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Samsung stellt die „unsterbliche SSD“ vor

Autor: Michael Eckstein

Mit ausgeklügelten, aufeinander abgestimmten Hard- und Software-Funktionen will Speicher-Primus Samsung „Never-die“-Flash-Laufwerke entwickelt haben, die auch bei Fehlern auf Chip-Ebene nicht mehr ausfallen. Neben „Fail-in-Place“ und „V-NAND Machine Learning“ ist zudem per „Virtualization Technology“ eine Segmentierung des Speichers auf Firmware-Ebene möglich.

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Never-die-SSD: Was nach Action-Film klingt, ist ein zuverlässiger Flash-Speicher.
Never-die-SSD: Was nach Action-Film klingt, ist ein zuverlässiger Flash-Speicher.
(Bild: Samsung)

Durchdacht programmierte Controller-Software ist maßgeblich für die Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer eines Flash-Laufwerks verantwortlich. Nun hat Samsung drei interessante neue Funktionen entwickelt, die seine Premium-SSDs mit aktueller PCIe-Gen4-Schnittstelle robuster, flexibler und sicherer machen sollen. In 19 Modellen der PM1733- und PM1735-Serien kommen die Funktionen zum Einsatz. Die Laufwerke sollen bis zu 8 GByte/s Datendurchsatz ermöglichen – damit wären sie nominell doppelt so schnell wie ihre Vorgänger.

Zu den drei Software-Innovationen gehören: Erstens die „Fail-in-Place“-(FIP-)Technologie. Sie soll dafür sorgen, dass die Speicher praktisch nicht mehr ausfallen. Samsung spricht selbst von „Never die“-SSDs. Zweitens eine neue „Virtualization Technology“. Diese soll voneinander unabhängige, virtuelle Arbeitsbereiche für mehrere Benutzer bereitstellen. Und Drittens eine integrierte „V-NAND Machine Learning-Technologie“. Laut Samsung soll diese Funktion in der Lage sein, große Datenmengen zu nutzen, um die Gültigkeit von Daten auch bei extrem hohen Geschwindigkeiten sicherzustellen.

FIP-Software findet defekte Chips und verschiebt Daten selbsttätig

Nach eigenem Bekunden markiert die FIP-Technologie einen Meilenstein in der 60-jährigen Geschichte der Speichertechnologie. Sie stellt demnach sicher, dass SSDs den normalen Betrieb auch bei Fehlern auf Chip-Ebene aufrechterhalten und so „zum branchenweit ersten Mal quasi ‚unsterbliche‘ sind“, sagt Hyun Kyung, Executive Vice President of Memory Solution Product & Development bei Samsung Electronics. Bislang war beim Ausfall von nur einem von mehreren hundert NAND-Chips im Laufwerk der Austausch der kompletten SSD fällig. Die Folge: Systemausfallzeiten und Wartungskosten für den Austausch der Festplatte.

SSDs mit FIP-Software können einen defekten Chip erkennen, nach korrumpierten Daten suchen und die Daten anschließend in funktionierende Chips verschieben. „Wenn beispielsweise ein Fehler in einem der 512 NAND-Chips einer 30,72-TByte-SSD identifiziert wird, aktiviert die FIP-Software automatisch Fehlerbehandlungsalgorithmen auf Chip-Ebene“, erklärt Kyung. Gleichzeitig bliebe die hohe und stabile Leistung des Laufwerks erhalten.

Bis zu 64 virtuelle Laufwerke pro SSD

Samsungs SSD-Virtualisierungstechnologie soll fähig sein, eine einzelne SSD in maximal 64 kleinere SSDs zu unterteilen voneinander unabhängige, virtuelle Arbeitsbereiche für mehrere Benutzer zu verwalten. Durch den Einsatz dieser Software-Funktion könnten beispielsweise Cloud-Storage-Anbieter ihre Dienste auf mehr Nutzer ausweiten, ohne Ressourcen einsetzen zu müssen. Die Virtualisierungstechnologie ermögliche es SSDs zudem, einige der virtualisierten Aufgaben zu übernehmen, die sonst typischerweise von den Server-CPUs ausgeführt werden. Dazu zählt Samsung Single-Root-I/O-Virtualization (SR-IOV). Dadurch würde sich der Bedarf an Servern reduzieren und die Effizienz der IT steigern.

Die V-NAND-Technologie des Unternehmens für maschinelles Lernen hilft laut Samsung bei der genauen Vorhersage und Verifizierung des Zustands der Speicherzellen. Außerdem ließen sich Abweichungen zwischen den Schaltkreise durch Big Data Analytics ermitteln. Dies gewährleiste eine hohe Datenzuverlässigkeit. Das sei besonders bei den zunehmenden SSD-Geschwindigkeiten beim Lesen und Verifizieren von Daten eine Herausforderung durch die extrem schnellen Spannungsimpulse. Eine SSD mit über 100 Schichten Vier-Bit-NAND, die eine wesentlich präzisere Zellsteuerung erfordert als Drei-Bit-NAND, soll mit der Machine-Learning-Software in der Lage sein, trotzdem eine höhere Leistung, Kapazität und Zuverlässigkeit zu liefern.

Neue Software-Funktionen soll auch anderen SSDs zugute kommen

Die PM1733- und PM1735-SSDs sind laut Samsung seit August 2019 in Produktion. Die 12,8 TByte große NVMe-SSD (PM1735) soll dank der beschriebenen neuen Funktionen nominell fast die 14-fache sequentielle Schreib-/Leseleistung einer SATA-basierten SSD erreichen: Demnach liest sie Daten mit bis zu 8 GByte/s und schreibt mit bis zu 3,8 GByte/s. Bei zufälligen Zugriffen erreicht sie laut Hersteller 1.450.000 IOPS für Lesezugriffe und 260.000 IOPS für Schreibzugriffe. Darüber hinaus biete die PM1733 Single- und Dual-Port-Optionen zur Unterstützung von Server- und Speicheranwendungen sowie Multi-Stream-Writes und SR-IOV.

Die beiden NVMe SSD-Serien werden in 19 Modellen angeboten und sind in zwei Formfaktoren erhältlich: 2,5 Zoll (U.2) und HHHL (Kartenformat). Die Kapazitäten reichen von 0,8 bis 30,72 TByte. Die Laufwerke hat Samsung für einen oder drei komplette „Drive Writes“ pro Tag (DWPD) über einen Zeitraum von fünf Jahren ausgelegt. In den nächsten Monaten will Samsung seine neuen Funktionen weiteren SSD-Modellen für Rechenzentren.

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