И хранят ценные файлы на флэшке длительное время считая, что с ними ничего не будет. Достаточно положить устройство в надежное сухое место. Но это далеко не так — файлы вообще не стоит хранить на флэшке.
Как и где хранить данные в течение долгого времени
В этой статье постараюсь рассказать максимально подробно о том, на каких накопителях хранение информации является надежным, а на каких — нет и каков срок хранения при разных условиях, где хранить данные, фотографии, документы и в каком виде это делать. Итак, наша цель — обеспечить сохранность и доступность данных в течение максимально возможного промежутка времени, хотя бы 100 лет.
Общие принципы хранения информации, продлевающие срок её жизни
Существуют наиболее общие принципы, которые применимы к любому типу информации, будь то фотографии, текст или файлы и способные увеличить вероятность успешного доступа к ней в будущем, среди них:
- Чем больше количество копий, тем вероятнее, что данные проживут дольше: книга, напечатанная миллионным тиражом, фотография, распечатанная в нескольких экземплярах для каждого родственника и сохраненная в цифровом виде на разных накопителях, скорее всего будут храниться и быть доступными долго.
- Следует избегать нестандартных способов хранения (во всяком случае, как единственного способа), экзотических и проприетарных форматов, языков (например, для документов лучше использовать ODF и TXT, а не DOCX и DOC).
- Хранить информацию следует в несжатых форматах и в незашифрованном виде — в противном случае, даже незначительное повреждение целостности данных может сделать всю информацию недоступной. Например, если требуется надолго сохранить медиа файлы, то для звука лучше будет WAV, для фотографий — несжатые RAW, TIFF и BMP, для видео — кадры без сжатия, DV, хотя это не вполне возможно в быту, учитывая объемы видео в данных форматах.
- Регулярная проверка целостности и доступности данных, повторное их сохранение с использованием новых появившихся способов и устройств.
Итак, с основными идеями, которые помогут нам оставить фото с телефона правнукам, разобрались, переходим к информации о различных накопителях.
Традиционные накопители и сроки сохранности информации на них
Наиболее распространенные способы хранения различного рода информации на сегодня — жесткие диски, Flash-накопители (SSD, USB флешки, карты памяти), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray) и не относящиеся к накопителям, но также служащие той же цели облачные хранилища (Dropbox, Яндекс Диск, Google Drive, OneDrive).
Какой из перечисленных способов является надежным способом сохранить данные? Предлагаю рассмотреть их по порядку (я веду речь лишь о бытовых способах: стримеры, например, учитывать не буду):
- Жесткие диски — традиционные HDD наиболее часто используются для хранения самых разных данных. При обычном использовании их средний срок службы 3-10 лет (такая разница обусловлена как внешними факторами, так и качеством устройства). При этом: если вы запишите информацию на жесткий диск, отключите его от компьютера и положите в ящик стола, то данные можно будет считать без ошибок в течение примерно того же промежутка времени. Сохранность данных на жестком диске в значительной степени зависит от внешних воздействий: любые, даже не сильные удары и встряхивания, в меньшей степени — магнитные поля, могут послужить причиной преждевременного выхода накопителя из строя.
- USBFlash,SSD — срок службы Flash накопителей в среднем около 5 лет. При этом, обычные флешки очень часто выходят из строя значительно раньше этого срока: достаточно одного статического разряда при подключении к компьютеру, чтобы данные стали недоступны. При условии записи важной информации и последующего отключения SSD или флешки для хранения, срок доступности данных составляет около 7-8 лет.
- CD,DVD,Blu-Ray — из всех перечисленных, оптические диски обеспечивает наибольший срок хранения данных, способный превышать 100 лет, однако с данным типом накопителей связано и наибольше количество нюансов (например, записанная вами DVD болванка, скорее всего проживет лишь пару лет), а потому он будет рассмотрен отдельно далее в этой статье.
- Облачные хранилища — срок хранения данных в облаках Google, Microsoft, Яндекс и других неизвестен. Скорее всего, будут храниться в течение долгого времени и пока это коммерчески оправдано для компании, предоставляющей услугу. Согласно лицензионным соглашениям (я прочитал два, для самых популярных хранилищ), ответственности за утрату данных эти компании не несут. Не стоит забывать о возможности потери своего аккаунта из-за действий злоумышленников и других непредвиденных обстоятельств (а их перечень действительно широк).
Итак, самым надежным и долговечным бытовым накопителем на данный момент времени является оптический компакт-диск (о чем я напишу подробно ниже). Однако, самые дешевые и удобные — это жесткие диски и облачные хранилища. Не следует пренебрегать какими-либо из этих способов, ведь их совместное использование повышает сохранность важных данных.
В результате при адекватном контроллере и заложенных в нем алгоритмах вероятность потери данных из-за утечек заряда в ячейках флеш-памяти сведена к минимуму.
Жесткие диски (HDD)
Как-то давно я уже рассказывал о том, что удаление файлов с жесткого диска фактически не уничтожает сохраненную в них информацию. Некоторые фанаты собирают жесткие диски от выброшенных компьютеров и «откапывают» на них много интересных вещей. Создается впечатление, что информация может храниться на HDD вечно. Единственный способ убедиться в полном стирании данных с жесткого диска – уничтожить его физически.
К сожалению, не все так радужно. Жесткий диск нельзя использовать в качестве устройства для неопределенно долгого хранения информации. Его работа зависит от нескольких движущихся частей. На оси вращаются «блины», над поверхностью которых перемещаются магнитные головки. Все, что имеет движущиеся части рано или поздно ломается.
При встряске HDD во время работы головка может поцарапать поверхность блина и на этом участке больше нельзя ни записать информацию, ни прочитать ее. Аналогичная ситуация может возникнуть при неожиданном отключении электропитания.
После продолжительного использования жесткого диска или попадания в жесткую «переделку» его лучше всего заменить. Так мы снижаем риск потери ценных данных.
В 2013 году компанией BackBlaze, предоставляющей услуги облачного хранения данных, было проанализировано 25 000 новых дисков. Она установила, что около 5% из них с высокой долей вероятности должны выйти из строя на протяжении ближайших 12 месяцев. Около 12% HDD должны были выйти из строя в течение четырех лет. Остальные имели все шансы переступить за 4-летний возраст в полном здравии.
Если вы не используете жесткий диск продолжительное время, то не надейтесь на сохранность данных, записанных на нем. Скопируйте информацию в более надежное место, и только после этого кладите привод на полку.
Дело в том, что в жестком диске для записи информации используется способность блина намагничиваться в заданных участках. А это означает, что любой сильный магнит может нанести серьезный вред нашим данным. Кроме того, намагниченность поверхности со временем падает за счет естественных процессов.
Когда диск находится в работе, то намагниченность поддерживается в операциях чтения или записи. Если вы все-таки решили воспользоваться внешним жестким диском для долговременного хранения информации – время от времени подключайте его к компьютеру и, например, запускайте антивирус или копируйте файлы с одного носителя на другой, а потом – обратно.
Твердотельные накопители (SSD)
О способности SSD долго хранить информацию мы знаем не много. Ведь это довольно молодая технология.
Здесь плюсом является отсутствие движущихся частей, как в жестком диске. А вместо намагничивающейся поверхности используются чипы флэш-памяти.
Это гарантирует сохранность информации на SSD, даже если его эксплуатировать в условиях самой жесткой тряски. Твердотельному накопителю не страшны и магниты.
Но в нем есть электронные компоненты, похожие на те, которые используются в HDD. Их поломка может сделать хранящиеся на диске данные недоступными. Известно, что SSD-накопители очень чувствительны к неожиданному отключению электричества. В результате могут возникнуть ошибки в сохраненных данных или накопитель выйдет из строя целиком.
Это, по большей части, теория. Реальную картину надежности хранения данных на SSD мы получим только через несколько лет.
Имеет смысл напомнить, что твердотельный накопители имею
т ограниченное число циклов чтения-записи. А это значит, что наступит такой момент, когда мы, при всем желании, не сможем записать на него очередной файл.
Для основной массы приводов количество циклов исчисляется несколькими тысячами. Некоторых это пугает, но на самом деле современные SSD могут проработать довольно долго. В отличие от жестких дисков, которые записывают данные в первый попавшийся свободный блок, SSD используют специальный алгоритм, который следит за тем, чтобы все ячейки использовались приблизительно одинаковое число раз.
Если вы ежедневно не записываете десятки гигабайт на свой диск, то пройдет несколько лет, прежде чем будет исчерпано отведенное количество циклов. Но даже если это произойдет, SSD превратится в устройство для считывания, но не для записи данных. То есть, все, что ранее было записано на нем, будет храниться неопределенно долго.
Если надежность и скорость работы стоят для вас на первом месте, то следует выбрать SSD вместо HDD. Почему мы все не перешли на твердотельные накопители? Да потому, что гигабайт на них обходится гораздо дороже.
Я бы не рекомендовал использовать SSD для долговременного хранения важных файлов.
Сколько времени они могут храниться на SSD без подачи питания определяется рядом факторов, включая количество пройденных циклов чтения-записи, тип используемой флэш-памяти и так далее. В отчете Dell от 2011 года сделан вывод, что этот срок может составлять от 3 месяцев до 10 лет.
Некоторые производители SSD собираются указывать срок хранения данных без подключения к сети в качестве одной из важных характеристик изделия и даже могут давать соответствующую гарантию. Между тем, технологическая ассоциация JEDEC установила 1-летний гарантированный срок сохранности данных в качестве промышленного стандарта для обычных твердотельный накопителей.
Флэш-память
У USB-флэшек и карт памяти, таких как SD, основные проблемы схожи с твердотельными накопителями. Здесь них нет движущихся частей, но количество циклов записи-чтения ограничивается 3—5 тысячами. Обычно в флэшках используются менее дорогие чипы, что делает их не такими надежными, как SSD.
И снова, трудно сказать что-то определенное по поводу гарантированного срока сохранности данных. Прежде чем будет дан обоснованный вывод, надо подождать еще хотя бы несколько лет.
Если вы используете флэшку по ее прямому назначению (для переноса файлов с одного устройства на другое), то она скорее выйдет из строя из-за физического повреждения (например, разрыва контакта на малюсенькой плате), разряда статического электричества, или будет банально потеряна. Она также может выйти из строя из-за внезапного выключения компьютера, к которому подключена. Поэтому у нас практически нет шанса дождаться исчерпания отведенных USB флэш-памяти циклов чтения-записи.
Поэтому USB-флэш накопители это не самый лучший вариант для хранения ценных архивов. Производитель Flashbay утверждает, что, теоретически, информация на них сохраняется 60—80 лет, но только в идеальных условиях. На самом деле этот срок гораздо короче.
Как и в случае с SSD, сохранность данных зависит от текущего состояния блоков памяти. Если вы хотите купить флэш-накопитель для длительного хранения информации, то планируйте, что будете использовать его только для этих целей. Не стоит полагаться на флэшку при ее активном использовании, постоянном записывании новых файлов и удалении старых.
У USB-флэшек и карт памяти, таких как SD, основные проблемы схожи с твердотельными накопителями. Здесь них нет движущихся частей, но количество циклов записи-чтения ограничивается 3—5 тысячами. Обычно в флэшках используются менее дорогие чипы, что делает их не такими надежными, как SSD.
Ячейка памяти
Одна ячейка памяти — один бит. Одна буква в тексте — 8 бит или 1 байт. Этот текст занимает примерно 6 тысяч байт, то есть, чтобы сохранить его на флешку, потребуется 48 тысяч ячеек памяти. Для нового эпизода Доктора Хауса в HD потребуется примерно 11 миллиардов ячеек памяти. Трудно представить себе, что они все легко поместятся на площади в 1 квадратный сантиметр.
Ячейка памяти — это транзистор. С двух сторон у него находится два полупроводника n-типа, у которых много свободных электронов, которые могут свободно двигаться, то есть переносить ток.
Между этими полупроводниками находится полупроводник p-типа, у которого, наоборот, недостаток электронов. Ток там переносится, соответственно, дырками от недостающих электронов.
Ток не может проходить между n-полупроводниками, потому что между ними находится p-проводник, а у них разный тип проводимости.
Но над p-полупроводником находится управляющий затвор. Это такой электрод, на который можно подать положительное или отрицательное напряжение. Если на него подать положительное напряжение, то он отодвинет дырки в p-полупроводнике и притянет электроны, поскольку противоположные заряды притягиваются.
Плавающий затвор окружен диэлектриком, чтобы электрончики с него не сбежали. Теоретически, ячейка памяти может хранить свое значение бесконечно, ну или по крайней мере десятки лет.
Получится так называемый n-переход, по которому может пройти электричество с одного полупроводника n-типа на другой и транзистор сможет проводить ток.
Между управляющим затвором и p-полупроводником есть металлическая пластинка — это плавающий затвор. Если ее зарядить отрицательно, то она будет мешать работе управляющего затвора, и транзистор не будет проводить ток вне зависимости от того, есть на управляющем затворе положительное напряжение или нет.
Как читаются данные
Чтобы проверить, что записано в ячейке памяти, ноль или единица, на управляющий затвор подают напряжение и проверяют, может ли идти по транзистору ток:
- — Если на управляющем затворе есть избыток электронов, то ток идти не будет, значит это единица.
- — Если на управляющеи затворе избытка электронов нет, то ток пойдет, значит это ноль.
Как записываются
Чтобы записать единичку в ячейку памяти, надо на плавающий затвор закинуть электронов. Но это не так-то просто сделать, потому что плавающий затвор окружен диэлектриком, который, как известно, не проводит ток.
Туннельный эффект — явление, возможное только в квантовой механике, когда, благодаря своим волновым свойствам, электрон перепрыгивает с одного места на другое. То есть он оказывается по ту сторону диэлектрика, не проходя через него. В классической механике такое невозможно.
Для того, чтобы поместить электроны в плавающий затвор, на управляющий затвор подают положительное напряжение — гораздо выше, чем при чтении. Часть проходящих электронов запрыгивают на плавающий затвор благодаря туннельному эффекту.
Стирание данных происходит точно так же, только вместо положительного напряжение на управляющий затвор подается отрицательное, и электроны спрыгивают с плавающего затвора.
К сожалению, не все так радужно. Жесткий диск нельзя использовать в качестве устройства для неопределенно долгого хранения информации. Его работа зависит от нескольких движущихся частей. На оси вращаются «блины», над поверхностью которых перемещаются магнитные головки. Все, что имеет движущиеся части рано или поздно ломается.
Как избежать потери флешкой данных?
Раз уж деградация неизбежна, необходимо соблюдать меры предосторожности. Следует довольно часто осуществлять резервное копирование важных данных. Техника, увы, несовершенна. Специалисты по восстановлению данных в некоторых случаях способны «вытянуть» информацию с поврежденного носителя, но это стоит дорого и потребует времени. Да и уверенности в том, что данные будут спасены нет и быть не может. Поэтому резервное копирование предпочтительнее.
Учитывая ограничения флеш-технологии, данные на этих накопителях не следует обновлять слишком часто. Для важных данных и приложений лучше использовать более надежную флеш-память, однослойную SLC.
Флешку следует извлекать по правилам и никогда не отключать ее в процессе чтения и записи данных. Необходимо избегать воздействия на флеш-накопитель высоких температур, повышенной влажности и давления.
