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Gibt es Alternativen für Fehlerkorrektur und Fehlererkennung?

Fehler in NAND-Flash-Speichern lassen sich durch Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungs-Codes korrigieren. Es wird aber schwieriger, wenn NAND nahe an sein Lebensende kommt.

Wenn Sie sich mit Serverhardware auskennen, dann haben sie wahrscheinlich schon von Speicher mit Fehlerkorrektur gehört. Hochperformanter Serverspeicher ist für elektrische und magnetische Interferenzen anfällig und das kann dazu führen, dass individuelle Bits falsch gespeichert werden. NAND-Speicher, der üblicherweise in SSDs eingesetzt wird, ist für diese natürlich vorkommenden Bit-Umkehrfehler anfällig.

Hardwarehersteller haben Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungs-Codes wie zum Beispiel ECC entwickelt, die Bit-Fehler erkennen und im Speicher auch korrigieren können. ECC ist ein Akronym für entweder Error Correction Code oder Error Checking and Correcting.

ECC prüft Daten, die fehlerhaft gelesen oder übertragen werden und korrigiert sie entsprechend. Bit-Fehler lassen sich zwar durch Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungs-Codes wie ECC anfänglich korrigieren, aber sie treten häufiger auf, je mehr Schreibvorgänge es gibt, bis der NAND-Speicher irgendwann scheitert.

Nähert sich der NAND-Flashspeicher seinem Lebensende, kommt es möglicherweise irgendwann zu dem Punkt, an dem sich Bit-Fehler zwar erkennen, aber mithilfe von Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungs-Codes nicht mehr korrigieren lassen. An dieser Stelle kommt RAISE ins Spiel.

RAISE ist ein Akronym, das für Redundant Array of Independent Silicon Elements steht. Wenn das verdächtig nach dem Akronym RAID klingt, dann ist das tatsächlich kein Zufall. Die RAISE-Technologie leiht sich viel vom RAID-Konzept.

RAID 5 ist ein Striping mit Paritäts-Technologie. Beim Schreiben einer Datei auf den Datenträger wird sie in Stücke geteilt und auf mehrere Massenspeicher verteilt. Das Resultat ist, dass sich auf jedem Datenträger Teile der Datei befinden. Gleichzeitig werden aber auch einige redundante Daten auf jeden Datenträger gespeichert. Die redundanten Daten reichen aus, um gegen Datenverluste zu schützen, sollte ein Massenspeicher im Verbund ausfallen.

RAISE funktioniert ähnlich wie RAID. Allerdings werden die Daten nicht auf mehrere Datenträger verteilt, sondern auf mehrere Pages, die sich auf einem einzelnen Massenspeicher befinden. Das heißt aber nicht, dass sich SSDs nicht in einem RAID-Verbund einsetzen lassen. Das ist natürlich möglich. Aber auch innerhalb des Datenträgers laufen Prozesse ab, die RAID ähneln.

Kommt es zu bestimmten Fehlertypen und solche Bit-Fehler lassen sich nicht durch Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungs-Codes berichtigen, wird RAISE die Redundanz nutzen und die Page oder sogar einen kompletten Block neu aufbauen. Die Technologie benutzt dafür NAND-Speicherzellen, die als in Ordnung eingestuft sind. Der Prozess geschieht automatisch und ist komplett transparent.

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Artikel wurde zuletzt im August 2018 aktualisiert

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