¿Por qué parece que mi SSD se desgasta prematuramente?

Desde la aparición de los dispositivos de almacenamiento flash NAND, el desgaste de la flash ha sido un problema al que se presta mucha atención. Para solucionar este problema, la mayoría de los fabricantes de unidades SSD han incluido atributos SMART (tecnología de autocontrol, análisis e informes) para realizar un monitoreo de la cantidad de uso que ha tenido la unidad SSD, en comparación con la vida útil prevista de la unidad. Normalmente, esto se registra como un atributo descrito como “porcentaje de vida útil restante”, o a veces, “porcentaje de vida útil utilizado”. Al supervisar este atributo, se aconseja al usuario que considere sustituir una unidad SSD cuando el contador se aproxime 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 entender por qué tenemos un indicador de desgaste, es importante conocer las causas del desgaste de la SSD. En el nivel más básico, el desgaste es causado por la escritura de datos, como por ejemplo, guardar archivos. Cada vez que se escribe una célula NAND, se produce una pequeña cantidad de desgaste. Con el tiempo, después de numerosas escrituras, la capacidad de la célula NAND para retener datos durante periodos de tiempo significativos se reduce (al final de la vida útil prevista de una SSD, los datos del usuario pueden seguir reteniéndose durante aproximadamente un año en un estado sin alimentación).
Eso es bastante sencillo de entender, pero ahí no acaba la historia. Tanto el desgaste como el rendimiento de las unidades SSD dependen de la naturaleza de la carga de trabajo que se presenta como actividad de entrada y salida de la computadora anfitriona, de la cantidad de datos “estáticos” que se almacenan en la computadora (o de la cantidad de espacio libre) y del tiempo que se hayan almacenado los datos. A medida que estas variables cambien, cambiará el rendimiento y el ritmo de desgaste.

Hay motivos físicos para ello. El almacenamiento flash NAND se organiza en lo que los ingenieros de las SSD llaman 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 nuevos datos no pueden escribirse simplemente sobre los datos actuales. El bloque debe pasar primero por una etapa de borrado antes de estar listo para recibir nuevos datos. Sin embargo, mientras que la memoria flash NAND se puede escribir una página a la vez, solo se puede borrar un bloque a la vez. Todas estas complicaciones hacen que el firmware de la SSD esté gestionando constantemente las ubicaciones físicas de los datos almacenados y reorganizando los datos para un uso más eficiente de las páginas y los bloques. Este movimiento adicional de los datos almacenados significa que el monto de los datos que se escriben físicamente en la memoria flash NAND es un múltiplo de la cantidad de datos que se transmiten a la unidad SSD desde la computadora anfitriona.

Los ingenieros describen la relación entre la cantidad de datos que se escriben en la memoria flash NAND y la cantidad de datos que se escriben desde la computadora anfitriona en la unidad SSD utilizando el término Factor de Amplificación de Escritura (Write Amplification Factor, WAF). Un sistema de almacenamiento perfecto e idóneo tendría un WAF de exactamente 1,0. En las unidades SSD reales utilizadas para sistemas operativos de escritorio como Windows y MacOS, un WAF típico estará en el rango de 2 a 4. Esto significa que la unidad SSD está escribiendo de dos a cuatro veces más datos de lo que se esperaría si los datos solo fueran escritos por la computadora anfitriona.

Eso suena mal, pero los ingenieros de las SSD tienen en cuenta esta carga de trabajo de escritura adicional al diseñar las SSD y el firmware de estas. El WAF en este rango todavía permitirá al usuario un buen tiempo de servicio de la SSD.

A pesar de los mejores diseños de SSD, a veces el WAF puede ser más alto de lo esperado o de lo habitual. De nuevo, esto depende en gran medida de la carga de trabajo. Para la mayoría de los usuarios de computadoras de escritorio, su carga de trabajo cambiará de forma importante con el tiempo. A veces, la carga de trabajo es intensa, otras veces es muy ligera. Estas son algunas condiciones que pueden causar un WAF más alto:

• Cuando una unidad está llena o casi llena, las operaciones en segundo plano trabajan mucho más para asegurarse de que siempre haya espacio libre para que esté lista para recibir datos nuevos. Si el aumento del desgaste es una preocupación porque la carga de trabajo diaria sigue siendo alta incluso cuando la unidad está llena, entonces dejar algo de espacio sin usar puede ayudar, siempre y cuando sea posible.  Además, una SSD más grande se desgastará proporcionalmente menos bajo la misma carga de trabajo. Una unidad de 1000 GB durará el doble que una de 500 GB, si la carga de trabajo y las condiciones de funcionamiento son idénticas.
  
• Las transferencias de archivos pequeños pueden causar un mayor WAF. La mayor frecuencia de copiado, borrado y manipulación de un gran número de archivos pequeños, como archivos de imagen o documentos de texto, puede provocar un aumento del WAF. Esto se debe a que cada archivo es solamente una pequeña porción de un bloque NAND, por lo que es más probable que estas pequeñas estructuras de datos sean agregadas y desplazadas por el firmware de la SSD. Los archivos más grandes, como los de video, necesitan ser movidos con menos frecuencia porque pueden llenar bloques enteros.
  

Aunque gran parte de lo que controla el WAF está en el interior de los sistemas operativos y los sistemas de archivos, hay algunos elementos que pueden cambiar en función de las entradas del usuario.

• Para las unidades SSD es preferible la carga de trabajo grande y secuencial en lugar de la carga de trabajo pequeña y aleatoria. Esto significa que, en la vida real, prefieren los archivos grandes a un gran número de archivos pequeños que se borran o modifican con frecuencia.
  
• Reservar algo de espacio sin utilizar puede ayudar significativamente a la SSD a gestionar los datos almacenados de forma eficiente. Si una unidad SSD se llena regularmente al 90 % o más, sería una buena idea eliminar algunos archivos que no se utilizan, o tal vez considerar el uso de una unidad SSD más grande.
  
• Normalmente, no se recomienda utilizar unidades SSD de consumo en conjuntos RAID de gran tamaño, pero si se desea una configuración de hardware-RAID de este tipo, se prefieren tamaños de transferencia grandes. La configuración exacta se deja a la discreción del usuario, pero una buena regla general es utilizar un tamaño de transferencia de 128 kB por el número de unidades físicas del conjunto. Estos cálculos no suelen ser necesarios en configuraciones pequeñas de RAID basadas en software dentro de un PC.
  

Windows® 10 está diseñado para que las unidades SSD funcionen de forma eficiente, pero el usuario final puede contribuir a este proceso. TRIM es una función importante que permite que las operaciones en segundo plano del SSD funcionen de forma eficiente, y puede minimizar el WAF del que hablamos anteriormente. Windows ejecutará TRIM periódicamente, pero en algunas configuraciones, puede que no se ejecute con mucha frecuencia. El usuario puede hacer que TRIM corra con frecuencia ejecutando la función de optimización de la unidad en Windows, de la siguiente manera:

Primero, con una ventana abierta para Mi PC, haga clic derecho en la unidad SSD y seleccione Propiedades, como se muestra a continuación:

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

A continuación se muestra el menú Optimizar.  En todo momento, el usuario puede hacer clic en Optimizar para ejecutar la función TRIM.  También en este menú, hay una opción para Activar la optimización programada, que ejecutará TRIM de acuerdo con un horario determinado por el usuario.

Por último, en la ventana de programación, el usuario puede seleccionar la casilla Ejecutar en un horario y, a continuación, hacer clic en Elegir para seleccionar las SSD de destino.

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