Fehlerhafte Blöcke auf Datenträgern Was ist Bad-Block-Management (BBM)?

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Bad-Block-Management kommt bei Datenträgern wie SSDs zum Einsatz. Es erkennt und markiert fehlerhafte Blöcke und verhindert, dass diese mit Daten beschrieben werden. Anstatt fehlerhafter Blöcke werden fehlerfreie Blöcke verwendet. BBM verbessert die Zuverlässigkeit des Datenträgers und verlängert seine Lebensdauer.

Die Abkürzung für Bad-Block-Management lautet BBM. Beim Bad-Block-Management handelt es sich um ein Verfahren zur Erkennung und Markierung fehlerhafter Blöcke auf Datenträgern. Das Bad-Block-Management verhindert, dass fehlerhafte Blöcke mit Daten beschrieben werden. Als nicht mehr brauchbar markierte Blöcke werden durch bisher noch ungenutzte, fehlerfreie Blöcke ersetzt. Daten aus fehlerhaften Blöcken verschiebt das BBM in die fehlerfreien Blöcke.

BBM ist wichtig, um die Zuverlässigkeit, Datenintegrität und Leistung eines Datenträgers über seine komplette Lebensdauer zu erhalten. Je mehr Blöcke als defekt markiert werden, desto kleiner wird die Speicherkapazität des Datenträgers. Da bei Flash-basierten Datenträgern wie SSDs die Speicherzellen mit der Zeit verschleißen und unbrauchbar werden, ist bei diesen ein gewisser Prozentsatz der Speicherzellen ab Werk als Ersatz beziehungsweise Reservebereich für ausgefallene Zellen vorgesehen.

Das Bad-Block-Management ist in der Regel als Software-Komponente in der Firmware des Datenträgercontrollers oder in der Treiber-Software realisiert.

Was ist ein Bad Block, und wie entsteht er?

Ein Bad Block ist ein auf einem Datenträger wie einer Festplatte, einer SSD oder einer Diskette für Schreib-/Lesevorgänge unbrauchbar gewordener Speicherbereich. Der Begriff Block wird hauptsächlich bei Flash-basierten Datenträgern verwendet. Bei herkömmlichen Festplatten oder Disketten spricht man häufig von defekten Sektoren (Bad Sector).

Ein Bad Block kann schon während des Herstellungsprozesses oder erst später bei der Nutzung des Datenträgers entstehen. Auf physischen Datenträgern wie Festplatten entstehen defekte Sektoren zum Beispiel durch Beschädigungen der magnetischen Aufzeichnungsoberfläche. Bei NAND-Flash-Datenträgern verursachen Alterung und Verschleiß der Datenzellen Bad Blocks. Denn die Anzahl der maximal möglichen Schreib- und Löschzyklen einer Speicherzelle ist begrenzt. Wird sie überschritten, arbeitet die Speicherzelle nur noch unzuverlässig und wird vom Bad-Block-Management blockweise als unbrauchbar markiert.

Wie funktioniert das Bad-Block-Management?

Das Bad-Block-Management überprüft bei der ersten Verwendung eines Datenträgers alle Blöcke und erstellt eine Bad-Block-Tabelle, in die alle als defekt erkannten Blöcke eingetragen werden. In der Tabelle eingetragene Blöcke werden nicht mehr mit neuen Daten beschrieben. Auch während der normalen Nutzung als unbrauchbar erkannte Blöcke werden der Tabelle hinzugefügt. Falls noch möglich, werden die in einen defekten Block geschriebenen Daten in einen funktionierenden Ersatzblock übertragen. Zum Erkennen und Korrigieren fehlerhafter Daten in defekten Blöcken verwendet das BBM ECC-Algorithmen (Error Correction Code).

Die Ersatzblöcke werden entweder aus den verbleibenden funktionierenden Blöcken oder aus einem speziell hierfür vorgesehenen Block-Reservebereich zugewiesen. Ist ein Reservebereich vorhanden, bleibt die ab Werk vorgesehene Speicherkapazität des Datenträgers so lange erhalten, bis alle Blöcke des Reservebereichs zugewiesen sind.

Welche Vorteile bietet ein effektives Bad-Block-Management?

Ein effektives Bad-Block-Management bietet zahlreiche Vorteile. Dazu gehören:

• der Datenträger hat eine längere Lebensdauer (Verschleiß oder Defekte lassen sich über einen längeren Zeitraum ausgleichen),

• der Datenträger liefert über die komplette Lebensdauer eine konsistente Leistung,

• die Zuverlässigkeit des Datenträgers wird verbessert (niedrigere Lese-/Schreibfehlerrate),

• die Integrität der Daten bleibt erhalten.

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