Da wir täglich mit ausgefallenen Festplatten, SSD-Laufwerken und anderen Speichermedien zu tun haben, ist es schwer, nicht zu dem Schluss zu kommen, dass jedes Speichermedium zum Scheitern verurteilt ist. Warum sind Festplatten so unzuverlässig, was verursacht das Versagen von SSD-Laufwerken und was können Sie tun, um die Chance zu minimieren, jemals unsere Dienste in Anspruch nehmen zu müssen? Lesen Sie weiter, um es herauszufinden!
Inhalt
Präzisionsmechanik
Festplatten sind kleine Meisterwerke der Präzisionsmechanik. Selbst die billigsten Modelle werden mit präzisen mechanischen Teilen und engen Toleranzen zusammengebaut – sonst funktionieren sie überhaupt nicht. Ein winziges Staubpartikel, das im Inneren des Laufwerks mit magnetischen Scheiben mit Tausenden von Umdrehungen pro Minute gefangen wird, kann buchstäblich eine Katastrophe verursachen. Ein versehentlicher Stoß kann die internen Komponenten beschädigen, ohne dass dies im Verhältnis zur Ursache steht. Eine elektrische Überspannung, zu hohe oder zu niedrige Temperaturen oder einfach nur Verschleiß können die Festplatte ruinieren und zu erheblichem Datenverlust führen oder die Festplatte sogar für Ihren Computer unsichtbar machen. Um Ihre magnetische Festplatte gesund zu halten, vermeiden Sie mechanische Stöße, hohe Luftfeuchtigkeit und extreme Temperaturen.
SSD-Laufwerke: Ein Einbahnstraße
Die Einführung von SSD-Laufwerken ohne rotierende Scheiben, ohne Präzisionsmechanik und ohne bewegliche Teile war eine große Erleichterung. „Sicher, es ist teuer“, dachten wir. „Es wird bald billiger pro Gigabyte Speicher werden. Wenn es passiert, wird die SSD-Laufwerke die Festplatten ersetzen und die Welt beherrschen“, dachten wir. Junge, waren wir falsch!
Im Gegensatz zu herkömmlichen magnetischen Festplatten sind SSD-Laufwerke viel billiger herzustellen. Sie benötigen keine riesigen Fabriken, Reinräume oder Präzisionsjustierausrüstungen. Jeder kann einen Controller kaufen und BGA-Flash-Chips auf die Leiterplatte löten und voilà! – wir haben ein SSD-Laufwerk. Sicher, die Kosten für Flash-Chips sind immer noch höher als die Kosten für magnetische Scheiben, aber das wird nicht lange so bleiben. Früher oder später (und ich wette, es wird eher früher als später sein) wird der Flash-Speicher unweigerlich billiger als die Präzisionsmechanik, die in herkömmlichen Festplatten verwendet wird. So funktioniert der Fortschritt. Es ist unvermeidlich.
Aber ist das eine gute Sache?
Klar, SSD-Laufwerke sind schneller, kleiner und leichter als magnetische Festplatten. Sie sind viel robuster und können Stöße und Schläge überleben, die eine normale Festplatte töten würden. Es gibt kein Geräusch und keine Hitze, wenn sie arbeiten, und SSD-Laufwerke sind im Vergleich zu magnetischen Festplatten viel energieeffizienter (es gibt keine Motoren, die laufen oder schwere Metallscheiben, die sich drehen müssen). Es ist alles rosig, oder?
Nun, offensichtlich ist es das nicht. NAND-basierte Solid-State-Speicher haben ihre Probleme. Eines der Hauptprobleme ist die begrenzte Lebensdauer von NAND-Zellen. Jedes Mal, wenn auf eine Flash-Zelle geschrieben wird, wird ein kleiner, aber dauerhafter Schaden verursacht, der ihre Lebensdauer etwas verringert. Je nach vielen Faktoren (der verwendeten Fertigungstechnologie, ob es sich um SLC-, MLC- oder TLC-Technologie handelt, der Qualität der Materialien, dem technologischen Prozess usw.) kann eine NAND-Zelle zwischen hundert und etwa zehntausend Schreibzyklen standhalten.
Sobald die Anzahl der Schreibzyklen erreicht ist, kann der SSD-Controller etwas tun oder auch nicht (wiederum abhängig davon, wie der Hersteller entscheidet, mit der Situation umzugehen). Einige Enterprise-Grade-SSD-Laufwerke (wie die von Intel hergestellten) sperren das gesamte SSD-Laufwerk sofort, sobald sie ihre bewertete Anzahl von Schreibzyklen erreichen. Das soll potenziellen Datenverlust verhindern. Einige andere SSD-Laufwerke markieren Zellen, die das Ende ihrer effektiven Lebensdauer erreicht haben, als schreibgeschützt, erlauben aber immer noch das Schreiben auf andere Zellen, die weniger abgenutzt sind. Einige andere Geräte erlauben das Schreiben auf Flash-Zellen, die weit über die bewertete Lebensdauer hinausgehen, und das kann für weit mehr Zyklen als die bewertete Lebensdauer weitergehen.
Das Problem ist, dass je mehr Verschleiß auf eine Flash-Zelle ausgeübt wird, desto weniger Zeit kann sie die darauf geschriebenen Daten halten. Ein nagelneues, frisch aus der Box stammendes SSD-Laufwerk kann Informationen, die darauf geschrieben wurden, für etwa 6 bis 8 Jahre halten (das ist laut veröffentlichten Schätzungen so, da SSD-Laufwerke im Allgemeinen noch nicht lange genug existieren, um diese Behauptung tatsächlich zu testen). Nach 10.000 Schreibzyklen kann das SSD-Laufwerk Informationen (im ausgeschalteten Zustand) nur noch etwa 6 Monate lang halten, danach werden Fehler auftreten. Je mehr Sie auf eine SSD schreiben, desto unzuverlässiger wird sie.
Okay, Sie denken vielleicht. 10.000 Schreiboperationen pro Zelle sind eine Menge. Bei einer 256-GB-SSD-Laufwerk muss ich… hmm… 2,5 Exabyte an Daten schreiben, bevor es unzuverlässig wird. Richtig?
Nicht ganz. Im Gegensatz zu magnetischen Festplatten haben SSD-Laufwerke einen sogenannten „Write Amplification Factor“ (http://www.techspot.com/news/54107-understanding-ssds-why-ssds-hate-write-amplification.html). Um eine ungleichmäßige Abnutzung der NAND-Flash-Zellen zu vermeiden, wird das SSD-Laufwerk versuchen, die Schreibvorgänge mehr oder weniger gleichmäßig auf die Zellen zu verteilen (dies wird als Wear Leveling bezeichnet). Wenn Sie nur 1 GB freien Speicherplatz auf einem 10-GB-SSD-Laufwerk haben, wird der SSD-Controller die Flash-Zellen, die zu diesem 1-GB-Adressraum gehören, nicht immer wieder verwenden. Stattdessen verschiebt er statische Daten auf eine der Zellen mit höherer Schreibzykluszahl, gibt Zellen mit weniger Schreibzyklen frei und verwendet sie zum Schreiben neuer Daten. Dies geschieht intern und ist für das Betriebssystem vollständig transparent. Jede solche Operation erhöht jedoch im Durchschnitt die Anzahl der Schreibzyklen, die auf das SSD-Laufwerk gelegt werden. Als Ergebnis können Sie leicht 2 oder 3 GB Schreibvorgänge pro 1 GB Daten erhalten, die Sie tatsächlich auf die Festplatte schreiben.
Noch nicht überzeugt? Ihr System hat wahrscheinlich eine Auslagerungsdatei und eine Ruhezustandsdatei auf der System-SSD gespeichert (und das ist das Richtige, trotz schlecht begründeter Empfehlungen, Ihre Auslagerungsdatei auf eine langsame, laute und unresponsive magnetische Festplatte zu verschieben).
Mit all dem im Hinterkopf sollten wir SSD-Laufwerke aufgeben und zu stromhungrigen, langsamen und lauten Festplatten zurückkehren? Auf keinen Fall. Wenn Sie einmal die Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit einer SSD erreicht haben, gibt es kein Zurück mehr. Wenn Sie jedoch große Datenmengen speichern, die keinen häufigen Zugriff oder sofortige Ladezeiten erfordern (wie Ihr Fotoarchiv oder Ihre Videosammlung), ist es immer noch besser, eine scheinbar fragile magnetische Festplatte zu verwenden.
