Write Amplification und Read-Modify-Write-Zyklus

Von Write Amplification spricht man, wenn ein Solid State Drive deutlich mehr Daten schreiben muss, als sich eigentlich ändern. Amplification heißt auf Deutsch Vervielfachung.

Je mehr Daten sich auf der SSD befinden, desto weniger freie Pages stehen zur Verfügung. Dann tritt folgender Effekt ein: Da keine leeren Pages zur Verfügung stehen, muss der Kontroller als gelöscht markierte, aber noch vorhandene Daten in Pages überschreiben.

Und hier kommt Write Amplifica­tion in Spiel: Pages lassen sich erst beschreiben, nachdem sie gelöscht wurden. Das Problem wird noch größer, wenn man bedenkt, dass eine Page gar nicht gelöscht werden kann. Es lassen sich nur komplette Blocks löschen.

So muss der Kontroller zum Speichern von Daten drei Schritte vor­nehmen, was auch als Read-Modify-Write-Zyklus bezeichnet wird: Er liest zunächst einen gesamten Block aus und lagert die noch benötigten Daten in den Cache aus. Danach werden alle Daten im Block gelöscht. Im dritten Schritt legt der Kontroller die zuvor gespeicherten sowie die neuen Daten im Block ab. Diesen Prozess veranschaulicht die Infografik „So funktioniert der Read-Modify-Write-Zyklus“.

Vor allem ältere SSDs hatten mit Write Amplification Probleme. So ist die Schreibgeschwindigkeit auf vollen Laufwerken um bis zu 90 Prozent eingebrochen. Moderne SSDs nutzen Techniken wie Garbage Collection. Sie verhindern, dass Write Amplification allzu häufig auftritt.

Auch der TRIM-Befehl wirkt Write Amplification entgegen: Damit teilt das Betriebssystem der SSD mit, welche Pages endgültig gelöscht werden können. Diese Pages werden dann im Leerlauf gelöscht. Dabei geht das Laufwerk genauso vor wie bei der Technik Garbage Collection.