Qué ocurre cuando un SSD se llena al 90 % y por qué baja el rendimiento

Roger Casadejús Pérez
Full stack web developer y SEO + miembro del blueteam en ciberseguridad web

La evolución del almacenamiento en estado sólido

El almacenamiento en estado sólido ha experimentado un avance significativo en los últimos años. Sin embargo, a pesar de todos los desarrollos tecnológicos, persiste una ley física inmutable: un SSD saturado es un SSD lento. Este fenómeno se manifiesta de manera evidente cuando la unidad alcanza el 90% de su capacidad total.

El impacto del llenado al 90% en el rendimiento de los SSD

Cuando una unidad SSD se llena hasta el 90% de su capacidad, se activan mecanismos internos que afectan de manera drástica tanto la velocidad de escritura como la latencia del sistema operativo. Este comportamiento contrasta notablemente con el de los antiguos discos duros mecánicos, donde el llenado principalmente impactaba en la fragmentación de archivos.

La estructura de las celdas de memoria NAND

La problemática en los SSD modernos reside en la estructura de sus celdas de memoria NAND. A diferencia de los discos mecánicos, el controlador de un SSD no puede simplemente sobrescribir un espacio ocupado cuando se necesita escribir nuevos datos. En lugar de ello, debe realizar un ciclo de lectura, borrado y reescritura, lo que disminuye su capacidad de maniobra al tener poco espacio libre. Esta limitación se traduce en parones o retrasos en la apertura de archivos y aplicaciones.

La necesidad de evitar el llenado al 90%

Por lo tanto, evitar que un SSD se llene al 90% no es simplemente una recomendación, sino una necesidad técnica crucial para preservar la salud y el rendimiento del dispositivo.

El ciclo de escritura, lectura y borrado

Para comprender por qué un SSD sufre al llenarse, es esencial analizar su unidad mínima de operación. Los SSD escriben datos en lo que se denomina «páginas», pero solo pueden borrar datos en bloques que contienen múltiples páginas.

El proceso de llenado y la Amplificación de Escritura

Cuando el disco está vacío, el controlador puede escribir directamente en las páginas a máxima velocidad. Sin embargo, al alcanzar el 90% de capacidad, el controlador se enfrenta a una situación donde no hay bloques limpios disponibles para seguir escribiendo páginas. Este escenario provoca un fenómeno conocido como Amplificación de Escritura (WAF), en el cual el disco debe realizar varias operaciones complejas: leer un bloque entero que contiene datos antiguos y espacios vacíos, trasladar esos datos a otra ubicación, borrar el bloque y, finalmente, escribir los nuevos datos del usuario.

Las consecuencias del WAF en el rendimiento

El proceso descrito anteriormente, que anteriormente se realizaba en un solo paso (escribir una página), ahora se lleva a cabo en cuatro pasos, cada uno con su correspondiente demora. Esta secuencia de «limpieza» no solo consume ciclos de limpieza, sino también tiempo valioso, afectando significativamente el rendimiento del SSD.

Impacto en las velocidades de escritura

En una unidad SSD moderna, como el Samsung 990 Pro o las nuevas PCIe Gen 5, este retraso puede provocar que una velocidad de escritura teórica de 10.000 MB/s se reduzca a menos de 1.000 MB/s, lo que representa una disminución del rendimiento del 100% al 10%.

El desgaste de las celdas de memoria

Además de la pérdida de rendimiento, este proceso también implica un desgaste adicional para las celdas de memoria del SSD, ya que el disco realiza muchas más operaciones de las que los usuarios realmente solicitan.