{"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\/pt\/monitor-cartao-saude-de-framboesa-pi\/","title":{"rendered":"Tudo sobre a sa\u00fade do cart\u00e3o SD no Raspberry Pi"},"content":{"rendered":"
\"Estado<\/figure>\n\n\n\n

O cart\u00e3o SD \u00e9 - ao lado da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o - um componente adicional cr\u00edtico do Raspberry Pi. Monitorar a sua sa\u00fade \u00e9 realmente importante para garantir um bom funcionamento do seu sistema operacional Raspberry Pi, e uma boa experi\u00eancia para o usu\u00e1rio. Este artigo ir\u00e1 mostrar-lhe v\u00e1rias formas de verificar e monitorizar a sa\u00fade do seu cart\u00e3o microSD.<\/p>\n\n\n\n

Em primeiro lugar, vou dar uma vis\u00e3o geral aprofundada sobre o funcionamento dos cart\u00f5es de mem\u00f3ria, para que possa compreender as possibilidades e limita\u00e7\u00f5es de verificar o estado de sa\u00fade do seu cart\u00e3o SD.<\/p>\n\n\n\n

Em seguida, explicarei como proteger o seu cart\u00e3o microSD, reduzindo os problemas comuns que os utilizadores do Raspberry Pi enfrentam. Tamb\u00e9m falaremos sobre as melhores marcas de cart\u00f5es microSD para Raspberry Pi que recomendamos.<\/p>\n\n\n\n

Se quiser, tamb\u00e9m pode saltar mais abaixo, para obter apenas os comandos Linux para verificar o estado atual do cart\u00e3o microSD.<\/p>\n\n\n\n

No\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas: Dentro do cart\u00e3o microSD<\/h2>\n\n\n
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\"Um
Imagem: Ilustra\u00e7\u00e3o do interior de um cart\u00e3o SD. O cart\u00e3o microSD tem uma estrutura semelhante. Fonte da imagem: CC-BY-SA Korpsvart<\/a>Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

O cart\u00e3o microSD cont\u00e9m um chip de mem\u00f3ria flash (\u00e0 esquerda da imagem), e um micro-controlador (\u00e0 direita da imagem, geralmente baseado em ARM).<\/p>\n\n\n\n

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

A mem\u00f3ria flash armazena informa\u00e7\u00f5es por \"armadilhagem\" de el\u00e9trons<\/strong>que s\u00e3o \"injectados\" atrav\u00e9s de uma alta tens\u00e3o atrav\u00e9s de um n\u00e3o condutor, num port\u00e3o flutuante<\/strong>(**). Os electr\u00f5es fazem assim parte de um trans\u00edstor que pode ou n\u00e3o permitir o fluxo de uma corrente ligada, dependendo da carga da porta flutuante. Teoricamente, n\u00e3o podem fluir para longe, porque a porta flutuante est\u00e1 isolada electricamente<\/strong>. Isto significa que a informa\u00e7\u00e3o se mant\u00e9m mesmo depois de a alimenta\u00e7\u00e3o de corrente ser desligada.<\/p>\n\n\n\n

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Imagens: 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

A informa\u00e7\u00e3o \u00e9 sempre lida entre a fonte (S) e o dreno (D). Os electr\u00f5es introduzidos na porta flutuante aumentam, por exemplo, a tens\u00e3o limite do trans\u00edstor, a partir da qual a corrente fluiria. O transistor ent\u00e3o bloqueia a uma tens\u00e3o de leitura normal (n\u00e3o conduz).<\/p>\n\n\n\n

Para programar a porta flutuante, s\u00e3o necess\u00e1rias tens\u00f5es el\u00e9ctricas significativamente mais elevadas (por exemplo, 10 V) do que para a opera\u00e7\u00e3o de leitura normal (por exemplo, 3,3 V). Para tal, a porta de controlo (V1\/V2\/V3) desempenha um papel fundamental.<\/p>\n\n\n\n

Para apagar tudo, a porta de controlo conduz os electr\u00f5es para fora da porta flutuante aplicando uma tens\u00e3o negativa elevada.<\/p>\n\n\n\n

Os componentes NAND flash utilizados nos cart\u00f5es microSD agrupam os transistores de mem\u00f3ria individuais em p\u00e1ginas, e v\u00e1rias das p\u00e1ginas em blocos. Uma p\u00e1gina tem entre 512 e 8192 bytes, um bloco pode conter at\u00e9 256 p\u00e1ginas (portanto um total de 2048 kB com 8kB de tamanho de p\u00e1gina).<\/p>\n\n\n\n

A escrita (para um \"1\" l\u00f3gico) pode ser efectuada por bits ou, pelo menos, por bytes\/palavras. A elimina\u00e7\u00e3o (para um \"0\" l\u00f3gico) s\u00f3 pode ser efectuada no sentido dos blocos. Se houver alguma informa\u00e7\u00e3o inalterada, esta tem de ser programada novamente.<\/p>\n\n\n\n

As mem\u00f3rias flash t\u00eam um tempo de vida limitado devido \u00e0 programa\u00e7\u00e3o e ao apagamento, que calculamos em ciclos de apagamento.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

A raz\u00e3o para o tempo de vida limitado \u00e9 a danifica\u00e7\u00e3o da camada de \u00f3xido isolante, que protege a porta flutuante da fuga de carga, causada pelas altas tens\u00f5es. Assim que esta camada se torna condutora, a c\u00e9lula de mem\u00f3ria n\u00e3o consegue guardar mais informa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso: C\u00e9lulas de mem\u00f3ria multin\u00edveis<\/h3>\n\n\n\n

Inicialmente, havia apenas dois estados de carga (1 bit de informa\u00e7\u00e3o<\/strong>) por c\u00e9lula de mem\u00f3ria. Atualmente, gra\u00e7as a v\u00e1rias portas flutuantes por trans\u00edstor, as c\u00e9lulas de mem\u00f3ria multin\u00edvel armazenam diferentes estados de carga e, por conseguinte, v\u00e1rios bits por trans\u00edstor de mem\u00f3ria. Durante a leitura, o sistema avalia a forma como a corrente aplicada \u00e9 conduzida de forma diferente pelo trans\u00edstor.<\/p>\n\n\n\n

Por um lado, isto torna poss\u00edvel aumentar significativamente a densidade das c\u00e9lulas de mem\u00f3ria, mas por outro lado, a leitura \u00e9 mais lenta e as c\u00e9lulas de mem\u00f3ria reagem muito mais sensivelmente com erros de bit para carregar perdas. Com c\u00e9lulas de um n\u00edvel, s\u00e3o poss\u00edveis de 100.000 a 1.000.000 ciclos de escritura-erase, com TLCs (c\u00e9lulas de tr\u00eas n\u00edveis com tr\u00eas bits por c\u00e9lula de mem\u00f3ria) aproximadamente 1000 ciclos de escritura-erase.<\/p>\n\n\n\n

Esta \u00e9 a raz\u00e3o pela qual os cart\u00f5es SD industriais normalmente t\u00eam densidades de mem\u00f3ria mais baixas, e utilizam SLC (single level cells), para uma melhor integridade dos dados.<\/strong>.<\/span><\/p>\n\n\n\n

O Controlador<\/h3>\n\n\n\n

A tarefa do controlador \u00e9 gerir o flash e, em particular, executar nivelamento de desgaste e corre\u00e7\u00e3o de erros de leitura<\/strong>. O desempenho e a longevidade do cart\u00e3o microSD depende decisivamente dos algoritmos utilizados no controlador.<\/p>\n\n\n\n

A mem\u00f3ria flash n\u00e3o pode ser reescrita tantas vezes quanto necess\u00e1rio devido a danos na camada de \u00f3xido isolante dos port\u00f5es flutuantes, como descrito acima. Para evitar danos em \u00e1reas individuais que s\u00e3o utilizadas com particular frequ\u00eancia, o controlador varia a aloca\u00e7\u00e3o f\u00edsica aos blocos que podem ser endere\u00e7ados logicamente pelo sistema de arquivo (= nivelamento de desgaste).<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Esta varia\u00e7\u00e3o da aloca\u00e7\u00e3o f\u00edsica \u00e9 tamb\u00e9m a raz\u00e3o pela qual o teste de escrita e leitura do cart\u00e3o SD (escrevendo e lendo com ferramentas de blocos ruins, etc.) n\u00e3o identificar\u00e1 os blocos realmente ruins e permitir\u00e1 que voc\u00ea os evite no n\u00edvel do sistema operacional \/ sistema de arquivos! Somente o controlador de mem\u00f3ria flash dentro do cart\u00e3o microSD sabe qual bloco \u00e9 escrito para \/ lido a partir de qualquer momento, e como discutido isso pode mudar com o tempo.<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n

Os blocos defeituosos (blocos defeituosos) j\u00e1 est\u00e3o presentes na mem\u00f3ria flash novinha em folha. Estes blocos defeituosos est\u00e3o marcados em uma \u00e1rea especial da mem\u00f3ria flash.<\/p>\n\n\n\n

As informa\u00e7\u00f5es de corre\u00e7\u00e3o de erros para blocos individuais tamb\u00e9m s\u00e3o gerenciadas para que os erros de leitura possam ser corrigidos pelos checksums. O controlador adiciona blocos com erros de leitura agrupados \u00e0 lista de blocos ruins, e desloca a aloca\u00e7\u00e3o f\u00edsica real do bloco l\u00f3gico.<\/p>\n\n\n\n

O cart\u00e3o microSD normalmente tem - dependendo do fabricante - cerca de 10% de capacidade de reserva para trocar os blocos ruins com os bons \"blocos de reserva\".<\/p>\n\n\n\n

Pequenos segredos sujos: Problemas de mem\u00f3ria flash<\/h3>\n\n\n\n

A elimina\u00e7\u00e3o \u00e9 apenas em bloco<\/h4>\n\n\n\n

Os dados s\u00f3 podem ser apagados bloco a bloco. A elimina\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas de mem\u00f3ria pressiona as c\u00e9lulas e encurta a sua vida \u00fatil - s\u00e3o criados novos blocos maus.<\/p>\n\n\n\n

Blocos defeituosos da f\u00e1brica<\/h4>\n\n\n\n

As mem\u00f3rias flash j\u00e1 s\u00e3o enviadas com blocos defeituosos. No decorrer da opera\u00e7\u00e3o, outros blocos defeituosos (blocos defeituosos) s\u00e3o adicionados. O controlador, portanto, tenta escrever \/ apagar blocos o mais uniformemente poss\u00edvel, atrav\u00e9s do nivelamento por desgaste.<\/p>\n\n\n\n

MLC e TLC particularmente sens\u00edveis<\/h4>\n\n\n\n

As c\u00e9lulas de mem\u00f3ria multin\u00edveis (MLCs) reduzem o n\u00famero de ciclos de apagamento e, portanto, a confiabilidade a longo prazo.<\/p>\n\n\n\n

Ler Perturba\u00e7\u00e3o<\/h4>\n\n\n\n

Um fen\u00f3meno ainda n\u00e3o mencionado por mim, mas particularmente p\u00e9rfido, \u00e9 Ler Perturba\u00e7\u00e3o<\/strong>. Mesmo quando apenas lendo a partir do cart\u00e3o, pode - apenas por leitura - fazer com que as c\u00e9lulas de mem\u00f3ria vizinhas no mesmo bloco alterem a sua programa\u00e7\u00e3o. A probabilidade de isso acontecer aumenta acentuadamente depois de algumas 100.000 leituras.<\/p>\n\n\n\n

Para evitar a Perturba\u00e7\u00e3o de Leitura, o controlador registra o n\u00famero de acessos a um bloco para copi\u00e1-lo em uma pe\u00e7a para um novo local quando um limite \u00e9 excedido, e para apagar o bloco original. Depois disso, o bloco pode ser reutilizado novamente.<\/p>\n\n\n\n

Tudo isso s\u00e3o coisas que um controlador tem que compensar para fingir que \u00e9 um \"cart\u00e3o de mem\u00f3ria perfeito\" por fora, enquanto que por dentro parece tudo menos perfeito!<\/p>\n\n\n\n

Por \u00faltimo, mas n\u00e3o menos importante, peda\u00e7os escritos por raios X poderiam ser apagados sem inten\u00e7\u00e3o. Aqui, apenas um desenho do cart\u00e3o com raios X pode garantir que os dados permane\u00e7am intactos.<\/p>\n\n\n\n

Fabricante e sele\u00e7\u00e3o de um bom cart\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n

Tanto o microcontrolador como o dispositivo flash e o cart\u00e3o microSD acabado podem ser de fabricantes diferentes - o cart\u00e3o SD da Panasonic na foto de exemplo tem flash da Samsung. O controlador foi fabricado no Jap\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 quatro fabricantes que produzem dispositivos flash NAND:<\/p>\n\n\n\n