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Was ist ein Hybrid Speicher?

Die Entstehung einer neuen Technologie

In den letzten circa zehn Jahren wurden die Solid State Drives (SSDs) quasi zum Goldesel im Bereich der Speichermedien. Diese Speicher sind im Wesentlichen Festplattenersatz, die den gleichen Flash-Speicher nutzen wie USB-Sticks, Mobiltelefone und SD-Karten. Gleichzeitig bieten sie viele Vorteile gegenüber ihren magnetischen Pendants: Da SSDs keine beweglichen Teile haben sind sie widerstandsfähiger gegen Stöße und anderer Formen physischer Belastung und sind zudem blitzschnell.

Das Festplattenlaufwerk (HDD) hat sich in den letzten Jahren kaum technologisch weiter entwickelt. Aber trotzdem haben sich Festplattenspeicherkapazitäten konsequent erhöht – heutzutage sind bereits drei und vier Terabyte-Laufwerke für die Allgemeinheit erschwinglich und sogar acht und zehn Terabyte große Festplatten-Giganten finden bereits ihren Weg in den Enterprise-Markt. In Bezug auf die Performance kommen die HDDS so langsam an ihre Grenze: Neue Platten laufen mit teilweise mehr als 15.000 Umdrehungen pro Minute und machen dabei mehr Lärm als ihre langsameren Vorgänger. Darüber hinaus erzeugen sie mehr Wärme, verbrauchen mehr Energie und sind weniger haltbar als ihre Flash-basierten Pendants.

Es stellt sich die Frage, warum sich nicht schon längst alle Anwender – ob im Unternehmen oder Privat – der traditionellen Festplatten entledigt und stattdessen zu SSDs gewechselt sind. Ganz einfach – in Bezug auf die Kosten pro Gigabyte sind SSDs viel teurer. Während in Deutschland bei HDDs mit rund 8 Euro Cent pro Gigabyte Speicherkapazität zu rechnen ist, liegen die Preise bei SSDs rund 5-mal höher: Hier sind circa 40 Euro Cent pro Gigabyte zu zahlen.

Seit 2007 haben jedoch eine Reihe von Speichermedienproduzenten – beginnend mit Seagate und Samsung – versucht, die Preisdifferenz zwischen HDDs und SSDs durch die Einführung einer dritten Variante zu entschärfen. In der Theorie liefert diese Variante das Beste aus beiden Welten: Es handelt sich um einen sogenannten Hybrid-Speicher, der die Geschwindigkeit einer SSD mit der Wirtschaftlichkeit einer elektromechanischen Festplatte paart.

Wie eine Solid-State-Hybrid Festplatte funktioniert

Das Prinzip der Hybridspeicher ist buchstäblich einen Flash-basierten Speicher mit den rotierenden elektromagnetischen Platten einer traditionellen Festplatte zu kombinieren. Eine Solid State Hybrid Festplatte (SSHD) umfasst daher ein paar Gigabyte Flash Kapazität und eine größere HDD-Festplatte. Die Idee dahinter ist, dass die Daten, auf die am häufigsten zugegriffen wird oder leistungskritische Daten – so genannte “heiße Daten” – auf dem SSD-Storage zwischengespeichert werden und so schneller abgerufen werden können, als wenn sie auf den Platten selbst gespeichert würden. Es ist im Grunde genommen genauso, als wenn man eine Festplatte und eine SSD im Gerät installieren würde. Bekannt ist diese Form als sogenannte Dual Hybrid Lösung, mit dem Unterschied, dass man hier nicht die Performance der Maschine durch ein manuelles Verschieben von Daten und Applikationen zum passenden Speicher erhöht – diese schwierige Arbeit wird automatisch durchgeführt.

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Alle SSHDs, die heute auf dem Markt sind, funktionieren in einer von zwei verschiedenen Arten: Die erste heißt „Selbst optimierter Modus“ oder „Selbst Pinning-Modus“ und beschreibt Geräte, die selbständig entscheiden, was „warme“ und „kalte“ Daten sind. Mit der Hostmaschine, wird der Antrieb kein Unterschied zwischen einem herkömmlichen internen Speichergerät.

Andere SSHDs laufen in einem „Host-optimierten Modus“ oder dem „Host-Pinning-Modus“. In diesem Fall wird das Betriebssystem und die Gerätetreiber des Host-Systems – oder möglicherweise auch eine andere Software – selbständig über „heiße“ und „kalte“ Daten entscheiden und die notwendigen Anweisungen dafür über eine normale SATA-Schnittstelle an die Festplatte senden.

Die Vorteile der Hybrid Speicher

Wie zu erwarten, ist der Hauptvorteil einer Verwendung eines Hybrid-Speichermediums, dass man einen schnelleren Zugriff auf die wichtigsten Daten erhält, ohne dabei deutlich mehr zu bezahlen als eine traditionelle Festplatte. SSHDs sind zwar teurer als Festplatten, aber so teuer wie bei einem Kauf von SSDs mit gleicher Kapazität sind sie nicht.

Neben der Geschwindigkeit gibt es auch einige andere Vorteile bei Flash-Speichern, die auch für SSHDs gelten. Eine Hybrid-Speicherlösung soll zum Beispiel weniger Energie verbrauchen und weniger Wärme erzeugen als eine traditionelle Festplatte mit einem rein elektromechanischen Antrieb. Angeblich führt die dadurch reduzierte Belastung der SSHD zu einer längeren Lebensdauer und eine bessere Zuverlässigkeit.

… und die Nachteile

Aus offensichtlichen Gründen sind jedoch einige der Vorteile bei der Verwendung einer SSD nicht möglich, wenn ein Flash-Speicher in einem Festplatten-Gehäuse verbaut wird. Natürlich ist das Auslesen und Schreiben von Daten von der eingebauten Festplattenkomponente genauso langsam wie auch bei einer herkömmlichen HDD. Gleichzeitig gehen auch einige Vorteile, wie z.B. Resistenz gegen physikalische Belastung. bei diesem Speichermedium verloren, denn der FLASH-Speicher macht eben nur einen kleinen Teil der gesamten Speicherkapazität des Mediums aus. Einige Benutzer vermissen zudem auch den geräuschlosen Betrieb einer vollwertigen SSD.

Es lohnt, sich auch beim Einsatz eines Hybrid-Speichers Gedanken über die mögliche Wiederherstellung von Daten zu machen. Wenn Sie z.B. von SSDs zu SSHDs wechseln und Sie gleichzeitig auf eine dauerhafte Haltbarkeit angewiesen sind, dann kann der Einsatz von Hybrid-Speichergeräten wegen der oben erwähnten Anfälligkeit für mechanische Beschädigungen zu bösen Überraschungen führen. Bis heute hat man noch von keinem Fall gehört, dass ein SSD Anwender nach einer Datenwiederherstellung eine Rechnung über die Behebung eines mechanischen Versagens bezahlt hätte.

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SSD-Festplatte: Kein mechanisches Teil mehr…

Was die Aussichten eines Datenverlusts beim SSD-Anteil der SSHD anbelangt, sind diese zum Glück relativ unwahrscheinlich, da er in der Regel als Cache verwendet wird oder auf dem FLASH-Speicher das Betriebssystem und Programmdateien gespeichert werden. Wenn man allerdings doch einmal Informationen von einem SSD-FLASH-Speicher wiederherstellen muss, stellt dies den Anwender vor ganz spezielle Herausforderungen, so beispielsweise die unterschiedlichen proprietären Methoden der Datenorganisation auf dem Speicher

Alles in allem ist ein hybrider Speicher, sowohl für Verbraucher als auch Business-Anwender – die die Geschwindigkeit einer SSD und gleichzeitig die attraktiven Kosten pro Gigabyte einer traditionellen Festplatte wollen – ein attraktives Angebot. Dennoch müssen Sie sich vor dem Einsatz mit den genannten eindeutigen Risikofaktoren auseinandersetzten, die mit dieser neuen Form eines Speichermediums einhergehen.