1. Introducción a los discos de
estado sólido
Adrián Nieto Pérez
Sistemas Operativos, Ingeniería Informática
Universidad de Málaga

2. Un poco de historia
• Primer S.S.D.(Solid-State Drive) en los años 50
– Basados en memoria DRAM
– Necesitan alimentación constante
• En 1995 aparece el primer SSD basado en memoria Flash
• A partir del año 2000 surge el concepto pendrive
• En 2007 el SSD empieza a ser una alternativa real.
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3. Radiografía de un SSD actual
OCZ Vertex 2 Pro, vista superior e inferior
3 | Internal use only

4. El interior de un SSD: La controladora
• Aspecto clave en el rendimiendo de un SSD
• Casi siempre independiente del fabricante del disco
• Encargadas de tareas clave
– ECC, mapeo de bloques invalidos, “saneo” del disco
– Gestión de la caché, acceso paralelo a celdas
– Encriptación
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5. El interior de un SSD: Celdas de memoria
• Basadas en DRAM
– Extremadamente rápidas
– Muy poco uso, muy suceptibles a fallo
• Basadas en NAND
– Dos formas de interpretar los datos, SLC y MLC
– Uso en todo tipos de dispositivos
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6. El Interior de un SSD: Memoria caché
• No todos los modelos poseen memoria caché externa
• Aparece frecuentemente en los discos SLC
• Caché basada en DRAM
• Incrementa enormemente el precio del SSD
• Sacrifica el espacio de una celda NAND
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7. El interior de un SSD: El súpercondensador
• No es necesario en discos SLC
• No aparece en los discos domésticos o low-cost
• Vital importancia en entornos críticos
• Evita corrupción de datos al perder la alimentación
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8. El rendimiento de un SSD
• Una NAND se lee a una velocidad entre 5 y 40MB/s
• Las celdas se acceden concurrentemente (striping)
• La latencia de lectura aleatoria de una celda oscila entre
25 y 50 µs
• Los “números” de un SSD dependen de la controladora y
de las celdas NAND
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9. La capacidad de un SSD
• El problema del borrado de las celdas MLC
• 8 - 25% de espacio no accesible
• La capacidad máxima depende de:
– Distancia de integración
– Número de chips NAND
– Form-Factor del disco
– Porcentaje de espacio reservado
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10. Longevidad de un SSD, ¿Un desastre?
• ¿Mito o realidad? Hagamos números
– Vida media de una celda MLC: 2·10⁴ ciclos de escritura
– Tasa de escritura secuencial: 175 MB/s
– Capacidad de un SSD media 64 GB
• Diferentes casos
– Peor caso: 42 días.
– Mejor caso: 10 años (duración de una celda NAND)
10 | Internal use only

11. Longevidad de un SSD, ¿Hay remedios?
• Garantizar que se escriben todas las celdas (wear-leveling)
• Enviar a la controladora los bloques en desuso (TRIM)
• Reducir las escrituras extra (write-amplification)
• Desactivar los planificadores de escritura (noop)
• Desactivar el archivo de intercambio
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12. Longevidad de un SSD, estimación real
• Un caso real:
OCZ Vertex 2 (firmware 1.29)
Capacidad total de la NAND 64 GB
Reportado al SO 54 GB (15% no mapeable)
Espacio libre tras instalar 35 GB
– Escribimos un 12% (10% datos, 2% WA) del disco cada día.
– En 5 días se habrá completado un ciclo completo de escritura
– Necesitamos 136 años para completar la vida de las celdas
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13. ¿Por qué necesitas un SSD?
El día a día de un informático
Tiempo (en segundos) en cargar después de arrancar Photoshop, WoW y Firefox
WD VelociRaptor
OCZ Vertex 2
0 5 10 15 20 25 30 35
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14. Pruebas de rendimiento
• Un SSD de gama media es un 49% más veloz que el disco
duro magnético más rapido
Prueba OCZ Vertex 2 WD VelociRaptor
PC Mark Vantage – Prueba general (puntos) 17103 11564
IOMeter – 4k Lectura aleatoria (MB/s) 52 0.6
IOMeter – 4k Escritura aleatoria (MB/s) 51.4 1.7
IOMeter – 2MB Lectura secuencial (MB/s) 265.5 145.3
IOMeter - 2MB Escritura secuencial (MB/s) 251.9 143.9
Operaciones E/S aleatorias por segundo 250 111
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15. Ventajas de un SSD
• Rendimiento excelente
• Ausencia de partes mecánicas
– Funcionamiento en absoluto silencio
– Mejor tiempo entre fallos
– Más resistente a uso en ambiente hostil
– Rendimiento determinista
• Seguridad
– Encriptación transparente al usuario de los datos
– Borrado irrecuperable de los datos
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16. Desventajas de un SSD
• Coste por GB elevado
• Imposibilidad de recuperar datos tras un accidente grave
• La duracción de las celdas es inversamente proporcional a
la distancia de integración
• Corrupción de datos por pérdida de energía
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17. Conclusiones y preguntas
• ¿Merece la pena un SSD?
• ¿Debo esperar para comprar un SSD?
• ¿Qué nos depara el futuro?
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18. Webgrafía
• www.anandtech.com
– The SSD Anthology
– The SSD Relapse
– Understanding Sandforce, not all drives are equal
– Vertex 2 Pro Review
– Anandtech Bench Library
• www.wikipedia.com
– Solid-State Drive
– Write Amplification
– Trim Command
• www.storagesearch.com
– SSD Power is going down!
– Can you trust flash SSDs specs & benchmarks?
– Endurance in flash SSDs
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