Marktbeobachtung bei Flash-Speichern SSD-Markt mit vielen Facetten

Autor / Redakteur: Bernhard Schoon / Rainer Graefen

Der Next Generation Form Factor für besonders flache Notebooks ist nicht das Einzige, was sich bei den zeitgemäßen SSD-Speichern so tut, auch die Enterprise- und Cloud-Lösungen mit Flash-Komponenten werden vielfältiger.

SATA Express (NGFF) ist der Umstieg auf reines PCIe, das in Generation 3 ein GByte pro Sekunde und pro Lane (serieller Schnittstellenport) übertragen kann. SATA Express wird zwei Lanes benutzen.
SATA Express (NGFF) ist der Umstieg auf reines PCIe, das in Generation 3 ein GByte pro Sekunde und pro Lane (serieller Schnittstellenport) übertragen kann. SATA Express wird zwei Lanes benutzen.
(Intel)

Noch liegen die SSD-Laufwerke als besonders schnelle und kompakte Datenspeicher nicht wirklich im Mainstream. Ihre Vorteile sind zwar unbestritten, doch bilden sie durch ihre relativ hohen Kosten noch keinen Standard für den Massenmarkt. Ihr Einsatz rechnet sich erst für eine dedizierte Anwenderschaft mit hohem Performance-Bedarf, darunter die Bearbeitung von Videos und großen Bildern oder CAD-Anwendungen.

SSD von Intel als NGFF-Steckkarte

Wenn Mitte 2013 die ersten Ultrabooks mit Intels neuem Haswell-Chipsatz kommen, werden sie auch Erweiterungskarten in einem neuen Standardformat aufweisen. Diese Steckkarten im "Next Generation Form Factor" (NGFF), bei denen es sich auch um Massenspeicher handeln kann, könnten die heutigen mSATA-Module ablösen.

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Als erste Karte im NGFF-Format wird von Intel die SSD 530 noch fürs erste Quartal erwartet. Sie wird mit 80 oder 180 Gigabyte und einer SATA-6G-Schnittstelle erhältlich sein. Allerdings weichen ihre Steckverbinder und die Pin-Belegung von den bekannten mSATA-Modulen ab.

Während die bekannten mSATA-SSDs über eine PCIe-Mini-Card angeschlossen werden und SATA-Signale über die Kontakte übertragen, lassen sich mit dem neuen Formfaktor NGFF auch SSDs über PCI-Express 3.0 betreiben. Dies ein Zeichen, dass wir bald mit noch schnelleren Übertragungsraten beim SSD-Einsatz rechnen dürfen.

Werbebotschaft SATA Express

Da vor allem für Ultrabooks entwickelt, sind die NGFF-Module flacher und unterscheiden sich auch in Länge und Anbindung: Socket-2-Module arbeiten mit zwei Lanes und zwei Gigabyte pro Sekunde und Socket-3-Module mit vier Lanes und bis vier GByte/s.

Ihre Platinenlänge von 42 oder 80 Millimeter ermöglicht eine beidseitige Bestückung mit Speicher-Chips, während herkömmliche mSATA-Karten für den Mini-PCIe-Anschluss mit Flashspeicher und Controller rund 51 x 30 Millimeter groß sind. Nur: Wegen des neuen Anschlusses passen die schnelleren NGFF-Module nicht mehr in mSATA-Slots.

Es bleibt zu erwarten, dass die NGFF-Module nicht unter diesem Namen, sondern als SATA-Express-Karten vermarktet werden. So hat die Serial ATA International Organization (SATA-IO) bereits die Ratifizierung der SATA-Express-Spezifikation begonnen und könnte den neuen Standard im Laufe des Jahres offiziell freigeben.

SSD zum Nachrüsten

Da herkömmliche mechanische Laufwerke beim Lesen und Schreiben nicht die Leistung eines SSD-Laufwerks erreichen, gehen immer mehr Hersteller dazu über, ihre mobilen Rechner serienmäßig mit SSD-Laufwerken aufzuwerten. Zurück bleiben viele Rechner mit einer herkömmlichen Festplatte, die nur einen Teil der Rechnerleistung nutzen. Der Austausch der primären Festplatte durch eine SSD kann daher die Effizienz und die I/O-Performance des Mobilrechners spürbar verbessern.

Die S511 von Adata aus Taipeh ist eine SSD, die in zwei Konfigurationen für Desktop-Rechner und Notebooks geliefert wird. Zur Desktop-Version gehört ein 3,5-Zoll-Adapter zum Einbau in einen Desktop-Computer. Mit der S511 Notebook-Version lassen sich Laptops mit einem SSD-Laufwerk nachrüsten, wobei die vorhandene Festplatte ausgebaut und in einem mitgelieferten Aluminiumgehäuse als externes Laufwerk betrieben werden kann.

Die Mittelklasse wird immer besser

Die S511 unterstützt auch den Windows Trim-Befehl, der mit dem Betriebssystem Windows 7 Daten direkt im Flash-Speicher markieren kann und damit dem SSD-Controller wieder nutzbare Speicherblöcke bekannt macht. Das beschleunigt die Datenübertragung und Schreibleistung von SSD-Laufwerken, reduziert die Wahrscheinlichkeit interner Aufräumaktionen (Write Cliff) und verlängert so auch die Lebensdauer des Laufwerks, da weniger Daten geschrieben werden.

Der S511 nutzt die neue Generation der SandForce SF-2200-Controller mit nativer Unterstützung von SATA-600. Die Lesegeschwindigkeit des S511 liegt bei 550 MByte/s und die Schreibgeschwindigkeit fast gleichauf mit 520 MByte/s. Nach Herstellerangaben bewältigt das Laufwerk 85.000 IOPS, womit sich eine fünf Gigabyte große Videodatei innerhalb von 15 Sekunden übertragen lässt. Das Booten von Windows 7 von einem S511 dauert rund 21 Sekunden.

Hybride Kombi-Systeme

Reine Flash-Speicher arbeiten deutlich schneller als herkömmliche Festplatten, sind aber noch immer relativ hochpreisig. Bis 2017, so eine Studie von Gartner, könnten die SSD-Preise jährlich um 35 Prozent fallen, was zum Teil aber durch höhere Speicherkapazitäten aufgewogen wird. Eine Alternative zum reinen SSD sind Systeme mit einem Hybrid-Ansatz, bei dem zunächst alle Daten im Flash-Speicher gehalten und erst bei Bedarf auf die Festplatte ausgelagert werden.

Die Zeus-RAM von STEC als Schreib-Log und Zeus-IOPS als Lese-Cache eignen sich für die OEMs von Storage-Komponenten, darunter auch Nexenta mit dem Nexentastor. Sie ermöglichen hybrides Storage-Pooling mit SSDs. Eine höhere Zugriffs-Performance bringen zwei SSD für Schreibzugriffe in einer gespiegelten Konfiguration und ein Modul als Lese-Cache. Laut Hersteller ist damit die fünffache Geschwindigkeit bei Anwendungen wie der Datenbank-Indexierung möglich.

Flash-Speicher fürs Enterprise

SSD eignen sich nicht nur für Client-Systeme, sondern auch für das Server-Umfeld in Rechenzentren oder Cloud-Architekturen. Für dieses Umfeld bietet EMC die Software Xtremsw Cache zur Verwaltung von PCIe-SSDs in Servern.

Diese wurde für die Server-Betriebssysteme RHEL, SLES, Windows und VMware entwickelt und bindet Flash-Speicher als Write-Through-Cache (WTC) ein. Möglich sind auch Deduplizierung und die Integration in die Admin-Tools für Symmetrix Vmax. Xtremsw Cache soll auch PCIe-SSDs von anderen Anbietern wie Fusion-io, Virident, Micron oder LSI unterstützen.

Neben der Software wirft EMC auch PCI-Express-SSDs der Reihe Xtrem XF mit Flash-Speichern von 350 Gigabyte bis 2,2 Terabyte auf den Markt, die das Produkt Vfcache ergänzen. Xtremsw und Xtrem SF wurden für den Server-Betrieb entwickelt, ebenso wie das Xtremio Flash Array, das aus der Entwicklung der 2012 übernommenen Sparte Xtremio stammt.

Kapazität und I/O-Rate wachsen beständig

Mit Flash Accel bietet Netapp ebenfalls eine Server-Software für Flash-Caches an. Die Flash-Accel-Software zum Daten-Management vermeidet das Speichern „kalter“ Daten auf kostspieligen Server Flash-Medien und arbeitet mit Server-basierten SSD-Festplatten oder PCIe Flash-Karten von Drittanbietern wie dem Nytro Warpdrive von LSI. Laut Hersteller lässt sich damit SSD-Hardware ohne Unterbrechung der Server-Caching-Software einsetzen.

Die SATA-SSDs der Reihe Cloudspeed von Smart Storage eignen sich für Anwendungen in Enterprise-Servern und im Cloud Computing. Der Cloudspeed 1000 und 1000E verfügen über eine 6Gb-SATA-Schnittstelle und erreichen Lese/Schreibraten bis 500 MByte/s. Zu den Features gehören eine AES-Verschlüsselung mit 256 Bit und das Monitoring der Betriebstemperatur. Die Speicherkapazität des Cloudspeed 1000 liegt zwischen 120 und 960 Gigabyte, während der Cloudspeed 1000E SSD mit 100 Gigabyte bis 800 Gigabyte angeboten wird.

"Nur" für das Consumer-Segment ist die Vector Series von OCZ aus San Jose ausgelegt. Die SSD-Reihe beruht auf dem selbst entwickelten Indilinx-Barefoot-3-Controller und ist mit Kapazitäten von 128, 256 oder 512 Gigabyte erhältlich. Bei Random-Lesezugriffen soll eine Leistung bis 100.000 IOPS erzielt werden. Der Hersteller verspricht eine Lebensdauer von mindestens fünf Jahren und untermauert dies durch eine entsprechend lange Garantiezeit.

Wer auf hohe Lebensdauer Wert legt, sollte jedoch die Enterprise-Lösung Deneva 2 von OCZ wählen. Die Daten lassen sich gegen einen plötzlichen Stromverlust absichern und zusätzlich durch ein Fehlerkorrekturverfahren gegen Speicherfehler schützen.

Wie betriebssicher, wie langlebig?

All diesen neuen Produkten ist gemeinsam, dass die Hersteller besonders mit der steigenden Zuverlässigkeit ihrer SSD-Lösungen hausieren gehen. Und hier liegt vielleicht der Knackpunkt: SSD-Speicher arbeiten zwar superschnell, äußerst leise und sehr robust, da ohne bewegliche Bauteile. Daran zweifelt keiner. Aber: Belastbare Aussagen über ihr Langzeitverhalten sind noch rar oder mit Vorsicht zu genießen, zumal marktreife Speicher erst seit 2006 oder 2007 in Stückzahlen verfügbar sind.

Wo kritische Datenbestände gespeichert werden, spielen aber Ausfallrisiko, Lebensdauer und Datenrekonstruierbarkeit eine entscheidende Rolle. Gerade das Wiederherstellen verlorener Daten wird bei SSD-Produkten mit mehreren Speicher-Chips deutlich aufwändiger als mit herkömmlichen Festplatten. Und unanfällig für Fehler sind die Algorithmen der SSD-Controller auch nicht uneingeschränkt. Für den IT-Entscheider ergibt sich damit die Frage, für welche Anwendungen und Daten ein Umstieg auf die schnellere SSD wirtschaftlich schon vertretbar ist.

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