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SSD - Praxisnah! - Solid State Drive (SSD) in der praktischen Verwendung.
von Dipl.Ing.(FH) Robert Herth, MSC Vertriebs GmbH
Einleitung
SSD ist schon seit ein paar Jahren in aller Munde und so langsam wird
diese Technologie reif für den Massenmarkt. Die Preise sind innerhalb der
letzten Jahre um 30% pro Jahr gefallen und machen damit eine SSD
erschwinglich. Zudem wurden die Controller und die Firmware
entsprechend verbessert. Vor allem, weil das Windows 7 SSD unterstützt
ist das Interesse sprunghaft gestiegen.
Inhalt
1. Die Technologie der SSD
1. Aufbau der SSD
2. SLC versus MLC
3. SLC versus HDD
4. Organisationsstruktur einer SSD
5. Interface (Anschlüsse)
6. Firmware
1. Wear Leveling
2. Bad Block Management
3. EDC/ECC
4. Garbage Collection
2. Typische Spezifikation
1. Datenblattangaben einer SSD
2. Speed/ Access Time
3. Input-Output per Second (IOPS)
3. Lebensdauerbetrachtung
1. MTBF und Endurance
2. Write Amlpification
3. Alignment
4. TRIM
5. S.M.A.R.T
6. T.C.O.
7. Praktische Betrachtung der Lebensdauer
1. Die Technologie der Solid State Drive (SSD)
4. Applikation und deren Folgen auf die Lebensdauer
1. 25 nm Flash in SSD
5. SSD Einbau im Notebook
1. Kopierstation nutzen
2. Benchmarks
3. ChristalDiskInfo
6. SSD als RAID
7. Praktische Tips und Tools
1. Betrachtung der Anwendung
2. Betrachtung bei Stromausfall (Power down failure)
8. SSD als externe Festplatte
9. Zukunft der SSD vs HDD
Quellen
Anhang – SSD-Lieferprogramm von MSC-GE & TRS-STAR
Die SSD-Technologie wird in letzter Zeit immer mehr in den Fokus gerückt, wenn es darum geht, eine Speicherlösung einzusetzen. Die
heutigen SSD sind kaum noch zu vergleichen mit den ersten SSD, die relativ langsam waren. Zudem gab es immer wieder technische
Probleme. Zum einen reduzierte sich im Laufe der Zeit die Leistung (Speed) und zum anderen wurde die SSD oft nicht richtig erkannt
oder sie wurde falsch eingesetzt. Entscheidend ist aber auch der Faktor, dass die SSD mittlerweile bezahlbar geworden ist. Kostete vor
zwei Jahren eine SSD (MLC) noch € 4,70/GB, sind dies heute „nur“ noch € 1,70 pro GByte. Stellt man die Vorteile der SSD einer HDD
gegenüber, dann gibt es für etliche Anwendungen keinen Grund mehr eine HDD einzusetzen. Genauere Unterschiede werden später
erklärt. [siehe auch Tabelle 1]
1.1. Was ist eine SSD?
Letztendlich nichts anderes als eine große
Flashkarte, aufgebaut mit Flash-Bausteinen und
einem Controller [Bild1].
Letzterer ist das Herz einer jeden SSD. Damit die
SSD aber am Host (PC, Notebook, Server, System
und ähnliches) korrekt erkannt wird, und die Daten
richtig ausgetauscht beziehungsweise gespeichert
werden, müssen entsprechend Informationen
zwischen beiden ausgetauscht werden. Deshalb
bekommt der Controller eine sogenannte Firmware.
Um diese Firmware dreht sich dann alles, sie kann
sozusagen als „Facility Manager“ bezeichnet
werden. [siehe Punkt 1.6]
1.2. SLC versus MLC
Generell werden zwei Typen von Nand-
Flashspeicher unterschieden: Single Level Cell
(SLC) und Multi-Level-Cell (MLC). SLC sind Flash,
in denen pro Speicherzelle ein Bit gespeichert
werden kann. Die MLC kann, je nach Ausführung,
zwei, drei oder vier Bit pro Speicherzelle speichern [siehe Bild 2 + 3].
Daraus ergibt sich für die MLC eine höhere Schreibdichte und ein günstiger Preis pro Flashspeicher. Nachteil bei MLC gegenüber SLC
ist eine höhere Zugriffszeit (0,2 ms gegenüber 0,1 ms), eine niedrige Endurance (Schreib-Löschzyklen) und damit eine höhere
Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Schreib-Löschzyklen liegen bei SLC bei circa 100.000 pro Flashzelle und bei MLC bei circa 5.000 -10.000
pro Flashzelle. Bei den jetzigen MLCs, die in der 25 nm Technologie gefertigt werden, gehen die Schreib-Löschzyklen sogar auf 3.000
pro Zelle zurück. Damit sind der Controller und das Handling der SSD etwas mehr gefordert, damit eine gewisse Lebensdauer erreicht
werden kann. Gerade die Lebensdauer ist ein sehr wichtiges Thema und wird deshalb weiter unten näher erläutert.
Bei Flash-Halbleitern ist die halbdurchlässige Isolierschicht um das Floating-Gate besonders kritisch. Derzeit gelten 10 nm als untere
Grenze. Dadurch wird es sehr schwierig, die Strukturen weiter zu shrinken (Alternativ: zu schrumpfen). Die Isolierschicht soll die
Elektronen mit wenig Aufwand (niedrige Schreibspannung) hineinlassen und so lange wie möglich und nötig halten. Derzeit geben die
Flash-Hersteller eine Haltbarkeit (Rentention) von 10 Jahren an.
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Vor- und Nachteile SLC versus MLC
SLC MLC
Kapazität (Größe) – +
Schreib-Löschzyklen + –
Lesen + +
Schreiben + –
Zugriffszeit + –
Power + –
erweiterer Temperaturbereich + –
Preis – +
1.3 SSD versus HDD
Eine SSD ist praktisch kompatibel zu der HDD (Festplatte), die nicht nur in PCs eingesetzt wird, sondern in vielen unterschiedlichen
Anwendungen. Außer beim höheren Preis hat die SSD bei fast allen Vergleichen gegenüber einer HDD die Vorteile auf ihrer Seite: keine
Mechanik, schneller im Datentransport, schnellere Zugriffszeit, weniger Stromverbrauch, weniger Hitze, leichter, keine Geräusche durch
drehende Scheiben wie bei der HDD=lautlos, shockresistent und eine längere Lebensdauer [siehe Tabelle 1 ]. Nachteil ist der höhere
Preis, wobei hier in den letzten Jahren ein durchschnittlicher Preisverfall von 30 % zu verzeichnen war. Ob in naher Zukunft der Preis
einer SSD an den Preis einer HDD rankommt, steht noch in den Sternen beziehungsweise ist Zukunftsmusik. Vor allem, weil sich jetzt,
bei den brandneuen „25 nm SSD“ die Problematik der Lebensdauer zeigt [siehe Punkt 3].
SSD Vergleich zu HDD SSD MLC SSD SLC HDD
Kapazität 16 GB bis 800 GB 16 GB bis 800 GB 160 GB -3.5 TB
Interface SATA, PATA, mSATA SATA, PATA, mSATA SATA, PATA
Lesen (MB/s), SATA III bis 480 MB/s bis 480 MB/s bis 150 MB/s
Schreiben (MB/s) bis 380 MB/s bis 380 MB/s bis 100 MB/s
Zugriffszeit (ms), typ. 0,15 ms bis 0,2 ms 0,1 ms 8 ms
Power (W) bis 3,5 Watt bis 3 Watt bis 8 Watt
Geräuschentwicklung typ. 0 Sone 0 Sone 0,9 Sone
Schockbetrieb (g), typ. 1500 g 1500 g 300 g
Gewicht (g) 50 g 50 g >100 g
Temperaturfestigkeit 0-70°C 0-70°C und -40-80°C 5-55°C
S.M.A.R.T teilweise ja ja
Preis / Gbyte, typ. 1,60 € 3,30 € bis 4,20 € 0,10 €
Tabelle 1: Wesentliche Unterschiede SSD versus HDD
1.4. Organisationsstruktur einer SSD
Hauptbestandteil der SSD sind die Nand Flash-
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Chips. Diese sind als Array zusammen gefasst
und werden je nach SSD beziehungsweise
Controller über mehrere Kanäle angesprochen. Der
einzelne Flash-Chip hat als Grundzelle
normalerweise eine 2 KB oder 4 KB große Page.
Die Pages sind als einzelne Blöcke
zusammengefasst und ergeben die Flash-Chip-
Struktur als Flash-Array. Im Bild 4 wird ein Page-
Register mit der Größe von 4 GB gezeigt sowie
128 Bytes für ECC [siehe auch unter Punkt 1.6.3
EDC/ECC].
Die Blöcke haben üblicherweise die Größe von
128 KB, 256 KB oder 512 KB. So ergeben z.B. 128 Pages eine Blockgröße von 512 KB. Eine Besonderheit bei der Flash Technology
ist, dass auf eine einzelne Page geschrieben werden kann, aber nur Blockweise gelöscht werden kann, da die Pages als Blöcke
zusammen gefasst sind.
1.5. Interface (Anschlüsse)
Die SSD wird heute fast nur noch
mit SATA als Interface angeboten
nachdem PATA vor ein paar
Jahren abgekündigt wurde.
[siehe Bild 5]
SATA steht für: Serial
Advanced Technology
Attachment
PATA steht für: Parallel
Advanced Attachment
Hier geht es generell erstmal um einen Datenbus, der hauptsächlich für den
Datenaustausch zwischen Prozessor und Festplatte entwickelt wurde. Wobei der
ältere ATA – Standard, zuvor IDE genannt, erst mit der Weiterentwicklung und
Einführung des seriellen Bus-Design (S-ATA) mit dem Zusatz P-ATA zur
Unterscheidung geändert wurde. (IDE=Integrated Device Electronics), was
bedeutet: Interface der Laufwerke State of the art ist heute das SATA – Interface
[siehe Bild 6].
Die Stromversorgung wird über 15pins (links im Bild) verteilt und mit 3,3 V, 5 V und
12 V auf je drei nebeneinander liegenden Pins angelegt und über fünf Masse- Pins
zurückgeführt. Die Daten werden über sieben Pins (im Bild rechts) seriell
transportiert. Die Pins sind unterschiedlich lang, damit ein Hot-Plug ohne
Probleme möglich ist. Der heutige Standard, wenn es um den Formfaktor einer
SSD geht, ist 2.5“. Sonderfaktoren sind 1“ oder 1.8“, wobei die ersten SSD sogar
in 3.5“ gebaut wurden. [Siehe Bild 7]. SSD mit 3.5“ gibt es heute sehr selten, da
eine 2.5“ mittels einfachem Einbaurahmen in jeden Slot einer 3.5“ eingebaut
werden kann.
Die Weiterentwicklung von PATA wurde, wie schon erwähnt, vor geraumer Zeit
eingestellt und es wird in Richtung SATA weiter entwickelt. SATA bietet unter
anderem die Vorteile einer höheren Datentransferrate (siehe unten), Hot-Plug (einund
ausstecken im laufenden Betrieb) sowie eine vereinfachte Kabelführung. PATA
kann nur maximal 133 MB/s übertragen, während SATA II mit 300 MB/s spezifiziert ist. Hot-Plug ist speziell bei RAID–Systemen ein
Vorteil, da eine SSD als Festplatte und die andere SSD als Spiegel beziehungsweise Daten-Backup genommen werden kann.
Mittlerweile kommen SSD auf den Markt, die mit SATA III beworben werden. Diese haben eine theoretische, maximale Datenrate bis 600
MB/s bzw. bis zu 6Gb/s Transferrate.
1.6. Firmware
Die Firmware (Software) ist der „Facility Manager“ der
SSD und sorgt unter anderem dafür, dass die Daten
richtig in die SSD geschrieben und wieder gelesen
werden. Wesentliche Bestandteile der Firmware sind:
das sogenannte Wear-Leveling, Bad Block
Managemant, Garbage Collection und EDC/ECC [siehe
Bild 8].
1.6.1 Wear-Leveling
Wear-Leveling sorgt dafür, dass die Flashzellen
gleichmäßig abgenutzt werden und damit die
Lebensdauer der SSD steigt. In vielen meiner letzten
Gespräche habe ich erlebt, dass die meisten beim
Thema Lebensdauer nur den Wert der einzelnen Flash-
Chips berücksichtigen. Diese beträgt, je nach
Technologie und Struktur der Flash bei SLC typisch
100.000 und bei MLC typisch 5000 Schreib-
Löschzyklen. [siehe auch unter Punkt 1.2] Wenn über
die SSD gesprochen wird, dann muss dieses Thema
anders, globaler betrachtet werden.
Es gibt zwei Methoden des Wear-Leveling:
Dynamisch und Statisch. V
iele Hersteller von SSD nutzen beide Methoden, um die Abnutzung der Flashzellen so lange wie möglich hinaus zu zögern. Dynamisch
bedeutet, dass die Firmware, die am wenigsten benutzten, aktuell freien, Flashblöcke nimmt, um Daten zu schreiben. Dies geht bei
einer noch unbenutzten SSD natürlich problemlos, da die Flashzellen so gut wie leer sind. Bei einer benutzten SSD, die zum Beispiel
viele Daten abgespeichert hat, könnten dadurch die Zellen schneller abgenutzt werden. [siehe auch Punkt 7] Deshalb gibt es noch eine
statische Variante des Wear-Leveling, die durch Umlagern der Daten auf wenig benutzte Flashblöcke, die Abnutzung der Flashzellen
über die gesamte Kapazität der eingebauten Flash-Chips reduziert.
1.6.2. Bad Block Management (BBM)
Die Firmware hat neben dem Wear-Leveling das
sogenannte Bad Block Management (BBM) als
sehr nützliche Ergänzung, aber auch ein
komplexes Tool, wenn es um das Thema
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Lebensdauer einer SSD geht. Üblicherweise
werden in einer SSD mit SLC Technologie 2 %
der Flash-Chips als sogenannte Reserveblocks
(Spareblocks) für die Datenablage gesperrt. Bei
SSD mit MLC Technology werden circa. 7% als
Reserve verwendet. Deshalb gibt es zum
Beispiel SSD mit 60 GB (64 GB Flash-Array)
oder 120 GB (128 GB Flash-Array)
Kapazitätsangabe. Bad Blocks kann es schon
in dem frischen, ungebrauchten Flash geben.
Diese werden vom Hersteller in einer Art
Notizblock (Bad Block Table) im Flash
hinterlegt; es wird eine Markierung (Flag)
gesetzt, damit diese nicht mehr verwendet
werden können. Während dem Lebenszyklus
einer SSD kommen hier immer mehr dazu. Ist
eine Flashzelle abgenutzt, das heißt
verbraucht, dann wird diese mit einem Flag
gekennzeichnet und aus dem Reserveblock
wird Ersatz genommen. Damit wird die
Lebensdauer der SSD nochmals erhöht.
Typisches Bad Block Management in Bild 9 und Bild 10.
Erklärung Bild 10
Bad Block Management an einem Beispiel:
Es sollen Daten vom Controller in die Flash-
Array geschrieben werden. Zuerst werden diese
Daten im Cache des Controllers (Buffer memory
of the controller) abgelegt und gecheckt, wo
und wie diese, in welchen Block geschrieben
werden können. In unserem Beispiel wäre dies
Block A. Der Controller stellt fest, dass die
Daten nicht in Block A geschrieben werden
können, da hier eine fehlerhafte Page vorliegt.
Dadurch werden die vorhandenen Daten von
Block A nach Block B in die gleichen Pages
umgelagert und der Block A als Bad (Flag wird
gesetzt) gekennzeichnet.
Wie weiter oben schon erwähnt, haben die
Flashzellen laut Datenblatt der Hersteller nur
begrenzte Lebenszyklen. Dies liegt daran, dass
beim Löschen (Schreib-Löschzyklus) die
Oxidschicht der Flashzelle jedes Mal mehr
beschädigt (dünner) wird und die Zelle selbst den logischen Zustand – Bit 0 oder 1 – nicht mehr abspeichern kann. Je größer die
Kapazität der eingesetzten SSD, umso höher ist damit die Anzahl der Reserveblöcke und damit auch der Lebensdauer. Zusätzlich spielt
die Qualität der Flash-Chips eine enorme Rolle. Nicht nur die Unterscheidung SLC oder MLC, sondern auch die Qualität bei der
Herstellung im Fertigungsprozess.
Weltweit gibt es nur wenige Flash-Chip Hersteller, aktuell folgende: Samsung mit 39% Marktanteil, Toshiba (SanDisk) mit 35%, Intel/
Micron mit 17% und Hynix mit ca. 9%. Jeder der Hersteller versucht durch ein sogenanntes Shrinken der Strukturen, das heißt
verkleinern, mehr Flash-Chips aus einem Wafer zu bekommen. Mehr Chips bedeutet
a) eine mögliche Preisreduzierung und
b) mehr Geld für weniger Silizium.
Dieses Verfahren birgt die Gefahr, dass die Flashzellen durch die kleineren Strukturen immer weniger Schreib-Löschzyklen aushalten
was auf Kosten der Lebensdauer geht. Typisches Beispiel sind die neuen SSD mit 25 nm Flash-Technology, die zum Teil nur noch mit 50
GB oder 100 GB als SSD angeboten werden, obwohl das Flash-Array 64 GB beziehungsweise 128 GB groß ist.
Nach unseren Untersuchungen der verschiedenen Flash-Chips nach Hersteller und nach Struktur der Flashes, gibt es Unterschiede, die
sich ebenfalls auf die Lebensdauer auswirken. Selbst die Produktionscharge (Herstellungsdatum) der Flashes kann Einwirkungen auf die
Anzahl der Bad Blocks haben. Ebenso erhöhen weitere Skrinks die Bad Blocks schon bei den noch nicht benutzten Flashes.
1.6.3. Error Correction Code / Error Detection Code (EDC/ECC)
In Ergänzung beziehungsweise in Zusammenarbeit mit der oben erläuterten BBM, spielt der EDC/ECC-Algorithmus ebenso eine wichtige
Rolle. EDC/ECC korrigiert sogenannte Bitfehler und hat damit Einfluss auf die Endurance (maximale Anzahl der Schreib- Löschzyklen)
der Flashes. Das heißt, wenn ein Flash Block in die Nähe seiner max. Schreib-Löschzyklen kommt, dann wird die Wahrscheinlichkeit
eines Bitfehlers auf jeden Fall höher. Bitfehler werden, je nach SSD, erkannt und falls machbar korrigiert. Typische Angaben für
Bitfehlerkorrekturen sind 8 bit auf 512 bytes bei SLC und 24 bit auf 1 KB bei MLC. Hier spielt die SLC-Technologie zusätzlich ihre
Vorteile gegenüber der MLC aus. SLC ist stabiler und hat in Summe weniger Bitfehler, dafür aber auch einen wesentlich höheren Preis
als MLC. Deshalb sind SLC nur für bestimmte Anwendungen im Einsatz, vorwiegend in der Industrie. Typischerweise werden 8bit oder
mittlerweile 16bit- Fehler (16 bit BCH) in einem Block von 512 byte verarbeitet.
Interessanterweise kann es selbst in benachbarten Blöcken zu Bitfehlern kommen. Dies tritt glücklicherweise sehr selten auf, zeigt aber
in welchem engen Bereich der Fehlerwahrscheinlichkeit wir uns bei der Flashtechnologie bewegen.
1.6.4. Carbagge Collection
Die Carbagge Collection (GC) ist ein Background Prozess des Controllers mit der Aufgabe, die noch nicht „geleerten“ Flashblöcke zu
checken und zu leeren. Dies ist speziell wegen der Performance wichtig, die ansonsten mit der Laufzeit der SSD in die Knie gehen
kann, da gelöscht nicht gleich gelöscht bedeutet. Das heißt, beim Löschen einer Datei wird nur der Name gelöscht (im Dateisystem),
und die eigentliche Information steht weiterhin in den Flashblöcken. Deshalb kann es passieren, dass die SSD mit der Zeit immer
langsamer wird (ohne GC), da zuerst die Daten bereinigt werden müssen, wenn neue Daten geschrieben werden sollen. Sollte also Ihre
SSD in einer Pause mal etwas arbeiten, dann kann dies hiermit zu tun haben. Der Algorithmus von GC funktioniert unter Windows XP
und Vista. Seit Windows 7 wird dieser Prozess durch den sogenannten TRIM –Befehl unterstützt. [siehe hierzu Punkt 3.4.]
2. Typische Spezifikation
wenn es um eine SSD geht, ist die 2.5“ SSD mit 9.5 mm Höhe heute Standard. Diese kann in fast jedes Notebook/Netbook eingebaut
werden und mit Hilfe eines relativ preiswerten 3.5“ Einbau-Rahmen in jeden Server oder Desktop.
2.1. Datenblattangabe - Typische Beschreibung für eine 2.5“ SSD:
Form Factor: 2.5inch, 9.5 mm case height
Interface: Serial ATA Connector 22pin – 7pin Data, 15pin Power
Drive Capacities: 60 GB, 120 GB, 240 GB and 480 GB
Operating Voltages: 5V DC +-5%
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Operating Temperature: 0 – 60°C
Sustained Read: 280 MB/s
Sustained Write: 270 MB/s
Wear-Leveling: Dynamic and static data algorithmus
Bad Block Management: 2% reserve of total flash capacity
EDC/ECC 8bit random/512 Bytes
Data Retention: 10 years storage -RoHS Compliant
2.2. Geschwindigkeit und Zugriffszeit (Speed / Access Time)
Wenn über Speed und Access Time gesprochen wird, sind dies beliebte Marketingangaben. Bei heutigen Standard SATA II und aktuellen
Controllern sind dies typischerweise Werte wie zum Beispiel 280 MB/s lesen und 270 MB/s schreiben sowie 0,1ms Zugriffszeit.
Mittlerweile werden von vielen SSD Herstellern die neuen SATA III angeboten, die mit Werten auftrumpfen wie: 520 MB/s lesen und
490MB/s schreiben.
Um diese Angaben überhaupt bewerten zu können, kommt die Anwendung ins Spiel. Wenn häufig große Datenmengen, zum Beispiel
Videofilme, in die SSD geschrieben werden sollen, dann ist so eine Geschwindigkeitsangabe hilfreich. Sollten häufiger kleine
Datenpakete wie zum Beispiel Textseiten oder E-mails abgespeichert werden, dann spielt ein ganz anderer Wert eine wichtige Rolle –
IOPS. [siehe hierzu Punkt 2.3]
Auf jeden Fall sind die SSD mit den oben angegebenen Geschwindigkeiten den HDDs überlegen. Praktisches Beispiel: die Fullstroke-
Zugriffszeit, die gerne verwendet wird, wenn Spiele getestet werden. Dies ist die Zeitspanne, die der Schreib-Lesekopf bei der HDD
benötigt, um von den äußersten Datenspuren auf die innersten Datenspuren zu wechseln. Dies ist häufig der Fall, wenn die HDD nicht
sauber fragmentiert ist oder die Daten zwangsweise auf unterschiedlichen Spuren liegen. Bei der SSD gibt es so einen (mechanischen)
Wechsel überhaupt nicht. Hier erfolgt der Fulstroke innerhalb der Zugriffszeit.
In der Praxis unterscheiden wir deshalb das Anwendungsgebiet sowie die Empfehlung für eine MLC SSD oder eine SLC SSD und
dazwischen, ob viel geschrieben wird. In letzter Zeit bringen die Hersteller immer mehr MLC SSD auf den Markt, die als Enterprice SSD
angeboten werden und auf höhere IOPS ausgelegt sind. [siehe Punkt 2.3.]
2.3. Input-Output per Second (IOPS)
Die SSD kann ihre Stärke so richtig bei kleinen Datenpaketen ausspielen. Wie schon oben im Beispiel „Fullstroke“ erwähnt, muss bei
einer HDD, je nach Fragmentierungsgrad, eine gewisse Zeit eingeplant werden, bis die Daten gelesen werden können. Hier können
schon mal zwischen 10 ms bis 20 ms verstreichen, während die typische Zugriffszeit bei einer SSD bei 0,1 bis 0,2 ms liegt. Deshalb
spielt dieser Wert bei vielen Industriekunden oder Server- Kunden eine größere Rolle, da dort meistens kleinere Datenpakete verarbeitet
werden. Fast alle SSD Hersteller haben deshalb speziell sogenannte IOPS SSD oder sogenannte Enterprise SSD im Programm. Diese
sind hier auf höhere IOPS ausgelegt.
3. Lebensdauerbetrachtung
Immer wieder in der Diskussion steht die Lebensdauerbetrachtung beim Einsatz einer SSD. Wie schon oben beschrieben, ist es wichtig,
dass die gesamte SSD betrachtet wird und nicht nur die Schreib- Löschzyklen der einzelnen Flash-Chips. Ebenso die Betrachtung der
Technology der SLC und MLC, der Firmware, der Controller und letztendlich die Anwendung sind relevant. Zwei Werte, MTBF und
Endurance, kommen hier zusätzlich zur Betrachtung.
3.1. MTBF und Endurance
MTBF = Mean Time Between Failures Endurance = Herstellerangaben über die typischen Werte der Schreib- Löschzyklen. MTBF ist die
Zeit zwischen dem ersten Bitfehler und einem zweiten Bitfehler. Hier sind typischerweise Angaben der SSD Hersteller im Datenblatt von
>1 Mio, >1.5 Mio oder > 2 Mio. Stunden. Dieser Wert sollte mehr als Hochrechnung und Langlebigkeit der Hersteller gesehen werden.
Eine direkte Ableitung auf die Lebensdauer der SSD hängt von vielen Faktoren ab, wie wir oben schon gelernt haben. Wer häufig nur
Daten lesen und wenig schreiben muss, hat eine wesentlich längere Lebenszeit seiner SSD als jemand, der häufig schreiben muss.
Werte wie Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Gehäuse der SSD, Qualität und Struktur der Flashes fallen ebenso in die
Berechnung. Zusätzlich kommt ein Wert hinzu, genannt Write Aplignment, der unter anderem. besagt, wie die Daten vom Host über den
Controller in die Flash- Array geschrieben werden. Also, wie effektiv müssen die Daten geschrieben werden, um möglichst wenige
Schreib-Löschzyklen zu generieren. [siehe hierzu Punkt 3.2]
Neben der Anzahl der Schreib- Löschzyklen ist auch die Zeitspanne der fehlerfreien Datenhaltung (Retention) eine wichtige Kenngröße
für die Flashzelle. Es handelt sich um die minimale, vom Flashhersteller garantierte Zeit, in der eine abgespeicherte Information fehlerfrei
bleibt, das heißt in der Regel keine Datenverluste auftreten.
3.2. Write Amplification
Write Amplification (WA) ist vereinfacht gesagt ein Wert, der besagt, wie effektiv die Daten vom Host in die SSD kommen und
geschrieben werden, also wie der Controller die Daten „verarbeiten“ kann. Dadurch ergibt sich ein kalkulatorischer Wert, der auch in
manchen Benchmarks angegeben wird: Write Amplification (WA) = Flash Write / Host Write Dieser Wert kann auch als „Key Indicator“
genommen werden, wenn es um die Lebensdauer geht, da ein sehr effektives Schreiben der Daten, die Schreib–Löschzyklen reduzieren
und damit die Lebensdauer der SSD verlängern kann. Je nach SSD liegt der Wert meistens zwischen 1 bis 10. Wobei der Wert „1“ den
effektivsten Wert darstellt, da die Daten mit der gleichen Geschwindigkeit in die SSD geschrieben werden wie diese vom Host kommen.
Der Controller-Hersteller Sandforce gibt hier sogar einen Wert von „0.5“ an. Dies basiert auf der Tatsache, dass die Sandforce Controller
die Daten über eine Kompressionslogik ins Flash- Array schreiben und nicht, wie bei anderen Controllern, die Daten über ein RAM
ausgelagert, modifiziert und wieder ins Flash geschrieben werden. Diese Technik wird auch „Read-Modify-Write“ genannt. Wie gut oder
schlecht der WA-Wert ist, entscheiden unter anderem auch die Garbagge Collection sowie der TRIM-Befehl [siehe Punkt 3.4] , der
Volumenmanager der Flash-Blöcke und das Alignment [siehe Punkt 3.3] der Betriebssoftware, OS Alignment bzw. OS Misalignment. Die
heutigen SSD sind mittlerweile so gut und zeigen Werte die zwischen 1 bis 5 liegen.
Als einfacher Überschlag zur Berechnung der SSD-Lebensdauer (SSD-LD) kann folgende Berechung angesetzt werden:
SSD-LD = (Anzahl Schreib-Löschzyklen * Kapazität der SSD) / WA
Weiterhin muss folgendes berücksichtigt werden: Alignment, Flash-Qualität, Anwendung.
3.3. Alignment (Ausrichtung)
Eine SSD ist „kompatible“ zu einer HDD und muss vor der Benutzung partitioniert werden. Bei den HDDs sind die Spuren in Sektoren
aufgeteilt. Damit die SSD vom Betriebssystem und den Treibern als Festplatte erkannt wird, muss der Anfang der SSD-Partition so
ausgerichtet werden, dass der erste logische Sektor mit einer Page (4 KB) auf dem Flash-Array übereinstimmt. Das heißt beim
partitionieren sollten die Cluster (4 KB) des Dateisystems mit den Pages (4 KB) der SSD deckungsgleich sein. Stimmt dies nicht
überein und ein Sektor geht dann über möglicherweise zwei Pages, werden auch beim Schreiben von Daten die zwei Pages einem
Schreib-Löschzyklus unterworfen und der Controller benötigt mehr Zeit die Daten zu platzieren. Dies ist zum Beispiel bei dem
Benchmark AS-SSD [siehe Punkt 5.1] in der Graphik als rot gekennzeichnetes „Bad“ zu sehen. D.h. ein schlechtes Alignment geht auf
die Lebensdauer der SSD.
Hier eignet sich zum Beispiel das Tool von der Firma Paragon – Paragon Alignment – sehr gut, um die SSD sauber auszurichten. Die
Paragon Alignment richtet die Partitionen auf physischen und virtuellen Festplatten vollautomatisch an deren Aufbau aus, ohne dabei die
Daten auf der SSD zu gefährden. Dies ist wichtig, da ansonsten die SSD komplett gelöscht werden muss, bevor diese neu formatiert
und „bespielt“ wird.
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3.4. TRIM
Als vor ein paar Jahren die ersten SSD das Licht der Welt erblickt haben, waren die Betriebssysteme darauf nicht eingestellt und
behandelten eine SSD wie eine HDD. Da es aber grundlegende Unterschiede zwischen diesen beiden Technologien gibt, ist mit
Windows 7 eine erste Anpassung an SSD gemacht worden. Hierzu zählt auch der sogenannte TRIM-Befehl. Der TRIM-Befehl ist ähnlich
wie bei der oben beschriebene Gabagge Collection, ein Säuberungstool für gelöschte Blöcke. Damit erhält der Controller vom
Betriebssystem den Säuberungsbefehl und sorgt dafür, dass
a) die SSD ihre Geschwindigkeit behält,
b) die SSD nicht „zugemüllt“ wird.
Damit auch alles richtig funktioniert, muss im Bios der AHCI-Modus eingestellt sein. Dann ist auch gewährt, dass eine SSD während
des Betriebes ausgetauscht werden kann (Hot-Swap) und Native Command Queining (NCQ) –gleichzeitiges Übertragen mehrerer Befehle
an den SSD Controller funktioniert.
Wie gesagt, funktioniert dies erst mit Windows 7 und der Linux-Distribution ab 2.6.33 sowie einer entsprechender Firmware [siehe
Tabelle 2 ].
Controller Garbagge Collection TRIM-Unterstützung
Samsung RBB ab 1901Q / 19C1Q ab 1901Q / 19C1Q
SandForce SF-1x00 enthalten enthalten
SandForce SF-2xxx enthalten enthalten
Intel X-25M G1 enthalten nicht unterstützt
Intel X-25M G2 enthalten ab Version 02HD
Indilinx Barefoot ab Version 1916 ab Version 1819
Indilinx ECO ab Version 1916 ab Version 1819
Tabelle 2: Firmware-Übersicht einiger SSD Controller
3.5. S.M.A.R.T
Die S.M.A.R.T–Daten (Self-Monitroing, Analyses and Reporting Technology) geben Aufschluss über einige relevante Qualitäts- und
Betriebsparameter der HDD sowie der SSD. Unter SMART können damit Informationen wie Laufzeit beziehungsweise. Betriebsstunden,
Temperatur, Startzyklen und die Zahl der als bereits defekt markierte Sektoren gezogen werden. Auf diese SMART-Daten greifen auch
die Benchmark-Programme wie zum Beispiel ChristalDisk oder HDD Health zu. Wer diese Tools auf seinem Rechner installiert, kann
eine Diagnose seiner HDD beziehungsweise SSD machen. [siehe Punkt 5.3 ]
3.6. T.C.O.
Mit TCO ist „Total Cost of Ownership“ gemeint und wird von den SSD-Herstellern gerne genommen, um die Vorteile einer SSD gegenüber
einer HDD herauszustellen. Eine SSD hat in fast allen Fällen bessere Nutzungsbedingungen und fällt nur durch den höheren Preis aus
mancher Entscheidung raus. In dieser Kalkulation werden die Einsatzgebiete (Anwendungen), wie häufig die SSD benutzt wird, wie
häufig geschrieben wird und wie fehleranfällig und damit ein möglicher Ausfall einer HDD vorkommen kann, dokumentiert. Der Vorteil
einer SSD gegenüber HDD ist die Möglichkeit, dass die Lebensdauer einer SSD berechnet werden kann. Hierzu werden die schon oben
beschriebenen Daten genommen. Die Laufzeit einer HDD können Sie nicht berechnen, sondern durch die SMART–Werte nur die
bisherige Laufzeit. Bei Industriekunden kommt noch hinzu, dass ein Rechner- oder Notebookausfall möglicherweise als Arbeitsaufwand/
Arbeitsausfall angerechnet werden muss. Neben allen schon erwähnten Daten und Abwägungen zum Einsatz einer SSD kommt die
Frage nach dem Stromverbrauch. Hier macht die SSD klar Punkte gegenüber einer HDD. [siehe Tabelle 1]. Ein Notebook mit einer SSD
kann durchaus ca. 10 bis 20 % länger in Betrieb genommen werden als mit einer HDD. Dies kommt speziell Geschäftsleuten zu Gute,
die öfter unterwegs sind und nicht immer sofort eine Steckdose parat haben. Unter der Betrachtung TCO ist ebenso die Robustheit einer
SSD (keine Mechanik) zu betrachten und eine SSD „läuft“ lautlos. Letztendlich kann ein Überdenken der TCO für Privatanwender kaum
ins Gewicht fallen. Dies sieht aber im geschäftlichen Leben ganz anders aus. Hier kann eine Betrachtung der TCO, je nach Anzahl der
Rechner die die Firma in Betrieb hat (einschließlich Notebooks), eine jährliche Kostenersparnis von einigen 100 € bis etliche 1000 €
bringen. Handelt es sich sogar um eine Server-Farm (Rechenzentrum), dann könnten auch Beträge über 10.000 € zustande kommen.
3.7. Praktische Betrachtung der Lebensdauer
Um hier ein paar praktische Werte zu nennen, um damit ein Gefühl der Lebensdauerbetrachtung zu bekommen, sind folgende Angaben:
Als Privatperson werden im Durchschnitt ca. 5 GB bis 20 GB pro Tag bewegt. Bei Industriekunden und einer schreibintensiven
Anwendung können dies schon 100 GB und mehr sein. Bei Verwendung einer zum Beispiel 60 GB SSD und obiger Faustformel ergeben
sich:
a) MLC SSD mit Flash 5k Schreib-Löschzyklen ca. 30TB (WR=2) Rechnet man dies auf 5 Jahre hoch, könnten ca. 16 GB / Tag
geschrieben werden
b) SLC SSD mit Flash 100k Schreib- Löschzyklen ca. 6000TB (WR=2) Rechnet man dies auf 5 Jahre hoch, könnten circa 330 GB pro
Tag geschrieben werden (ohne Einbeziehung aller anderen Faktoren, die auf die Lebensdauer gehen können).
Dies sind wirklich nur rein theoretische Betrachtungen.
4. Applikationen und deren Folgen auf die Lebensdauer
In den oben genannten Punkten wurden die verschiedenen Betrachtungsweisen der Lebensdauer einer SSD unter die Lupe genommen.
Erwähnt wurde auch die Applikation des Anwenders, die hier genauer betrachtet werden soll.
Da es eine Viehzahl an Applikationen (Einsatzgebiete) einer SSD gibt, unterscheiden wir als Firma MSC die Kunden und deren
Anwendung. Ein wesentlicher Entscheidungspunkt, welche SSD zur Empfehlung kommt, ist die Antwort auf die Frage der
Schreibintensität. Speziell bei Industriekunden kann dann die Entscheidung in Richtung SSD mit SLC -Technologie fallen. Dies ist auch
in Anwendungen der Fall, die einen erweiterten Temperaturbereich benötigen, also -40 bis +85° C. Hier sind erhöhte Anforderungen an
den Controller und speziell die Flashes beziehungsweise den Flash-Hersteller gestellt.
Als Beispiel kann hier ein Robotersystem genannt werden, dass im Freien seine Arbeit verrichten muss und übers Jahr gesehen starken
Temperaturunterschieden ausgesetzt ist. Oder eine Anwendung in einem Industrierechner, mit ständigen Schreibzyklen und möglichst
langem Dauereinsatz. Man spricht hier von 24/7 und meint damit, dass die SSD 24 Stunden und 7 Tage in Betrieb ist. Letztendlich ist
auch der Preis einer SSD ausschlaggebend über die Entscheidung SLC oder MLC. Da MLC um einiges günstiger ist als SLC
entscheidet der Anwender sich für die MLC-Technologie und kauft eine SSD mit genügend Reserveblöcken, oder stellt seine SSD mittels
eines Tools (SET max, Over-provisioning) auf längere Lebenszeit ein, indem er die Kapazität der SSD reduziert. Setzt der Anwender die
SSD in einem Desktop oder Notebook ein, und benutzt seinen Rechner als Privatperson dann reichen mit Sicherheit MLC SSD.
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Bei der Firma MSC, die seit 20 Jahren das Thema Flash auch in der eigenen Entwicklung hat, wird das Thema Flash über viele
Applikationen intensiv betrachtet, insbesondere auf die Qualität der eingesetzten Flashes. Wenn wir vor 2-3 Jahren noch über Strukturen
zwischen größer 60 nm sprachen, ist dies heute standardmäßig bei fast allen Nand-Flash 43 nm oder 34 nm und bei den jetzt auf den
Markt kommenden 25 nm Strukturbreite. Forscher betätigen sich auch schon unter den 20 nm und es bleibt abzuwarten, welcher Flash-
Hersteller neue Grenzen nach unten definieren kann. Es wird immer schwieriger werden, die Elektronen (=gespeicherte Info) in solche
kleinen Strukturen über einen definierten Zeitraum zu halten.
Untersucht wurden auch Bitfehler in den Nachbarblöcken. Das heißt, wenn ein Block häufig gelöscht wird und deren Auswirkungen auf
den Nachbarblock. Generell muss gesagt werden, dass die Qualität, egal von welchem der oben genannten Hersteller [unter Punkt 1.6.2],
sehr gut ist. Unterschiede bleiben aber nicht aus. So kann schon eine Charge mit anderem Datecode oder aus einem anderen
Produktionswerk leichte Auswirkungen auf die Qualität und damit auf das Thema Bad Block Management haben. Die Firma MSC hat
selbst verschiedene Flashspeicher aufgebaut und Erfahrungswerte über die Jahre gesammelt. So wurden schon im Jahr 1994 Flash-
SIMMs aufgebaut, später Flashkarten im PCMCI-Format oder dann auch Kompakt-Flashkarten (CFC). Speziell bei den CFC wurden
Versuche bezüglich der Schreib-Lösch- Thematik gemacht, um zu sehen, wie lange eine Flashzelle wirklich hält. Hier ergaben sich
etwas unterschiedliche maximal Werte zu den einzelnen Herstellern. Als Beispiel haben wir mit einer Samsung SLC Flash über 500.000
Schreib-Löschzyklen ohne Ausfall fahren können. Laut Datenblatt war der typische Wert für Schreib-Löschzyklen bei 100.000. Aus
dieser Erkenntnis entwickelten wir ein Software-Tool (FMDT) zur Anzeige der Lebensdauer, unter Berücksichtigung aller Werte der
Hardware, der Software und der Applikation. Gerade bei Industrieanwendungen kommt es hauptsächlich auf Zuverlässigkeit,
Datenintegrität, Verfügbarkeit, Unempfindlichkeit und störungsfreien Betrieb an.
4.1. 25 nm Flash in SSD
Seit Februar 2011 werden die ersten SSD ausgeliefert, die mit 25 nm Flash aufgebaut sind. Dadurch können die Preise weiter reduziert
werden, aber durch die geringeren Schreib-Löschzyklen reduzieren die Hersteller die Kapazitätsangabe der SSD. Deshalb sind verstärkt
am Markt SSD zu sehen, die mit 50 GB oder 100 GB angegeben werden, obwohl das Flash- Array bei 64 GB beziehungsweise. 128 GB
Größe liegt. Das heißt man muss einen größeren Reservespielraum (Spareblocks) kalkulieren, damit die Lebensdauer nicht in die Knie
geht.
5. SSD Einbau im Notebook
Um ein praktisches Beispiel – Austausch einer HDD gegen SSD – auf zu zeigen, habe ich dies bei einem Notebook vorgenommen:
1. Als erstes sollte die HDD von allem Müll (alte Daten), die nicht mehr benötigt werden befreit werden. Nutzen Sie zum Beispiel den
kostenlosen CCleaner oder Programme wie Win-Optimizer, um auch etwas tiefer die veralteten und eigentlich gelöschten Daten
von der Platte zu bekommen. Entscheiden Sie dabei gleich, welche Programme Sie überhaupt noch benötigen, oder doch besser
löschen können. Danach ist eine Defragmentierung zu empfehlen.
2. Jetzt prüfen Sie Ihre Partition beziehungsweise wie viel ist derzeit Ihrer HDD belegt. Lagern Sie größere Bilddateien oder
Videodateien auf eine andere Partition um oder auf eine externe HDD aus. Die SSD sollte mindestens 60 GB oder am besten 120
GB Größe haben, sofern Sie viel mit Bildern oder Videodateien arbeiten. Als Mindestsatz sollten Sie 25 bis 30 GB für das
Betriebssystem und Ihre Programme kalkulieren. Bevor Sie eine SSD kaufen, unabhängig wo Sie diese einsetzen werden, sollten
Sie sicher sein, dass es sich um einen SATA Anschluss handelt. Nur in älteren Geräten ist noch der PATAAnschluss zu finden.
Hier dürfte sich eine Neubeschaffung des Gerätes lohnen.
3. Zum Kopieren der Partition benötigen Sie ein Programm zum Klonen. Hier gibt es im Markt genügend angebotene Programme.
Ich habe mehrere getestet unter anderem EasyMig von Miray und den bekannten Partition Manager von Paragon. Letztgenanntes
hatte den Vorteil, dass in der Version 11 das Zusatztool – Paragon Alignment dabei war. Damit habe ich gleich die SSD
ausgerichtet. [siehe Punkt 3.3] Alternativ gibt es ein sehr gutes und kostenloses Tool, das Gparted Live (ISOImage). Damit können
Sie Partitionen ohne Datenverlust verändern, löschen oder kopieren. Hinweis auf die Internetseite: http://gparted.sourceforge.net
Achten Sie beim Klonen der Partitionen auf eine (mögliche) 100 MB große Partition. Diese legt Win7 automatisch an und greift
beim Booten darauf zurück. Hier handelt es sich also um eine kleine Systempartition, die Win7 zur Sicherheit beim Installieren
auf eine extra Partition legt. Diese müssen Sie dann auch wieder als Boot-Partition einrichten.
4. Nach dem Klonen können Sie die HDD ausbauen und durch die SSD ersetzen. Die alte HDD können Sie nun löschen und zum
Beispiel als externe Festplatte (Backup) nutzen [siehe Bilder 11 + 12].
5. Wenn Sie Ihr System hochgebootet haben, sollten Sie überprüfen, ob die SSD auch richtig angesprochen wird und alle Varianten
der SSD ausgenutzt werden. Dies ist zum Beispiel der Modus AHCI (Advanced Host Controller Interface). Dieser Mode ermöglicht
die effiziente Nutzung der SATA-Kommandos und des NCQ (Native Command Queuing). Damit kann die SSD Lese- und
Schreibzugriffe intelligent umsortieren, so dass diese in der schnellsten Reihenfolge ausgeführt werden. Bei einer HDD ist NCQ
ein ganz wichtiger Punkt, um die Daten schneller zu Lesen oder Schreiben indem der Lese- Schreibkopf von Spur zu Spur
springt. Um zu sehen, ob der AHCI genutzt wird, lassen Sie am Besten ein Benchmark laufen. Im meinem Beispiel habe ich AS
SSD verwendet. [siehe Punkt 5.2 ]
5.1. Kopierstation selber gebaut mit Desktop
Sehr geeignet für eine Kopieraktion einer HDD zu SSD ist der Einbau eines SATA
Wechsel- Laufwerks in einen Desktop oder Server [siehe Bild 13].
Durch diese Konstruktion lässt sich relativ einfach und schnell eine HDD oder SSD
kopieren. Ebenso kann ganz einfach ein Backup erstellt werden oder der Einschub kann
genutzt werden, um eine SSD wie eine Flashkarte zu benutzen.
Dies ist durch die Fähigkeit des Hot-Plug möglich. Dies bedeutet, dass die SSD im
laufenden Betrieb des Rechners ein-oder ausgesteckt werden kann. Die SSD meldet sich
dann als neues Laufwerk an.
5.2. Benchmarks
Um die Performance der jetzt eingebauten SSD zu testen, können die am Markt verfügbaren Benchmarks genommen werden. Vielfach
bei SSD wird das bereits erwähnte AS SSD verwendet.
Der AS SSD Benchmark ermittelt die Performance von SSD. Das Tool führt synthetische Tests und typische Test aus der Praxis durch.
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Die synthetischen Tests ermitteln die sequentielle und zufällige Lese- und Schreibperformance der SSD. In diesen Tests misst das Tool
wie lange es dauert, eine 1 GB große Datei sequentiell zu lesen beziehungsweise. zu schreiben. Der nächste Test wird mit zufällig
ausgewählten 4K-Blöcken durchgeführt. Als dritter Testlauf wird der 4K-64-Thrd- Test genommen, dieser entspricht dem 4K-Test wie
oben, hier sind allerdings die Lese-und Schreiboperationen auf 64 Befehlen verteilt. Dieser Test sollte bei SSDs mit Native Command
Queuing (NCQ) Unterschiede zwischen dem IDE-Betriebsmodus (NCQ wird nicht unterstützt), und dem AHCI-Modus darstellen. Ist der
AHCI-Modus aktiv, kann dieser seine Arbeit als „Optimierer“ der Zugriffe ausspielen. Als vierter Test wird die Zugriffszeit beim Lesen und
Schreiben ermittelt, wobei beim Lesen ein Fullstroke gefahren wird.
Anzumerken ist, wenn über Benchmarks gesprochen wird, dass jeder Benchmark unter 20 schiedlich Werte zeigen kann/zeigen wird.
Dies liegt am Tool selbst und kann am benutzten System (wie zum Beispiel der Rechner konfiguriert ist) liegen, wie auch am
Betriebssystem und natürlich an der SSD. Ebenso hat die Formatierung Einfluss auf den Benchmark. Wer seine SSD schon verwendet
hat und diese eventuell komplett neu bespielen möchte, sollte diese zuvor mit einem Lösch-Tool, zum Beispiel das HDDErase, komplett
sauber machen und damit auf den Ursprungszustand bringen. Unterschiedliche SSD können natürlich auch mit unterschiedlichen Flash-
Herstellern bestückt sein und ebenfalls Auswirkungen auf die gemessenen Ergebnisse zeigen. In Bild 14 und 15 zeigen Beispiele von
Benchmarks mit dem Tool AS SSD.
5.3. ChristalDiskInfo
Falls jemand mehr über seine SSD wissen möchte, gibt es ebenso interessante
Tools, die schon von den HDDs bekannt sind. Hier eine Darstellung des Christal-
DiskInfo für eine SSD mit 64GB des Herstellers TRS-STAR.
Hier ist unter anderem auch ersichtlich, ob TRIM und NCQ unterstützt wird.
Hilfreich ist das Tool auch dann, wenn ich wissen möchte, welche Firmware auf
meiner aktuellen SSD läuft. Des Weiteren liest das Tool die S.M.A.R.T-Werte aus,
wie zum Beispiel Laufzeit, wie oft eingeschaltet und etwaige Fehler [siehe Bild
16].
6. SSD als RAID
Die SSD in einem RAID-Verbund einzusetzen ist zwar eine teure Angelegenheit, aber wenn es um Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit
geht, speziell bezüglich der IOPS, dann ist eine SSD ideal. Hier spielt der Wert für sequentielles Lesen nicht so die Rolle, sondern es
sollte auf die Angaben der SSD Hersteller in Richtung IOPS geachtet werden. Gerade bei Serversystemen spielt die SSD mit den extrem
niedrigen Zugriffszeiten die HDD an die Wand. Zu beachten ist, dass bei einem RAID-Verbund der TRIM – Befehl nicht arbeitet, da es
(noch) keinen Treiber gibt, der dieses Thema abdecken kann.
7. Praktische Tips und Tools
Eine gute SSD, die entsprechend den obigen Beschreibungen und Tipps „gepflegt“ wird, bootet einen Rechner mit Win7 und den
standard-üblichen Programmen (zum Beispiel Norton) in 32 Sekunden hoch. Vergleich mit einer aktuellen, handelsüblichen HDD liegt bei
einer Bootzeit von 60 Sekunden. Wer sich den Kauf einer SSD überlegt, und nicht unbedingt alle Daten aufspielen möchte, der kann die
Kombination machen – SSD als Bootplatte und HDD als Datenplatte. Die SSD als Bootplatte bringt schon kurz nach dem Einschalten
erfreuliche Zeiten, wenn nach 30 Sekunden der Rechner fertig ist und arbeiten kann. Bezüglich der Zeiten gibt es gewaltige
Unterschiede, je nach Anwendung und Software auf dem Rechner. Bearbeiten von Videofilmen und Fotodateien geht im Schnitt 10 bis
20% schneller. Wobei das Rendering Ihrer Filme nur ein paar Prozentpunkte bringt. Spiele können ebenso stark schwanken, laufen aber
in Summe schneller als auf einer HDD. Hier kann es ein Plus an Geschwindigkeit zwischen 5% bis 30% geben.
Fazit: In Summe bringt der Einsatz einer SSD viel Freude.
7.1. Betrachtung der Anwendung
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Interessant ist auch die Betrachtung der Programme und Daten, die auf eine SSD gespielt werden.
Warum? Ganz einfach, wenn man die obigen Punkte einer Abnutzung der Flashzellen betrachtet. Werden zum Beispiel. mehrere große
Programme auf die SSD gespielt, die bis auf ein Update immer auf der SSD bleiben sollen, wird ein bestimmter Bereich der SSD belegt.
Beispiel könnte sein: Photoshop oder ein Lieblingsspielfilm mit Platzbedarf von 10 GB. Hätte die SSD jetzt kein entsprechendes Wear-
Leveling wie oben beschrieben, dann würden die Flashzellen, die immer wieder mit Daten geschrieben und gelöscht werden, am ehesten
beschädigt werden, und ein relativ großer Bereich, nämlich genau dort wo Photoshop oder der Spielfilm liegt, würden kaum „gestresst“
werden. Deshalb ist es wichtig, beim Kauf einer SSD auch darauf zu achten, dass in der Firmware ein Wear- Leveling statisch und
dynamisch implementiert ist.
7.2. Betrachtung bei Stromausfall (Power down failure)
Ein interessantes Thema, das bisher noch nicht angesprochen wurde, ist das Thema – wie reagiert die SSD bei einem Stromausfall,
was passiert dann mit meinen Daten? Hier lassen sich die Hersteller von SSD natürlich einiges einfallen, um einen Datenverlust zu
vermeiden, wenn gerade Daten geschrieben werden beziehungsweise unterwegs, also noch im Cache und nicht im Flash angekommen
sind. Vielleicht ist nur ein Teil im Flash-Array geschrieben und der Rest steht noch im Cache, jetzt fällt der Strom aus. Wie verhält sich
dieser Fall dann mit der ECC-Kalkulation? Gehen meine Daten verloren? Die Antwort ist: Ja und Nein. Hier kommt es auf die eingesetzte
SSD an. Für Privatkunden ist ein Stromausfall weniger kritisch zu sehen, aber bei Industriekunden kann dies zu Maschinenstörungen
und -ausfällen kommen. Deshalb gibt es SSD, die für Stromausfall mittels Kondensatoren und einer „Sicherungsschaltung“ für so einen
Fall gerüstet sind.
8. SSD als externe Festplatte
Falls Sie Lust haben eine SSD als externe Festplatte einzusetzen, gibt es die
Möglichkeit diese über USB 3.0 oder eSATA an zu schließen. Ein Standard USB 2.0
Anschluss wäre wegen seiner relativ langsamer Übertragungsrate fehl am Platze.
Achten sollten Sie auf jeden Fall auf Qualität des externen Gehäuse (PCB) und des
Anschlusskabels.
Beispiel einer externen SSD mit eSATA / USB 3.0 [siehe Bild 17].
9. Zukunft der SSD
Die erste Festplatte (HDD) hatte im Jahre 1956 IBM auf den Markt gebracht. Über die vielen Jahre, wir sprechen hier von über 55 Jahren
im Zeitraum 1956 bis 2011, sind die HDD immer wieder verbessert worden. Derzeit ist HDD mit 3.5TB im 3.5“ als größte, mögliche
Kapazität lieferbar. Konkurrenz bekommt die HDD jetzt immer mehr durch den Preisverfall bei SSD und deren ausgeklügelten Controller
mit Firmware. Wenn betrachtet wird, dass eine SSD in MLC Technologie vor 2 Jahren bei ca. 4,50 € pro GByte lag und Heute bei 1,60
pro GByte, dann hat sich gewaltig was getan. Nur, die HDD ist auch günstiger geworden und liegt HDD Heute bei 0,08 € pro GByte. Also
der Abstand ist noch richtig groß. Unter Betrachtung der Vorteile wie oben beschrieben, wird die SSD aber ihren Siegeszug weiter
fortsetzen, wobei die HDD so schnell nicht (wenn überhaupt) verschwinden wird. Mit der SSD erschließen sich zusätzlich neue
Anwendungen, die mit der HDD, zum Beispiel wegen der Mechanik, nicht möglich oder nur mit Aufwand möglich gewesen wären. Das
heißt die SSD wird sich als Ergänzung zur HDD und als Konkurrenz zur HDD einen großen Platz erobern.
Quellen
www.samsungssd.de
www.sandisk.com/business-solutions/ssd
www.alex-is-de
www.solidatum.com
www.msc-ge.com
www.trs-star.de
www.hardwareluxx.de
www.samsung.com
www.imftech.com
www.intel.com/go/SSD/
www.chip.de
www.anandtech.com
http://gparted.sourceforge.net
SSD - Übersicht - Lieferprogramm der MSC-GE & TRS-STAR
Stärken* Teechnologie
Hersteller SLC MLC
Std.
Temp.
Erw.
Temp.
IOPS Interface* Gehäuse Kapazität
Sequentiell
R/W
Samsung X XXX S, iSN 2.5" 64GB-512GB 250 / 220 a.A.
SanDisk
(pSSD, ohne Gehäuse)
XX X XXX S, mSN 2.5" 4GB -128GB 160 / 110 a.A.
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R/W IOPS Powerloss
STEC XXX XX XX XXX XXX S, P 2.5" 32GB -800GB 250 / 220 bis 80.000 ja
Solidata XX XXX XXX XX XX S,P, mS 1.8" / 2.5" 8GB -480GB 280 / 270 bis 50.000 ja
TRS-STAR X X S 2.5" 64GB-256GB 270 / 240 bis 20.000
Intel XX XXX XX S, mS 2.5" 40GB -600GB 250 / 200 bis 40.000 ja
SMART X X X X S 2.5" 64GB-256GB a.A. a.A. a.A.
*die Stärken der Hersteller sind mit entsprechender Anzahl "X" gekennzeichnet
X= im Lieferprogramm
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XX= gut verfügbar
XXX= sehr gut verfügbar
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