Longevidad de USB Flash y Nivelación de desgaste

Longevidad de USB Flash y Nivelación de desgaste

Creo que todos hemos oído hablar de que un puerto USB solo se puede usar un número limitado de veces. Algunos dicen que es 1.000, otros aseguran que es 100.000. La realidad es que es imposible saberlo con exactitud para un dispositivo específico. El ciclo de vida de una memoria USB está directamente relacionado con la calidad de la memoria flash… y esta varía de un modelo a otro. Dicho esto, podemos explicar la teoría y cómo prolongar la vida útil de las memorias USB. En su mayor parte, esto depende de dos factores: A) el tipo y calidad de la memoria, y B) la técnica de nivelación de desgaste.

Como resumen rápido, la memoria flash NAND de una USB puede ser SLC, MLC o TLC (celda única, multicapa o triple capa). Normalmente encontrarás MLC y, en su mayoría hoy en día, TLC en memorias USB. SLC aún existe, pero suele usarse en dispositivos de gama muy alta.

La nivelación de desgaste es una técnica que prolonga la vida útil de la memoria flash. Cada chip de memoria flash tiene segmentos (celdas) que pueden borrarse y reescribirse, pero después de un número determinado de ciclos de escritura/borrado, las celdas se vuelven inestables para un uso confiable.

La nivelación de desgaste es el algoritmo que utiliza el controlador interno para distribuir las operaciones de escritura y borrado de manera uniforme a través de todo el medio flash. Normalmente, la memoria flash soporta entre 3.000 y 5.000 ciclos de borrado/escritura por celda. Además, existen bloques especiales que pueden manejar hasta 100.000 escrituras. El controlador gestiona estos bloques para asignar las mejores celdas disponibles en cada ciclo, evitando usar repetidamente las mismas zonas.

Existen tres tipos de nivelación de desgaste:

1. Sin nivelación de desgaste: Un sistema de almacenamiento sin esta técnica no durará mucho si se escriben datos constantemente. El controlador asigna permanentemente direcciones lógicas a direcciones físicas, por lo que cada escritura debe leer, borrar, modificar y reescribir en la misma ubicación. Esto hace que ciertas zonas se desgasten muy rápido, dejando otras intactas. Cuando algunos bloques alcanzan su límite, la unidad deja de funcionar.

2. Nivelación dinámica de desgaste: Este fue el primer método desarrollado. Usa un mapa que vincula direcciones lógicas del host con direcciones físicas de la memoria flash. Cada vez que se sobrescriben datos, se actualiza el mapa para marcar el bloque original como inválido y asignar uno nuevo. Así, cada reescritura se hace en una ubicación distinta, distribuyendo el desgaste.

3. Nivelación estática de desgaste: Funciona igual que la dinámica, pero incluye bloques que normalmente no cambian (estáticos). Estos se mueven periódicamente para que también participen en el desgaste general. Este “efecto de rotación” permite que la unidad funcione hasta que la mayoría de los bloques estén cerca del final de su vida útil.

Además de estas tres técnicas, existen métodos adicionales para extender la vida de una memoria USB:

• Corrección de errores: Registra y marca bloques defectuosos para que no se vuelvan a usar.
• Fondo de reserva: Redirige escrituras a bloques de reserva si se encuentra uno defectuoso.
• Seguimiento de uso: Los bloques se administran en colas que priorizan los menos utilizados, distribuyendo uniformemente la carga de escritura.

Fuente: Wikipedia y Nexcopy Inc.