Главное отличие SSD от традиционных жестких дисков (HDD) — это отсутствие движущихся компонентов: в них нет вращающихся пластин и головки чтения-записи, которая постоянно перемещается, поскольку все операции чтения и записи происходят внутри микросхем. В результате твердотельные диски на несколько порядков превосходят по быстродействию HDD — например, если время доступа у жестких дисков составляет несколько миллисекунд, то у SSD этот показатель не превышает 100 мкс. Твердотельные диски крайне выгодны с точки зрения скорости выборочного ввода-вывода, которая измеряется в единицах IOPS (input/output operations per second — число операций ввода-вывода в секунду) , поскольку один обеспечить до десятков тысяч IOPS, в то время как у самых быстрых на сегодняшний день жестких дисков с частотой вращения 15 тыс. об/мин число IOPS не превышает четырех сотен из-за того, что при выборочном обращении к записанным на пластине данным необходимо каждый раз менять положение головки чтения-записи.
Отсутствие механических компонентов, из-за которых жесткие диски чаще всего выходят из строя, также положительно влияет на надежность твердотельных дисков: как утверждают их производители, показатель средней наработки на отказ (MTBF) у этих изделий равен около 2 млн. ч, в то время как у самых надежных жестких дисков класса Enterprise, рассчитанных на работу в круглосуточном режиме, MTBF составляет примерно 1,2 млн. ч. Еще одно важное преимущество SSD, также вытекающее из отсутствия механических компонентов, — это более низкое энергопотребление. Как утверждают эксперты, в холостом режиме твердотельные диски потребляют всего лишь 5% энергии, необходимой скоростным жестким дискам, а при операциях чтения-записи — 15%.
Однако твердотельные диски намного дороже HDD. В расчете на один гигабайт емкости SSD сейчас стоят порядка 10—35 долл. , в то время как для самых скоростных винчестеров класса Enterprise (15 тыс. об/мин) этот показатель не превосходит 3 долл. , а для дисков SATA большой емкости составляет около 0,5 долл. В то же время снижение цен на SSD идет намного быстрее, чем на жесткие диски, и этот разрыв в стоимости постепенно сокращается. Кроме того, надо учитывать, что приложениям с интенсивным вводом-выводом требуются высокие показатели IOPS (в десятки тысяч) , и для обеспечения этого уровня необходимо десятки или даже сотни высокоскоростных жестких дисков, которые могут быть заполнены данными менее чем наполовину. Если же вместо такого большого массива жестких дисков использовать несколько SSD, то по стоимости это решение будет существенно выгоднее (не говоря уже о таких преимуществах, как уменьшение на порядок числа носителей, что означает резкое сокращение потребляемой электроэнергии и места, необходимого для системы хранения) .
Другой серьезный недостаток SSD — это ограниченный цикл перезаписи. Одноуровневая флэш-память NAND SLC, применяемая в современных твердотельных дисках корпоративного класса выдержать не более 100 тыс. операций чтения (у используемых в USB-накопителях более дешевой многоуровневой памяти NAND MLC максимальный цикл перезаписи — всего 5 тыс. операций и примерно в четыре раза меньше скорость записи) . Некоторые производители твердотельных дисков для повышения надежности применяют в своих продуктах механизм wear leaving, равномерно распределяющий операции записи по всем ячейкам диска и таким образом обеспечивающий их равномерный износ; с этого же механизма отмечаются непригодные для записи ячейки.
Кроме того, при перезаписи данных в ячейку флэш-памяти примерно полторы миллисекунды уходит на стирание записанных в нее старых данных, что также уменьшает скорость записи. Наконец, при последовательной записи больших блоков данных жесткие диски могут работать даже быстрее, чем твердотельные, поскольку им не надо тратить время на перемещение головок чтения-записи.
Отсутствие механических компонентов, из-за которых жесткие диски чаще всего выходят из строя, также положительно влияет на надежность твердотельных дисков: как утверждают их производители, показатель средней наработки на отказ (MTBF) у этих изделий равен около 2 млн. ч, в то время как у самых надежных жестких дисков класса Enterprise, рассчитанных на работу в круглосуточном режиме, MTBF составляет примерно 1,2 млн. ч. Еще одно важное преимущество SSD, также вытекающее из отсутствия механических компонентов, — это более низкое энергопотребление. Как утверждают эксперты, в холостом режиме твердотельные диски потребляют всего лишь 5% энергии, необходимой скоростным жестким дискам, а при операциях чтения-записи — 15%.
Однако твердотельные диски намного дороже HDD. В расчете на один гигабайт емкости SSD сейчас стоят порядка 10—35 долл. , в то время как для самых скоростных винчестеров класса Enterprise (15 тыс. об/мин) этот показатель не превосходит 3 долл. , а для дисков SATA большой емкости составляет около 0,5 долл. В то же время снижение цен на SSD идет намного быстрее, чем на жесткие диски, и этот разрыв в стоимости постепенно сокращается. Кроме того, надо учитывать, что приложениям с интенсивным вводом-выводом требуются высокие показатели IOPS (в десятки тысяч) , и для обеспечения этого уровня необходимо десятки или даже сотни высокоскоростных жестких дисков, которые могут быть заполнены данными менее чем наполовину. Если же вместо такого большого массива жестких дисков использовать несколько SSD, то по стоимости это решение будет существенно выгоднее (не говоря уже о таких преимуществах, как уменьшение на порядок числа носителей, что означает резкое сокращение потребляемой электроэнергии и места, необходимого для системы хранения) .
Другой серьезный недостаток SSD — это ограниченный цикл перезаписи. Одноуровневая флэш-память NAND SLC, применяемая в современных твердотельных дисках корпоративного класса выдержать не более 100 тыс. операций чтения (у используемых в USB-накопителях более дешевой многоуровневой памяти NAND MLC максимальный цикл перезаписи — всего 5 тыс. операций и примерно в четыре раза меньше скорость записи) . Некоторые производители твердотельных дисков для повышения надежности применяют в своих продуктах механизм wear leaving, равномерно распределяющий операции записи по всем ячейкам диска и таким образом обеспечивающий их равномерный износ; с этого же механизма отмечаются непригодные для записи ячейки.
Кроме того, при перезаписи данных в ячейку флэш-памяти примерно полторы миллисекунды уходит на стирание записанных в нее старых данных, что также уменьшает скорость записи. Наконец, при последовательной записи больших блоков данных жесткие диски могут работать даже быстрее, чем твердотельные, поскольку им не надо тратить время на перемещение головок чтения-записи.