Datensicherheit in Flash-Speichersystemen

Flash-Speicher müssen hochverfügbar sein

| Autor / Redakteur: Michael Matzer / Rainer Graefen

Erreicht ein Array auf der Karte eine 30-prozentige Fehlerrate (auf einer Karte sind bis zu acht Arrays aufgebracht), wird eine Service Information Message (SIM) ausgelöst, die das zuständige IT-Personal darüber informiert, dass die Flash-Karte ausgetauscht werden muss.

Sehr willkommen, aber nicht ungewöhnlich ist die Möglichkeit eines Hot-Swaps. Bei den IBM-Geräten 720 und 820 beispielsweise lassen sich nahezu alle Hardware-Komponenten – wie Flash-Karten, Netzteile, Raid-Controller und Hostadapter – im laufenden Betrieb austauschen.

Die Geräte lassen sich dann auch noch zusätzlich über die unterschiedlichsten Verfahren spiegeln (LVM, Power HA, SVC, Oracle ASM, DB2 etc.), je nachdem wo sie eingesetzt werden.

Ausfallrate und Fehleranzeige

Wie dem Nutzer Flash-Fehler angezeigt werden, hängt von der Flash-Technik ab, die in seinem Gerät verbaut worden ist. Die Flash-Hersteller wie Samsung und Toshiba haben die unterschiedlichen Techniken dahingehend spezifiziert, wie viel Schreibzyklen eine Flash-Zelle aushält.

Eine Flash-Zelle ist ein modifizierter MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) mit einer zusätzlichen Elektrode, dem sogenannten Floating Gate, auf dem Ladungszustände abgebildet werden. Bei Schreibzyklen muss das Floating Gate oft entladen werden. Dazu wird die Ladung durch eine Oxidschicht gepresst, die eigentlich dazu da ist, die Ladung nicht abfließen zu lassen. Diesen Ladungspressvorgang halten die Oxidschichten nicht unbegrenzt aus und gehen in der Regel nach einer bestimmten Anzahl Schreibzyklen kaputt. (siehe Kasten)

Ergänzendes zum Thema
 
Haltbarkeit von Flashspeicher

Mit Überprovisionierung zu mehr Haltbarkeit

Alle SSD-Laufwerke speichern inzwischen nur noch auf MLC-Chips, auch wenn die Lebensdauer geringer als bei SLC-Chips ist. Deshalb sollte man beim Einsatz aufpassen, wie schreiblastig der Workload ist. Es kommt also sehr auf die Applikation an, die solche Workloads erzeugt.

Die Technologien TLC und MLC sollte man nicht höheren Schreib-Workloads aussetzen, weil sonst die Gefahr besteht, dass die Geräte nach einer bestimmten Zeit nicht mehr arbeiten können. Bei Geräten wie etwa den IBM-Flashsystems sind neben DRAM entweder SLC (in den Modellen 710 und 720) oder eMLC (in den Modellen 810 oder 820) verbaut. Mit diesem Flash-Chip-Typ sieht der Hersteller eine Haltbarkeit sichergestellt, die sechsfach über der herkömmlicher MLCs liegt.

Das HP-System HP 3PAR StoreServ 7450 verfügt über eine Abnutzungsanzeige, die sogenannte Wear Level Gauge. Dabei handelt es sich um eine Kapazitätsanzeige in der Managementkonsole. Diese gibt die verbleibende Lebensdauer an. Da die Abnutzung linear und nicht logarithmisch verläuft, lässt sich diese Lebensdauer leicht berechnen und in der Konsole anzeigen.

Flashspeicher, so lässt sich zusammenfassend sagen, ist durch solche Leistungsmerkmale ein sehr sicherer Speicher geworden. Setzt man eMLC- oder SLC-Chips ein, ist er sogar sicherer als ein Plattensubsystem.

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