ソリッドステートドライブは静かにそこに佇んでいる。洗練されたデザインで、エレガント。そして、どこか神秘的な雰囲気さえ漂っている。交換したハードドライブは分かりやすかった。プラッターが回転していることを示すかすかなハム音。読み書き動作中は静かな機械的なクリック音。時折デフラグして、ドライブのグルーミングをしていた。まさに良き時代だった。
さて？すべてが平和に見える。でも、SSDは時間の経過とともにパフォーマンスが低下する、寿命が驚くほど短い、故障したら大切なデータは消えてしまう、といった噂を耳にする。これは事実？それとも、脳みそが作り出した作り話？
ハイエンドSSDは、今日のコンピューターストレージの最高峰です。ハードドライブを捨てて最新のSSDモデルに乗り換えるのは、ゴーカートを捨ててF1マシンに飛び乗るようなものです。誇張ではありません。SSDは速度を4～5倍に向上させることができます。壊れる可能性のある機械部品がなく、騒音もゼロです。SSDは完璧なストレージメディアです。ただし、何か問題が起きるまでは。あるいは、関連する技術に関する確かな情報を探し出すまでは。
深い秘密が隠された高速ドライブ
SSDに関する曖昧な情報がこれほど多く聞かれる理由の一つは、主要コンポーネントの一つであるメモリコントローラを設計・製造する企業が、コカ・コーラがソーダの製法を守る以上に厳重に技術秘密を守っているからです。SSD市場は競争が激しく、収益性も高いのですが、プレーヤーはごくわずかです。
そして、入手可能な事実の中には恐ろしいものもあります。SSD の構築に使用されるストレージ メディアである SLC (シングル レベル セル) およびコンシューマー グレードの MLC (マルチ レベル セル) NAND メモリの読み取り/書き込み寿命を考えてみましょう。前者は通常 10 万サイクルの耐久性が評価されていますが、後者はわずか 1 万サイクルの耐久性しか評価されていません。安心してください。すべてのセルを消耗させるには、約 25 年間、毎日ドライブの全容量に書き込む必要があります。Samsung が出荷している最新の TLC (トリプル レベル セル) NAND は、書き込み回数がわずか数千回と評価されていますが、それでもドライブを使い切るには 10 年未満でドライブの全容量に書き込む必要があります。平均的なユーザーがこれに近づくことは決してないでしょう。
延命技術
コントローラがNANDセルに一度書き込みを行ってから、次の書き込みを行うというウェアレベリングと呼ばれる技術も、ドライブの寿命を延ばすのに役立ちます。ウェアレベリングにより、あるセルが高負荷状態にある間に、別のセルが未使用状態になることを防ぎます。最新のコントローラは、ディスクに書き込む前にデータをオンザフライで圧縮します。データ量が少なければ、摩耗も少なくなります。
寿命を延ばす最後の手段は、予備容量、つまりオーバープロビジョニングです。すべての NAND チップには、公表されている容量よりも多くのメモリ（約 4%）が搭載されています。これは、コントローラによる操作や、摩耗したセルや不良セルの交換に使用されます。他の SSD やメモリは一般に 2 の累乗の容量（128 GB、256 GB、512 GB など）で販売されているのに、一部の SSD が 120 GB や 240 GB などの丸められたサイズで販売されているのはなぜかと疑問に思ったことはありませんか。これは、多くのベンダーがドライブの耐用年数を延ばすために、さらに多くの NAND を確保しているためです。たとえば、240 GB のドライブは、実際には 256 GB のドライブで、16 GB がオーバープロビジョニング用に確保されています。
容量が大きいほどパフォーマンスが向上する
ハードドライブの場合、スピンドル回転数が速いほどドライブ速度も速くなります。キャッシュ容量も影響しますが、概ね10,000rpmのドライブは7,200rpmのドライブよりも高速で、7,200rpmのドライブは5,400rpmや4,800rpmのドライブよりも高速です。これは、比較検討をする際に分かりやすく直感的な指標となります。
SSDにはスピンドルはありませんが、容量に直接関連する比較指標があります。PCWorldのテストによると、256GB程度までは、コントローラーやNANDの種類など他の要素が同じであれば、容量の大きいドライブの方が容量の小さいドライブよりも高速であることが示されています。この理由を理解するには、SSDにデータが書き込まれる仕組みを理解する必要があります。
ハードドライブでは、データは基本的に単一のチャネルにシリアルに書き込まれます。ストリームは既存のデータによって中断されることもありますが、理想的にはすべてが整然と途切れることなく一列に書き込まれます。SSD内部では、データは複数のチャネルを通じて複数のNANDチップに同時に散発的に並列に書き込まれます。SSDのNANDチップの数が多いほど、書き込み/読み取りチャネルの数が増え、ドライブの速度が向上します。
Intelの最新525 mSATA（Mini-SATA）ドライブがその好例です。仕様書を見ると、30GBモデルは4Kオペレーション（読み書き）7,000回/秒、連続読み出し速度200MBps、240GBモデルは4Kオペレーション46,000回/秒、連続読み出し速度550MBpsと、どちらも同じ25nm NANDとSandForceコントローラを使用しているにもかかわらず、その性能が実証されています。
SSDの最適化は不要
最近まで、一般的なSATA 3Gbpsインターフェースはあらゆるタイプのストレージに適していました。最新のSATA 6Gbps SSDはSATA規格との下位互換性がありますが、そのパフォーマンスを最大限に発揮するにはSATA 6Gbpsインターフェースが必要です。私たちがテストした最速のSSDは既に5Gbpsに近い書き込み速度を実現しており、近い将来、SATA規格でさえも十分な速度ではなくなるでしょう。
一般的に、ソフトウェアユーティリティを使ってSSDを最適化することは不可能だと考えられています。データがドライブ全体に散在して書き込まれること、そして読み取り/書き込みヘッドがないため位置調整を気にする必要がないことを考えると、機械式ハードドライブ向けに開発された最適化手法はSSDには適用できないことは明らかです。実際、SSDがコンピューターのオペレーティングシステムにデータを提示する方法は、ドライブに保存される方法とは全く異なります。貴重な書き込みサイクルを無駄にしてSSDを最適化しようとするのは逆効果です。
TRIMがパフォーマンスの低下を防ぐ仕組み
SSDのパフォーマンスが徐々に低下していた時代がありました。これは、以前使用されたNANDセルへのデータの書き込みが2段階のプロセスであるためです。つまり、セルは再書き込みの前に消去される必要があります。書き込みパフォーマンスを向上させるために、SSDコントローラは使用済みのセルを非アクティブとしてマークし、一度も使用されていないセルにのみデータを書き込みます。しかし、すべてのセルが一度使用されると、コントローラはセルを消去してからでないと再び書き込みができないため、ドライブの書き込みパフォーマンスが低下します。
最近では、TRIMコマンド（大文字ですが、頭字語ではありません）が存在します。TRIMは、SSDのコントローラーに不要なデータを含む使用済みセルを事前に消去するよう指示するオペレーティングシステムのコマンドです。TRIMはWindows 7以降でサポートされており、SSDのパフォーマンスを長期間にわたって最高の状態に保つことができます。
故障したSSDからデータを復旧する
SSD、そしてソリッドステートストレージ全般は、バイナリ機能への不穏な傾向を持っています。SSDの故障は典型的には、ある瞬間は正常に動作していたのに、次の瞬間には完全に機能しなくなります。最新のドライブは、耐用年数が近づくと警告を発するはずですが、もし警告がポップアップ表示され、それを見ることができなかったらどうなるでしょうか？もちろん、解決策は事前にSSDをバックアップしておくことです。
しかし、一般的な認識とは異なり、故障したSSDからデータを復旧することは可能です。カリフォルニアに拠点を置くDriveSaversは、壊滅的な故障を経験したハードドライブからのデータ復旧で知られており、SSDに対しても同様のサービスを提供しています。故障の原因がコントローラにあるのかNAND自体にあるのかに関わらず、同社は完璧ではないものの、高い復旧率を誇っています。
その「死んだ」ドライブは、救助を待っているだけかもしれない
なぜこんなことが起こるのでしょうか？ハードウェアの故障のように見えるものが、実際にはファームウェアの故障であるケースは少なくありません。コントローラーが対処できない状況に遭遇し、フリーズしてしまうのです。コントローラーが故障している場合は、正しい型番が見つかれば交換できます。SSD用のメモリコントローラーを製造している企業はごくわずかだと言ったことを覚えていますか？実は、一部のSSDメーカーは、既製のコントローラーのように見えるコントローラーを使用していますが、実際には自社仕様に合わせて製造されているのです。
チップのはんだ付け除去は大変な作業です。私も自分でやったことがあるので、よく分かります。DriveSaversにはこの作業用のロボットがいます。そうでなければ、費用対効果の高い運用は絶対に不可能でしょう。同社はまた、NANDチップ自体からデータを復元できる独自の復旧ソフトウェアも開発しており、たとえチップが故障していたとしても復元可能です。DriveSaversの技術について尋ねたところ、担当者は当然ながら曖昧な返答をしましたが、要するに、故障したSSDからデータを復旧できる可能性があるということです。
SSDに関する最後のヒント
SSDは素晴らしいストレージデバイスですが、完璧ではなく、どれも同じではありません。無名のお買い得品は、低速なNANDと時代遅れのコントローラーを使用している可能性が高いため、思ったほどお得ではないかもしれません。慎重に購入しましょう。以下にいくつか追加のヒントをご紹介します。
- 予算内でできるだけ大容量のものを購入しましょう。256GBを超えるとメリットは急激に減少しますが、パフォーマンスは向上します。
- TRIMをネイティブにサポートしていないOSをお使いの場合は、メーカーのウェブサイトでガベージコレクションを強制するドライバーを確認してください。また、定期的に実行することで同じタスクを実行できるユーティリティも探すとよいでしょう。
- SSDはパソコンのOSとアプリケーションソフトウェアの保存に使用しましょう。動画やその他のデータのほとんどは、機械式のハードドライブに保存しましょう。ハードドライブはメディアのストリーミングに適しており、録画と再生の同時処理に適している場合が多いです。また、1ギガバイトあたりの価格も少なくとも10分の1以下です。
SSDは一見、エキゾチックで神秘的な存在に思えるかもしれません。しかも、それでもかなり高価です。しかし、従来の機械式ハードドライブに比べて、パフォーマンス面で大きな優位性があります。その秘密を知った今、この洗練されたストレージデバイスを賢く選び、家に持ち帰ったデバイスを丁寧に扱うことができるでしょう。
