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Nicht-flüchtiger, halbleiterbasierter Speicher Was ist Flash-Storage / Flash-Speicher?

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Flash-Storage ist ein nicht-flüchtiger Speicher. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten besitzt er keine beweglichen Teile und speichert die Daten nicht auf rotierenden Magnetplatten, sondern halbleiterbasiert auf Speicherchips. Aktuelle Flash-Speicher nutzen die NAND-Flash-Technologie, bei der die Speicherzellen wie in einem NAND-Gatter seriell verschaltet sind. Flash-Storage gibt es in verschiedenen Ausprägungen von einfachen SSDs bis zu Enterprise-All-Flash-Arrays.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - Fotolia )

Flash-Storage, im Deutschen auch als „Flash-Speicher“ bezeichnet, ist ein nicht-flüchtiger, halbleiterbasiert arbeitender Speicher. Im Gegensatz zu herkömmlichem Festplatten-Storage sind die Daten nicht in Form von magnetisierten Bereichen auf rotierenden Scheiben, sondern als Ladungen in Floating-Gate-Transistoren gespeichert. Flash-Speicher zeichnet sich durch hohe Schreib- und Lesegeschwindigkeiten sowie geringen Energie- und Platzbedarf aus.

Flash-Storage-Lösungen gibt es in vielen verschiedenen Ausprägungen, angefangen von einfachen per USB angebundenen externen Flash-Speichern über interne und externe Solid State Drives (SSDs) bis zu All-Flash-Arrays für Rechenzentren. In heutigen Geräten kommt in der Regel die NAND-Flash-Technologie zum Einsatz, bei der die einzelnen Speicherzellen wie in einem NAND-Gatter seriell verschaltet sind.

Funktionsweise von Flash-basiertem Storage

Auf einem Flash-Storage sind die Informationen in Form von Ladungen in Floating-Gate-Transistoren gespeichert. Diese Informationen bleiben auch ohne angelegte Spannungen bis zu mehrere Jahre lang erhalten. Einzelne Speicherzellen können je nach Art ein oder mehrere Bit an Informationen speichern. Sie werden dementsprechend als Single-Level-Cell (SLC), Multi-Level-Cell (MLC), Triple-Level-Cell (TLC) oder Quad-Level-Cell (QLC) bezeichnet. In einem sogenannten 3D-NAND-Flash sind die Speicherzellen in dreidimensionalen Strukturen angeordnet, wodurch sich die Speicherdichte weiter erhöhen lässt.

SSD vs. HDD

Durch diesen völlig anderen Ansatz der Informationsablage in Speicherzellen unterscheiden sich Flash-Speicher wie Solid State Drives (SSDs) technologisch grundlegend von den traditionellen Festplatten, bei denen die Informationen auf rotierenden (drehenden) Scheiben mit Hilfe eines Magneten gespeichert werden und die neben den eigentlichen Platten auch Motoren und Lese-/Schreibköpfe enthält. Um eine derartige HDD (Hard Disk Drive) nutzen zu können, muss sie sich pausenlos drehen, weshalb sie einen höheren Stromverbrauch als beispielsweise eine SSD hat.

Flash-Storage gibt es in vielen verschiedenen Arten und Ausprägungen. SSDs lassen sich trotz der völlig anderen Speichertechnologie als Alternative zu herkömmlichen Festplatten verwenden und über die gleichen Schnittstellen, zum Beispiel über SATA- oder SAS-Schnittstellen, an einen Rechner anschließen. Darüber hinaus gibt es Flash-Speicher und SSDs, die über den PCIe-Bus und spezielle für die Flash-Technologie entwickelte Schnittstellenprotokolle wie NVMe (Non-Volatile Memory Express) mit dem Host-Rechner verbunden sind. Im Bereich der Enterprise-Lösungen kommen hochperformante All-Flash-Arrays oder hybride Arrays, bestehend aus Flash- und Festplattenspeicher, zum Einsatz.

Die Vorteile von Flash-Storage

Der Einsatz vom Flash-basiertem Storage bietet zahlreiche Vorteile wie:

  • geringer Platzbedarf und hohe Speicherdichte,
  • geringer Energiebedarf und wenig Wärmeentwicklung,
  • hohe Schreib- und Lesegeschwindigkeiten,
  • kurze Datenzugriffszeiten,
  • geringe Fehleranfälligkeit, hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit,
  • keine Verschleißerscheinungen mechanischer Teile,
  • geringer Wartungsaufwand.

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