10.07.2018

SSDs: Der IT Beine machen mit 3D-NAND und NVME

Gemächlichkeit scheint Out zu sein - zumindest im Bereich der IT kennt die Entwicklung nur zwei Richtungen: grösser und schneller. Nein, «billiger» zählen wir hierbei nicht mit auf, weil die Speerspitzen der technischen Entwicklung bei Marktreife in der Regel erst einmal nur zu unerschwinglich scheinenden Preisen zu haben sind.

Von: Lars Behrens   Drucken Teilen   Kommentieren  

Lars Behrens, Dipl.-Paed

Lars Behrens ist Geschäftsführer der Firma MaLiWi IT. Staatlich geprüfter Netzwerkadministrator, Microsoft MCP/Linux LCP. Er hat langjährige Erfahrung in der Beratung bei Planung und Einrichtung von IT-Systemen und Netzwerken und dem Support heterogener Systeme (Apple Macintosh, Microsoft Windows, Linux). Universitätsstudium der Pädagogik, mehrere Jahre Tätigkeit im Ausland. Seminar- und Kursleiter, Referent und Fachbuchautor. Weiterhin ist er Herausgeber von dem Online-Fachportal «InformatikPraxis» bei der WEKA Business Media AG.

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«Neueste Technik» fast immer auch «teuer»

Das gilt praktisch für alle Bereiche und Komponenten. Wer schon hat sich vor etwa zwanzig Jahren einen der damals neuen DSL-Anschlüsse ins Haus geholt? Oder Monitore mit mehr als 17 Zoll, überhaupt Flachbildschirme oder später dann SSDs und anderes? Wenn die Spitzenreiter der Technik erst einmal die breite Masse (sprich: den Massenmarkt) erreicht haben und auch für den Normalverdiener und das kleinere Büro erschwinglich geworden sind, steht bereits die nächste Generation der jeweiligen Komponente am Start - deshalb heisst «neueste Technik» fast immer auch «teuer».

Wieso soll es überhaupt immer schneller und grösser gehen?

Diese Frage kann sich jeder selbst beantworten, der über mindestens ein halbwegs aktuelles IT-Gerät verfügt. Inzwischen zählen ja sogar Fernseher und Telefone dazu. Während letztere als VOIP-(Voice-Over-IP-)fähige Minicomputer tatsächlich «nur» Sprache und gelegentlich noch Bilder übertragen müssen und deshalb an dieser Stelle etwas aussen vor gelassen werden können, geht es alleine beim Thema «Fernsehapparat» bereits wieder darum, dass 55 Zoll begehrter als 49 Zoll sind, ein 65-Zoll-OLED wiederum derzeit an der Spitze der Begehrlichkeiten steht und sicher bald vom nächsten Schritt in der technischen Entwicklung überholt werden wird. Das Thema «Schnelligkeit» hingegen steht offenbar nur beim Bildaufbau im Fokus der Ingenieure - haben Sie sich hingegen einmal die Mühe gemacht und den Startvorgang eines modernen Fernsehers mit der Stoppuhr erfasst? Auch bei Fernsehern handelt es sich inzwischen «nur noch» um Computersysteme, die erst einmal «booten» müssen - und so etwas kann dauern. Gefühlt war der Einschaltvorgang eines Fernsehers mit Röhrentechnik bei Weitem schneller. Ähnliches gilt übrigens auch für andere IT-Geräte im Haushalt, zum Beispiel den Router für den Internetanschluss. Hier dient oft ein auf Flashspeicher hinterlegtes Linux als Betriebssystem. Nicht, dass dieses OS (was für Operating System steht) per se langsamer beim Bootvorgang wäre als Windows- oder Macsysteme, aber offenbar steht das Thema «schneller Bootvorgang» selten auf der Agenda der Entwickler solcher Geräte. Würde ein Auto dermassen gemächlich den Dienst aufnehmen wie selbst modernste IT-Geräte, wären viele von uns sicher schon auf das Velo oder den Zug umgestiegen.

Neue digitale Datenablage soll grösser und schneller sein

Und «grösser» im Sinne von «gestiegener Kapazität» scheint ebenfalls unabdingbar zu sein, da heutzutage alles in Bits und Bytes abgelegt wird, was bei «Drei» nicht auf den Bäumen ist. Dass es sich dabei oftmals um Dokumente handelt, mit denen sich kaum jemand jemals wieder mit beschäftigen wird, steht auf einem anderen Blatt - so wird also fotografiert, gescannt, gefilmt und dann abgespeichert, was das Zeug hält - und das hält irgendwann eben nicht mehr, Speicherkapazitäten sind ebenso endlich wie Ablageflächen in Kellern und auf Dachböden. Es muss also aufgestockt werden - und die neue digitale Datenablage soll grösser und schneller sein. Tatsächlich ist die Entwicklung weg von den lange als Standard eingesetzten konventionellen Festplatten mit rotierenden Metallscheiben (HDD) hin zu Flashspeichern (SSD) eine der bemerkenswertesten der vergangenen Jahre in der IT. Selbst für den privaten Nutzer sind PCs und Laptops mit SSDs als Speichermedium erschwinglich geworden, und auch der Austausch einer magnetischen Festplatte gegen eine SSD ist eine wirkungsvolle Tuningmassnahme für mehrere Jahre alte Rechner.

Während HDD für Hard Drive Disc steht, bezeichnet SSD eine Solid State Disc. «Hard» sind natürlich beide, somit handelt es sich streng genommen bei beiden Vertretern um Hard Drives - früher gab es ja noch Floppys, die weniger «hard», nämlich sogar extrem biegbar waren. Während aber eine klassische HDD aus einer oder meist mehreren, sich drehenden Magnetscheiben und einem Lesekopf besteht, werden die Daten bei einer SSD in vielen kleinen Flash-Speichern abgespeichert und daraus auch wieder ausgelesen. In einer SSD sind also keine mechanischen Teile verbaut, die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten sind entsprechend erheblich höher als diejenigen konventioneller Festplatten. SSDs sind kleiner, leichter, verbrauchen weniger Strom und verursachen keine Geräusche und wenig Wärme.

Kein Licht ohne Schatten

Es gibt bei SSDs natürlich auch Nachteile. Das betrifft vor allem das Preis-Leistungsverhältnis hinsichtlich der Kapazität - HDDs gleicher Grösse sind derzeit noch um einiges günstiger als SSDs. Ausserdem bekommt man Speichermedien, die grösser als 2 Terabyte (TB) sein sollen, derzeit fast nur als konventionelle HDD. So gibt es derzeit folgende Trends:

  • Laptops und PCs kommen heutzutage gleich ausschliesslich mit SSDs in einer Grösse von 128 bis 512 Gigybyte.
  • Kommt es auf maximale Kapazität an, wird eine weitere HDD verbaut, auf denen die Daten abgelegt werden.
  • Daneben gibt es immer noch die Mischform SSHD, bei denen eine kleine SSD mit einer HDD in einem Gerät kombiniert ist. Bei Apple heisst so etwas Fusion Drive.
  • In Servern werden SSDs entweder lediglich als Systemfestplatte verbaut oder als CacheCade - das sind SSDs, die an einem RAID-Controller angeschlossen und häufig genutzte Daten «zwischenspeichern», die Performance (gemessen in IOPS) steigt damit deutlich an.

Was hingegen praktisch gar nicht mehr ins Gewicht fällt ist die begrenzte Lebensdauer einer SSD. Da der verwendete Flashspeicher sich nur eine bestimmte Anzahl oft überschreiben lässt, ist bei einer SSD prinzipbedingt irgendwann einmal Schluss. Aber das gilt inzwischen nicht mehr als Argument gegen SSDs, die zu erwartenden Lebenszeiten liegen im Bereich von Jahren bis Jahrzehnten - und da wird sich so manche HDD ebenfalls längst mit einem mechanischen Schaden verabschiedet haben. Was vielleicht noch ins Gewicht fallen könnte ist der durch die Wirkungsweise einer SSD bedingte Umstand, dass Daten nur schwer wiederhergestellt werden können. Aber Sie haben ja ohnehin sicherlich eines oder besser mehrere funktionierende Backups in der Hinterhand?

Machen Sie Ihrer IT Beine

Kommen wir nun zu unserem eigentlichen Thema - machen Sie Ihrer IT Beine. Wie - Sie meinen, durch den Einsatz einer SSD in Ihrem Laptop oder gar Ihrem Datei-Server haben Sie bereits das Maximum an Performancegewinn herausgeholt? Dann haben Sie sicher noch nichts von 3D-NAND-SSDs und NVME gehört.

Während nämlich bis vor wenigen Jahren die Daten in einer SSD «flach», also eindimensional abgelegt wurden, geht man jetzt dazu über, die zu beschreibenden Zellen zu «stapeln» - das ist natürlich extrem vereinfacht ausgedrückt, Elektroniker mögen wir dies nachsehen. Wichtig zu wissen ist, dass die Daten natürlich auch von und zu den SSDs übertragen werden müssen. Für diese Kommunikation zwischen Datenspeicher und Betriebssystem (wiederum extrem vereinfacht ausgedrückt) nutzt man ein Übertragungsprotokoll. Sie haben sicher schon von SATA und SAS gehört - das sind nämlich die Übertragungsprotokolle aus «früheren Zeiten», als noch eine Festplatte mit rotierenden Metallscheiben brav die Daten der Reihe nach abarbeitete. Sind viele Daten zu verarbeiten, heisst es «hinten anstellen». Diese Technik ergibt bei den extrem schnellen SSDs - vor allem solchen mit 3D-NAND-Technik - keinen Sinn mehr, die SSD würde ständig darauf warten, dass jemand die Daten bringt oder abholt. Deshalb gibt es das neue NVME-Protokoll (Non-Volatile Memory Express), bei dem es neben einer einzigen «Warteschlange» derer gleich 65.000 gibt. Der Gerechtigkeit gegenüber SAS und SATA muss man noch hinzufügen, dass es hier ebenfalls mehr als eine «Warteschlange» gab, nämlich 254 bei SAS und 32 bei SATA. Genutzt wird bei NVME übrigens die bewährte PCI-Express-Schnittstelle, die praktisch alle modernen Computer aufweisen.

Kurz zusammengefasst: alle SSDs beruhen auf der NAND-Technik, 3D-NAND ist dabei der neueste Schrei, der erhebliche Geschwindigkeitszuwächse bei gestiegenen (und somit bald auch bezahlbaren) Kapazitäten bringt - und NVME ist der «Bote», der diese rasanten Datenströme überhaupt erst überträgt. Achten Sie also beim nächsten Hardwareupgrade auf diese Kombination - so stehen Sie mit Ihrem neuen Laptop oder Server vielleicht ebenfalls an der Speerspitze der technischen Entwicklung, zumindest, sofern Sie es sich leisten können oder wollen und diese Kapazitäten und Geschwindigkeiten überhaupt benötigen.

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