Flash-Speicher ist ein nichtflüchtiger Computerspeicher für die dauerhafte Speicherung und die Datenübertragung zwischen PCs und digitalen Geräten. Er ist eine Form von elektrisch löschbarem programmierbarem Nur-Lese-Speicher (EEPROM). Da er nichtflüchtig ist, bleiben die Daten auch dann auf dem Flash-basierten Gerät gespeichert, wenn der Hostcomputer oder -server heruntergefahren wird. Flash-Speicher ist zu einer kritischen Technologie für Speicherteams geworden – die meisten Speicherumgebungen können heute nicht mehr darauf verzichten. Dieser Leitfaden zu Flash-Speicher behandelt sowohl seine Vorteile und Nachteile als auch seine allgemeine Bedeutung für Speicherinfrastrukturen in Unternehmen.
Was ist Flash-Speicher?
Flash-Speicher ist ein Computerspeichermedium aus Speicherzellen oder Blöcken, aus denen Daten gelesen und gelöscht werden können. Er kann elektrisch programmiert, gelöscht und eine begrenzte Anzahl von Malen neu programmiert werden. Sein programmierbarer Speicher ermöglicht schnelle zufällige Eingabe- und Ausgabevorgänge (I/O), wodurch er im Vergleich zu mechanischen Speichergeräten sehr schnell ist. Da er außerdem nichtflüchtig ist, hat er sich schnell zum bevorzugten Speichermedium für den Einsatz in Privathaushalten, Unternehmen und Großunternehmen entwickelt.
Obwohl die meisten Solid-State-Laufwerke Flash-Speicher verwenden, sind die beiden Begriffe nicht gleichbedeutend. Flash-Speicher ist eine Speichertechnologie, die mit Elektrizität arbeitet, während SSDs einen physischen Speicherort für Sekundärspeicher darstellen. Die meisten SSDs verwenden Flash-Speicher, um die Daten auf dem Laufwerk zu speichern. Flash-Speicher kommt jedoch auch in anderen Speichergeräten wie SD-Karten und USB-Laufwerken sowie in Digitalkameras und Mobiltelefonen zum Einsatz.
Aufgrund seiner Architektur ermöglicht Flash-Speicher es Computersystemen, SSD-Daten schneller zu lesen, als dies mit Festplatten möglich wäre, die eine Technologie mit rotierenden Magnetscheiben verwenden. Diese Geschwindigkeit unterstützt geschäftskritische Anwendungen, die Daten häufig schneller abrufen und verarbeiten müssen, als Festplatten dies ermöglichen.
Lesen Sie mehr über die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Flash-Speicher und Solid-State-Laufwerken.
Arten von Flash-Speicher: NAND und NOR
Flash-Speicher verwendet typischerweise entweder NAND oder NOR, die nach Logikgattern in den elektrischen Transistorschaltungen benannt sind, mit denen die Chips Daten speichern. Sie arbeiten abhängig von ihren logischen Ein- und Ausgaben unterschiedlich. NAND-Gatter, die dem NOT-AND-Logikmodell folgen, lassen sich in der Elektrotechnik einfacher implementieren und sind daher bei Flash-Geräten beliebter.
NOR-Flash:
- Ist beim Lesen ziemlich schnell
- Wird beim Schreiben langsamer
- Ist beim Zugriff auf Byte-Ebene besonders leistungsfähig
- Wird am häufigsten bei umfangreichen Lese- und Schreibvorgängen von Code verwendet
NAND-Flash:
- Ist beim Schreiben schneller
- Ermöglicht keinen Zugriff auf einzelne Zellen
- Benötigt weniger physischen Platz als NOR
- Ist kostengünstiger als NOR
Während einige Flash-Speicher NOR verwenden, kommt bei den meisten NAND zum Einsatz – und die meisten kommerziellen Solid-State-Laufwerke sowie SSDs in Unternehmen verwenden NAND-Flash.
Vorteile von Flash-Speicher
Zu den Vorteilen von Flash-basiertem Speicher gehören eine höhere Anwendungsleistung, geringere Kosten, eine bessere Nachhaltigkeit und niedrigere Ausfallraten.
Geschwindigkeit
Flash-basierte SSDs erreichen beim Lesen und Schreiben die 20- bis 40-fache Geschwindigkeit von Festplattenlaufwerken (HDDs). Diese Leistungssteigerung ist besonders für geschäftskritische Anwendungen von Vorteil, die schneller auf Daten zugreifen müssen, als dies manche Festplatten ermöglichen.
Wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen
Da Flash-Speicher die Speicherung größerer Datenmengen in einem kleineren Gehäuse ermöglicht, benötigt er weniger Platz in einem Rechenzentrum. Flash-basierte Speicherumgebungen weisen eine höhere Speicherdichte auf und sparen dadurch Kosten für physische Flächen. Flash-basierter Speicher verbraucht außerdem weniger Energie, wodurch sowohl die Energiekosten als auch die Umweltbelastung sinken. Für den Betrieb eines Rechenzentrums oder Serverraums ist weniger Energie erforderlich.
Niedrigere Ausfallraten
Während manche Festplatten bereits durch einen oder zwei Laufwerksausfälle schwer beschädigt werden, ist der Ausfall eines Flash-Laufwerks ein allmählicherer Prozess. Flash-basierte Hardware verfügt im Gegensatz zu Festplatten nicht über bewegliche Teile. Sie wird nach und nach abgenutzt, während der Computer im Laufe der Zeit Daten in den Flash-Speicher liest und schreibt. Eine elektrische Störung wie eine Überspannung kann zwar zum Ausfall von Serverkomponenten wie einem Flash-Laufwerk führen, insgesamt sind Flash-Laufwerke jedoch weniger ausfallanfällig als Festplatten.
Nachteile von Flash-Speicher
Flash-Speicher verbessert zwar die Speicherleistung, hat aber auch Nachteile, darunter insgesamt höhere Kosten als Laufwerke mit rotierenden Magnetscheiben und die Gefahr von Datenbeschädigungen.
Vergleich von Kosten und Kapazität
Bei Speicherhardware ist Speicherkapazität auf Flash-basierten Medien tendenziell teurer als auf Festplatten. Dies gilt insbesondere für Laufwerke mit hoher Kapazität. Der Preisunterschied zwischen Flash-Speicher und Laufwerken mit rotierenden Magnetscheiben hat seit den Anfängen von Flash-Laufwerken für Unternehmen deutlich abgenommen, ist bei der Speicherung von Terabytes oder mehr jedoch weiterhin beträchtlich.
Möglichkeit von Datenbeschädigungen
Wenn sich Flash-basierte Laufwerke in Umgebungen mit hohen Temperaturen befinden, besteht die Gefahr einer Datenbeschädigung, ähnlich wie bei Medien mit rotierenden Magnetscheiben. Dies ist ein allgemeiner Nachteil Flash-basierter Hardware und kein Unterschied zwischen SSDs und Festplatten. Außerdem können Flash-Laufwerke vollständig zerstört werden, wenn sie während einer Überspannung oder eines anderen elektrischen Ausfalls an ein Computersystem angeschlossen sind.
Lebensdauer
Obwohl Festplatten höhere Ausfallraten aufweisen, ist die Lebensdauer von Flash-Laufwerken einschließlich SSDs aufgrund ihrer Architektur oft kürzer als die Lebensdauer einer Festplatte. Beim Schreiben und Löschen von Daten in Flash-Laufwerken wird der Speicher mit der Zeit abgenutzt, und Blöcke werden unbrauchbar, weil sie so oft beschrieben und gelöscht wurden.
Fazit: Lohnt sich der Preis von Flash-Speicher?
Flash-Speicher hat die Unternehmensspeicherung grundlegend verändert, da Organisationen damit ihre rechenintensiven Workloads und zeitkritischen Anwendungen besser unterstützen können. Viele Unternehmen müssen Daten sofort abrufen – für Kunden ebenso wie für interne Abläufe. Flash-Speicher hilft, diesen Bedarf zu decken. Zwar ist Flash-Speicher nicht immun gegen allmähliche Datenbeschädigung oder Ausfälle, doch bietet er insgesamt Leistungsvorteile für zahlreiche Speicherumgebungen in Unternehmen. Flash-basierter Speicher ist eine Investition für Teams, die ihre Datenzugriffszeiten verbessern, ihre Rechenzentren nachhaltiger gestalten oder den benötigten physischen Speicherplatz minimieren möchten.
Um mehr über die Zukunft von Flash-Speicher und Festplatten zu erfahren, lesen Sie Flash-Speicher vs. HDD als Nächstes.