關(guān)于“SSD數(shù)據(jù)7天丟失”的真相

上周,一份關(guān)于“SSD在不通電狀態(tài)下7天便會丟失數(shù)據(jù)”的新聞傳的沸沸揚揚,不少不明真相的吃瓜群眾被新聞里提到的“希捷工程師”、“大量數(shù)據(jù)證明”、“斷電7天就會丟失數(shù)據(jù)”等字眼嚇到,紛紛表示:這下SSD都靠不住了!
面對這種局面,一向以嚴謹著稱的AnandTech坐不住了,近日,他們刊文對“SSD待機7天掉數(shù)據(jù)”進行了辟謠。作為比較早期的SSD用家(至今已經(jīng)換過四塊SSD了,從32G一路用到256G),筆者對這篇辟謠文感觸頗多,因此將之編譯與諸君共享,并附上我個人的一些補充與看法。
首先,與一些網(wǎng)站報道的不同,AnandTech指出這份引起諸多爭議的報告并非出自希捷公司,而是以JEDEC(固態(tài)技術(shù)協(xié)會)官方資料的名義發(fā)布的。作者Alvin Cox雖然在希捷任職(因此他在報告的作者那里寫上了希捷)但是他是以SSD委員會主席的名義發(fā)表的此篇報告,而JEDEC為所有儲存公司的聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化組織,因此這篇報告意圖在于對所有廠商提出告誡(而非針對任一特定廠商)。
在解釋數(shù)據(jù)丟失的真相之前,AnandTech認為他們需要先解釋一下SSD的生產(chǎn)廠商是如何定義SSD的可靠性的:首先,SSD需要保證其使用容量,因此廠商無法預(yù)留很多OP空間;其次,SSD必須滿足UBER(每bit讀取操作的數(shù)據(jù)錯誤數(shù)量)的標(biāo)準(zhǔn)(簡單來說就是誤碼率不能太高);最后,SSD必須滿足在掉電情況下數(shù)據(jù)保存一段時間(符合JEDEC對此的規(guī)定)。需要注意的是,這三條是基于SSD所寫明的最大寫入壽命來實現(xiàn)的,比如某SSD規(guī)定寫入量100TB,那就意味著在寫入100TB之后仍然需要滿足以上三條,才能算作是滿足可靠性要求。
上表展示了家用和商用環(huán)境下對SSD可靠性的不同規(guī)定,我們可以看到,家用SSD的斷電數(shù)據(jù)保存時限是在30攝氏度下保存一年,這一溫度已經(jīng)高于一般家庭環(huán)境的年均室內(nèi)溫度。那么溫度是如何影響SSD的數(shù)據(jù)保存的呢,AnandTech對此進行了進一步解釋。
這就是從那篇惹禍的報告中提取出的表格,注意此表中的測試數(shù)據(jù)基于某IntelSSD,而非希捷的產(chǎn)品。
在40攝氏度的操作溫度、30攝氏度的存放溫度下,普通家用SSD可以保持一年的數(shù)據(jù)有效時間。 從表中可以看出,操作溫度(也就是通電時的溫度)對SSD的數(shù)據(jù)壽命有正面的影響而保存溫度(斷電期間的溫度)對數(shù)據(jù)壽命則是負面的影響。在最糟糕的情況下(通電溫度25-30度,斷電溫度高達55度),數(shù)據(jù)保存時間可以短至一周:沒錯,這就是被傳的沸沸揚揚的“SSD數(shù)據(jù)只能存放一周”的出處,然而這種情況根本不可能在實驗室以外的地方發(fā)生。
55度的存放溫度意味著用戶放置電腦的房間氣溫高達55度(而不是說的機箱內(nèi)部溫度,因為這個時候電腦是關(guān)機的,SSD是斷電的);反之,一般用戶電腦在使用時的內(nèi)部溫度都至少有40度以上(即SSD的操作溫度)!
SSD的儲存原理是基于半導(dǎo)體晶格所儲存的電子數(shù)目:當(dāng)SSD被加電寫入數(shù)據(jù)的時候,晶格被充電,內(nèi)部為電子所占據(jù),而讀取數(shù)據(jù)的原理則是用一個低壓電信號去偵測晶格中是否存在電子。當(dāng)SSD斷電,晶格變?yōu)榻^緣體并封住其中的電子,但溫度的升高會導(dǎo)致電子的布朗運動變得劇烈并有更大的幾率從晶格中逃逸,從而造成晶格內(nèi)部的電壓(電子數(shù)量)低于可探知(讀取)的正常范圍,就體現(xiàn)為數(shù)據(jù)的丟失。
而當(dāng)SSD處于通電狀態(tài)時,溫度的適度升高所起到的作用就正好相反,由于升高的溫度會增強硅的導(dǎo)電性,從而使寫入/擦除操作的電流升高,對隧道氧化層的壓力減小,增強了晶格在斷電后保存電子的能力,因為晶格就是靠隧道氧化層來防止電子逃逸的。
總之,用戶完全無需擔(dān)心在典型使用狀況下家用SSD的數(shù)據(jù)壽命問題,畢竟誰家的氣溫都不會有50度那么高:真到了那個程度,在擔(dān)心SSD數(shù)據(jù)之前先逃命吧。經(jīng)過長期的實踐和仿真測試證明,即使是一般的家用MLC SSD,也至少可以安全地用上10年之久。
筆者按:其實AnandTech在這里還忽略了兩點因素,一是現(xiàn)有的SSD大都具備對出錯數(shù)據(jù)的校驗糾錯能力和對電壓發(fā)生偏移的晶格進行強制讀取的能力。前者就是ECC,而后者則多見于配備TLC閃存的SSD上(因為TLC閃存在長時間不操作之后很容易發(fā)生晶格中的電子泄漏,因此通過控制讀取電壓的偏移值對已經(jīng)發(fā)生泄漏的晶格強制讀取是所有TLC SSD的必備功課。)
再一個就是無論那篇嚇人的報告還是AnandTech的辟謠都沒有提到SSD的制程問題,目前19nm和16nm制程的閃存,其晶格已經(jīng)小到只能存儲不到20個電子,因此因高溫而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯的可能性理論上確實是存在的;但幾大閃存巨頭即將引入3D V-NAND技術(shù)(三星已經(jīng)用上了,Intel和鎂光也已經(jīng)公布了量產(chǎn)計劃),通過把晶格從“平房”改為“樓房”可以極大地擴大每一個晶格的容積,有效緩解電子穿隧效應(yīng)對數(shù)據(jù)安全的影響。
總之,不管最初把那篇業(yè)界報告斷章取義、大肆渲染的媒體意欲何為,至少有了AnandTech權(quán)威的辟謠,SSD用戶們不用再擔(dān)心自己的數(shù)據(jù)安全了,在此,筆者也希望那些媒體,特別是科技媒體們,秉持你們的專業(yè)素養(yǎng),不要參與到這種毫無營養(yǎng),害人害己的行為中來。
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