Quelle est la durée de vie réelle des SSD ?

jeudi 30 juillet 2020 par Michael Nuncic

Padlock SSD

Il y'a quelques années, de nombreux administrateurs informatiques étaient préoccupés par le risque de perdre des données précieuses en raison d'une panne de SSD dans leurs locaux. C'est pourquoi il a fallu du temps aux fabricants pour convaincre les utilisateurs que les disques SSD sont fiables.

SSD : de nombreux avantages par rapport au HDD

Les disques SSD sont basés sur la technologie des puces de mémoire Flash NAND. Ces mémoires Flash sont totalement différentes des disques dur traditionnels où les données sont stockées sur une plaque magnétique. Un SSD se compose d'un contrôleur électronique et de plusieurs puces de stockage. Un disque hybride, appelé SSHD, comprend deux technologies de stockage : un disque dur magnétique classique et des puces de stockage.

Le principal avantage des puces électroniques est qu'elles sont beaucoup plus rapides que les disques durs classiques. Cela est dû au fait qu'un disque dur classique se compose de plusieurs pièces mécaniques mobiles, des disques rotatifs. Le déplacement de la tête de lecture-écriture d’un disque dur prend alors plus de temps que le transfert  des données via interface électronique. Les disques SSD ayant un débit de transfert des données très court, ils sont indispensables dans des environnements où l'accès et le transfert de données en temps réel est impératif.

... mais aussi des inconvénients !

Toutefois, l'inconvénient des SSD, basés sur la mémoire Flash NAND, est leur durée de vie limitée par rapport aux HDD. En théorie, les disques dur sont éternels, en règle générale, les disques SSD ont une durée de vie d’environ dix ans.

Les disques durs SSD ont un « temps de latence inexistant ». Pour faire simple, un effet électrique résultant du fait que le cycle d’écriture des données sur la cellule de stockage varie entre 3000 et 10.000 fois environ au cours de sa durée de vie, après quoi la cellule ne peut plus supporter plus de données. Par conséquent, afin d’éviter que certaines cellules soient utilisées continuellement alors que d'autres ne le sont pas, les fabricants utilisent des algorithmes de mise à niveau pour répartir uniformément les données sur toutes les cellules. Ces algorithmes sont mis en œuvre par le contrôleur. Comme avec les disques durs, l'utilisateur peut vérifier l'état actuel du disque SSD en utilisant l’outil S.M.A.R.T, un outil d'analyse qui montre la durée de vie restante d'un SSD.

Récupération de données sur disque SSD

Les téraoctets écrits (TBW), qu'est ce que c'est?

Habituellement, les fabricants donnent une estimation avec les téraoctets, écrits  (TBW), surtout quand il s'agit de SSD d'entreprise. La technique de Wear-Leveling, est souvent utilisée par les contrôleurs afin que les données soient distribuées uniformément sur toutes les cellules. Cette technique indique combien de données peuvent être réellement écrites sur les cellules se trouvant dans les puces de stockage.

La valeur TBW pour un SSD de 250 Go se situe entre 60 et 150 téraoctets de données écrites. Ainsi, pour garantir un TBW de 70 Go, un utilisateur devrait écrire 190 Go par jour en 1 an. L’utilisateur devrait alors remplir les 66% du SSD avec de nouvelles données, quotidiennement, ce qui est improbable pour une mémoire flash NAND.

Samsung affirme que son Samsung SSD 850 PRO SATA, avec une capacité de 128 Go, 256 Go, 512 ou 1 To, est "conçu pour gérer 150 téraoctets écrits (TBW), ce qui équivaut à une charge de lecture / écriture quotidienne de 40 Go sur une période de dix ans ". Sur son site internet, Samsung promet même que le produit "supporte jusqu'à 600 téraoctets écrits (TBW)".

Sur un simple ordinateur de bureau, un utilisateur  écrit entre 10 et 35 Go de données par jour. Et si on augmente la capacité de stockage jusqu'à 40 Go ? Cela signifie qu'il pourrait écrire sur une période de plus de 5 ans jusqu'à atteindre la limite de 70 TBW.

Les SSD durent encore plus longtemps que promis

Bonne nouvelle : ces chiffres donnés par les constructeurs sont encore plus bas que les vraies valeurs de TBW détectés lors d'un test mené par le magazine allemand « IT and Computer ». Pour ce test, les experts ont acheté deux SSD parmi les 12 « best-sellers » de 2016 et les ont testés pendant un an (jusqu'en Juin 2017). Les SSD qui ont été testés étaient : OCZ TR150, Crucial BX 200, Samsung 750 Evo, Samsung 850 Pro, SanDisk Extrême Pro et SanDisk Ultra II.

Les experts  ont utilisé des utilitaires permettant d’analyser les performances des SSD et remplir les disques avec des écritures répétitives.

Le résultat des tests effectués était étonnant : la quantité totale de données écrites sur les disques dépassait la capacité maximale donnée par le constructeur. Même les disques les moins chers ont supporté plus de données écrites que la capacité donnée par le constructeur. Les disques Crucial BX200 ont été en mesure d'écrire 187 TB et 280 TB -  2,5 fois le chiffre promis!

L'un des disques Samsung, SSD 850 PRO,  atteint un chiffre de 9,1 pétaoctets de données écrites ! C'est 60 fois le chiffre TBW promis par Samsung dans ses fiches techniques. Le disque Samsung le moins cher, le Samsung SSD 750 Evo, était capable d'écrire 1,2 pétaoctet de données. Cela  équivaut en théorie à plus de 80 ans d'écriture continue. Pour les modèles pro, les tests ont démontré pourquoi leur prix est plus élevé. Aucun d'eux n'a écrit moins de 2,2 pétaoctets de données.

Les résultats obtenus par ce test prouvent que la durée de vie des SSD est plus élevée par rapport à celle donnée par les constructeurs.

Si ils durent aussi longtemps, quel est le danger ?

Même si ces tests réalisés par le célèbre magazine informatique Allemand, il y a quelques mois, montrent clairement que les SSD durent plus longtemps que prévu, l'utilisation de ce support de stockage représente un défi principal à relever, il est toujours plus difficile de tenter une récupération de données sur des SSD que sur un disque dur constitué de plaques magnétiques (HDD). Ceci est dû au fait que l’identification de l’emplacement des données sur les SSD est souvent une tâche difficile. Lorsque le contrôleur ne fonctionne plus, il n’y a aucun moyen d’accéder aux données, ni sur le SSD ni au niveau des puces de stockage. La solution pour accéder aux données est de remplacer le contrôleur par un nouveau compatible avec le modèle de lecteur. Cela s'applique également lorsque les experts essaient d’accéder aux données stockées sur les puces de stockage défectueuses. Ceci semble assez simple mais en réalité, c’est une étape assez complexe. Ainsi, la récupération de données à partir de périphériques SSD dépend essentiellement de la méthode utilisée.

Dans de nombreux cas, un professionnel de récupération de données comme Ontrack peut récupérer les données via un périphériques SSD. Mais dans certains cas, cela n'est pas possible et par conséquent, les données sont perdues à jamais. Ontrack a cependant développé de nombreux outils et processus pour relever ce défi et récupérer avec succès les données perdues.

Rappelez-vous : En cas de perte de données, le mieux est de contacter un professionnel de la récupération de données. Lors d'une panne physique, il est impossible pour un utilisateur inexpérimenté de récupérer lui-même ses données. Aussi, nous vous déconseillons d'utiliser un logiciel de récupération de données lorsque le contrôleur ou la puce de stockage ne fonctionne pas correctement, cela peut entraîner une perte de données définitive.

Augmenter la durée de vie de son SSD grâce au wear leveling

Le terme wear leveling (ou répartition de l'usure), est une technique utilisée par certains contrôleurs SSD pour augmenter la durée de vie de la mémoire. Le principe est simple : répartir uniformément les écritures pour que tous les blocs du SSD s’usent uniformément. Toutes les cellules reçoivent alors le même nombre d’écriture, pour éviter d’écrire trop souvent sur les mêmes blocs et ainsi de les user.

Les SSD sont faits de mémoire flash et chaque unité d'une cellule flash permet un nombre fixe de lecture et d’écriture, allant de 10 000 à 100 000. Alors imaginons que vous possédez 400 Go d'espace dans votre SSD et vous écrivez et supprimez 100 Go de données tous les jours ; le wear leveling fera en sorte que ces 100 Go de données ne soient pas écrit à un endroit fixe dans les blocs flash physiques qui se composent de nombreuses cellules, mais distribués dans toutes les cellules physiques du SSD soit sur les 400 Go. Expliqué simplement, cela permet de diviser les 400 Go de mémoire physique en 4 blocs de 100 Go chacun et de les appeler blocs 1, 2, 3 et 4. Ainsi, lorsque vous écrivez 100 Go de données le jour 1, ils sont écrits dans le bloc 1 et quand vous supprimez et réécrivez des données le jour 2, alors ils seront stockés dans le bloc 2 et ainsi de suite. Cela garantit que toutes les cellules physiques sont utilisées de manière uniforme pour améliorer la longévité de votre SSD.

Le wear leveling peut être déployé via un microcontrôleur ou un micro logiciel contrôlant les cycles d'écriture par cellule ou via certains systèmes de fichiers conçus pour les mémoires flash. Il existe de nombreux algorithmes pour le wear leveling. Limitons-nous ici à deux grands principes de base :

Wear leveling dynamique

Avec le wear leveling dynamique, seuls les blocs qui sont réécrits sont déplacés dans des blocs neufs. Au moment de réécrire une donnée, l’algorithme sélectionne un bloc vide pour écrire la donnée à mettre à jour. Pour y parvenir, le contrôleur du SSD garde en mémoire le nombre d'écritures de chaque bloc grâce à une mémoire non-volatile. Lorsque le SSD vient d’être fabriqué, le compteur est à 0. Il est ensuite incrémenté de 1 à chaque nouvelle écriture.

Le wear leveling dynamique n’est cependant pas optimal. En effet, un bloc est assigné aux données qui sont en lecture seule ou qui ne sont pas souvent mises à jour, et celles-ci n’en bougent pas. Il vaut donc mieux placer ce type de données sur des blocs usés et placer les données qui sont souvent modifiées dans des blocs faiblement usés.

Wear leveling statique

Ici, le contrôleur choisit le bloc dans lequel réécrire la donnée parmi tous les blocs du disque dur : il va prendre un bloc qui possède relativement peu d'écritures, ce qui correspond à des blocs qui contiennent des données statiques, ou des blocs vides peu utilisés.

En conclusion, la répartition de l'usure est l'une des technologies les plus importantes pour augmenter la durée de vie de votre SSD. Par conséquent, lors de l'achat d'un nouveau SSD, il est essentiel que vous en choisissiez un où les deux méthodes de répartition de l'usure - dynamique et statique - sont implémentées dans le firmware. De cette façon, vous ne choisissez pas seulement un produit avec une meilleure espérance de vie, mais vous investissez également dans la protection de vos données. Lorsque les 2 méthodes de répartition de l'usure sont utilisées, il est d'autant plus improbable que vous ayez à récupérer les données d'un disque SSD suite à une défaillance matérielle.

Les réponses à vos questions sur les disques SSD

Pourquoi un SSD ?

Un disque SSD (Solid-State Drive) est un disque dur qui stocke vos données sur des composants électroniques, un peu à la manière des mémoires RAM, sauf que vos données restent sauvegardées lorsque vous éteignez l’ordinateur.

La principale différence du disque dur SSD avec un disque dur HDD (Hard Disk Drive) vient de leurs fonctionnements qui n’ont rien à voir l’un de l’autre. En effet, le HDD se sert de plateaux magnétiques tournant à grande vitesse et de têtes de lecture qui se déplacent sur les plateaux pour lire et enregistrer les données, ce qui n’est plus le cas des SSD. Les SSD sont reconnus pour leur extrême rapidité, ce qui booste considérablement les performances de l’ordinateur (le démarrage de Windows 10 prend moins de 10 secondes, s’il peut mettre jusqu’à 3 minutes avec un HDD).

Un SSD ou un disque dur ?

Le choix peut sembler cornélien entre le SSD et le disque dur. D’abord, le principal bémol d’un SSD est sa durée de vie qui est moindre comparée à un HDD. Les cellules qui stockent les données ont un nombre limité d’écriture, ce qui les rend inutilisables au bout d’un certain temps. Pour leur part, les HDD ont une durée illimitée de lecture/écriture, tant que le système mécanique des plateaux et des têtes ne connaît pas de défaillance.

C’est pour cette raison que les entreprises et les particuliers ont longtemps hésité à basculer vers la technologie SSD. De plus, son coût est pus élevé comparé à celui des HDD. Toutefois, les fabricants commencent à régler peu à peu le problème de longévité tout en diminuant progressivement le prix. Dans un futur proche, il est très envisageable que le SSD remplace totalement le vieux disque dur HDD.

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