Wassertassen & SSD Leistung

IT-Profis sind immer mehr davon überzeugt, dass Solid State Disks (SSD) eindeutig der beste Weg sind, um die Reaktionszeiten und Leistungsfähigkeit von Anwendungen zu verbessern.

Da die Kosten weiter sinken und sich die Zuverlässigkeit verbessert wird, stehen nun viele Storage Manager vor der Aufgabe, zu entscheiden, welche SSD das Beste für ihre Server und deren Anwendungen ist. Ähnlich geht es dem privaten Normalverbraucher, der gerne die Vorteile dieses modernen Speichermediums nützen möchte. Aber es ist schwierig, SSD-Produkte detailiert zu vergleichen. Durch eine mangelnde Einheitlichkeit der Herstellerangaben ist es schwierig, Merkmale wie Leistung und Zuverlässigkeit statistisch zu bestimmen und darzustellen.

Der Mangel an Standardisierung in den SSD Produktinformationen macht einen endgültigen Vergleich herausfordernd und damit eine endgültige Entscheidung allein auf Basis von Herstellerangaben schwer.

 

SSD Leistungsdaten

Das Fehlen von Standards und der Mangel an Konsistenz der Daten kann zu Verwirrung führen. Viele Anbieter werben in SSD-Leistungsangaben bei der Leistung mit Zahlen bei leerem Laufwerk. Dies wird als der „frisch aus der Box-Zustand“ bezeichnet und im Fall der SSD kann dies sehr irreführend sein, weil sich bei der Nutzung das Flash-Laufwerk bekanntlich verlangsamt. Im Gegensatz zu Festplatten (HDD), die durch Überschreiben von Daten auf Bit-Ebene arbeiten, schreibt ein Flash-Gerät Daten eines gesamten Blocks auf einmal. Vor jedem Schreibvorgang muss eine Speicherbereinigung durchgeführt werden.

Man kann sich das Schreiben von Daten auf einem Flash-Laufwerk wie das Speichern von Daten in 1.000 Tassen Wasser vorstellen. Jede Tasse ist eine Speicherzelle auf der Flash-NAND, und das Wasser steht für die Daten die gespeichert werden. Zum Speichern von neuen Daten, muss das Wasser in eine Tasse gegossen werden, ein einfaches Verfahren, wenn Tassen leer sind. Wenn sie es nicht sind, müssen die Tassen geprüft werden, damit klar ist ob die Daten gelöscht werden können. Als Vorbereitung für einen neuen Schreibvorgang müssen die betreffenden Tassen also zuerst geleert werden, bevor das neue Wasser eingefüllt wird. Das braucht Zeit und kann das Schreiben auf einem neuen Flash-Gerät viel schneller  machen als auf  einem, das bereits zum ersten Mal „geflutet“ bzw. gefüllt wurde.

Aus diesem Grund ist ein Leistungstest „fresh out of the box“ kein Garant für die langfristige Leistung eines Gerätes. Steady State ist die Bezeichnung für ein Laufwerk, bei dem alle Zellen bereits mindestens einmal beschrieben wurden. Die „Garbage-Collection-Routinen“, also das leeren der Tassen wie oben beschrieben, muss vor jedem Schreibvorgang ausgeführt werden. Dies ist der Zustand, der für die Hersteller verpflichtend verwendet werden sollte, um die Leistung ihrer Geräte zu deklareiren. Micron ist ein Beispiel für ein Unternehmen, das dies tut.

 

SSD Ausdauer-Spezifikationen

SSDs haben eine begrenzte „Lebensdauer“, ein Produkt-Parameter, den HDDs nicht haben. Damit reichen aber bei SSD’s die Performance-Daten allein nicht aus, um einen aussagekräftigen Vergleich zu machen. Grundsätzlich haben NAND-Flash-Zellen eine endliche Anzahl von Malen die sie beschrieben werden können.  Beim Vergleich von Produktinformationen von SSDs, sollte die Ausdauer in die Analyse einbezogen werden. Wenn diese Daten nicht ohne weiteres verfügbar sind, sollte man Sie beim Händler oder Hersteller erfragen.

 

Qualitative Analyse

Die maximale Anzahl von Schreibzyklen sind bei manchen Produkten nicht aus den Produktspezifikationen ersichtlich. Anbieter wie Micron produzieren NAND-Flash-Substrat und Design-Controller und sind durch ein besseres Verständnis des Testprozesses in der Lage, genauere Spezifikationen und vollständigere Prüfdaten zu liefern. SSD-Anbieter, welche diese Komponenten von anderen Anbietern kaufen und auf die OEMs für die Prüfung von Daten vertrauen, können daher nur weniger vollständige und genaue Informationen liefern.

Die Qualität des Gerätes selbst ist von der Qualität des Flash-Substrates und der Fähigkeiten des Controllers abhängig. Dies ist ein Bereich, wo zwischen den Flash-NAND-Fertigungsprozessen und der Gestaltung der Flash-Controller ein durchaus „Komminukationsprobleme“ auftreten können. Der Controller muss sicherstellen, dass die Schreibprozesse sich gleichmäßig über das gesamte Flash-Modul verteilen. Dies nennt man „Wear-Leveling“. Ebenfalls muss die „Garbage Collection“ kontrolliert werden um sicherzustellen, dass Zellen mit alten Daten auf dem NAND bereinigt werden, um eine einheitliche Leistung zu gewährleisten. Jede SSD besteht aus einer Kombination von NAND-Flash (Substrat) und Controller-Technologien, einer Kombination, die deutliche Unterschiede in der Performance der Produkte verschiedener Herstellern bedeuten kann.

 

Fazit

Die Angaben von leistungs- und produktspezifischen Daten bei SSD-Fesplatten stecken noch in den Kinderschuhen. Zunächst müssen die Geräte in einem realitätnahen, stabilen Zustand sein, also im „Solid State“, um genaue Performance-Daten zu ermitteln. Zweitens sollten Angaben zur Ausdauer einheitliche Standards aufweisen, um Produkte verschiedener Hersteller vergleichen zu können. Schließlich sollten die SSD Hersteller über aktuelle, genaue Informationen und ein klares Verständnis über die Ursprünge dieser Daten verfügen. Mit diesen Daten können potentielle Kunden die Anzahl der Produkte welche in Frage kommen eingrenzen. Die „Hands-on-Evaluation“ ist der Schlüssel zur Auswahl der richtigen SSD-Festplatte für die jeweilige Anwendung, und entscheidet maßgeblich über die spätere Kundenzufriedenheit.

 

 

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