Halbleiterspeicher treiben Speicherarrays in neue Leistungsbereiche

Flash-SSDs könnten Enterprise-Festplatten ausmanövrieren

05.02.2009 | Autor / Redakteur: Jacob Gsoedl / Rainer Graefen

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Zuverlässigkeit: Bei NAND-Flash werden immer wieder Befürchtungen laut, die Hardware könne sich abnutzen. Eine Flash-Zelle erlaubt nur eine begrenzte Zahl an Schreibvorgängen, ehe sie unbrauchbar wird. „100.000 Lebenszyklen ist ein typischer Datenblattwert für eine SLC-Flash-Zelle. Faktisch sind jedoch erheblich mehr Schreibvorgänge möglich, ehe die Zelle abgenutzt ist,“ sagt Bob Wambach, leitender Direktor für das Symmetrix-Produktmarketing bei EMC.

Das ist besser als die Zahl der möglichen Schreibvorgänge bei MLC-Consumer-Flash, stellt aber immer noch eine Einschränkung dar. 100.000 Schreibvorgänge pro Flash-Zelle scheint wenig zu sein, doch Hersteller von Flash-Laufwerken wie STec geben auf ihre Laufwerke über drei Jahre Garantie und weisen höhere MTBF-Werte (zwei bis vier Millionen Stunden) als die Hersteller von Unternehmensfestplatten aus (meist eine Million Stunden).

Das ermöglichen eine Reihe von Techniken. So sitzt beispielsweise vor dem Flash-Speicher ein kleiner DRAM-Cache. Oder ausgeklügelte Algorithmen verteilen gleichmäßig die Schreibvorgänge über alle Zellenblöcke hinweg. Zudem werden die Laufwerke kontinuierlich überwacht und ausgefallene Blöcke ersetzt. So können NAND-Flash-Laufwerke auch die hohen Anforderungen von Großunternehmen erfüllen. Zudem setzen die Hersteller Solid-State-Laufwerke in RAID-Konfigurationen ein, um so die Gefahr eines Datenverlustes zu minimieren.

Leistungsunterschied zwischen Schreiben und Lesen: Die erheblich niedrigere Schreibleistung (verglichen mit der Leseleistung) von Flash-Zellen ist eine weitere Herausforderung. Die Beschränkungen hinsichtlich des Lebenszyklus einer Flash-Zelle und ihre niedrigere Schreibleistung hängen damit zusammen, wie Flash-Zellen beschrieben werden: Der Zugriff erfolgt blockweise. Um einen Block zu schreiben, werden die Zellen des Blocks geöffnet. Der vorhandene Inhalt wird gelöscht und anschließend werden die Zellen wieder geschlossen. Dieser komplizierte Vorgang bremst den Schreibvorgang aus.

Mit Tricks wie beispielsweise einem kleinen DRAM-Cache im Laufwerk versuchen die Hersteller von Flash-Laufwerken, diese Leistungslücke zwischen Lesen und Schreiben zu schließen. „Unsere Zeus-Laufwerke erlauben 18.000 Random-Schreib-IOPS und 52.000 Random-Lese-IOPS,“ erklärt Pat Wilkinson, Vizepräsident für Marketing und Business Development bei STec.

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Kosten: Gemessen in Euro pro Gigabyte sind Festplatten rund 20-mal billiger als Solid-State-Laufwerke. Nimmt man jedoch Euro pro I/O-Operationen als Vergleichswert, erweisen sich Solid-State-Laufwerke als kosteneffizienter.

Leistung: Solid-State-Laufwerke gewinnen bei der Leistung in allen Disziplinen gegen Festplatten: erheblich mehr I/O-Operationen, beträchtlich höherer Datendurchsatz, geringere Latenz.

Stromverbrauch: Gemessen in Operationen pro Watt verbrauchen SSDs sehr viel weniger Strom: rund 1.000 Operationen pro Watt bei SSDs im Vergleich zu fünf Operationen pro Watt bei Highend-Festplatten.

Zuverlässigkeit: Solid-State-Laufwerke sind weniger erprobt als Highend-Festplatten und nutzen sich schneller ab.

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