Industrielle SSD haben sowohl in der Industrie als auch in Rechenzentren (Enterprise-Einsatz) eine wichtige Rolle als Speichermedium eingenommen. Bei der Auswahl der passenden SSD für Ihre Anwendung müssen Sie einige technische Kriterien beachten. In unserem Tipp des Monats haben wir alle wichtigen technischen Kriterien, die Ihnen helfen die richtige Entscheidung für Ihre Anwendung zu treffen, für Sie zusammengetragen.
 

1. Haltbarkeit und Ausdauer (Endurance)
 

Jede SSD erlaubt nur eine begrenzte Menge geschriebener Daten über ihre Nutzungsdauer, da der zugrunde liegende NAND-Flash nur eine begrenzte Anzahl von Lösch- und Schreibvorgängen unterstützt.

Es gilt hierbei, die für den typischen Anwendungsfall bestmögliche SSD in Bezug auf Haltbarkeit und Lese-/Schreiboptimierung auszuwählen. Da sich die Haltbarkeit der SSD und auch der Lese-/Schreib-Optimierungsgrad auf den Preis niederschlagen, ist es umso wichtiger das geplante Einsatz-Szenario genau zu kennen.
 

Die Haltbarkeit von SSD wird angegeben in DWD und TBW

• DWD: Drive Write per Day = gibt an, wie oft pro Tag die Gesamtkapazität einer SSD innerhalb des Garantie-Zeitraums überschrieben werden kann
• TBW: max. Terabytes Written = gibt an, wie groß die Gesamt-Datenmenge ist, die mindestens auf eine SSD innerhalb des Garantie-Zeitraums geschrieben werden kann
   

NAND-Flash Chips sind in unterschiedlichen, sogenannten 'Endurance'-Level verfügbar: 

• Very High Endurance: sehr hohe Haltbarkeit mit TBW im hohen zweistelligen Peta-Bereich, z.B. Intel Optane
• High Endurance: hohe Haltbarkeit mit TBW im unteren zweistelligen Peta-Bereich
• Medium Endurance: mittlere Haltbarkeit mit TBW im kleinen einstelligen Peta-Bereich
• Standard Endurance: normale Haltbarkeit mit TBW im oberen Tera-Bereich
• Read Intensive: normale Haltbarkeit und optimiert in Richtung hohe Lesebelastung mit hohen Lesedatenraten im Vergleich zu den Schreibdatenraten
• Mixed Workload: normale Haltbarkeit und ausgeglichene Lese-/Schreibbelastung und -datenraten

2. Error Handling (ECC), Power Fail Protection und End-to-End Data Protection (ETEP)
 

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zwischen normalen Consumer-SSD (Client-SSD) und Enterprise-SSD (Data-Center- und Industrie-SSD) ist die Art, wie mit Fehlern umgegangen wird. Fehler, z.B. ein unerwarteter Stromausfall oder Bitfehler im Flash-Baustein, können zu Datenkorruption führen und die gespeicherten Daten unzugänglich machen.
 

ECC

Mit Hilfe von Error Correction Codes können Bitfehler erkannt und korrigiert werden. Die ECC-Funktion findet man hauptsächlich in Hi-End Enterprise SSDs.
 

Power Fail Protection
Der Power-Fail-Schutz ist wichtig für Anwendungen, die sicherstellen müssen, dass keine geschriebenen Daten verloren gehen. Sie sorgt dafür, dass im Falle eines Stromausfalls der Inhalt des SSD Caches noch sicher auf die NAND-Flash-Zellen geschrieben werden kann.
 

ETEP
End-to-End Data Path Protection ist eine Methode, die die Datenintegrität bei jedem einzelnen Schritt sicherstellt, von dem Moment an, in dem die Daten vom Host in die SSD gelangen, bis zu ihrem Verlassen. ETEP schützt die Daten durch die Verwendung von Fehlerkorrekturcodes (ECC) an jedem Datenübertragungspunkt.

3. Formfaktoren
 

2,5"
Der auch heute noch am häufigsten verwendete Formfaktor ist 2,5". Einer der Gründe dafür ist die Tatsache, dass eine solche SSD problemlos in beinahe jedes bekannte Gerät als Ersatz einer Festplatte (HDD) eingebaut werden kann. Zu beachten ist, dass dieser Formfaktor nur Breite und Tiefe der SSD definiert, nicht aber die Höhe. Notebook- und Consumer-SSDs sind meist 7 mm hoch. Enterprise-SSDs sind im Allgemeinen 9 mm oder 15 mm hoch. Eine größere Bauhöhe hat den Vorteil, dass mehr Volumen für Flash-Speicher-Chips und Controller zur Verfügung steht und dadurch mehr Leistung, mehr Kapazität und eine bessere Kühlung möglich sind. SSDs mit 2,5"-Formfaktor findet man mit SATA-, SAS- und NVMe-Schnittstelle.
 

M.2
Zunehmend kommt M.2 als SSD-Formfaktor zum Einsatz. Dies ist ein langer, schmaler Formfaktor, ausgeführt als eine Platine ohne Gehäuse. M.2-Karten werden direkt auf das Motherboard aufgesteckt und verwenden als Schnittstelle NVMe oder SATA. M.2-SSDs sind typischerweise 22 mm breit, in der Länge aber variabel. In der Bezeichnung M2-22XX bezeichnen die "XX" die Länge in Millimetern. Typisch sind: 42, 60, 80 oder 110 mm. Vorteil des M.2-Formfaktors ist die platzsparende, sehr kompakte Bauform. Auf Grund der kleinen Flächen ist die Kühlung schwieriger zu realisieren, als bei 2.5" SSDs, was zu schlechter Langzeitleistung führen kann. Die M.2 SSDs sind nicht im laufenden Betrieb austauschbar. M.2-NVMe-SSDs werden meist über PCIe(x4) angeschlossen, während SATA-basierte M.2-SSDs Standard-SATA-III-Signale verwenden.
 

Add-In Card (AIC) - PC-Erweiterungskarte

Ein weiterer Formfaktor, ist die Add-In Card mit HH-HL (halbe Höhe, halbe Länge) für den PCIe-Steckplatz. Die Schnittstelle ist NVMe, nativ über PCIe verbunden. AIC-Formfaktor-SSDs sind zwar nicht im laufenden Betrieb austauschbar, haben aber ein höheres Bandbreiten- und Leistungsprofil als 2,5"-Formfaktor-Versionen und lassen sich besser und effizienter kühlen.

4. Schnittstellen

Die Schnittstelle ist das logische Protokoll, das die SSD zur Kommunikation mit dem Host verwendet. Sie definiert die maximale Bandbreite, die Latenz (Signal-Verzögerung), die Erweiterbarkeit und die Hot-Swap Fähigkeit der SSD. Heute gibt es drei grundlegende Schnittstellenausführungen für SSDs: SATA (Serial ATA), SAS (Serial Attached SCSI) und NVMe (PCIe).
 

SATA
SATA ist die günstigste, allerdings auch die am wenigsten variable und leistungsärmste Schnittstelle für SSDs. Die aktuelle SATA-6G-Generation bietet eine maximale Übertragungsrate von ca. 600 MB/s. SATA wird jedoch aufgrund seines Legacy-Protokolls (ursprünglich optimiert für rotierende Medien) in seiner Latenzzeit beschränkt. Hochverfügbarkeit ist in der Regel nicht möglich, jedoch wird RAID unterstützt.
 

SAS
Die SAS-Schnittstelle bietet einen deutlich robusteren Funktionsumfang. Sie ist optimiert für Enterprise-Anwendungen. Dual-Ports, die Expander-Fähigkeit und höhere Datenraten sind die Hauptvorteile. Moderne SAS-12G-Schnittstellen können über 1 Gigabyte/s je Port unterstützen. Diese 12G-Dual-Port-Verbindungen verdoppeln die Datenrate (nahezu Faktor 4 gegenüber Single-Port-SATA) und können im Defekt-Fall als Redundanz genutzt werden. SAS-Laufwerke erfordern spezielle Host-Bus-Adapter (HBA) oder RAID-Karten. SAS-SSD-Lösungen sind sehr kostspielig und lohnen sich nur für Hochverfügbarkeits-Anwendungen im Enterprise-Bereich.

NVMe
NVMe basiert auf PCI Express. Es handelt sich um einen seriellen Punkt-zu-Punkt-Bus mit einer variablen Anzahl von "Lanes" in der Schnittstelle (x1, x4, x8, x16). NVMe wurde als Ultra-High-Speed-Verbindungsschnittstelle für Speicher entwickelt und nicht ausdrücklich für Festplatten. Allerdings konnte mit dieser Software-Schnittstelle (Protokoll) ein Großteil der Komplexität der SAS- und SATA-Schnittstellen vollständig eliminiert werden. Damit eignet sich NVMe ideal für die superschnelle Anbindung von SSDs mit beispiellos niedrigen Latenzzeiten.