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Wie zuverlässig sind TLC-SSDs für Enterprise-Umgebungen?

Ob sich TLS-Medien für Enterprise-Umgebungen eignen, hängt davon ab, ob die Anwendungen Schreib- oder Lese-optimiert arbeiten.

Triple-Level-Cell-Flash (TLC) kam bislang nur in Consumer-Produkten zum Einsatz, da sie nicht die gleiche Zuverlässigkeit und Lebensdauer anderer SSDs garantieren konnten. Nun aber werden sie auch vermehrt in Enterprise-Storage-Systemen verbaut, meist als 3D-NAND-Flash-Drives, beispielsweise von Dell. Dabei ist die Frage, ob diese Flash-Medien bereits so zuverlässig geworden sind wie SLC- oder MLC-Medien.

Es hängt davon ab, wie der TLC-Flash-Storage für die Reads und Writes genutzt wird, wie viel überprovisioniert wird und wie effektiv das Wear-Levelling und der Error Correction Code (ECC) des Storage-Controllers arbeiten.

Es ist kein Geheimnis bei All-Flash-NAND, dass Leseprozesse quasi gratis sind, dafür die Schreibprozesse kosten. Reads haben Auswirkungen auf die Flash-Nutzung, aber Writes nutzen das Flash-Storage ab. Das liegt daran, dass Daten, die auf NAND-P/E-Blöcke geschrieben werden, nicht an eine andere Speicherstelle verschoben werden können. Um einen P/E-Block zu beschreiben, muss dieser leer sein oder die Daten darin müssen zuvor gelöscht werden.

Man muss zudem beachten, dass die Kapazität von Flash-Laufwerken überprovisioniert ist. Das sorgt dafür, das fast immer ein leerer beziehungsweise gelöschter – also freier – P/E-Block zur Verfügung steht, so dass die Anwendung nicht warten muss, um die Daten auf einen P/E-Block  schreiben. Darüber hinaus werden dadurch abgenutzte P/E-Blocks mit nicht zu behebenden Bit-Errors ersetzt, so dass die eigentliche Kapazität nicht verloren geht.

Diese Art der Provisionierung ist kein Teil der verfügbaren Kapazität des Flash-Storage. Eine 2-TByte-SSD verfügt über 10 bis 20 Prozent an Überprovisionierung. Eine SSD mit zehn Prozent bietet dann 1,92 TByte, ein Laufwerk mit 20 Prozent nur noch 1,64 TByte.

Je nachdem wie viel Kapazität für die Überverteilung genutzt wird, bestimmt dies das Einsatzszenario für den Flash-Storage. Ein hoher Grad an Überprovisionierung macht die SSD für häufige Schreibprozesse geeignet. Geringere Prozentzahlen optimieren den Flash für Leseoperationen.

Dies alles hängt mit der Belastbarkeit der TLC zusammen. Im Allgemeinen hat TLC-Flash eine geringere Schreiblebensdauer als MLC oder SLC. Bei TLC werden etwa 1.000 P/E-Zyklen angegeben, für MLC zwischen 10.000 und 30.000. SLC-Flash liegt bei über 100.000 Zyklen.

Flash-Storage-Controller-Software mit Wear Levelling über all Blöcke hinweg und mit umfassendem ECC können das Potenzial der P/E-Zyklen um das bis zu Dreifache steigern. Hier kann also die Überprovisionierung die Zyklen erhöhen.

Lese-optimierter TLC-Storage eignet sich am ehesten für Enterprise-Umgebungen. Lese-optimiert bedeutet weniger als zehn Prozent Schreib-Prozesse und 90 Prozent Lese-Operationen. Dadurch wird TLC-Flash für Enterprise-Anwendungen tauglich, die mehr Lesezugriffe verzeichnen. Dazu gehören unter anderem Tier-2-Storage für passive Daten, Active Archives, Backup und Recovery, Analytics, Business Intelligence oder Video Streaming. Write-optimierter TLC-Flash eignet sich weniger für diese Anwendungen und hier ist vom Einsatz abzuraten.

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Artikel wurde zuletzt im Dezember 2015 aktualisiert

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