Không có phương tiện lưu trữ nào bền vĩnh viễn; mỗi loại hỏng theo một cơ chế khác nhau, nên câu trả lời đúng là kết hợp nhiều loại và chép sang phương tiện mới theo chu kỳ khoảng ba đến năm năm. Nếu chỉ chọn một: ổ cứng phù hợp cho dữ liệu dùng thường xuyên và sao lưu; ổ thể rắn (SSD), thẻ nhớ, USB không phù hợp để cất tủ không cấp điện trong nhiều năm; băng từ LTO bền nhất cho kho lớn khi được bảo quản đúng; đĩa quang loại ghi được chất lượng cao là lựa chọn bổ sung rẻ cho lượng dữ liệu nhỏ.
Các con số tuổi thọ in trên bao bì thường được đo trong điều kiện lý tưởng và ngoại suy bằng thử nghiệm lão hoá cấp tốc; thực tế phụ thuộc nhiệt độ, độ ẩm, cách dùng và lô sản xuất. Bài này giải thích cơ chế hỏng của từng loại, những gì dữ liệu công khai cho thấy, và chiến lược chọn phương tiện theo mục đích.
Ổ cứng cơ: hỏng cơ học và đường cong bồn tắm
Ổ cứng cơ (HDD) lưu dữ liệu dưới dạng vùng từ hoá trên đĩa quay hàng nghìn vòng mỗi phút, với đầu đọc bay trên bề mặt ở khoảng cách cỡ nanomet. Cơ chế hỏng chủ yếu là cơ học và điện tử: mòn ổ trục, đầu đọc va vào mặt đĩa khi rung hay rơi, hỏng mạch điều khiển, các vùng đĩa xuống cấp sinh “bad sector”. Từ tính của bản thân dữ liệu khá ổn định trong nhiều năm; ổ hỏng thường vì bộ phận cơ khí chứ không phải vì bit tự mất.
Tỷ lệ hỏng theo tuổi thường được mô tả bằng đường cong bồn tắm: cao trong giai đoạn đầu (lỗi sản xuất), thấp trong vài năm giữa, rồi tăng dần khi ổ già. Dữ liệu thực tế cho thấy bức tranh phức tạp hơn. Hai nghiên cứu công bố tại hội nghị FAST năm 2007 — một của Google (Pinheiro và cộng sự) trên quần thể hơn một trăm nghìn ổ, một của Schroeder và Gibson tại Đại học Carnegie Mellon — cho thấy tỷ lệ thay ổ hằng năm trong thực tế cao hơn đáng kể so với con số suy ra từ thông số MTTF của nhà sản xuất, và các chỉ báo SMART không đủ để dự đoán từng ổ sắp hỏng: nhiều ổ hỏng mà không có cảnh báo trước.
Một số nhà vận hành trung tâm dữ liệu, nổi bật là Backblaze, công bố định kỳ thống kê tỷ lệ hỏng theo dòng ổ; tỷ lệ hỏng năm thường ở mức khoảng một đến vài phần trăm, khác nhau đáng kể giữa các mẫu. Hàm ý cho người dùng: một ổ cứng gần như chắc chắn chạy được vài năm, nhưng xác suất hỏng không bằng không bất cứ năm nào, và ổ càng già càng nên thay. Ổ cứng cất tủ không dùng cũng có rủi ro: dầu bôi trơn ổ trục có thể đặc lại, động cơ có thể không khởi động sau thời gian dài. Nên cắm chạy và kiểm tra ít nhất mỗi năm.
SSD, thẻ nhớ, USB: điện tích rò rỉ khi không cấp điện
Cơ chế lưu trữ. Bộ nhớ flash NAND lưu mỗi bit (hoặc nhiều bit) dưới dạng điện tích bị bẫy trong ô nhớ. Qua thời gian, điện tích rò rỉ dần; khi mức điện tích lệch quá ngưỡng, bộ điều khiển không còn phân biệt được giá trị và dữ liệu bị lỗi. Khi được cấp điện thường xuyên, bộ điều khiển SSD tự làm mới và sửa lỗi; khi cất tủ, cơ chế này không chạy.
Ô nhớ càng mòn càng giữ dữ liệu kém. Mỗi lần ghi xoá làm lớp cách điện của ô nhớ mòn đi. Tiêu chuẩn JEDEC JESD218 cho SSD dùng cá nhân yêu cầu giữ dữ liệu một năm khi tắt nguồn ở 30°C — nhưng đó là đối với ổ đã dùng hết độ bền ghi danh định. Ổ mới, ít ghi giữ dữ liệu lâu hơn nhiều, nhưng không có cam kết cụ thể cho trường hợp đó.
Nhiệt độ quan trọng. Rò rỉ điện tích tăng nhanh theo nhiệt độ cất giữ. Một ổ SSD hay thẻ nhớ để trong xe hơi giữa trưa hè hoặc phòng không điều hoà là môi trường bất lợi.
Nhiều bit trên một ô thì nhạy hơn. Bộ nhớ lưu ba hoặc bốn bit mỗi ô (TLC, QLC) rẻ và dung lượng lớn, nhưng khoảng cách giữa các mức điện tích hẹp hơn, nên nhạy với rò rỉ hơn loại lưu một hai bit mỗi ô.
Thẻ nhớ và USB giá rẻ là rủi ro cao nhất. Chúng thường dùng chip flash chất lượng thấp, bộ điều khiển đơn giản, ít cơ chế sửa lỗi. Dùng để chuyển dữ liệu thì tốt; làm nơi lưu trữ duy nhất cho ảnh gia đình thì không.
Đĩa quang: rẻ, ngoại tuyến, nhưng chênh lệch chất lượng rất lớn
Đĩa CD, DVD, Blu-ray ép sẵn (loại phim, nhạc phát hành) có dữ liệu được dập vật lý vào lớp polycarbonate và phủ lớp kim loại phản xạ — khá bền nếu lớp phản xạ không bị ô xy hoá. Đĩa ghi được (CD-R, DVD-R) thì khác: dữ liệu được “đốt” vào một lớp thuốc nhuộm hữu cơ, và thuốc nhuộm này xuống cấp theo ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm. Chất lượng giữa các hãng và các lô chênh lệch rất lớn; nhiều người đã gặp đĩa DVD ghi đầu những năm 2000 không còn đọc được.
Đĩa ghi một lần dạng không dùng thuốc nhuộm hữu cơ — ví dụ dòng M-DISC, ghi bằng cách tạo thay đổi vật lý trong lớp vật liệu vô cơ — được quảng cáo với tuổi thọ rất dài. Một số thử nghiệm độc lập cho kết quả tốt hơn đĩa ghi thông thường dưới điều kiện lão hoá cấp tốc, nhưng con số hàng trăm, hàng nghìn năm là ngoại suy, không phải quan sát. Blu-ray ghi được loại vô cơ (một số dòng BD-R) cũng có đặc tính tương tự.
Điểm mạnh thật của đĩa quang là ngoại tuyến và ghi một lần: một khi đã ghi, mã độc không mã hoá được, người dùng không xoá nhầm được. Điểm yếu là dung lượng nhỏ so với nhu cầu hiện nay, và ổ đọc đĩa ngày càng hiếm trên máy tính mới — rủi ro lỗi thời thiết bị. Nếu dùng, hãy chọn đĩa chất lượng tốt, ghi tốc độ vừa phải, kiểm tra đọc lại sau khi ghi, cất đứng trong hộp, tránh nắng, và giữ một ổ đọc đĩa dự phòng.
Băng từ LTO: lựa chọn của các kho lưu trữ lớn
Có thể bất ngờ với nhiều người, nhưng băng từ vẫn là phương tiện chủ lực của các kho lưu trữ dữ liệu khổng lồ ở trung tâm dữ liệu, viện nghiên cứu, đài truyền hình. Chuẩn phổ biến nhất là LTO (Linear Tape-Open), do một liên minh các hãng công nghệ phát triển từ cuối thập niên 1990, đã đi qua nhiều thế hệ với dung lượng mỗi cuộn tăng dần lên mức hàng chục terabyte.
Ưu điểm của LTO cho lưu trữ dài hạn: chi phí mỗi terabyte thấp khi lượng dữ liệu lớn; cuộn băng nằm trên kệ không tiêu thụ điện và tự nhiên tách khỏi mạng, nên miễn nhiễm với mã độc khi không gắn vào ổ; nhà sản xuất công bố tuổi thọ lưu trữ hàng chục năm trong điều kiện bảo quản khuyến nghị; tỷ lệ lỗi bit không phát hiện được của băng thấp hơn ổ cứng tiêu dùng theo thông số. Băng cũng hỗ trợ chế độ ghi một lần (WORM) cho dữ liệu cần bất biến.
Nhược điểm cũng rõ: ổ đọc ghi đắt, nên chỉ kinh tế khi dữ liệu đủ lớn; truy cập tuần tự, chậm khi cần lấy một tệp lẻ; và quan trọng nhất với lưu trữ dài hạn, khả năng đọc ngược giữa các thế hệ có giới hạn. Các thế hệ đầu đọc được băng hai thế hệ trước; từ LTO-8 trở đi chỉ còn đọc được băng một thế hệ trước. Một cuộn băng có thể còn tốt sau hai mươi năm nhưng không còn ổ đọc nào chạy được. Kho lưu trữ dùng LTO vì vậy phải có kế hoạch chuyển dữ liệu sang thế hệ mới theo chu kỳ, bất kể băng cũ còn tốt.
So sánh theo mục đích sử dụng
Bảng tổng hợp dưới đây so sánh định tính; con số tuổi thọ cụ thể phụ thuộc sản phẩm và điều kiện, nên không ghi.
| Phương tiện | Cơ chế hỏng chính | Cất tủ không cấp điện | Phù hợp nhất cho |
|---|---|---|---|
| Ổ cứng cơ | Cơ học, mạch điện tử | Được vài năm, nên chạy kiểm tra hằng năm | Sao lưu tại chỗ, kho dữ liệu dùng thường xuyên |
| SSD | Rò rỉ điện tích, mòn ô nhớ | Không khuyến nghị cất lâu | Máy làm việc, hệ thống cần tốc độ |
| Thẻ nhớ, USB | Rò rỉ điện tích, chất lượng chip | Rủi ro cao | Chuyển dữ liệu tạm thời |
| Đĩa quang ghi được | Thuốc nhuộm xuống cấp; lỗi thời ổ đọc | Tuỳ chất lượng đĩa; loại vô cơ tốt hơn | Bản ngoại tuyến bất biến cho lượng nhỏ |
| Băng từ LTO | Môi trường bảo quản; lỗi thời thế hệ ổ đọc | Tốt nếu đúng nhiệt ẩm | Kho lưu trữ lớn, bản ngoại tuyến |
| Lưu trữ đám mây | Rủi ro tài khoản, nhà cung cấp, chi phí | Không áp dụng | Bản ở nơi khác, nhân bản địa lý |
Đám mây không phải một phương tiện vật lý mà là dịch vụ: nhà cung cấp lo phần cứng, nhân bản, kiểm tra toàn vẹn; bạn gánh rủi ro tài khoản, chính sách thay đổi và chi phí lấy dữ liệu ra, nhất là với tầng lưu trữ lạnh giá rẻ nhưng tính phí truy xuất. Hãy coi nó như một trong các bản sao, không phải bản duy nhất.
Chiến lược thực tế: làm mới phương tiện theo chu kỳ
Vì không phương tiện nào bền mãi, chiến lược đúng không phải là tìm phương tiện tốt nhất mà là tổ chức việc thay thế có kế hoạch:
- Đa dạng hoá: giữ ít nhất hai loại phương tiện khác cơ chế hỏng, ví dụ ổ cứng và đám mây, hoặc ổ cứng và băng từ hay đĩa quang.
- Ghi ngày đưa vào sử dụng: dán nhãn hoặc ghi trong sổ quản lý ngày mua, ngày bắt đầu dùng của mỗi ổ, đĩa, cuộn băng.
- Kiểm tra định kỳ: hằng năm cắm chạy ổ cất tủ, đọc thử, so giá trị kiểm tra tổng nếu có. Ổ báo lỗi SMART, có tiếng kêu lạ hay đọc chậm bất thường thì thay ngay, không chờ.
- Làm mới theo chu kỳ: sau khoảng ba đến năm năm, chép toàn bộ sang phương tiện mới, dung lượng lớn hơn. Việc chép đồng thời kiểm tra luôn dữ liệu cũ.
- Theo dõi lỗi thời giao diện: cổng kết nối, chuẩn giao tiếp, ổ đọc đĩa, thế hệ ổ băng. Chuyển dữ liệu trước khi thiết bị đọc trở nên khó kiếm.
- Bảo quản môi trường: mọi phương tiện đều thích mát, khô, ổn định, tránh từ trường mạnh và va đập. Tủ chống ẩm kiểu dùng cho máy ảnh là lựa chọn tốt ở khí hậu Việt Nam.
Ví dụ giả định cho một văn phòng: kho dữ liệu chính trên thiết bị lưu trữ mạng với các ổ cứng thay dần sau năm năm; bản sao trên đám mây; mỗi năm xuất một bộ hồ sơ đã khoá sổ ra đĩa quang loại tốt hoặc băng từ cất ngoại tuyến. Chi phí phương tiện thấp hơn nhiều so với công sức tổ chức, và chính sự đều đặn của lịch làm mới mới là thứ giữ dữ liệu sống qua nhiều thập kỷ.
Câu hỏi thường gặp
Ổ SSD bỏ ngăn kéo một năm có mất hết dữ liệu không?
Thường không mất hết, nhất là với ổ mới, ít ghi và cất nơi mát. Nhưng không có cam kết cụ thể cho tình huống này, và rủi ro tăng theo thời gian, nhiệt độ và độ mòn của ổ. Với dữ liệu quan trọng, không nên dùng SSD cất tủ làm bản lưu duy nhất.
Có nên tin con số MTBF hàng triệu giờ trên thông số ổ cứng?
MTBF là thống kê trên quần thể lớn trong giai đoạn đầu đời, không phải tuổi thọ của một ổ. Một triệu giờ không có nghĩa ổ chạy hơn một trăm năm. Dữ liệu thực tế từ trung tâm dữ liệu cho thấy tỷ lệ thay ổ cao hơn con số suy từ MTBF.
Ổ cứng gắn ngoài và ổ gắn trong khác nhau về độ bền không?
Bên trong thường là cùng loại ổ, nhưng ổ gắn ngoài hay chịu rủi ro va đập, rơi khi đang chạy, và bộ chuyển đổi cổng có thể hỏng. Ổ di động nên được cất cẩn thận, không di chuyển khi đang hoạt động, và tránh dựa vào một ổ duy nhất.
Ảnh trong điện thoại nên chuyển sang phương tiện nào để giữ lâu?
Kết hợp: đồng bộ lên một dịch vụ đám mây, chép định kỳ về máy tính có ổ cứng, và một ổ cứng rời cất ngoại tuyến cập nhật vài tháng một lần. Với bộ ảnh quan trọng nhất, có thể thêm một bản trên đĩa quang loại tốt.
RAID trên thiết bị lưu trữ mạng có thay việc làm mới ổ không?
Không. RAID giúp chạy tiếp khi một ổ hỏng, nhưng các ổ cùng tuổi thường hỏng gần nhau, và quá trình dựng lại tạo áp lực lên ổ còn lại. Vẫn cần theo dõi tuổi ổ, thay dần theo kế hoạch và có sao lưu tách biệt.
Phương tiện lưu trữ có bị ảnh hưởng bởi từ trường gia dụng hay máy soi sân bay không?
Máy soi hành lý dùng tia X, không ảnh hưởng đến ổ cứng, SSD hay thẻ nhớ ở mức thông thường. Từ trường của nam châm gia dụng cũng hiếm khi đủ mạnh để xoá ổ cứng hiện đại. Băng từ nhạy hơn và nên tránh để gần nam châm mạnh.