SSDの劣化が早すぎるようです。どうしてでしょうか？
NANDフラッシュストレージデバイスの登場以来、フラッシュの消耗は大きな注目を集める問題となっています。この問題に対処するため、ほとんどのSSDメーカーは、SSDの使用量をドライブの予想寿命と比較して追跡するSelf-Monitoring and Reporting Technology（SMART）（自己監視、分析SSD、レポートテクノロジー）属性を採用しています。通常、これは「残存寿命の割合」または「使用寿命の割合」として記述される属性として記録されます。この属性を監視する際、カウンタが残り0%に近づき始めたら、SSDの交換を検討することをお勧めします。しかし、SSDの残りの耐用年数では、このカウンタは何を意味するのでしょうか？ 残りの寿命が90%、つまり50%であるというのはどういう意味ですか？
フラッシュ摩耗の原因は何ですか？
摩耗インジケーターがある理由を理解するには、SSDの摩耗の原因を知ることが重要です。最も基本的なレベルでは、摩耗の原因は、ファイルの保存など、データの書き込みにあります。NANDセルが書き込まれるたびに、わずかな摩耗が発生します。最終的に、多くの書き込みの後、NANDセルが長期間データを保持する能力が低下します（SSDの予定寿命が終わると、ユーザーデータは無電力状態で約1年間保持できます）。
それは理解できるほど簡単ですが、ストーリーが終わるところではありません。SSDの摩耗とパフォーマンスは、ホストコンピューターからのIOアクティビティとして表示されるワークロードの性質、コンピューターに保存される「静的」データの量（または空き容量）、およびデータの保存期間によって異なります。これらの変数が変化すると、パフォーマンスも変化し、摩耗のペースも変化します。
これには物理的な理由があります。NANDフラッシュストレージは、SSDエンジニアがページとブロックと呼ぶものに整理されています。NANDフラッシュのブロックには数百ページ、ページには16kBのデータが含まれ、ほとんどの構成で使用できます。NANDブロックにデータが含まれている場合、新しいデータを現在のデータに書き込むことはできません。ブロックは、新しいデータを受信する準備が整う前に、まず消去ステップを経る必要があります。ただし、NANDフラッシュは一度にページを書き込むことができますが、一度に消去できるのはブロックのみです。これらの複雑さはすべて、SSDファームウェアが保存されたデータの物理的な場所を常に管理し、ページとブロックを最も効率的に使用するためにデータを再配置していることを意味します。保存データのこの追加移動は、NANDフラッシュに物理的に書き込まれるデータ量が、ホストコンピューターからSSDに渡されるデータ量の約倍であることを意味します。
書き込み増幅係数（WAF）
エンジニアは、NANDフラッシュに書き込まれるデータ量と、ホストコンピューターからSSDに書き込まれるデータ量の比率を、Write Amplification Factor（WAF）という用語で説明します。完璧で理想化されたストレージシステムの場合、WAFはちょうど1.0になります。WindowsやMacOSなどのデスクトップオペレーティングシステムに使用される実際のSSDでは、一般的なWAFは2～4の範囲になります。つまり、SSDはホストコンピューターのみがデータを書き込んだ場合の2～4倍のデータを書き込んでいます。
悪そうに聞こえますが、SSDエンジニアは、SSDとSSDファームウェアを設計する際に、この追加の書き込みワークロードを考慮します。このレンジのWAFでは、SSDの長いサービス時間を確保できます。
WAFが高くなる原因は何ですか？
最高のSSD設計にもかかわらず、WAFは予想より高い場合や、一般的な場合も考えられます。繰り返しになりますが、これは非常にワークロードに依存します。ほとんどのデスクトップユーザーにとって、ワークロードは時間の経過とともに大きく変化します。ワークロードが重い場合もあれば、非常に軽い場合もあります。以下に、WAFの増加を引き起こす可能性のある条件をいくつか示します。
- ドライブが満杯またはほぼ満杯になると、バックグラウンド操作は、新しいデータを受信する準備が整うように、常に空き領域があることを確認するために、より激しく機能します。ドライブがいっぱいになっても日々の作業負荷が高いため、摩耗の増加が懸念される場合、可能であれば未使用スペースを残しておくと役立ちます。 また、SSDが大きいほど、同じワークロードでの摩耗SSDが比例的に少なくなります。1000GBドライブは、ワークロードと動作条件が同じであれば、500GBドライブの2倍の長さになります。
- ファイル転送が小さいほどWAFが高くなることがあります。画像ファイルやテキスト文書など、多数の小さなファイルのコピー、削除、操作の頻度が高いと、WAFが増加する可能性があります。これは、各ファイルがNANDブロックのごく一部であるため、これらの小さなデータ構造はSSDファームウェアによって集約され、移動される可能性がより高いためです。ビデオファイルのような大容量のファイルは、ブロック全体を埋めることができるため、移動頻度を減らす必要があります。
WAFを制御するものの多くはオペレーティングシステムやファイルシステム内に埋められていますが、ユーザー入力に基づいて変更できる項目があります。
- SSDは、大規模でシーケンシャルなワークロードの方が、小規模でランダムなワークロードよりも優れています。実際には、これは、頻繁に削除または変更される多くの小さなファイルよりも大きなファイルの方が好きであることを意味します。
- 未使用のスペースを残すことは、SSDが保存されたデータを効率的に管理するのに大いに役立ちます。SSDが定期的に90%以上いっぱいになっている場合は、未使用のファイルを削除するか、より大きなSSDの使用を検討することをお勧めします。
- 通常、コンシューマーグレードのSSDを大型RAIDアレイで使用することは推奨されませんが、そのようなハードウェアRAID実装が必要な場合は、大きな転送サイズが推奨されます。正確な実装はユーザーの裁量に委ねられますが、正しい目安として、アレイ内の物理ドライブの数の128kB倍の転送サイズを使用することです。このような計算は通常、PC内の小規模なソフトウェアベースのRAID実装では必要ありません。
TRIMの効率的な実行
Windows® 10はSSDを効率的に動作させるように設計されていますが、エンドユーザーはこのプロセスをサポートできます。TRIMは、SSDのバックグラウンド操作を効率的に動作させ、上述のWAFを最小限に抑える重要な機能です。Windowsは定期的にTRIMを実行しますが、一部の実装環境ではあまり頻繁に実行されない場合があります。Windowsでドライブ最適化機能を実行すると、TRIMをトリガーして頻繁に実行できます。
まず、マイPCのウィンドウが開いた状態で、SSDドライブを右クリックし、下図のようにプロパティを選択します。
プロパティウィンドウを開き、ツールタブを選択し、最適化をクリックします。
最適化メニューを以下に示します。 ユーザーはいつでも最適化をクリックしてTRIM機能を実行できます。 また、このメニューには、ユーザーが決定したスケジュールでTRIMを実行する、スケジュールされた最適化をオンにするオプションもあります。
最後に、スケジュールウィンドウで、ユーザーはスケジュールで実行するチェックボックスを選択してから、「選択」（対象とするSSDを選択）をクリックします。
これにより、SSDのパフォーマンスを一定に保ち、NANDフラッシュの摩耗を最小限に抑えることができます。
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