¿Por qué mi SSD parece mostrar un desgaste prematuro?

Desde la aparición de los dispositivos de almacenamiento flash NAND, el fenómeno de desgaste que presentan las memorias flash ha sido un problema que ha recibido una atención considerable. Para abordarlo, la mayoría de los fabricantes de SSD han incluido los denominados atributos SMART (autocontrol, análisis y tecnología de elaboración de informes), cuyo fin es realizar un seguimiento del grado de uso que ha experimentado la SSD, en comparación con la vida útil prevista de la unidad. Por lo general, este aspecto se registra como un atributo de “porcentaje de vida útil restante” o, a veces, “porcentaje de vida útil consumido”. A la hora de controlar este atributo, se recomienda al usuario que contemple la sustitución de una SSD cuando el contador empiece a acercarse al 0 % de vida útil restante. Pero, ¿qué significa este contador durante el resto de la vida útil de la SSD?  ¿Qué significa tener un 90 % de vida útil restante, o un 50 %?

Para comprender la razón de disponer incluso de un indicador de desgaste, es importante saber la causa del desgaste de las SSD. En el nivel más básico, el desgaste se debe a la escritura de datos, como ocurre al guardar archivos. Cada vez que se escribe una celda NAND, se produce un pequeño desgaste o degradación. Con el tiempo, después de muchas, muchas escrituras, la capacidad de la celda NAND para retener datos durante períodos de tiempo significativos se ve reducida (al final de la vida útil planificada de una SSD, los datos de los usuarios pueden conservarse durante aproximadamente un año en estado de inactividad).
Hasta ahí es bastante fácil de entender, pero no es la historia completa. El desgaste y el rendimiento de la SSD dependen tanto de la naturaleza de la carga de trabajo presentada como actividad de E/S del ordenador host, de la cantidad de datos “estáticos” almacenados en el ordenador (o de la cantidad de espacio libre), como de cuánto tiempo llevan almacenados los datos. A medida que cambien estas variables, el rendimiento cambiará y también el ritmo de desgaste.

Y hay razones físicas que explican este hecho. El almacenamiento en las flash NAND se organiza en lo que los ingenieros de SSD denominan páginas y bloques. Un bloque de flash NAND puede contener cientos de páginas, y una página contiene 16 kB de datos, en la mayoría de las configuraciones. Cuando un bloque NAND contiene datos, los datos nuevos no se pueden escribir simplemente sobre los datos actuales. El bloque debe pasar primero por un paso de borrado para estar listo para recibir datos nuevos. Sin embargo, aunque una memoria flash NAND permita escribir una página a la vez, solo se puede borrar un bloque a la vez. Todas estas complicaciones implican que el firmware de la SSD gestiona constantemente las ubicaciones físicas de los datos almacenados y reorganiza los datos para un uso más eficiente de las páginas y los bloques. Este movimiento adicional de datos almacenados significa que la cantidad de datos escritos físicamente en la memoria flash NAND es un múltiplo de la cantidad de datos pasados a la SSD desde el ordenador host.

Los ingenieros describen la relación entre la cantidad de datos escritos en la memoria flash NAND y la cantidad de datos escritos desde el ordenador host a la SSD usando el término factor de amplificación de escritura (WAF). Un sistema de almacenamiento perfecto e idealizado tendría un WAF de exactamente 1,0. En las SSD reales utilizadas para sistemas operativos de sobremesa como Windows y MacOS, un WAF típico estará situado entre 2 y 4. Esto significa que la SSD escribe entre dos y cuatro veces más datos de los que cabría esperar si los datos solo los escribiera el ordenador host.

Suena mal, pero los ingenieros de SSD cuentan con esta carga de trabajo de escritura adicional al diseñar las SSD y el firmware de la SSD. Un valor WAF situado en ese margen seguirá permitiendo al usuario disfrutar de una vida útil prolongada de su SSD.

A pesar del buen diseño de una SSD, a veces el WAF puede ser más alto de lo esperado o de un valor típico. Y esto, como se ha dicho antes, depende mucho de la carga de trabajo. La carga de trabajo de la mayoría de usuarios de ordenadores es algo que cambiará significativamente con el tiempo. A veces, la carga de trabajo es pesada, y otras veces es bastante ligera. Estas son algunas de las situaciones que pueden causar un WAF más elevado:

• Cuando una unidad está llena o casi llena, las operaciones en segundo plano trabajan mucho más intensamente para garantizar que siempre haya espacio libre y que la SSD esté a punto para recibir datos nuevos. Si un desgaste alto es ya un problema porque la carga de trabajo diaria sigue siendo también alta aun estando la unidad llena, dejar algo de espacio sin usar puede ayudar, siempre que sea posible.  Además, una SSD más grande experimentará proporcionalmente menos desgaste con la misma carga de trabajo. Una unidad de 1000 GB durará el doble que una unidad de 500 GB, dadas las mismas condiciones de trabajo y funcionamiento.
  
• Las transferencias de archivos pequeños pueden causar un WAF más alto. Una alta frecuencia de copia, eliminación y manipulación de grandes cantidades de archivos de pequeño tamaño, como archivos de imagen o de texto, puede aumentar el WAF. Esto se debe a que cada archivo es solo una pequeña porción de un bloque NAND, por lo que es más probable que el firmware de la SSD acabe agregando y moviendo estas estructuras de datos pequeñas. Los archivos más grandes, como son los archivos de vídeo, tienen que moverse con menos frecuencia porque pueden llenar bloques enteros.
  

Aunque gran parte de lo que controla el WAF se esconde en los sistemas operativos y los sistemas de archivos, hay algunos elementos que pueden cambiar en función de lo que haga el usuario.

• A las SSD les “gustan” más las cargas de trabajo grandes y secuenciales que las cargas de trabajo pequeñas y aleatorias. En la vida real, esto significa que las SSD prefieren archivos grandes a muchos archivos pequeños que se eliminan o modifican con frecuencia.
  
• Dejar algo de espacio sin usar puede ayudar significativamente a la SSD a gestionar los datos almacenados de forma eficiente. Si una SSD muestra habitualmente un volumen ocupado del 90 % o más, sería buena idea borrar algunos archivos no utilizados o quizá considerar usar una SSD más grande.
  
• Por lo general, no se recomienda usar SSD domésticas en grandes matrices RAID, pero si se desea una implementación RAID de hardware, son preferibles grandes tamaños de transferencia. El detalle de la implementación se deja a discreción del usuario, pero una buena regla general es usar un tamaño de transferencia de 128 kB por el número de unidades físicas de la matriz. Estos cálculos no suelen ser necesarios en implementaciones RAID de pequeña envergadura basadas en software como las que hay en un PC.
  

Windows® 10 está diseñado para operar las SSD de manera eficiente, pero el usuario final puede ayudar en este proceso. TRIM es una función importante que permite que las operaciones en segundo plano de la SSD funcionen de forma eficiente y es capaz de minimizar el WAF descrito anteriormente. Windows ejecutará TRIM periódicamente, pero en algunas implementaciones es posible que no se ejecute con mucha frecuencia. El usuario puede activar TRIM para que se ejecute frecuentemente activando la característica Optimizar la unidad en Windows, como se indica a continuación:

En primer lugar, con una ventana abierta para Mi PC, haga clic con el botón derecho del ratón en la unidad SSD y seleccione Propiedades, como se muestra a continuación:

Con la ventana Propiedades abierta, seleccione la pestaña Herramientas y haga clic en Optimizar:

El menú Optimizar se muestra a continuación.  El usuario puede hacer clic en cualquier momento en Optimizar para ejecutar la función TRIM.  También en este menú, hay una opción para Activar la optimización programada, que ejecutará TRIM según una planificación determinada por el usuario.

Por último, en la ventana de planificación, el usuario puede seleccionar la casilla de verificación Ejecución programada y, a continuación, hacer clic en Elegir para seleccionar las SSD a optimizar.

Esto debería ayudar a mantener constante el rendimiento de la SSD y puede ayudar a minimizar el desgaste de la memoria flash NAND.