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SSD
SSDs sind flashbasierte, nicht flüchtige Festplatten-Alternativen, die die herkömmlichen Festplatten ersetzen sollen. Sie sind nicht mechanisch und daher unempfindlich gegen Störungen/Stöße. Die Bauform einer SSD ist meist 2,5", um sie auch in Notebooks einbauen zu können.
* Durch die Tatsache, dass sie nicht mechanisch sind ist der Stromverbrauch gegenüber einer herkömmlichen Festplatte deutlich geringer.
* Da sie nicht mechanisch sind, Speicherzellen eine erheblich niedrigere Zugriffszeit (0,01 ms) haben und in viele Speicherzellen gleichzeitig geschrieben bzw. gelesen werden kann, sind SSDs erheblich schneller als herkömmliche HDDs. Alleine schon durch die sehr, sehr geringen Zugriffszeiten sind SSDs um ein Vielfaches schnelles als normale HDDs.
* Bei SSDs ist die I/OP-Rate wichtiger als der Lese-/Schreibdurchsatz. Ein guter Wert ab ca. 80.000.
* Der SSD-Markt ist relativ unübersichtlich wegen verschiedener Controller und Chip-Arten.
* Eine SSD ist ein Microcomputer ("Kleiner PC") mit bspw. folgender Konfiguration:
- 400 Mhz Prozessor
- 1 GB DDR2-Ram
- mehrere GB Cache
- Hardware-Verschlüsselung
SLC/MLC
Bei SSD unterscheidet man zwischen Single- und Multi-Level-Cell.
* Im Single-Level-Cell wird je Speicherzelle auch nur 1 Bit gespeichert. Sie sind nicht so kompakt wie MLC, aber deutlich langlebiger und schneller. Man findet sie vornehmlich im Enterprise-Bereich wieder. Je Zelle mehr als 1.000.000 Schreibvorgänge möglich.
* Im Multi-Level-Cell werden mehrere Bits pro Zelle gespeichert. Das steigert natürlich die Kompaktheit, aber senkt die Lebenszeit. Zudem sind sie ein bischen langsamer als SLC. MLCs sind im Privatkundenbereich gängig. Je Zelle sind durchschn. 4.000 Schreibvorgänge gängig.
* Spare-Area bei SLC bis zu 60 Prozent, bei MLC unter 10 %.
* Die tatsächliche Lebensdauer ist nur schätzbar. Man geht von 10 Jahren aus.
Funktionsweise und Spare-Area
Eine SSD schreibt nach dem Zufallsprinzip in ihre Speicherzellen. Sie wählt also nicht spezielle Speicherzellen aus wo sie Daten ablegen will, sondern die Speicherzellen werden zufällig gewählt. Nun kann es sein, dass eine Speicherzelle schon belegt ist. Ist dem so, dann wird eine neue Zelle "ausgewürfelt". Ist diese dann frei, wird in ihr geschrieben. Bei einer "leeren" SSD ist die Wahrscheinlichkeit auf eine bereits beschriebene Zelle zu geraten recht niedrig. Aber je voller die SSD wird, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eine bereits beschriebene Zelle zu erwischen.
Wäre die SSD nun zu 97 % voll, dann wäre die SSD mehr mit dem "auswürfeln" von Speicherzellen beschäftigt als mit dem Schreiben in eine Speicherzelle. Soweit hoffentlich verständlich erklärt. :-)
Jetzt kommt die Spare Area ins Spiel...
Die Spare-Area ist ein abgekapselter Speicherbereich, den man nur bedingt nutzen kann. Sagen wir mal wir hätten eine 240 Gb SSD. Der Sparebereich liegt irgendwas zwischen 5 und 10 % der Gesamtkapazität der SSD. Sagen wir es sind 20 GB. Dann werden von den 240 Gb 20 Gb abgezwackt, die man nicht direkt benutzen kann. Die restlichen ca. 90 % sind ab jetzt die neuen 100 %. ^^
Wir arbeiten mit der SSD bis sie voller wird. Mehr und mehr passiert es, dass die SSD nun mehrfach "würfeln" muss, um freie Speicherzellen zu erwischen. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen wird nun die Spare-Area hinzugezogen. Bei der Entwicklung achtet man darauf, dass der Sparebereich so groß ist, dass die SSDs nicht unter 100 Mb/s Schreibgeschwindigkeit fallen.
Sie hat aber noch eine andere Aufgabe. Sollten Speicherzellen irgendwann mal nicht mehr ganz korrekt funktionieren, dann werden sie von der SSD erkannt, markiert und zukünftig gemieden. Dies stellt sicher, dass die SSD immer korrekt funktioniert und keine Daten verliert oder kleiner wird mit jeder gestorbenen Speicherzelle.
TRIM und Garbage-Collector
Natürlich werden Daten auf der SSD auch gelöscht. Um die Geschwindigkeit einer SSD garantieren zu können, werden die belegten Speicherzellen nicht direkt gelöscht sondern von TRIM markiert. Müsste die SSD erst an der Stelle die Daten löschen und dann beschreiben, ginge Zeit verloren.
Die Zellen werden zunächst nicht mehr benutzt und besitzen eine Markierung, die besagt, dass die Daten in der Zelle gelöscht werden können. Wer räumt nun auf?
Der Garbage-Collector läuft in einem regelmäßigen Intervall über die Speicherzellen und löscht den Inhalt der Zellen wo TRIM seine Markierung hinterlassen hat. Im Normalfall läuft der Garbage-Collector ein mal pro Woche. Man kann ihn aber auch manuell starten. Unter Windows ist die Funktion etwas missverständlich untergebracht. Man startet dazu das Defragmentierungsprogramm unter Windows:
-> Laufwerk wählen -> recht Maustaste: Eigenschaften -> Kartenreiter: Tools -> Defragmentierung
In der Spalte MEDIENTYP muss dann Solid-State-Laufwerk stehen. Dann einfach auf "optimieren" klicken.
Windows und SSDs
Wenn man über das etwas nachdenkt, was dort oben steht, dann müsste man zu dem Schluss kommen, dass Garbage-Collection also wichtig ist. Das Dumme ist, dass Windows VOR 8.1 das leider nicht unterstützt hat. Das heißt im Klartext, die SSD ist quasi "voll" obwohl sie es gar nicht ist. Es müsste nur mal jemand aufräumen. Desshalb ist anzuraten Tools aus dem Internet herunterzuladen, um diese Funktion zu nutzen. Ab Windows 8.1 ist diese Funktion mit drin und Windows kann so mit SSDs arbeiten wie es gehört.
Linux und SSDs
Gibt es nicht viel zu sagen. Linux hat es drin seit 2008 (Kernel 2.6.28) und nutzt es wie es gehört. Etwas anderes hätte man auch nicht erwartet. Linux eben ;-)
Nachtrag:
Wie ich gerade gelesen habe sollen SLC und MLC gleich haltbar sein. Genauere Info gibt es Golem.de. Den Link füge ich natürlich bei:
http://www.golem.de/news/ssds-bei-google-slc-und-mlc-flash-speicher-sind-fast-gleich-gut-1603-119519.html
