Flash-Speicher sind auf dem Vormarsch

Hohe Kosten bremsen die SSD-Entwicklung

von - 24.09.2015
Optimus MAX SAS SSD
Sandisk Optimus MAX: Mit neuesten NAND-Flash-Chips in 19-nm-Bauweise erzielt Sandisk eine Speicherkapazität von 4 TByte im 2,5-Zoll-Formfaktor.
(Quelle: Sandisk)
Obwohl häufig auch noch technische Argumente gegen einen umfassenden Einsatz von SSDs in Unternehmen vorgebracht werden, sind sich Experten weitgehend einig, dass es im Wesentlichen die Kosten sind, die diesen Einsatz bisher einschränken.
Mittlerweile kommt auch in Enterprise-SSDs fast ausschließlich MLC-NAND-Speicher (Multi-Level Cells) anstelle des langlebigeren, aber teureren SLC-NAND (Single-Level Cells) zum Einsatz. MLC kann im Gegensatz zu SLC mehrere Bits pro Zelle speichern und ermöglicht so höhere Kapazitäten auf gleicher Chip-Fläche. Diese Entwicklung wird sich in Zukunft mit in mehreren Lagen gestapelten Zellen wie etwa bei 3D XPoint von Intel und Micron oder Samsungs 3D-V-NAND (Vertical NAND) fortsetzen.
Im Zuge der Entwicklung steigt jedoch nicht nur die Packungsdichte, auch Übertragungsraten und Lebensdauer nehmen weiter zu. Dabei sind die Leistungsgrenzen der für mechanische Festplatten konzipierten Hard- und Software-Vehikel wie SATA und AHCI längst überschritten.
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Sandisk Optimus Extreme
Toshiba PX02SSB080
HGST Ultrastar SSD800MH
Samsung SM1635

Marktübersicht :

Top-SSDs für schreibintensive Anwendungen

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Top-SSDs für schreibintensive Anwendungen

Hersteller

Sandisk

Toshiba

HGST

Samsung

Modell

Optimus Extreme

PX02SSB080

Ultrastar SSD800MH

SM1635

Preis (circa)

4540 Euro

3700 Euro

3830 Euro

k. A.

Technische Daten

Schnittstelle

SAS

SAS

SAS

SAS 12 GBit/s

Lebensdauer

45 DWPD

30 DWPD

25 DWPD

10 DWPD

Kapazität

800 GByte

800 GByte

800 GByte

800 GByte

Leistung

Sequenzielles Lesen (MByte/s)

500

1060

1200

1400

Sequenzielles Schreiben (MByte/s)

500

410

750

1240

4K Lesen (IOPS)

95.000

130.000

145.000

195.000

4K Schreiben (IOPS)

40.000

42.000

100.000

36.000

Für schreibintensive Anwendungen ist in erster Linie eine hohe zu erwartende Lebensdauer wichtig, also eine große Zahl möglicher Schreibzyklen.
Der SATA-Bus wird daher in nächster Zeit endgültig von PCIe auch als Interface zur Massenspeicheranbindung abgelöst. Dabei bleibt die gewohnte Vielfalt an Formfaktoren durchaus erhalten, denn Anschlusslösungen wie SATA Express (siehe Kasten auf Seite 62) sorgen dafür, dass PCIe-SSDs nicht zwangsläufig im Steckkartenformat daherkommen müssen.

NVM Express

NVM Express (Non-Volatile Memory Express) – kurz NVMe  – ist ein Interface-Protokoll, das für den Betrieb von SSDs am PCIe-Bus entwickelt wurde. Es ist dazu gedacht, die Limitierungen der Kombination SATA und AHCI zu überwinden, um so die Leistung moderner SSDs voll ausschöpfen zu können.

AHCI, das seit 2004 Verwendung findet, wurde als offener Standard für Magnetfestplatten entwickelt und berücksichtigt die abweichenden Gegebenheiten bei SSDs nicht. So ist etwa die Zahl der gleichzeitig übertragenen Befehle bei AHCI auf 32 beschränkt, während NVMe rund 64.000 Queues mit jeweils bis zu 64.000 Befehlen verarbeiten kann und so die Fähigkeiten moderner SSDs und Multiprozessor-Systeme erheblich besser nutzt.

Windows bietet nativen NVMe-Support in den Versionen 8.1 und Server 2012 R2, außerdem wurden Ende 2014 NVMe-Treiber zu Windows 7 und Server 2008 R2 per Update hinzugefügt. Für Linux, Solaris, FreeBSD, OpenBSD, Chrome OS und Mac OS X existieren ebenfalls bereits NVMe-Treiber.

Auch AHCI muss Platz für einen neuen Standard machen – NVM Express ist dafür gemacht, im Zusammenspiel mit PCIe modernen CPUs die optimale Leistung von SSDs zur Verfügung zu stellen.
So erreicht etwa Samsungs kommende Enterprise-SSD SM1715 eine Lesegeschwindigkeit von 3 GByte/s sequenziell und satte 750.000 IOPS bei wahlfreien Lesezugriffen. Daneben bietet sie mit 10 DWPD bei 3,2 TByte Kapazität auch für schreib­intensive Anwendungen genügend Reserven. Um ihre Leistung an den Mann zu bringen, bedient sie sich einer  PCIe-Verbindung und des extra für SSDs von Grund auf neu definierten Interface-Standards NVMe (siehe Kasten auf Seite 61). Der steht ebenfalls in einer Schwesterversion mit SATAe-Anschluss zur Verfügung, die statt des Kartenformats auf den handlichen 2,5-Zoll-Formfaktor setzt und bis zu 1,6 TByte an Daten aufnehmen kann.
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