SSD, карты памяти и USB накопители.
Информатика
(название учебной дисциплины)
Для групп: ПК-11 и ПК-12
Преподаватель: Суховерхов Р.В.
ТЕМА: «Общие принципы хранения информации»
Дата проведения занятия 14.12.2020
Краткий курс лекции
Общие принципы хранения информации, продлевающие срок её жизни
Существуют наиболее общие принципы, которые применимы к любому типу информации, будь то фотографии, текст или файлы и способные увеличить вероятность успешного доступа к ней в будущем, среди них:
- Чем больше количество копий, тем вероятнее, что данные проживут дольше: книга, напечатанная миллионным тиражом, фотография, распечатанная в нескольких экземплярах для каждого родственника и сохраненная в цифровом виде на разных накопителях, скорее всего будут храниться и быть доступными долго.
- Следует избегать нестандартных способов хранения (во всяком случае, как единственного способа), экзотических и проприетарных форматов, языков (например, для документов лучше использовать ODF и TXT, а не DOCX и DOC).
- Хранить информацию следует в несжатых форматах и в незашифрованном виде — в противном случае, даже незначительное повреждение целостности данных может сделать всю информацию недоступной. Например, если требуется надолго сохранить медиа файлы, то для звука лучше будет WAV, для фотографий — несжатые RAW, TIFF и BMP, для видео — кадры без сжатия, DV, хотя это не вполне возможно в быту, учитывая объемы видео в данных форматах.
|
|
|
- Регулярная проверка целостности и доступности данных, повторное их сохранение с использованием новых появившихся способов и устройств.
Жесткие диски —традиционные HDD наиболее часто используются для хранения самых разных данных. При обычном использовании их средний срок службы 5-10 лет (такая разница обусловлена как внешними факторами, так и качеством устройства). При этом: если вы запишите информацию на жесткий диск, отключите его от компьютера и положите в ящик стола, то данные можно будет считать без ошибок в течение примерно того же промежутка времени. Сохранность данных на жестком диске в значительной степени зависит от внешних воздействий: любые, даже не сильные удары и встряхивания, в меньшей степени — магнитные поля, могут послужить причиной преждевременного выхода накопителя из строя.
Ферромагнетики способны сохранять свою намагниченность, даже когда записывающая головка перестала воздействовать на материал своим внешним магнитным полем.
Такая способность называется остаточной намагниченностью.
Таким образом если не рассматривать физическое повреждение компонентов жёсткого диска, то на срок хранения информации влияет время сохранения остаточной намагниченности доменов ферромагнитного материала диска.
|
|
|
Отдельно стоит отметить так называемую коэрцитивную силу.
Чем выше эта сила у ферромагнетика, (которым покрыты пластины жёсткого диска), тем он более устойчив к внешним магнитным полям.
Внешние магнитные поля могу размагнить поверхность, что приведёт к повреждению хранимых данных.
Современные жёсткие диски как раз и используют ферромагнетики с высокой коэрцитивной силой, а внутренняя поверхность так называемой гермозоны (герметичного пакета, где находятся головки и сами пластины) очень часто покрывается специальным защитным экраном от внешних магнитных полей.
Таким образом если вы записали данные на жёсткий диск и отключите питание от него, то теоретически информация может хранится на нём десятки лет, без повреждения.
Конечно, ориентация структуры материала магнитных доменов рано или поздно изменится и станет разнородной, что приведёт к шумам в данных, а впоследствии и к повреждению самой информации.
На это может влиять множество факторов и условий, в которых хранится жёсткий диск.
Те же вибрации, сильный нагрев или охлаждение, внешние мощные магнитные поля, или ионизирующее облучение (последнее конечно же в обычной жизни не встречается).
|
|
|
Если жёсткий диск активно работает в вашей системе (например, происходит регулярная активная запись), то на функционал диска влияют механические факторы.
В конце концов и производственного брака никто не отменял.
Однако частенько даже при выходе из строя некоторых механических частей, физически информация будет в целости и сохранности на блинах диска.
SSD, карты памяти и USB накопители.
NAND флеш память состоит из трёхмерных массивов так называемых ячеек памяти, все ячейки соединены между собой последовательно.
Ячейки объединяются в группы, группы в страницы, а сами страницы в блоки.
Структура NAND Flash памяти которая и используется в SSD, в картах памяти и USB флешках
Сначала использовались так называемые транзисторы с плавающим затвором, который благодаря изменению управляющего напряжения захватывал в себя электроны.
Однако все современные флешки, карты памяти и SSD используют так называемые ячейки на основе ловушки заряда от английского CTF (ChargeTrapFlash).
|
|
|
Для хранения используется тонкая плёнка нитрида кремния, однако конечный смысл точно такой же – интерпретировать состояние заряда как 0 или 1.
Ячейки флеш памяти могут быть четырёх видов: SLC (хранит 1 бит), MLC (2 бита), TLC (3 бита), QLC (4 бита).
Чем больше бит хранит ячейка памяти, тем более ёмким можно сделать SSD накопитель или флешку или карту памяти
Однако для хранения нескольких бит одновременно требуется несколько уровней напряжения, а чем больше уровней напряжения используется, тем быстрее изнашивается материал диэлектрика в ячейки памяти.
Такой износ в основном происходит при интенсивной и постоянной записи.
Так что, например ячейки памяти QLC имеет меньший ресурс, чем те же MLC.
Сколько же может хранится информация, если обесточить SSD накопитель, флешку или карту памяти?
Очевидно, что если ячейка хранит в себе заряды, то они не смогут вечно удерживаться без дополнительной электрической подпитки.
Например, та же компания DELL в документации по SSD накопителям указывает, на то, что срок хранения данных в обесточенном виде может достигать более 10 лет.
Однако если флеш память уже значительно изношена, то в самом худшем сценарии в обесточенном состоянии срок хранения данных может составить всего около 6-и месяцев.
На срок хранения данных может оказать влияние низкие или высокие температуры и ионизирующее излучение.
eMLC память, это тоже самое что и MLC только с увеличенным ресурсом циклов стирания.
Таким образом, чисто теоретически жёсткий дискSSD может хранить данные дольше чем та же флеш память (речь про хранение в обесточенном виде).
USB Flash, SSD — срок службы Flash накопителей в среднем около 5 лет. При этом, обычные флешки очень часто выходят из строя значительно раньше этого срока: достаточно одного статического разряда при подключении к компьютеру, чтобы данные стали недоступны. При условии записи важной информации и последующего отключения SSD или флешки для хранения, срок доступности данных составляет около 7-8 лет.
SMART
Львиная доля дисковых накопителей последних лет, функционирует с использованием технологии S.M.A.R.T. Сочетание расшифровывается как self-monitoring, analysis and reporting technology, что на русском звучит как механизм самоконтроля, анализа и отчетности. Ее первые разработки увидели свет в 1995 году и с тех пор технология постоянно совершенствуется.
С момента производства дисковый накопитель начинает считывать свое текущее состояние, определяя его с помощью специальных параметров или атрибутов. Они располагаются в служебной зоне накопителя, доступ к которой имеет лишь встроенная программа. Просмотреть параметры позволяет отдельное ПО, чаще всего представленное утилитами от разработчиков конкретного жесткого диска. Через них в накопитель подаются вводные, после чего в журнале статистики появится информация о текущем состоянии диска.
В процессе эксплуатации накопителя, данные представленные в рамках параметров значения постоянно меняются. Параметры проходят путь с максимальных показателей, гарантирующих высокую производительность и эффективность до минимальных значений, связанных с высокой вероятностью выхода накопителя из строя.
Все представленные в рамках технологии S.M.A.R.T атрибуты имеет цифровой идентификатор. Как правило, он общий для накопителей различных версий, однако имеют место исключения. В данном отношении выделяется цифра 7, демонстрирующая ошибки в размещении головок на дисковую поверхность. Для накопителей формата SSD цифровой идентификатор неактуален. В отличие от 7-ки, цифра 9, которая показывает общий период непосредственной работы накопителя за срок использования, ее поддерживают все типы дисков HDD и SSD.
Структура параметров, представлена несколькими полями, демонстрирующих состояние диска и его разделов в конкретный период. Предназначенные для считывания информации утилиты выводят на экран следующие параметры:
- ID – идентификационный номер
- name – название атрибута
- VAL – его текущее состояние
- Wrst – наихудший показатель за период эксплуатации
- Thresh – минимальный порог работоспособности
Существует несколько самых распространенных параметров. Они, за редким исключением, объединяют накопители большинства производителей, итак:
- RawReadErrorRate – показатель числа ошибок считывания
- ThroughputPerformance – рабочая эффективность. Ее снижение указывает на необходимость замены
- SpinUpTime – период развертывания накопителя в рабочее состояние. Рост параметра демонстрирует изношенность или недостаток питания
- Start/StopCount – показатель количества моментов развертывания диска, которое изначально ограничено его механической структурой
- ReallocatedSectorsCount – атрибут отражает число запасных участков. Туда при неполадках перенаправляется информация. В идеале количество подобных действий должно составлять 0
- Read Channel Margin – канальныйрезерв. В наше время накопители обходятся без него
- SeekErrorRate – Отражение механического состояния накопителя, в числе прочего демонстрирует излишнюю вибрацию и перегрев
- SeekTimePerformance – уровень оперативных возможностей, актуален лишь для дисков HDD
- Power-onTime – прогноз продолжительности функционирования накопителя исходя из периода эксплуатации. Максимальные показатели составляют 100 и с течением времени снижаются до 0
- Spin-UpRetryCount – количество дублирующих операций запуска. Их увеличение говорит об ошибках в механической структуре
Эти и другие атрибуты, идущие красным фоном, говорят о его критическом состоянии накопителя, что предполагает скорую поломку. Конкретного стандарта, объединяющего показатели параметров от различных производителей, не существует. В каждом случае нормальные значения индивидуальны, отражаясь в виде фона или статуса, где
- Good – хороший показатель
- Bad – плохой показатель.
Наряду с уже упомянутыми атрибутами следует уделять внимание таким параметрам как:
- RecalibrationRetries – число дублей при рекаблировке. Их повышение свидетельствует о неполадках механики
- End-to-Enderror – Недостатки обменных операций
- Reported UNC Errors – неполадки, чье устранение ведется с помощью аппаратных средств
- G-senseerrorrate – количество механических воздействий на диск. Фиксирует неаккуратную установку, столкновения
- ReallocationEventCount – общий показатель операций перенаправления информации. Фиксирует удачные и неудачные операции
- CurrentPendingSectorCount – количество потенциальных участков накопителя, подлежащих замене
- UncorrectableSectorCount – количество неисправных секторов, неподлежащих восстановлению
- UltraDMA CRC ErrorCount – неполадки перенаправления данных между накопителем и ПК
CD, DVD, Blu-Ray — из всех перечисленных, оптические диски обеспечивает наибольший срок хранения данных, способный превышать 100 лет, однако с данным типом накопителей связано и наибольше количество нюансов например, записанная вами DVD болванка, скорее всего проживет лишь пару лет.
К сожалению, в России диски для архивного хранения данных практически не продаются, в Интернете удалось найти лишь по одному магазину, продающему отличные DVD-R Mitsui MAM-A GoldArchival и JVC TaiyoYuden по баснословной цене, а также VerbatimUltraLifeGoldArchival, который, насколько я понял, Интернет-магазин привозит из США. Все перечисленные являются лидерами в сфере архивного хранения и обещают сохранность данных в районе 100 лет (а Mitsui заявляет о 300 годах для своих CD-R).
В список лучших записываемых дисков, помимо указанных выше можно включить диски DelkinArchivalGold, которые в России я не обнаружил вообще. Впрочем, вы всегда можете купить все перечисленные диски на Amazon.com или в другом иностранном интернет-магазине.
Из более распространенных дисков, которые можно найти в России и которые могут сохранить информацию десять и более лет, к качественным относятся:
- Verbatim, производства Индии, Сингапура, ОАЭ или Тайваня.
- Sony, произведенные в Тайване.
Компания Millenniata предлагает диски однократной записи M-Disk DVD-R и M-DiskBlu-Ray, со сроком хранения видео, фотографий, документов и другой информации до 1000 лет. Главное отличие M-Disk от других записываемых компакт-дисков в использовании неорганического слоя из стеклоуглерода для записи (в других дисках используется органика): материал устойчив к коррозии, воздействиям температуры и света, влаги, кислот, щелочей и растворителей, по твердости сравним с кварцем.
Что касается записи, то чтобы записать M-Disk DVD-R требуется сертифицированный привод с эмблемой M-Disk, так как в них используется более мощный лазер (опять же, у нас таких не нашел, но на Amazon есть, от 2.5 тысяч рублей). Для записи M-DiskBlu-Ray подойдет любой современный привод для записи данного типа дисков.
Вопросы самоконтроля
1. Что такое S.M.A.R.T атрибуты?
2. Какой параметр диагностирует Power-onTime при помощи S.M.A.R.Tанализа?
3. Чем отличается продольная запись от перпендикулярной в HDD?
Рекомендованные ресурсы:
Сколько ЖИВЁТ информация
https://www.youtube.com/watch?v=8AxPgdxkh6I&feature=emb_logo
Как Увеличить Ёмкость Жёсткого диска? Методы Записи данных на магнитную пластину
https://www.youtube.com/watch?v=THT83q7LdAA&feature=youtu.be
Зачем нужен Гелий Внутри Жёсткого Диска?
https://www.youtube.com/watch?v=ieVqO9L6--U&feature=youtu.be
Самый Быстрый Жёсткий Диск в Мире.
https://www.youtube.com/watch?v=mAuzH4Akglk&feature=youtu.be
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!