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SSD-Geschwindigkeit: Diese Faktoren sollten Sie beachten

Um die tatsächliche Leistung von Solid State Disks (SSDs) zu bewerten, sollten Sie über IOPS und Latenz hinausblicken. Eigentliche sinnvolle Methoden können sich negativ auswirken.

Die meisten SSDs sind anfällig für Schreib-Amplifikation. Dabei übersteigt die Zahl der tatsächlichen Schreibvorgänge die Zahl der angeforderten Schreibvorgänge. Dies resultiert aus der Art, wie Daten auf eine SSD geschrieben werden. Bei Festplatten werden Daten einfach hinzugefügt oder überschrieben. Bei SSDs müssen Daten erst gelöscht werden, bevor sie neu geschrieben werden können. Die erhöhten IOPS durch Schreib-Amplifikation können eine SSD stark ausbremsen.

Wenn Daten auf eine SSD gespeichert werden, werden diese zunächst als Pages geschrieben, die zu Blocks gruppiert werden. Wenn Daten auf eine Zelle geschrieben werden, muss der gesamte Block gelöscht werden, wenn er nicht vorher schon leer war. Wenn letzteres nicht der Fall ist, müssen die alten Daten kopiert, an der Ursprungstelle gelöscht, und dann zusammen mit den neuen Daten an einer anderen Stelle untergebracht werden.

Dieser Prozess erfordert eine große Zahl von Schreibvorgängen, was sich nicht nur negativ auf die Geschwindigkeit, sondern auch auf die Lebensdauer auswirkt.

Um die Schreibleistung zu verbessern, verwenden SSDs normalerweise den Garbage-Collection-Prozess. Bei dieser Müllsammlung werden proaktiv vorher beschriebene Blöcke entleert. Mit diesem Prozess entfällt die Notwendigkeit, vor jedem Schreibvorgang komplette Datenblöcke zu löschen. Allerdings kann Garbage Collection die Schreib-Amplifikation erhöhen und damit die Leistung beeinträchtigen, wenn man nicht aufpasst.

Der Wear-Leveling-Prozess soll verhindern, dass Zellen vorzeitig das Zeitliche segnen. Wear Leveling verteilt die Schreibvorgänge über alle verfügbaren Blöcke, um die Belastung einzelner Blöcke zu reduzieren. Genau wie bei der Garbage Collection kann Wear Leveling aber die Schreib-Amplifikation fördern, je nach der Art der Implementierung.

Auch andere Prozesse wie Bad Block Management können zur Schreib-Amplifikation beitragen. Bei Bad Block Management identifiziert der Controller Blöcke, die unzuverlässig erscheinen. Defragmentierung bringt auf SSDs keinen Nutzen, kann aber zum Read/Write Overhead beitragen.

Eine Methode, um all diese negativen Einflüsse zu minimieren, besteht in der Überprovisionierung der SSD und der Begrenzung der beschreibbaren Fläche auf einen bestimmten Prozentsatz. In einigen Unternehmen werden Werte von 75 oder 80 Prozent festgelegt. Wenn genügend freier Speicherplatz vorhanden ist, kann das Laufwerk effektiver arbeiten.

Zusätzlich können SSDs manchmal mit Schnittstellenfunktionen die Schreib-Amplifikation reduzieren. Bei SATA gibt es dafür den TRIM-Befehl und bei SAS den UNMAP Befehl.

Beide Befehle identifizieren Blöcke, die nicht mehr genutzt werden und gelöscht werden können. So werden Garbage-Collection-Prozesse minimiert und Speicherplatz freigegeben.

Es gibt noch andere Faktoren, die sich auf die SSD Leistung auswirken. Dazu gehören Server- und Netzwerkressourcen sowie das Betriebssystem. Aber am wichtigsten sind Schreib-Amplifikation und die Bestandteile des Laufwerks. Nur wenn man dies berücksichtigt, kann man das Optimum aus den SSDs herausholen.

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Artikel wurde zuletzt im November 2017 aktualisiert

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