8. SSDの書き換え制限と長寿命化する技術

SSDを構成するNAND型フラッシュメモリのセルは、制御ゲート、酸化膜、フローティングゲートからなるトランジスタです。制御ゲートに電圧がかけられると、酸化膜を通してフローティングゲートに電子が蓄えられ、その電荷の有無がビットのオン／オフを表します。酸化膜は電子が通過するたびに徐々に劣化し、数千回～数十万回繰り返すと、フローティングゲート上の電子を保持できなくなってしまいます。SSDの書き換え回数の限界はこの構造に由来します。

書き換え回数の限界といっても直ぐに使えなくなる心配はまったくありませんが、SSD資源を有効活用しつつ長寿命化するフラッシュストレージの技術を2つご紹介します。

1つ目はウェアレベリングです。データの書き込みが特定のブロックに集中しないように各ブロックに分散することで書き込み回数を平準化する技術です。ウェア（wear）はメモリのセルの摩耗を意味します。フラッシュストレージのコントローラが各ブロックの書き換え回数を管理し、書き込み先を回数の少ないブロックに変更します（動的ウェアレベリング）。また、有効なデータを保持していても書き換えがほぼ行われないブロックのデータを別のブロックに移動することで、書き換え回数の均等化を図ります（静的ウェアレベリング）。
2つ目はインライン方式の重複排除・圧縮機能です。データを書き込む前に重複を検出することで書き込み回数を減らし、寿命を延ばすものです。インライン方式ですので処理のオーバーヘッドを抑えたいワークロードで性能優先は重複排除を「無効」、容量効率優先は「有効」と業務ボリュームごとに設定できるフラッシュストレージもあります。

業務ボリュームごとに重複排除・圧縮を使い分け