Pourquoi mon SSD semble-t-il s’user prématurément ?

Depuis l’avènement des périphériques de stockage flash NAND, l’usure de la mémoire flash suscite une attention considérable. Pour résoudre ce problème, la plupart des fabricants de SSD ont inclus des attributs SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) pour surveiller l’usure d’un SSD, par rapport à la sa durée de vie théorique. Il s’agit généralement d’un attribut appelé « pourcentage de la durée de vie restante », ou parfois « pourcentage de la durée de vie utilisée ». Il est conseillé aux utilisateurs consultant cet attribut de commencer à envisager de remplacer leur SSD lorsque la valeur se rapproche de 0 % de la durée de vie restante. Mais que signifie cette valeur pendant le reste de la durée de vie utile du SSD ?  À quoi correspond une durée de vie restante de 90 %, ou de 50 % ?

Pour comprendre pourquoi nous disposons d’un indicateur d’usure, il est important de savoir ce qui entraîne l’usure des SSD. Au niveau le plus basique, l’usure est causée par l’écriture de données, lors de l’enregistrement de fichier, par exemple. Chaque fois qu’une cellule NAND est remplie avec une écriture, elle entraîne une usure minime. Au terme de très nombreuses écritures, la capacité de la cellule NAND à conserver les données pendant des périodes de temps importantes est réduite (à la fin de la durée de vie planifiée d’un SSD, les données utilisateur peuvent toujours être conservées pendant environ un an s’il n’est pas alimenté).
C’est assez simple à comprendre, mais ce n’est pas tout. L’usure et les performances des SSD dépendent toutes deux de la nature de la charge de travail, qui se caractérise par une activité d’E/S depuis et vers l’ordinateur hôte, de la quantité de données « statiques » stockées sur l’ordinateur (ou de l’espace disponible) et de la durée de stockage des données. Au fur et à mesure que ces variables évoluent, les performances et le rythme d’usure changent également.

Il existe des raisons physiques à cela. Le stockage flash NAND est organisé selon ce que les ingénieurs concevant les SSD appellent les pages et les blocs. Un bloc de mémoire flash NAND peut contenir des centaines de pages, et une page contient 16 ko de données, dans la plupart des configurations. Lorsqu’un bloc de NAND contient des données, les nouvelles données ne peuvent pas simplement être écrites sur les données déjà présentes. Le bloc doit d’abord passer par une étape d’effacement avant d’être prêt à recevoir de nouvelles données. Toutefois, bien que la mémoire flash NAND peut être écrite page par page, elle ne peut être effacée qu’un bloc à la fois. Toutes ces complications signifient que le firmware du SSD gère en permanence les emplacements physiques des données stockées et les réorganise pour une utilisation optimale des pages et des blocs. Ce mouvement supplémentaire des données stockées signifie que la quantité de données physiquement écrites sur la mémoire flash NAND est un multiple de la quantité de données transmises au SSD par l’ordinateur hôte.

Les ingénieurs décrivent le rapport entre la quantité de données écrites sur la mémoire flash NAND et la quantité de données écrites depuis l’ordinateur hôte vers le SSD à l’aide du terme « facteur d’amplification d’écriture » (WAF). Un système de stockage idéal disposerait d’un WAF égal à 1,0. Avec les SSD utilisés pour les systèmes d’exploitation d’ordinateurs de bureau tels que Windows et MacOS, le WAF type se situera entre 2 et 4. Cela signifie que le SSD écrit deux à quatre fois plus de données que prévu si les données n’étaient écrites que par l’ordinateur hôte.

Cela semble inquiétant, mais les ingénieurs prennent en compte cette charge de travail supplémentaire lors de la conception des SSD et de leur firmware. Les WAF de cette gamme garantiront tout de même aux utilisateurs une bonne longévité pour leur SSD.

Malgré des conceptions de SSD de meilleure qualité, le WAF peut parfois être plus élevé que prévu ou que la valeur type. Une fois de plus, cela dépend fortement de la charge de travail. Pour la plupart des utilisateurs d’ordinateurs de bureau, leur charge de travail changera considérablement au fil du temps. La charge de travail peut être parfois importante et parfois assez légère. Voici quelques facteurs susceptibles d’entraîner un WAF plus élevé :

• Lorsqu’un disque est plein ou presque plein, les opérations en arrière-plan sont beaucoup plus importantes pour s’assurer qu’il y a toujours de l’espace libre prêt à recevoir de nouvelles données. Si l’usure accrue est un problème, car la charge de travail quotidienne reste élevée, même lorsque le disque est plein, laisser un peu d’espace inutilisé peut s’avérer utile, dans la mesure du possible.  De plus, un SSD plus grand subira une usure proportionnellement inférieure avec la même charge de travail. Un disque de 1 000 Go durera deux fois plus longtemps qu’un disque de 500 Go, avec une charge de travail et des conditions de fonctionnement identiques.
  
• Les transferts de petits fichiers peuvent entraîner une augmentation du WAF. Une fréquence élevée de copie, de suppression et de manipulation d’un grand nombre de petits fichiers tels que des images ou des documents texte peut entraîner une augmentation du WAF. En effet, chaque fichier ne représente qu’une petite partie d’un bloc de NAND, ces petites structures de données sont donc plus susceptibles d’être agrégées et déplacées par le firmware du SSD. Les fichiers plus volumineux, tels que les fichiers vidéo, sont moins souvent déplacés, car ils peuvent remplir des blocs entiers.
  

Bien que la plupart des paramètres du WAF sont enfouis dans les systèmes d’exploitation et dans les systèmes de fichiers, certains éléments peuvent être modifiés par l’utilisateur.

• Les SSD préfèrent les grandes charges de travail séquentielles aux petites charges de travail aléatoires. Dans la vie réelle, cela signifie qu’ils préfèrent les fichiers volumineux à de nombreux petits fichiers qui sont supprimés ou modifiés fréquemment.
  
• Laisser un peu d’espace inutilisé peut grandement aider votre SSD à gérer efficacement les données stockées. Si un SSD est régulièrement rempli à 90 % ou plus, il est recommandé de supprimer certains fichiers inutilisés ou d’envisager d’utiliser un SSD plus volumineux.
  
• Il n’est généralement pas recommandé d’utiliser des SSD grand public dans les systèmes RAID volumineux, mais si une installation de ce type est nécessaire, les transferts de grande taille sont à privilégier. Le type de déploiement reste à la discrétion de l’utilisateur, mais il est recommandé d’opter pour des transferts de 128 ko, multiplié par le nombre de disques physiques dans le système RAID. Ces calculs ne sont généralement pas nécessaires pour les petits déploiements RAID logiciels sur un PC.
  

Windows® 10 est conçu pour faire fonctionner les SSD de manière efficace, mais l’utilisateur final peut faciliter ce processus. Le TRIM est une fonction importante qui permet aux opérations du SSD en arrière-plan de fonctionner efficacement et de minimiser le WAF mentionné ci-dessus. Windows exécutera la fonction TRIM régulièrement, mais dans certains déploiements, il est possible qu’elle ne fonctionne pas assez fréquemment. L’utilisateur peut déclencher TRIM pour qu’il s’exécute plus souvent en exécutant la fonctionnalité de Windows Optimiser le disque, en procédant comme suit :

Ouvrez la fenêtre Ce PC, puis effectuez un clic droit sur le SSD et sélectionnez Propriétés, comme illustré ci-dessous :

Une fois la fenêtre Propriétés ouverte, sélectionnez l’onglet Outils, puis cliquez sur Optimiser :

Le menu Optimiser est présenté ci-dessous.  À tout moment, l’utilisateur peut cliquer sur Optimiser pour exécuter la fonction TRIM.  Il existe également dans ce menu une option permettant d’activer l’optimisation planifiée, qui exécutera la fonction TRIM selon un planning déterminé par l’utilisateur.

Enfin, dans la fenêtre de planification, l’utilisateur peut cocher la case Exécution planifiée, puis cliquer sur Choisir pour sélectionner le ou les SSD souhaités.

Cette opération devrait permettre au SSD de conserver un niveau de performance satisfaisant et de minimiser l’usure de la mémoire flash NAND.