Bevor die letzte HD-Laufwerk herunterfährt, müssen IT-Teams einen Übergang von HDD zu SSD gemeistert haben. Hier ist ein Überblick über aktuelle Optionen und Best Practices. [...]
Das 1956 von IBM eingeführte Modell 350 RAMAC – größer als ein Haushaltskühlschrank – konnte bis zu 3,75 MB Daten speichern. Während moderne Festplatten kleiner, schneller und in der Lage sind, mehrere Terabyte an Daten zu speichern, hat sich die zugrunde liegende Technologie in den letzten über 60 Jahren kaum verändert.
Festplatten und Bandlaufwerke beherrschten die Desktop- und Rechenzentrumsspeicherwelt praktisch unangefochten bis ins letzte Jahrzehnt, als NAND-Flash-Solid-State-Laufwerke (SSD) so weit heranreiften, dass sie Festplatten nicht nur in Bezug auf Kapazität, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit, sondern auch auf der Grundlage der Kosten für bestimmte Anwendungen konkurrieren oder übertreffen konnten.
Die meisten Experten glauben, dass SSDs dazu bestimmt sind, sich letztendlich zur vorherrschenden Speichertechnologie zu entwickeln. Die Wahl zwischen SSDs und HDDs ist jedoch noch lange nicht klar. „Es gibt keine einfache Antwort“, erklärt Devesh Tiwari, Assistenzprofessor für Elektro- und Informationstechnik an der Northeastern University.
Tiwari empfiehlt IT-Führungskräften, eine Vielzahl von Themen zu berücksichtigen, bevor sie sich für die geeignete Technologie für eine bestimmte Speicheranwendung entscheiden, einschließlich Workload-Größe und -Anforderung, Latenz- und Bandbreitenbedarf sowie Anforderungen an Speicherarchitektur und Infrastrukturkonnektivität. Es ist auch hilfreich, grundlegende Speicherfaktoren wie Elastizität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu bewerten, wobei man sich darüber im Klaren ist, dass die heutigen Schlussfolgerungen in naher Zukunft möglicherweise nicht mehr gültig sind, da sich die SSD-Technologie und die Preise ständig weiterentwickeln. „Nichts ist konstant; dieser Bereich entwickelt sich schnell“, so Tiwari.
Verschiedene Arten von SSD-Laufwerken
Eine herkömmliche Festplatte speichert Daten auf einer sich schnell drehenden Scheibe, der so genannten Platte. Während sich die Platte dreht, bewegt sich ein Arm, der mit einem Paar Magnetköpfen (einer für jede Seite der Platte) ausgestattet ist, über die Oberflächen, um Daten zu lesen oder zu schreiben. Datenbits sind in konzentrischen, kreisförmigen Bahnen organisiert. Jede Spur ist in kleinere Bereiche unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden. Die meisten Festplatten verwenden einen Stapel von Platten, die auf einer zentralen Spindel mit einem kleinen Spalt zwischen ihnen montiert sind. Eine von der Festplatte erstellte Sektorenkarte zeichnet auf, welche Sektoren verwendet wurden und welche frei bleiben.
Im Gegensatz zu einer HDD hat eine SSD keine beweglichen Teile. Stattdessen werden Daten auf ein Substrat von miteinander verbundenen Flash-Speicherchips geschrieben und von diesem gelesen. SSD-Hersteller stapeln die Speicherchips in einem Raster, um unterschiedliche Dichten zu erreichen. Um Volatilität zu vermeiden, verwenden SSDs Floating-Gate-Transistoren (FGRs), um die elektrische Ladung zu halten. Diese Technik ermöglicht es einer SSD, gespeicherte Daten auch dann zu speichern, wenn sie nicht an eine Stromquelle angeschlossen ist.
IT-Organisationen können sich an mehrere verschiedene Arten von SSDs wenden, einschließlich:
- SLC: Single-Level Cell SSDs speichern ein einzelnes Bit in jeder Zelle, ein Ansatz, der darauf abzielt, verbesserte Leistung, Ausdauer und Genauigkeit zu erreichen. SLC-SSDs sind teurer als die meisten anderen Flash-Speicheroptionen und werden häufig für eine breite Palette von unternehmenskritischen Anwendungen und Speicherdiensten eingesetzt.
- TLC: Weniger teuer als SLC ist die Triple-Level Cell NAND Flash-Technologie. Mit drei Bits pro Zelle wird TLC typischerweise für Anwendungen mit geringen Leistungs- und Lebensdaueranforderungen eingesetzt. Die Technologie eignet sich am besten für leseintensive Anwendungen.
- MLC: Multi-Level Cell SSDs, die zwei Bits pro Zelle speichern, werden im Allgemeinen als eine verbraucherfreundliche Technologie angesehen. Während das Einfüllen von mehr als einem Bit in eine Speicherzelle Platz spart, ist der Kompromiss eine kürzere Nutzungsdauer und geringere Zuverlässigkeit. MLC-SSDs finden oft ein Zuhause in Desktop- und Notebook-Computern.
- eMLC: Enterprise Multi-Level Cell Technologie zielt darauf ab, die Performance, Zuverlässigkeit und Preisdifferenz zwischen SLC und MLC SSDs zu überbrücken. Während eMLC immer noch zwei Bits pro Zelle speichert, nutzt es die Vorteile einer Steuerung, die die Zuverlässigkeit und Leistung durch Optimierung der Datenplatzierung, des Verschleißniveaus und anderer wichtiger Speicheroperationen erhöht.
- QLC: Die Quad-Level-Cell-Technologie bietet mehr Kapazität als SLC-, MLC- und TLC-NAND-SSDs, aber nicht so viel zusätzlichen Platz, wie man erwarten könnte. Während MLC die Kapazität von SLC verdoppelte und TLC eine 33-prozentige Speicherverbesserung gegenüber MLC bot, liefert QLC nur einen relativ bescheidenen Anstieg von 25 Prozent gegenüber TLC. Dennoch ist QLC aufgrund seiner Kosten, Dichte, Geschwindigkeit und Energieeffizienz eine gute Wahl für Anwendungen wie maschinelles Lernen, Datenanalyse und Medienstreaming.
Alle Arten von SSDs fallen in die Kategorie der „Verbrauchsmedien“, d.h. sie verschleißen allmählich, wenn Daten immer wieder auf das Laufwerk geschrieben werden. Der Ausfall von SSDs ist in der Regel allmählich, da einzelne Zellen ausfallen und die Gesamtleistung abnimmt, obwohl auch ein plötzlicher Ausfall auftreten kann. Viele SSD-Hersteller beheben das allmähliche Ausfallproblem, das als „Verschleiß“ bekannt ist, indem sie ihre Produkte übermäßig ausstatten, einschließlich etwas mehr Speicherplatz, als in der Produktliteratur tatsächlich behauptet wird.
„Alle SSD-Hersteller bieten eine Dauerhaftigkeitsbewertung namens ‚drive writes per day‘ (DWPD), die ihrem erwarteten Anwendungsfall entspricht“, erklärt Paul von-Stamwitz, Senior Storage Architect bei Fujitsu Solutions Lab. Leseintensive Laufwerke können beispielsweise in Anwendungen eingesetzt werden, die eine geringe Schreiblast haben und daher eine geringere DWPD-Bewertung aufweisen als Mischlaufwerke. „Solange der Arbeitsaufwand mit der DWPD-Bewertung übereinstimmt, sollten die SSDs während der Garantiezeit problemlos halten“, so von-Stamwitz.
Die meisten Unternehmens-SSDs basieren auf der TLC-Technologie, vor allem aufgrund ihrer niedrigeren Kosten im Vergleich zu anderen Arten von NAND-Sticks. TLC-SSDs werden typischerweise für routinemäßige Leseaufgaben und leichte Schreibvorgänge verwendet. QLC SSDs mit einem niedrigen DWPD, das durch Dichte-, Geschwindigkeits- und Energieeffizienz-Vorteile ausgeglichen wird, werden häufig in leistungsstarken, leseintensiven Anwendungen eingesetzt. In der Zwischenzeit entscheiden sich immer mehr IT-Unternehmen, die eine höhere Leistung anstreben, für SSDs auf Basis von 3D XPoint, einer neuen Klasse von nichtflüchtigen Storage- und Speichergeräten, die schneller und dichter sind als bisherige NAND-Flash-Geräte. „Diese Laufwerke eignen sich für spezifische Anwendungen, die eine konsistente, extrem niedrige Latenzleistung erfordern, wie beispielsweise Echtzeitanalysen“, erklärt von-Stamwitz.
SSD-Leistung im Vergleich zu den Kosten
Im Allgemeinen übertreffen SSDs die Leistung von HDDs auf ganzer Linie. Der Einsatz von Solid-State-Komponenten macht SSDs von Natur aus zuverlässiger und energieeffizienter. „Ein RAID-5 SSD-Volume kann so zuverlässig sein wie ein RAID-6-Festplatten-Volume, und Neuaufbauten sind mit SSDs schneller“, sagt von-Stamwitz. „Neben der Senkung der Energiekosten kann die zusätzliche Leistung zu einem geringeren Platzbedarf im Rechenzentrum führen, da weniger SSDs die gleiche Anzahl von IOPS ((Input/Output Operations Per Second) wie Festplatten liefern können“, ergänzt er.
Doch nicht immer sind SSDs die beste Wahl für jede Datenspeicherfunktion im Unternehmen. „Der entscheidende Faktor sollte sein, was Sie mit ihnen vorhaben“, rät Matthew Tonelson, Betriebsingenieur bei The St. Paul Group, einem Anbieter von Datenreporting- und Konnektivitätslösungen auf Baltimore Basis. „Eine SSD stellt aufgrund der hohen Kosten und der geringen Nutzung unnötige Kosten für die Speicherung alter Dateien dar, die nur selten verwendet werden“, erklärt er. „Außerdem, wenn es eine hohe Anzahl von Schreibvorgängen auf dem Laufwerk gibt, muss eine SSD oft ausgetauscht werden, was zu höheren Kosten führt.“
Die Kosten sind fast immer ein kritischer Faktor bei der Entscheidung, ob eine Festplatte oder eine SDD für eine bestimmte Speicheraufgabe verwendet werden soll, zumal SSDs derzeit vier- bis fünfmal so teuer sind wie eine vergleichbare Festplatte, sagt Shailesh Kumar Davey, Vice President und Director of Engineering beim IT-Management-Softwareentwickler ManageEngine. „Glücklicherweise sinken die Kosten, und neuere Technologien wie 3D XPoint bieten ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis“, erklärt er.
Der vielleicht größte Vorbehalt im Zusammenhang mit SSDs, abgesehen von Kosten- und Langzeitproblemen, ist die Tendenz der Technologie, gelegentlich ohne Vorwarnung auszufallen. „Wenn eine herkömmliche Festplatte ausfällt, gibt es in der Regel eine Warnfrist, in der die Leistung langsamer als normal ist“, sagt Steve Buchanan, Supporttechniker bei Limestone Networks, einem in Dallas ansässigen Rechenzentrumsdienstleister. Andererseits kann eine SSD „mit Null-Warnung zusammenbrechen, wenn sie nicht ordnungsgemäß von Software überwacht wird“, bemerkt er.
Der Wechsel von HDDs zu SSDs
Der beste Weg, mit der Planung einer modernen Speichersystembereitstellung zu beginnen, besteht darin, zunächst festzulegen, wie das Array letztendlich verwendet wird. „Wenn Sie große Dateien an viele Benutzer auf einmal liefern wollen, dann ist es umso besser, je mehr SSDs Sie einsetzen können“, schlägt Buchanan vor. „Wenn Sie hingegen eine sichere File and forget“-Lösung für alte Dokumente benötigen, die Sie vielleicht nur gelegentlich benötigen, dann konzentrieren Sie sich auf die Verwendung von überwiegend traditionellen Festplatten.“
Tiwari stimmt zu. „Wenn Sie eine schnelle Reaktionszeit wünschen, meist leselastig arbeiten und tiefe Taschen haben, könnte eine SSD die erste Option sein, die Sie ausloten wollen“, sagt er. „Wenn Ihre Daten tage- und monatelang liegen, bevor Sie darauf zugreifen können, und wirklich große Mengen an Kapazität benötigen, wählen Sie die Festplatte.“
Es ist jedoch auch wichtig zu verstehen, dass bei anhaltenden aktuellen Preistrends Festplatten bald endgültig aus dem Rechenzentrum verschwinden könnten. „Der Preis für SSDs ist in den letzten Jahren drastisch gesunken, so dass viele Rechenzentren migriert sind oder planen, vollständig auf Solid-State-Laufwerke zu migrieren“, sagt von-Stamwitz. „Im Allgemeinen ist der einzige Grund, nicht von Festplatten auf SSDs umzusteigen, die Kosten, und die werden immer weniger zu einem Problem, wenn man alle Vorteile von SSDs berücksichtigt.“
*John Edwards ist ein erfahrener Wirtschaftsjournalist. Seine Arbeiten sind in der New York Times, der Washington Post und zahlreichen Wirtschafts- und Technologiepublikationen erschienen, darunter CIO, Computerworld, Network World, CFO Magazine, IBM Data Management Magazine, RFID Journal und Electronic Design.
Be the first to comment