Tanto si utiliza una unidad SSD como si tiene problemas con ella, es fundamental comprender cómo se almacenan y recuperan los datos. Este artículo ofrece una visión general de la arquitectura de las unidades SSD, el papel de su controlador, las causas más comunes de pérdida de datos y las técnicas de recuperación de datos en unidades SSD.
En este blog:
- Cómo funciona una SSD - Una visión simplificada de la arquitectura de las SSD.
- El papel del controlador de la SSD - Por qué es la columna vertebral de la funcionalidad de su SSD.
- Causas comunes de la pérdida de datos - Entender qué podría poner en peligro los datos almacenados en su SSD.
- Impacto de los errores de bits en sus datos - Cómo los pequeños errores pueden crear grandes problemas.
- Influencia de la densidad de datos de las celdas: qué significan SLC, MLC, TLC y QLC para la fiabilidad.
- Técnicas de recuperación de las SSD: una inmersión en profundidad en los métodos Chip-on y Chip-off.
¿Cómo funcionan las SSD?
En esencia, una unidad SSD consiste en una matriz de chips NAND que almacenan datos físicos, gestionados por un controlador. Este controlador es un componente fundamental, ya que garantiza que los datos físicos almacenados se asignen correctamente a los datos lógicos para que el usuario pueda acceder a ellos.
El controlador SSD: Una lucha constante contra los errores de bits
Garantizar la integridad de los datos lógicos no es tarea fácil. El controlador se enfrenta a numerosos retos relacionados con la NAND, entre los que se incluyen:
- Ciclos limitados de programación/borrado (P/E ): cada celda tiene un número finito de operaciones de escritura.
- Interferencias entre celdas: perturbaciones eléctricas entre celdas vecinas.
- Perturbaciones de lectura: las celdas cercanas afectan a los datos almacenados debido a lecturas repetidas.
- Problemas de retención de datos: atrapamiento de electrones que provoca una degradación a largo plazo.
Para mitigar estos problemas, el firmware del controlador realiza operaciones complejas como el almacenamiento en caché, el striping, la asignación lógica de bits, la gestión de páginas, la nivelación del desgaste, el cifrado y la corrección de errores (ECC). El controlador está sometido a un estrés constante, trabajando sin descanso para mantener la precisión de los datos.
Causas comunes de la pérdida de datos de las SSD
Dado el funcionamiento de las SSD, varios factores pueden contribuir a la pérdida de datos:
- Fallo de un componente: un chip NAND defectuoso o un controlador que no funcione correctamente pueden provocar la inaccesibilidad de los datos.
- Corrupción del firmware - Los errores en el firmware de la SSD pueden hacer que la unidad sea ilegible.
- Errores de bits irrecuperables: si los errores superan la capacidad de corrección del ECC, se produce una pérdida de datos.
Estos problemas pueden deberse a fluctuaciones de energía, variaciones de temperatura, falta de apagados adecuados o daños físicos.
La influencia de los errores de bits
Los errores de bit pueden afectar gravemente al rendimiento de las SSD en diferentes aplicaciones. Sus consecuencias varían en función de cómo se utilicen los datos dañados:
- En Fotos - Distorsiones de píxeles y degradación de la imagen.
- En archivos de texto: caracteres mal colocados o ausentes que pueden hacer ilegibles los documentos.
- En sistemas operativos: archivos de sistema dañados que provocan fallos o fallos de arranque.
Densidad de datos de las células: SLC, MLC, TLC y QLC
Para aumentar la capacidad de las SSD, los fabricantes empaquetan más bits por celda NAND, clasificadas como SLC, MLC, TLC y QLC. Cuanto mayor sea el número de bits por celda, mayor será la probabilidad de que se produzcan errores de bits:
|
Tipo de NAND
|
Bits por celda
|
Niveles de voltaje
|
Fiabilidad
|
Ciclos P/E
|
|
SLC
|
1
|
2
|
Alto
|
~100,000
|
|
MLC
|
2
|
4
|
Medio
|
~10,000
|
|
TLC
|
3
|
8
|
Bajo
|
~3,000
|
|
QLC
|
4
|
16
|
Más bajo
|
~1,000
|
Dado que las celdas QLC almacenan más bits y requieren distinciones de voltaje más finas, tienen una tasa de error de bits significativamente mayor en comparación con las SLC.
Técnicas de recuperación de SSD: Chip-On vs. Chip-Off
Existen dos métodos principales para recuperar los datos perdidos de una SSD:
Recuperación Chip-On
Este método conserva el controlador original, utilizando técnicas como:
- Reparación de componentes.
- Transferencia de componentes críticos a hardware personalizado.
- Modificación del firmware y reparación del área del sistema.
Recuperación Chip-Off
Esta compleja técnica consiste en extraer todos los datos físicos de los chips NAND y simular la lógica del controlador. Requiere profundos conocimientos técnicos sobre la arquitectura de los controladores y los métodos de cifrado de hardware, y a menudo exige una estrecha colaboración con los fabricantes de SSD.
Investigación puntera en recuperación de SSD
El equipo de I+D de Ontrack avanza continuamente en los métodos de recuperación de SSD, especialmente en la recuperación Chip-Off. Al eliminar la ingeniería inversa basada en controladores, Ontrack garantiza una copia óptima de los datos físicos de la NAND, utilizando el controlador original para completar la recuperación, incluso cuando se desconocen los esquemas de cifrado.
Conclusión
Los controladores SSD trabajan sin descanso para presentar sus datos de forma impecable, pero los errores de bits y otros fallos pueden poner en peligro la integridad de los datos. Comprender la arquitectura de las SSD y las técnicas de recuperación puede ayudar a mitigar los riesgos. Haga siempre copias de seguridad de sus datos y, si alguna vez necesita un servicio profesional de recuperación de SSD, Ontrack está aquí para ayudarle.
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