Die optimale SSD für Geschäftsanwendungen SSD ist nicht gleich SSD

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Viele Anwendungen im Rechenzentrum verlangen heute nach hohem Datendurchsatz und niedriger Latenz, weshalb SSDs immer häufiger das Speichermedium der Wahl sind. Der Markt hält ein breites Angebot bereit. Auf welche Angaben müssen Unternehmen achten?

Mit der fortschreitenden Digitalisierung steigen die Anforderungen an Rechenzentren, weil wachsende Datenmengen immer schneller verarbeitet werden müssen. Als Speichermedien kommen daher zunehmend SSDs zum Einsatz, die sich durch hohen Datendurchsatz und geringe Latenz auszeichnen. Der Markt hält mittlerweile eine enorm umfangreiche Auswahl an SSDs bereit, die sich für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche eignen, sodass Unternehmen bei der Auswahl eine Reihe von Faktoren berücksichtigen müssen. Andererseits sind sie dadurch aber auch in der Lage, SSDs zu verwenden, die perfekt zur geplanten Anwendung passen.

Die wichtigsten Parameter, auf die Unternehmen ein Auge haben sollten, sind Latenz, Schreib- und Lesegeschwindigkeit, Formfaktor, Schnittstellenstandard, Übertragungsprotokoll sowie die Ausdauer beziehungsweise die Anzahl der Schreibzyklen, für die eine SSD ausgelegt ist. Diese müssen zum geplanten Einsatzzweck und der vorhandenen sowie künftigen Infrastruktur passen und sowohl technisch als auch ökonomisch sinnvoll sein.

Klare Anforderungen

Wollen Unternehmen beispielsweise den kostengünstigeren Massenspeicher eines Servers oder Storage-Systems durch einen SSD-Cache beschleunigen, benötigen sie dafür SSDs, die eine hohe Performance liefern und sehr viele Schreibzyklen durchstehen. Häufig werden SAS-SSDs mit einem DWPD-Wert von bis zu 10 als Cache mit SAS-Festplatten kombiniert. Die Drive Writes Per Day (DWPD) geben an, wie oft das Laufwerk über seine gesamte Lebenszeit – üblicherweise die Garantiezeit – pro Tag mit seiner vollen Kapazität beschrieben werden kann. Stecken als Massenspeicher bereits flotte NVMe-SSDs im System, sind SCM-SSDs (Storage Class Memory) besser als Cache geeignet, weil sie eine noch höhere Leistung und je nach Modell mehr als 30 DWPD bieten. Die Kapazität solcher Caching-Drives ist mit 400 GB bis 3,2 TB meist vergleichsweise gering, weil sie Daten nicht dauerhaft, sondern nur für eine schnellere Bereitstellung zwischenspeichern.

Auch als Bootlaufwerk können SSDs viele Systeme beschleunigen, wobei hier in der Regel kleinere Kapazitäten und niedrige Ausdauer genügen, da die Anforderungen an das Speichermedium durch das Betriebssystem recht gering sind. Deutlich größer sind dagegen die Ansprüche an SSDs, die als Speicher in Servern und Storage-Systemen im Rechenzentrum verwendet werden. Sie vereinen hohe Speicherkapazitäten mit hoher Performance – wie ausdauernd sie sein müssen, hängt indes von den Anwendungen ab.

Für Anwendungen wie die Bereitstellung von Medien, einen Webshop oder Fileserver, die nur geringe Schreibaktivitäten verursachen, genügen SSDs mit niedrigen DWPD-Werten. Für schreibintensive Workloads wie Datenbank- und Analytics-Anwendungen oder High-Performance Computing brauchen Unternehmen dagegen SSDs mit höheren DWPD-Werten. Idealerweise kennen sie die Schreiblasten und wissen, welche Datenmengen pro Tag auf die Speicher geschrieben werden müssen.

PCIe und NVMe gehören die Zukunft

In Servern sind SSDs mit PCIe-Schnittstelle inzwischen häufig Standard, in Storage-Systemen kommen jedoch vielfach noch SSDs mit SAS-Interface zum Einsatz, weil diese häufig Dual-Port-Funktionalität und damit Redundanz bieten. Doch auch hier geht der Trend zu PCIe, weil diese Schnittstelle im Zusammenspiel mit dem NVMe-Protokoll eine sehr niedrige Latenz sowie sehr hohe Schreib- und Leseraten liefert. Über das Netzwerkprotokoll NVMe oF (NVMe over Fabric), das auch in bestehenden TCP-Ethernet-Netzwerken genutzt werden kann, lassen sich Storage-Systeme mit hoher Performance und zu vergleichsweise niedrigen Kosten anbinden. Hersteller wie Kioxia bieten daher auch PCIe-SSDs mit Dual-Port an.

Zwar unterstützen viele SSDs nach wie vor SATA, doch diese Modelle eignen sich allenfalls zum Aufrüsten bestehender Systeme, weil sie das eigentliche Potenzial von Flash-Speicher nicht ausnutzen können. Der Standard wird auch nicht weiterentwickelt, und viele SSD-Hersteller haben auf ihrer Roadmap keine neuen SATA-SSDs mehr. Für den Aufbau neuer Infrastrukturen führt daher an PCIe-SSDs kein Weg vorbei. Zwar gingen die Verkaufszahlen von SATA-SSDs in den vergangenen Monaten wieder leicht nach oben, doch das lag vor allem daran, dass viele Unternehmen wegen der unsicheren Wirtschaftslage durch die Pandemie die Laufzeit von Altsystemen verlängerten.

Ähnlich sieht es beim 2,5-Zoll-Formfaktor aus, der ebenfalls der Kompatibilität der Laufwerke zu vorhandenen Systemen geschuldet ist. Mittlerweile setzen sich die SSD-Riegel im Enterprise & Datacenter SSD Form Factor (EDSFF) durch, die für Flash-Speicher optimiert sind und eine viel bessere Ableitung der Wärme von der Oberfläche der SSD erlauben – was insbesondere bei den hohen Leistungswerten von PCIe-SSDs ab der vierten Generation sowie bei Laufwerken mit hohen Speicherkapazitäten wichtig ist. Diese haben aufgrund ihrer Kapazität eine größere Leistungsaufnahme und produzieren deshalb auch mehr Hitze.

Consumer-SSDs gehören nicht ins Rechenzentrum

Gibt es keine systemseitigen Einschränkungen, etwa hinsichtlich der Zahl der Steckplätze oder Controller-Ports, sind Laufwerke mit hoher Kapazität wegen der geringeren Kosten pro Kapazitätseinheit oft die attraktivere Wahl. Allerdings kann bei SSDs mit 15 oder 30 TB vom Hersteller eine reduzierte Schreib-/Leseleistung spezifiziert sein, um die geforderte maximale Leistungsaufnahmen einhalten zu können. Unternehmen, denen es auf höchstmögliche Performance ankommt, sollten deshalb eher zu mehreren kleinen SSDs greifen.

Trotzdem sollten sie beachten, dass die Leistung mit zunehmendem Füllstand des Laufwerks abnehmen kann, denn aufgrund der Organisation des Flash-Speichers in Pages und Blöcke muss der Controller dann mehr aufräumen, um Daten schreiben zu können.

SSD-Hersteller wie Kioxia verbessern ihre Aufräumalgorithmen allerdings kontinuierlich und wirken dem Nachlassen der Performance auch durch ein erhöhtes Overprovisioning entgegen. Eine Überprovisionierung mit Speicherzellen ist bei SSDs ohnehin normal: Weil die Zellen sich abnutzen, verteilen Algorithmen die Daten möglichst gleichmäßig auf die vorhandenen Zellen – fallen welche aus, werden die dort lagernden Daten mit Hilfe von Korrekturverfahren wiederhergestellt und auf Ersatzzellen gespeichert. Auf diese Weise erreichen Enterprise-SSDs auch viel höhere DWPD-Werte und damit eine längere Lebensdauer als Consumer-SSDs. Darüber hinaus bieten sie anders als diese auch eine Power Loss Protection (PLP) durch interne Kondensatoren, die bei einem Ausfall der Stromversorgung noch ausreichend Energie liefern, um alle Daten aus dem SSD-Cache abzuspeichern, sodass es nicht zu Datenverlusten kommt. Auch aus diesen Gründen sind die günstigen Consumer-SSDs für den Einsatz im Rechenzentrum ungeeignet.

*Der Autor: Frederik Haak, Senior Marketing Manager für das SSD-Produktmarketing bei KIOXIA Europe

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