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Die Wahl des passenden Flash- Speichers zur richtigen Anwendung

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Fall 2: Ein Einkäufer ist auf der Suche nach einem USB-Stick, der vertrauliche Daten enthält und als Authentifizierung für den Zugriff auf das Sicherheitssystem dient.

1 GByte Daten werden einmalig gespeichert und es werden keine weiteren Schreibzugriffe auf den Stick vorgenommen. Für das System ist eine Laufzeit von 10 Jahren vorgesehen um sensible Informationen zu schützen. Es handelt sich bei den Zugriffen effektiv zu 100% um Lesezugriffe. Die Lesefrequenz beträgt 50 Lesezyklen pro Tag, die Betriebs-/ Lagerungstemperatur 10°C – 28°C.

Da der Speicherstick nur einmal mit Daten beschrieben wird und danach lediglich Lesezugriffe auf den Flash-Datenträger erfolgen, spielt die Haltbarkeit in diesem Fall eine untergeordnete Rolle. In Anwendungen mit vielen Lesezugriffen muss allerdings die Gefahr von Read Disturbance bei der Wahl des Speichers berücksichtigt werden. Unten stehender Tabelle können wir entnehmen, dass etwa SLC über 1.000.000 Lesezyklen ohne Read Disturbance Fehler übersteht. Geteilt durch die Zahl der täglich durchgeführten Lesezugriffe, erhält man die zu erwartende Lebensdauer des Speichermediums.

Die Angabe der Lebensdauer zeigt, dass SLC für die betrachtete Anwendung der richtige Speichertyp ist. Ein USB-Stick mit TLC-Speicher könnte schon im ersten Jahr einen Datenverlust erleiden, der auf Read Disturbance zurückzuführen ist. Dadurch könnten die auf dem Hardware Key gespeicherten Daten beschädigt werden und der Zugriff auf das Sicherheitssystem könnte nicht mehr gewährt werden.

Flash-Typ TLC MLC SLC
Workload from Host
100% Lesen
100% Lesen 100% Lesen
Anzahl der Lesezyklen
50 pro Tag
50 pro Tag 50 pro Tag
Flash-Lesezyklen
(exemplarisch)
10.000 100.000 1.000.000
Lebensdauer 200 Tage
5,5 Jahre
54,7 Jahre

Fall 3: Ein Produktmanager benötigt Solid State Disks für den Einsatz in NAS- und Webservern. Die SSDs werden verwendet um Daten zu speichern und zu berechnen. Die SSDs müssen mehr als zwei Jahre in einer Serverapplikation arbeiten und der Produktmanager möchte prüfen, ob sich 256GByte MLC SSDs für seine Zwecke eignen.

Die Plattform verwendet die SSDs als Betriebssystemlaufwerk und um Videomaterial da-rauf aufzuzeichnen. Die Firma betreibt eine Vielzahl von Servern und möchte gern baugleiche SSDs für die zwei verschiedenen Serverapplikationen einsetzen. Der ein Webserver zeichnet sich wie folgt aus: Zugriffsverhalten: 90% sequenzielles Schreiben / 10% zufälliges Schreiben; Größe der transferierten Daten: 1, 16, 64 KByte; Täglich geschriebene Datenmenge: 600 GByte. Der NAS-Server zeichnet sich folgendermaßen aus: Zugriffsverhalten: 100% zufälliges Schreiben; Größe der transferierten Daten: 4 KByte; Täglich geschriebene Datenmenge: 400 GByte. Die Betriebs-/ Lagerungstemperatur liegt konstant bei 23°C.

Da NAS-Server viele zufällige Schreibvorgänge zu verarbeiten haben, erhöht dies den WAF und verringert so bedingt die Haltbarkeit des Speichermediums. Durch die Berechnung der Gesamtschreibleistung der 256GByte MLC SSD und einer anschließenden Berücksichtigung der täglichen geschriebenen Datenmenge, findet man heraus, dass ein solcher Datenträger in der Webserver-Applikation nur knapp unter zwei Jahren fehlerfrei arbeitet. In der NAS-Server Applikation hätte die SSD sogar eine noch kürzere Lebensdauer, obwohl die Webserver-Applikation täglich mehr Daten auf das Speichermedium schreibt, dies aber vermehrt sequenziell tut. Der Fall zeigt, wie sich das Verhalten der Host-Applikation auf den WAF und damit verbunden auf die Lebensdauer des Flashspeichermediums auswirkt. Um die geforderte minimale Dauer von 2 Jahren einhalten zu können, bleibt dem Produktmanager entweder die Wahl einer MLC SSD mit höherer Kapazität oder einer SSD mit SuperMLC Flashspeicher.

Applikation Webserver NAS
Flash-Typ MLC MLC
Verfügbare Kapazität
244 GByte
244 GByte
Flash-Endurance (P/E-Zyklen)
3.000 3.000
WAF 1,8 5,3
Gesamtschreibleistung (TBW)
397 TByte
135 TByte
Tägliches Schreibvolumen
0,59 TByte
0,39 TByte
Lebensdauer 1,86 Jahre
0,95 Jahre

Fazit

Die Fallbeispiele zeigen, dass die korrekte Wahl eines Flashspeichers keine triviale Angelegenheit ist, da viele Faktoren einen Einfluss auf die Haltbarkeit des Flash-Produktes haben. Sicherlich müssen Einkäufer in heutiger Zeit einen Blick auf die Kosten haben, jedoch sollte der Preis nicht das ausschlaggebende Kriterium bei der Entscheidung für eine Speicherlösung sein. Denn gerade im industriellen Bereich können Stillstandzeiten, die durch den Ausfall eines Speicherproduktes entstehen, schnell sehr hohe Kosten verursachen. Dann droht die günstigste Speicherlösung im Handumdrehen zur teuersten Komponente im gesamten Design zu werden. Insofern ist es unabdingbar sich vor dem Einsatz eines Speicherproduktes sorgfältig über spezielle Eigenheiten der entsprechenden Applikation oder herausfordernde Umweltbedingungen zu informieren und sich ausführlich vom Speicherhersteller beraten zu lassen.

* Johannes Hentschel ist Marketing Manager bei Transcend.

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