{"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\/it\/monitor-sd-card-health-of-raspberry-pi\/","title":{"rendered":"Tutto sulla salute della scheda SD su Raspberry Pi"},"content":{"rendered":"
\"Salute<\/figure>\n\n\n\n

La scheda SD \u00e8 - accanto all'alimentazione - un componente aggiuntivo critico del Raspberry Pi. Monitorare il suo stato di salute \u00e8 davvero importante per garantire un funzionamento regolare del sistema operativo Raspberry Pi e una buona esperienza utente. Questo articolo vi mostrer\u00e0 diversi modi per controllare e monitorare la salute della vostra scheda microSD.<\/p>\n\n\n\n

Innanzitutto, fornir\u00f2 una panoramica approfondita sul funzionamento delle schede di memoria, in modo che possiate comprendere le possibilit\u00e0 e i limiti del controllo dello stato di salute della vostra scheda SD.<\/p>\n\n\n\n

Poi spiegher\u00f2 come proteggere la scheda microSD riducendo i problemi comuni degli utenti di Raspberry Pi. Inoltre, esamineremo le migliori marche di schede microSD per Raspberry Pi che raccomandiamo.<\/p>\n\n\n\n

Se si vuole, si pu\u00f2 anche scendere pi\u00f9 in basso, per ottenere solo i comandi Linux per controllare lo stato attuale della scheda microSD.<\/p>\n\n\n\n

Nozioni di base: Dentro la scheda microSD<\/h2>\n\n\n
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\"Inneres
Immagine: Illustrazione dell'interno di una scheda SD. La scheda microSD ha una struttura simile. Fonte dell'immagine: CC-BY-SA Korpsvart<\/a>, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La scheda microSD contiene un chip di memoria flash (a sinistra dell'immagine), e un micro-controller (a destra dell'immagine, di solito basato su ARM).<\/p>\n\n\n\n

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

La memoria flash immagazzina informazioni \"intrappolare\" gli elettroni<\/strong>che vengono \"iniettati\" con alta tensione attraverso un non-conduttore in un cosiddetto cancello galleggiante<\/strong>(**). Gli elettroni fanno quindi parte di un transistor che pu\u00f2 permettere o meno il flusso di una corrente collegata, a seconda della carica del gate fluttuante. Teoricamente, non possono scorrere via, perch\u00e9 il gate flottante \u00e8 elettricamente isolato<\/strong>. Ci\u00f2 significa che le informazioni rimangono inalterate anche dopo l'interruzione dell'alimentazione di corrente.<\/p>\n\n\n\n

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Immagini: 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'informazione \u00e8 sempre letta tra la sorgente (S) e il drenaggio (D). Gli elettroni introdotti nel gate fluttuante aumentano per esempio la tensione di soglia del transistor, a partire dalla quale scorrerebbe la corrente. Il transistor si blocca quindi ad una tensione di lettura normale (non conduce).<\/p>\n\n\n\n

Per programmare il gate flottante sono necessarie tensioni elettriche significativamente pi\u00f9 elevate (ad esempio 10 V) rispetto al normale funzionamento in lettura (ad esempio 3,3 V). A tal fine, anche il gate di controllo (V1\/V2\/V3) svolge un ruolo fondamentale.<\/p>\n\n\n\n

Per cancellare tutto, il gate di controllo spinge gli elettroni fuori dal gate flottante applicando una tensione negativa elevata.<\/p>\n\n\n\n

I componenti NAND flash usati nelle schede microSD raggruppano i singoli transistor di memoria in pagine, e diverse pagine in blocchi. Una pagina ha tra 512 e 8192 byte, un blocco pu\u00f2 contenere fino a 256 pagine (quindi un totale di 2048 kB con 8kB di pagina).<\/p>\n\n\n\n

La scrittura (per un \"1\" logico) pu\u00f2 essere eseguita in senso bit o almeno in senso byte\/parola. La cancellazione (per uno \"0\" logico) pu\u00f2 essere eseguita solo in senso orario. Se ci sono informazioni non modificate, devono essere programmate di nuovo.<\/p>\n\n\n\n

Le memorie flash hanno una durata limitata a causa della programmazione e della cancellazione, che si calcola in cicli di cancellazione.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

La ragione della durata limitata \u00e8 il danneggiamento dello strato di ossido isolante, che protegge il gate flottante dalle perdite di carica, causato dalle alte tensioni. Non appena questo strato diventa conduttivo, la cella di memoria non pu\u00f2 pi\u00f9 contenere informazioni.<\/p>\n\n\n\n

Accanto: Celle di memoria a pi\u00f9 livelli<\/h3>\n\n\n\n

Inizialmente, c'erano solo due stati di carica (1 bit di informazione<\/strong>) per cella di memoria. Ora, grazie a diverse porte flottanti per transistor, le celle di memoria multilivello memorizzano diversi stati di carica e quindi diversi bit per transistor di memoria. Durante la lettura, il sistema valuta come la corrente applicata viene condotta in modo diverso dal transistor.<\/p>\n\n\n\n

Da un lato, questo permette di aumentare significativamente la densit\u00e0 delle celle di memoria, ma dall'altro, la lettura \u00e8 pi\u00f9 lenta e le celle di memoria reagiscono molto pi\u00f9 sensibilmente con errori di bit alle perdite di carica. Con le celle a singolo livello, sono possibili da 100.000 a 1.000.000 di cicli di cancellazione in scrittura, con le TLC (celle a triplo livello con tre bit per cella di memoria) circa 1000 cicli di cancellazione in scrittura.<\/p>\n\n\n\n

Questa \u00e8 la ragione per cui le schede SD industriali hanno di solito densit\u00e0 di memoria pi\u00f9 basse e usano SLC (celle a livello singolo), per una migliore integrit\u00e0 dei dati.<\/strong>.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Il controllore<\/h3>\n\n\n\n

Il compito del controllore \u00e8 di gestire il flash, e in particolare di eseguire livellamento dell'usura e correzione degli errori di lettura<\/strong>. Le prestazioni e la longevit\u00e0 della scheda microSD dipendono in modo decisivo dagli algoritmi utilizzati nel controller.<\/p>\n\n\n\n

La memoria flash non pu\u00f2 essere riscritta con la frequenza necessaria a causa del danneggiamento dello strato di ossido isolante delle porte fluttuanti come descritto sopra. Per evitare il danneggiamento di singole aree che vengono utilizzate con particolare frequenza, il controller varia l'allocazione fisica ai blocchi che possono essere indirizzati logicamente dal file system (= wear leveling).<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Questa variazione dell'allocazione fisica \u00e8 anche la ragione per cui il test di scrittura della scheda SD (scrivendo e leggendo con strumenti per blocchi danneggiati, ecc.) in realt\u00e0 non identificher\u00e0 i veri blocchi danneggiati e vi permetter\u00e0 di evitarli a livello di sistema operativo \/ file system! Solo il controller della memoria flash all'interno della scheda microSD sa a quale blocco viene scritto\/letto in un dato momento, e come discusso questo pu\u00f2 cambiare nel tempo.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

I blocchi difettosi (bad blocks) sono gi\u00e0 presenti nella memoria flash nuova di zecca. Questi blocchi difettosi sono marcati in un'area speciale della memoria flash.<\/p>\n\n\n\n

Le informazioni di correzione degli errori per i singoli blocchi sono anche gestite in modo che gli errori di lettura possano essere corretti dai checksum. Il controller aggiunge i blocchi con errori di lettura raggruppati alla lista dei blocchi difettosi, e sposta l'effettiva allocazione fisica del blocco logico.<\/p>\n\n\n\n

La scheda microSD ha tipicamente - a seconda del produttore - circa 10% di capacit\u00e0 di riserva per scambiare i blocchi cattivi con dei buoni \"blocchi di riserva\".<\/p>\n\n\n\n

Piccoli segreti sporchi: Problemi di memoria flash<\/h3>\n\n\n\n

La cancellazione \u00e8 solo in senso orario<\/h4>\n\n\n\n

I dati possono essere cancellati solo blocco per blocco. La cancellazione stressa le celle di memoria e accorcia la loro vita - vengono creati nuovi blocchi cattivi.<\/p>\n\n\n\n

Blocchi difettosi dalla fabbrica<\/h4>\n\n\n\n

Le memorie flash vengono gi\u00e0 spedite con blocchi difettosi. Nel corso del funzionamento, si aggiungono altri blocchi difettosi (bad blocks). Il controller cerca quindi di scrivere\/cancellare i blocchi nel modo pi\u00f9 uniforme possibile tramite il wear-leveling.<\/p>\n\n\n\n

MLC e TLC particolarmente sensibili<\/h4>\n\n\n\n

Le celle di memoria a celle multilivello (MLC) riducono il numero di cicli di cancellazione e quindi l'affidabilit\u00e0 a lungo termine.<\/p>\n\n\n\n

Leggere Disturbare<\/h4>\n\n\n\n

Un fenomeno non ancora menzionato da me, ma particolarmente perfido, \u00e8 Leggere Disturbare<\/strong>. Anche quando si legge solo dalla scheda, pu\u00f2 - solo leggendo - far s\u00ec che le celle di memoria vicine nello stesso blocco cambino la loro programmazione. La probabilit\u00e0 che questo accada aumenta bruscamente dopo alcune 100.000 letture.<\/p>\n\n\n\n

Per evitare Read Disturb, il controllore registra quindi il numero di accessi a un blocco per copiarlo tutto intero in una nuova posizione quando viene superata una soglia, e per cancellare il blocco originale. Dopo di che, il blocco pu\u00f2 essere riutilizzato di nuovo.<\/p>\n\n\n\n

Tutte queste sono cose che un controller deve compensare per poter fingere di essere una \"scheda di memoria perfetta\" all'esterno, mentre sembra tutt'altro che perfetta all'interno!<\/p>\n\n\n\n

Ultimo ma non meno importante, i bit scritti dai raggi X potrebbero essere cancellati involontariamente. Qui, solo un design a prova di raggi X della scheda pu\u00f2 garantire che i dati rimangano intatti.<\/p>\n\n\n\n

Produttore e selezione di una buona carta<\/h2>\n\n\n\n

Sia il microcontrollore che il dispositivo flash e la scheda microSD finita possono provenire da produttori diversi: la scheda SD Panasonic nella foto di esempio \u00e8 dotata di flash Samsung. Il controller \u00e8 stato prodotto in Giappone.<\/p>\n\n\n\n

Ci sono quattro produttori che producono dispositivi NAND flash:<\/p>\n\n\n\n