Daten für Langzeitarchivierungszwecke. Eine bessere Lösung wäre die Verwendung von optischen Archivmedien wie M-DISC- Medien, die speziell für die Aufbewahrung von Daten über einen sehr langen Zeitraum entwickelt und getestet wurden.