Apa itu SSD write cycle?
SSD write cycle (Siklus tulis SSD) adalah proses pemrograman data ke chip memori flash NAND dalam perangkat penyimpanan solid-state.
Blok data yang tersimpan di chip memori flash harus dihapus secara elektrik sebelum data baru bisa ditulis, atau diprogram, ke solid-state drive (SSD). Siklus tulis SSD juga dikenal sebagai siklus program/hapus (P/E cycle).
Saat SSD masih baru, semua bloknya dalam keadaan kosong. Data baru yang masuk langsung ditulis ke media flash. Setelah semua blok kosong terisi, SSD harus menghapus blok yang sebelumnya sudah diprogram untuk menyediakan ruang bagi data baru. Blok yang berisi data valid, tidak valid, atau tidak diperlukan akan disalin ke blok lain, sehingga blok lama bisa dihapus. Pengontrol SSD secara berkala menghapus blok yang tidak lagi digunakan dan mengembalikannya ke kumpulan blok kosong.
Proses latar belakang yang dilakukan SSD untuk membersihkan blok yang tidak diperlukan dan menyediakan ruang bagi data baru disebut garbage collection. Proses ini biasanya tidak terlihat oleh pengguna. Proses pemrograman ini sering disebut sebagai siklus tulis, bukan siklus tulis/hapus atau P/E cycle.
Mengapa Siklus Tulis Penting?
SSD berbasis flash NAND hanya dapat bertahan dalam jumlah siklus tulis yang terbatas (endurance). Proses program/hapus menyebabkan lapisan oksida yang menjebak elektron dalam sel memori NAND flash mengalami degradasi, sehingga SSD pada akhirnya akan menjadi tidak dapat diandalkan, aus, dan kehilangan kemampuannya dalam menyimpan data.
Jumlah siklus tulis, atau daya tahan SSD, bervariasi tergantung pada jenis sel memori NAND flash yang digunakan. SSD yang menyimpan satu bit data per sel, yang dikenal sebagai single-level cell (SLC) NAND flash, biasanya dapat bertahan hingga 100.000 siklus tulis. SSD yang menyimpan dua bit data per sel, dikenal sebagai multi-level cell (MLC) flash, biasanya bertahan hingga 10.000 siklus tulis dengan planar NAND dan hingga 35.000 siklus tulis dengan 3D NAND.
Daya tahan SSD yang menyimpan tiga bit data per sel, yang disebut triple-level cell (TLC) flash, bisa serendah 300 siklus tulis dengan planar NAND dan setinggi 3.000 siklus tulis dengan 3D NAND. Sedangkan NAND quadruple-level cell (QLC) mendukung sekitar 1.000 siklus tulis dengan 3D NAND.
Semakin banyak bit yang disimpan dalam satu sel memori NAND flash, semakin murah biaya per gigabyte SSD. Namun, ini juga berarti daya tahan dan keandalannya lebih rendah.
Masalah Umum dalam Siklus Tulis
Pabrikan SSD harus mengatasi berbagai tantangan untuk memastikan memori NAND flash dapat digunakan untuk menyimpan data secara andal dalam jangka waktu lama. Beberapa tantangan tersebut meliputi interferensi antar-sel ketika chip menjadi lebih kecil, kegagalan bit, kesalahan data, lambatnya proses penghapusan data, dan amplifikasi tulis.
Peningkatan daya tahan dan keandalan SSD dilakukan melalui mekanisme berbasis perangkat lunak pengontrol, seperti algoritma wear-leveling, buffering data eksternal, peningkatan kode koreksi kesalahan (ECC), manajemen kesalahan, kompresi data, overprovisioning, manajemen internal NAND yang lebih baik, dan umpan balik keausan blok. Berkat inovasi ini, SSD berbasis flash tidak cepat aus seperti yang dulu dikhawatirkan.
Vendor SSD umumnya menawarkan garansi yang menentukan jumlah maksimum penulisan perangkat per hari (DWPD) atau jumlah total terabyte yang dapat ditulis (TBW). DWPD mengacu pada berapa kali seluruh kapasitas SSD dapat ditimpa setiap hari selama masa garansi. TBW adalah jumlah total data yang dapat ditulis oleh SSD sebelum kemungkinan mengalami kegagalan. Vendor SSD dan sistem berbasis flash sering kali memberikan jaminan hingga lima tahun atau lebih untuk produk mereka.
Beberapa vendor juga mengklasifikasikan SSD berdasarkan jenis beban kerja aplikasi, seperti intensitas tulis, intensitas baca, atau penggunaan campuran. Beberapa perusahaan bahkan memungkinkan pelanggan memilih kombinasi daya tahan dan kapasitas optimal untuk kebutuhan mereka. Misalnya, pengguna yang mengoperasikan database dengan transaksi tinggi mungkin lebih memilih SSD dengan DWPD yang lebih besar meskipun kapasitasnya lebih kecil. Sebaliknya, pengguna dengan database yang jarang menulis data mungkin lebih memilih kapasitas lebih besar dengan DWPD lebih rendah.