{"id":504,"date":"2020-12-06T08:52:36","date_gmt":"2020-12-06T08:52:36","guid":{"rendered":"https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/?p=504"},"modified":"2023-11-13T11:42:54","modified_gmt":"2023-11-13T11:42:54","slug":"monitor-sd-card-health-of-raspberry-pi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/fr\/monitor-sd-card-health-of-raspberry-pi\/","title":{"rendered":"Tout sur la sant\u00e9 des cartes SD sur le Raspberry Pi"},"content":{"rendered":"
\"Sant\u00e9<\/figure>\n\n\n\n

La carte SD est, avec l'alimentation \u00e9lectrique, un composant suppl\u00e9mentaire essentiel du Raspberry Pi. Il est tr\u00e8s important de surveiller son \u00e9tat de sant\u00e9 pour garantir le bon fonctionnement du syst\u00e8me d'exploitation de votre Raspberry Pi et une bonne exp\u00e9rience utilisateur. Cet article vous montrera plusieurs fa\u00e7ons de v\u00e9rifier et de surveiller la sant\u00e9 de votre carte microSD.<\/p>\n\n\n\n

Tout d'abord, je vais vous donner un aper\u00e7u d\u00e9taill\u00e9 du fonctionnement des cartes m\u00e9moire, afin que vous puissiez comprendre les possibilit\u00e9s et les limites de la v\u00e9rification de l'\u00e9tat de sant\u00e9 de votre carte SD.<\/p>\n\n\n\n

Ensuite, j'expliquerai comment prot\u00e9ger votre carte microSD en r\u00e9duisant les probl\u00e8mes courants rencontr\u00e9s par les utilisateurs de Raspberry Pi. Nous pr\u00e9senterons \u00e9galement les meilleures marques de cartes microSD pour Raspberry Pi que nous recommandons.<\/p>\n\n\n\n

Si vous le souhaitez, vous pouvez \u00e9galement passer plus bas, pour obtenir les commandes Linux permettant de v\u00e9rifier l'\u00e9tat actuel de la carte microSD.<\/p>\n\n\n\n

L'essentiel : L'int\u00e9rieur de la carte microSD<\/h2>\n\n\n
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\"Inneres
Image : Illustration de l'int\u00e9rieur d'une carte SD. La carte microSD a une structure similaire. Source de l'image : CC-BY-SA Korpsvart<\/a>, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La carte microSD contient une puce de m\u00e9moire flash (\u00e0 gauche de l'image), et un microcontr\u00f4leur (\u00e0 droite de l'image, g\u00e9n\u00e9ralement bas\u00e9 sur ARM).<\/p>\n\n\n\n

Flash<\/h3>\n\n\n\n

La m\u00e9moire flash stocke les informations en \"pi\u00e9geage\" des \u00e9lectrons<\/strong>qui sont \"inject\u00e9s\" \u00e0 l'aide d'une haute tension, \u00e0 travers un non-conducteur, dans ce que l'on appelle un \"syst\u00e8me\". grille flottante<\/strong>(**). Les \u00e9lectrons font donc partie d'un transistor qui permet ou non le passage d'un courant connect\u00e9, en fonction de la charge de la grille flottante. Th\u00e9oriquement, ils ne peuvent pas s'\u00e9couler, car la porte flottante est isol\u00e9e \u00e9lectriquement<\/strong>. Cela signifie que l'information reste en place m\u00eame apr\u00e8s la coupure de l'alimentation \u00e9lectrique.<\/p>\n\n\n\n

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Images : CC-BY-SA \u0414.\u0418\u043b\u044c\u0438\u043d Wikimedia Commons<\/a> \/  Jlochoap CC-0<\/a><\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n
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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

L'information est toujours lue entre la source (S) et le drain (D). Les \u00e9lectrons introduits dans la grille flottante augmentent par exemple la tension de seuil du transistor, \u00e0 partir de laquelle le courant circulerait. Le transistor se bloque alors \u00e0 une tension de lecture normale (il ne conduit pas).<\/p>\n\n\n\n

Pour la programmation de la porte flottante, des tensions \u00e9lectriques nettement plus \u00e9lev\u00e9es (par exemple 10 V) sont n\u00e9cessaires que pour l'op\u00e9ration de lecture normale (par exemple 3,3 V). Pour ce faire, la porte de contr\u00f4le (V1\/V2\/V3) joue un r\u00f4le essentiel.<\/p>\n\n\n\n

Pour tout effacer, la porte de contr\u00f4le chasse les \u00e9lectrons de la porte flottante en appliquant une tension n\u00e9gative \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Les composants flash NAND utilis\u00e9s dans les cartes microSD regroupent les diff\u00e9rents transistors de m\u00e9moire en pages, et plusieurs de ces pages en blocs. Une page comporte entre 512 et 8192 octets, un bloc peut contenir jusqu'\u00e0 256 pages (donc un total de 2048 kB avec une taille de page de 8kB).<\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9criture (pour un \"1\" logique) peut se faire par bit ou au moins par octet\/mot. L'effacement (pour un \"0\" logique) ne peut se faire que dans le sens des aiguilles d'une montre. S'il reste des informations non modifi\u00e9es, elles doivent \u00eatre programm\u00e9es \u00e0 nouveau.<\/p>\n\n\n\n

Les m\u00e9moires flash ont une dur\u00e9e de vie limit\u00e9e en raison de la programmation et de l'effacement, que nous calculons en cycles d'effacement.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

La raison de cette dur\u00e9e de vie limit\u00e9e est la d\u00e9t\u00e9rioration de la couche d'oxyde isolante, qui prot\u00e8ge la grille flottante contre les fuites de charge, caus\u00e9es par les hautes tensions. D\u00e8s que cette couche devient conductrice, la cellule de m\u00e9moire ne peut plus contenir d'informations.<\/p>\n\n\n\n

Aside : Cellules de m\u00e9moire \u00e0 plusieurs niveaux<\/h3>\n\n\n\n

Initialement, il n'y avait que deux \u00e9tats de charge (1 bit d'information<\/strong>) par cellule de m\u00e9moire. Aujourd'hui, gr\u00e2ce \u00e0 plusieurs portes flottantes par transistor, les cellules de m\u00e9moire \u00e0 plusieurs niveaux stockent diff\u00e9rents \u00e9tats de charge et donc plusieurs bits par transistor de m\u00e9moire. Lors de la lecture, le syst\u00e8me \u00e9value comment le courant appliqu\u00e9 est conduit diff\u00e9remment par le transistor.<\/p>\n\n\n\n

D'une part, cela permet d'augmenter sensiblement la densit\u00e9 des cellules de m\u00e9moire, mais d'autre part, la lecture est plus lente et les cellules de m\u00e9moire r\u00e9agissent de mani\u00e8re beaucoup plus sensible aux pertes de charge avec des erreurs de bits. Avec les cellules \u00e0 un niveau, 100 000 \u00e0 1 000 000 de cycles d'\u00e9criture-effacement sont possibles, avec les TLC (cellules \u00e0 trois niveaux avec trois bits par cellule de m\u00e9moire) environ 1000 cycles d'\u00e9criture-effacement.<\/p>\n\n\n\n

C'est la raison pour laquelle les cartes SD industrielles ont g\u00e9n\u00e9ralement des densit\u00e9s de m\u00e9moire plus faibles et utilisent des cellules \u00e0 niveau unique (SLC), pour une meilleure int\u00e9grit\u00e9 des donn\u00e9es.<\/strong>.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Le contr\u00f4leur<\/h3>\n\n\n\n

La t\u00e2che du contr\u00f4leur est de g\u00e9rer le flash, et en particulier d'effectuer nivellement de l'usure et correction des erreurs de lecture<\/strong>. Les performances et la long\u00e9vit\u00e9 de la carte microSD d\u00e9pendent de mani\u00e8re d\u00e9cisive des algorithmes utilis\u00e9s dans le contr\u00f4leur.<\/p>\n\n\n\n

La m\u00e9moire flash ne peut pas \u00eatre r\u00e9\u00e9crite aussi souvent que n\u00e9cessaire en raison de l'endommagement de la couche d'oxyde isolante des grilles flottantes comme d\u00e9crit ci-dessus. Pour \u00e9viter d'endommager les zones individuelles qui sont utilis\u00e9es particuli\u00e8rement fr\u00e9quemment, le contr\u00f4leur varie l'allocation physique aux blocs qui peuvent \u00eatre adress\u00e9s logiquement par le syst\u00e8me de fichiers (= wear leveling).<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Cette variation de l'allocation physique est \u00e9galement la raison pour laquelle le test en \u00e9criture de la carte SD (en \u00e9crivant et en lisant avec des outils de d\u00e9tection des blocs d\u00e9fectueux, etc.) n'identifiera pas les v\u00e9ritables blocs d\u00e9fectueux et vous permettra de les \u00e9viter au niveau du syst\u00e8me d'exploitation\/syst\u00e8me de fichiers ! Seul le contr\u00f4leur de m\u00e9moire flash \u00e0 l'int\u00e9rieur de la carte microSD sait quel bloc est \u00e9crit ou lu \u00e0 un moment donn\u00e9, et comme nous l'avons vu, cela peut changer avec le temps.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

Les blocs d\u00e9fectueux (bad blocks) sont d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9sents dans la m\u00e9moire flash neuve. Ces blocs d\u00e9fectueux sont marqu\u00e9s dans une zone sp\u00e9ciale de la m\u00e9moire flash.<\/p>\n\n\n\n

Les informations de correction d'erreur pour les blocs individuels sont \u00e9galement g\u00e9r\u00e9es afin que les erreurs de lecture puissent \u00eatre corrig\u00e9es par des sommes de contr\u00f4le. Le contr\u00f4leur ajoute les blocs pr\u00e9sentant des erreurs de lecture group\u00e9es \u00e0 la liste des blocs d\u00e9fectueux, et d\u00e9cale l'allocation physique r\u00e9elle du bloc logique.<\/p>\n\n\n\n

La carte microSD dispose g\u00e9n\u00e9ralement - selon le fabricant - d'une capacit\u00e9 de r\u00e9serve d'environ 10% pour remplacer les blocs d\u00e9fectueux par de bons \"blocs de r\u00e9serve\".<\/p>\n\n\n\n

De sales petits secrets : Probl\u00e8mes de m\u00e9moire flash<\/h3>\n\n\n\n

La suppression se fait uniquement dans le sens des blocs<\/h4>\n\n\n\n

Les donn\u00e9es ne peuvent \u00eatre effac\u00e9es que bloc par bloc. L'effacement sollicite les cellules de la m\u00e9moire et r\u00e9duit leur dur\u00e9e de vie - de nouveaux blocs d\u00e9fectueux sont cr\u00e9\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Blocs d\u00e9fectueux provenant de l'usine<\/h4>\n\n\n\n

Les m\u00e9moires flash sont d\u00e9j\u00e0 livr\u00e9es avec des blocs d\u00e9fectueux. Au cours du fonctionnement, d'autres blocs d\u00e9fectueux (bad blocks) sont ajout\u00e9s. Le contr\u00f4leur essaie donc d'\u00e9crire\/effacer des blocs aussi uniform\u00e9ment r\u00e9partis que possible par wear-leveling.<\/p>\n\n\n\n

MLC et TLC particuli\u00e8rement sensibles<\/h4>\n\n\n\n

Les cellules de m\u00e9moire \u00e0 cellules multi-niveaux (MLC) r\u00e9duisent le nombre de cycles d'effacement et donc la fiabilit\u00e9 \u00e0 long terme.<\/p>\n\n\n\n

Perturbation de la lecture<\/h4>\n\n\n\n

Un ph\u00e9nom\u00e8ne que je n'ai pas encore mentionn\u00e9, mais qui est particuli\u00e8rement perfide, est le suivant Perturbation de la lecture<\/strong>. M\u00eame s'il ne fait que lire la carte, il peut - par sa seule lecture - amener les cellules de m\u00e9moire voisines du m\u00eame bloc \u00e0 modifier leur programmation. La probabilit\u00e9 que cela se produise augmente fortement apr\u00e8s quelques 100 000 lectures.<\/p>\n\n\n\n

Pour \u00e9viter les perturbations de lecture, le contr\u00f4leur enregistre donc le nombre d'acc\u00e8s \u00e0 un bloc afin de le copier en un seul morceau \u00e0 un nouvel emplacement lorsqu'un seuil est d\u00e9pass\u00e9, et de supprimer le bloc original. Apr\u00e8s cela, le bloc peut \u00eatre r\u00e9utilis\u00e9 \u00e0 nouveau.<\/p>\n\n\n\n

Ce sont autant de choses qu'un contr\u00f4leur doit compenser pour nous faire croire qu'il s'agit d'une \"carte m\u00e9moire parfaite\" \u00e0 l'ext\u00e9rieur, alors qu'elle est tout sauf parfaite \u00e0 l'int\u00e9rieur !<\/p>\n\n\n\n

Enfin et surtout, les bits \u00e9crits par les rayons X peuvent \u00eatre effac\u00e9s involontairement. Dans ce cas, seule une conception de la carte s\u00e9curis\u00e9e contre les rayons X peut garantir que les donn\u00e9es restent intactes.<\/p>\n\n\n\n

Fabricant et s\u00e9lection d'une bonne carte<\/h2>\n\n\n\n

Le microcontr\u00f4leur, la m\u00e9moire flash et la carte microSD finie peuvent provenir de diff\u00e9rents fabricants - la carte SD Panasonic de la photo d'exemple est \u00e9quip\u00e9e d'une m\u00e9moire flash Samsung. Le contr\u00f4leur a \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9 au Japon.<\/p>\n\n\n\n

Quatre fabricants produisent des dispositifs flash NAND :<\/p>\n\n\n\n