Was Sie über SSDs, Flash, NAND & Co. auf jeden Fall wissen sollten, Teil 1 Sechs Fragen, die Flash-Neulinge gerne stellen

Autor / Redakteur: Annette Wiedemann / Nico Litzel

Die Flash-Technik galt lange Zeit als unsicherer Kantonist für die Datenspeicherung. Nur SLC sollte im Unternehmen zum Einsatz kommen. Inzwischen haben andere Verfahren bei der Haltbarkeit nachgezogen und speichern 90 Prozent aller Flash-Daten.

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Die Speicherkapazität von Flash nimmt nicht nur durch die permanente Verkleinerung von Strukturen zu, sondern auch indem man Flash-Ebenen Schicht für Schicht wachsen lässt und aufeinanderstapelt.
Die Speicherkapazität von Flash nimmt nicht nur durch die permanente Verkleinerung von Strukturen zu, sondern auch indem man Flash-Ebenen Schicht für Schicht wachsen lässt und aufeinanderstapelt.
(Grafik: Applied Materials/IEDM/VLSI)

1. Was ist Flash-Speicher?

Flash- oder NAND-Flash-Speicher ist ein digitales Speichermedium auf Basis von Siliziumchips. Flash speichert Informationen elektronisch als positive oder negative Ladungen und spiegelt wider, wie Computer Nullen und Einsen im Binärcode verwenden. Flash-Speicher findet in heutigen Smartphones, Tablets und Laptops vielfach Verwendung. Mit der richtigen Software, die für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Flash-Speicher sorgt, wird der Flash auch auf dem Rechenzentrumsserver zur Beschleunigung der Anwendungsleistung eingesetzt.

Es gibt viele verschiedene Arten von Flash. Single-Level-Cell- respektive SLC-Flash bietet die beste Haltbarkeit, weil er die geringste Flächendichte hat und weil er nur ein Bit speichern muss. Allerdings ist die Kapazität von SLC-Flash begrenzt. Multi-Level-Cell- respektive MLC-Flash bietet mehr Kapazität und ist oft nützlicher für Unternehmensrechenzentren, solange der Flash-Hersteller ihn mit Software-Funktionen koppelt, die mehr Beständigkeit bei Servern gewährleisten.

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Hersteller steigern weiterhin die Kapazität ihrer NAND-Flash-Chips durch Schrumpfen der Zellen, die die elektronischen Ladungen zur Datenspeicherung enthalten. Sie können die Kapazität auch durch Hinzufügen zusätzlicher Schichten und Achsen auf den Flash-Chips erhöhen. Da die Dichte zunimmt, wird ausgefeilte Software für die Verwaltung des Flash-Speichers benötigt um sicherzustellen, dass der Flash-Speicher in Unternehmensservern wie erwartet funktioniert.

2. Warum ist Flash schneller als eine Festplatte?

Flash-Speicher-Chips speichern Daten elektronisch auf Silizium statt magnetisch auf mechanisch drehenden Festplatten, also über Elektronen statt auf Atomen, und Elektronen bewegen sich viel schneller als Atome. Festplattenlaufwerke verwenden die gleichen grundlegenden Prinzipien wie ein Phonograph aus dem 19. Jahrhundert.

Die Reaktionszeiten sinken weiter, wenn sich die Festplatten füllen und sich der Lesekopf auf der Platte weiter bewegen muss. Obwohl Flash grundsätzlich schneller als eine Festplatte ist, unterscheiden sich Flash-Speicherprodukte untereinander in ihrer Architektur, was zu Unterschieden bei der Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit führt.

3. Wie viel schneller als eine Festplatte ist Flash?

Flash-Speicher ist tausend Mal schneller als mechanische Festplatten. Auf der Anwendungsebene wird der Faktor, um den Flash eine Festplatte übertrifft, je nach der spezifischen Anwendung und Architektur variieren.

Für die direkte Anwendungsbeschleunigung haben viele Unternehmen angegeben, dass Flash-Speicher herkömmliche Festplatten um mehr als das Zehnfache übertreffen kann. Bei der Verwendung von Flash für datenintensive Lösungen wie die Server-Virtualisierung und virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDI) haben Unternehmen, die auf ihren Servern Flash installierten, von einer bis zu 40-fachen Leistungssteigerung berichtet.

4. Wie zuverlässig ist Flash?

Die Zuverlässigkeit von Flash-Lösungen kann variieren, aber führende Produkte bieten Software-Funktionen, die eine unternehmensweite Datenintegrität gewährleisten, selbst wenn ein einzelner NAND-Chip ausfallen sollte.

Zum Beispiel sind Fusion-io-Produkte mit einer Technologie namens Adaptive Flashback ausgestattet, die integrierte Redundanz auf Block- und Chipebene liefert, um vor NAND-Fehlern im Medium selbst zu schützen, ohne sich auf die Schutzfunktionen auf Systemebene verlassen zu müssen. Dies ermöglicht optimale Leistung und Kapazität bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer des Geräts weit über das hinaus, was mit anderen Ansätzen möglich ist.

5. Wie lange hält Flash?

Wie alle Speichermedien kann auch Flash-Speicher mit der Zeit verschleißen, aber die meisten Enterprise-Flash-Produkte wurden für einen jahrelangen Einsatz entwickelt. Bei der Evaluierung einer Flash-Lösung ist es ratsam, die Lese- und Schreib-Anforderungen der Unternehmensanwendungen zu ermitteln um sicherzustellen, dass ein Flash-Produkt gewählt wird, das eine den Bedürfnissen entsprechende Haltbarkeit bietet.

Software-Funktionen in Enterprise-Flash-Produkten helfen, die Datenintegrität und Langlebigkeit des Flash-Speichers über die Haltbarkeit der einzelnen NAND-Flash-Chips hinaus zu sichern. Das in den Fusion-io-Produkten verwendete Adaptive Flashback ermöglicht dem Flash eine Selbstreparatur, falls ein einzelner NAND-Chip ausfallen sollte.

Weitere Features wie Wear-Levelling und Predictive Management sorgen für die lange Flash-Lebensdauer der Fusion-io-Produkte. Dank derartiger Funktionen halten Enterprise-Flash-Produkte so lange wie die Server, die sie beschleunigen.

6. Was sind die Vorteile von Flash-Speichern?

Flash-Speicher beschleunigt Anwendungen – um das bis zu 10-Fache gegenüber Anwendungen, die auf Festplatten setzen. Für die direkte Anwendungsbeschleunigung haben viele Unternehmen angegeben, dass Flash-Speicher herkömmliche Festplatten um mehr als das Zehnfache übertreffen kann. Bei der Verwendung von Flash für datenintensive Lösungen wie die Server-Virtualisierung und virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDI) haben Unternehmen, die auf ihren Servern Flash installierten, von einer bis zu 40-fachen Leistungssteigerung berichtet.

Dies hilft Unternehmen dabei, mit den Echtzeit-Geschwindigkeiten der digitalen Wirtschaft ihre Geschäftsmöglichkeiten und Informationen in ihren Daten ausfindig zu machen. Im Privatleben sorgt Flash-Speicher dafür, dass die Anwender schnelle Websites ohne große Wartezeiten genießen können, ob nun beim Banking, Shopping oder einem Musik-Download oder auch wenn sie die Aktivitäten ihrer Freunde und Familie in sozialen Netzwerken verfolgen.

Flash bietet auch eine Reihe von deutlichen Kosteneinsparungen, die Unternehmen oft helfen, eine umgehende Rendite für ihre Flash-Investition zu erhalten. Mit Flash brauchen Unternehmen weit weniger Stellplatz im Rechenzentrum, weil keine Festplatten-Racks mehr benötigt werden, um die Anwendungsleistung zu liefern. Da Flash-Speicher keine mechanischen Teile umfasst, erzeugt er viel weniger Wärme als mechanischer Plattenspeicher und spart damit Geld bei der Kühlung ein. Flash reduziert auch die Zeit, die IT-Profis mit der Wartung von Platten verbringen und ermöglicht es ihnen, mehr Zeit mit strategischen Unternehmenszielen zu verbringen.

Dieser Text stammt aus dem eBook „Flash FAQ“. Hier können Sie das vollständige eBook kostenlos als PDF-Datei herunterladen.

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