Festplatten in Servern: SSD vs HDD – Sponsored Post

Die meisten Leser kennen SSD Festplatten aus dem Consumer-Bereich. Während Computer-Enthusiasten schon 2008 die ersten Solid State Drives in ihren Computer verbauten, wartete die breite Masse noch einige Jahre, bis die Preise pro Gigabyte in bezahlbare Regionen sanken. Zwischenzeitlich sind SSDs aus dem Consumer-Bereich kaum noch wegzudenken. Doch wie sieht es bei Servern und Webhostern aus? Lohnt sich der Einsatz von SSDs im Server? Wo liegen die Vor- und Nachteile?

In einigen Bereichen haben SSDs herkömmliche Festplatten (HDDs) noch nicht komplett verdrängt. Gerade bei den Angeboten von günstigen Computern oder Notebooks setzen Discounter und große Elektrofachmärkte auf eine hohe Speicherkapazität, anstatt auf eine hohe Leistung. Ist im Server-Umfeld eine hohe Speicherkapazität wichtiger als eine hohe Datenübertragungsrate der Festplatte? Bieten SSDs überhaupt Vorteile in einem Server?

Festplatten in Servern: SSD vs HDD

Wer sich mit dem Einsatz von SSDs in Servern beschäftigt, stellt sich zwangsläufig folgende Fragen: Sind Server-SSDs genauso langlebig wie eine herkömmliche HDD? Sind Server-SSDs teurer als herkömmliche HDDs? Wie viel schneller sind Sever-SSDs und lohnt sich die höhere Geschwindigkeit einer Server-SSD im Vergleich zur normalen HDD im Server-Umfeld?

Geschwindigkeit von Server-SSDs

Herkömmliche HDDs speichern Daten auf rotierenden Magnetscheiben. Das Lesen und Schreiben der Daten wird über einen oder mehreren beweglichen Schreib- / Leseköpfen durchgeführt. Sollen Daten gelesen oder geschrieben werden, muss nicht nur der Schreib- / Lesekopf an die richtige Position, sondern auch darauf warten, bis sich der Speichersektor der rotierenden Magnetscheibe unter dem Schreib- / Lesekopf befindet.

Solid State Drives sind ein rein elektronisches Speichermedium und verzichten dabei auf bewegliche Teile. Daten werden auf einem Flash-Speicher (NAND-Flash) gespeichert, der auch in SD-Karten und USB-Sticks zum Einsatz kommt. Das Schreiben und Lesen der Daten übernimmt ein spezieller SSD-Controller.

Durch den Verzicht auf bewegliche Teile liegt die wahre Stärke von SSDs in der Performance. Im Consumer-Bereich wird dabei gerne auf die Datenübertragungsrate geschaut. Moderne SATA-SSDs erreichen oft eine sequentielle Leistung von etwa 550 MB/s und arbeiten damit am Limit von SATA 6 Gb/s während die schnellsten HDDs gerade einmal 200 MB/s erreichen. Im Serverbetrieb sind aber selbst 200 MB/s oft nicht nötig, da anderweitig Grenzen für die Datenübertragungsrate gesetzt sind.

Überzeugen können SSD-Festplatten jedoch bei den Zugriffszeiten. Diese sind deutlich kürzer als bei HDDs, da sich bei herkömmlichen Festplatten erst die Platte drehen und der Kopf mechanisch zur richtigen Stelle bewegen muss. Hier kann eine Server-SSD im Unterschied zur HDD punkten. Da Server, auf denen mehrere Anwendungen gleichzeitig laufen, oft auch einen großen Arbeitsspeicher haben um die Anzahl der Zugriffe auf die Festplatte zu reduzieren, muss eine SSD hier jedoch nicht zwingen einen starken positiven Effekt haben.

Spannend wird es jedoch bei I/O-intensiven Anwendungen (Input/Output). Hier arbeiten mehrere Nutzer gleichzeitig auf dem Server und greifen auf Daten zu. Klassische Festplatten bieten hier zwischen 50 und 100 IOPS (I/O operations per second) während SSDs mit 10.000 IOPS ein Performance-Plus um den Faktor 1.000 bieten. So enthalten beispielsweise die Virtual Root Server von Mittwald zwischenzeitlich alle eine SSD-Festplatte um auch bei starkem Besucheraufkommen schnelle Zugriffszeiten zu gewährleisten. SSDs in Servern finden sich im Umfeld von Anwendungen, die innerhalb kürzester Zeit auf große Datenmengen zugreifen, diese verarbeiten und anschließend wieder zur Verfügung stellen müssen (beispielsweise Datenbanken wie MySQL, MS-SQL, Oracle, etc. oder bei Exchange-Servern).

Langlebigkeit von Sever-SSDs

Die Zuverlässigkeit und somit auch die Haltbarkeit einer Server-SSD hängt vom verwendeten Flash-Speicher ab. Generell werden bei SSDs drei unterschiedliche Speichertypen verwendet: SLC, MLC und TLC.

• SLC (Single-Level Cell) speichert pro Speicherzelle nur ein Bit (0 oder 1). SLC-Flash bietet eine hohe Leistung und gute Haltbarkeit, ist dafür jedoch teuer.
• MLC (Multi-Level Cell) speichert zwei Bit (00, 01, 10 oder 11) pro Speicherzelle und ist im Vergleich zu SLC deutlich günstiger herzustellen. Dafür kann MLC bei der Geschwindigkeit und Haltbarkeit nicht mit SLC mithalten.
• TLC (Triple-Level Cell) speichert drei Bit pro Speicherzelle und bietet somit die höchste Datendichte. TLC ist aktuell nur bei ausgewählten SSDs von Samsung und SanDisk im Einsatz, wird aber zukünftig bei weiteren Herstellern zu finden sein.

Zusätzlich ist zu beachten, dass die anfänglichen Vorurteile gegenüber SSDs zwischenzeitlich durch die fortschreitende Entwicklung der Hersteller kaum oder nicht mehr gegeben sind. Die Zahl der garantierten Schreib- und Lesezugriffe wurde durch die Hersteller für Server-SSDs deutlich erhöht weshalb Server-SSDs annähernd die gleiche Lebensdauer wie Server-HDDs haben. Um eine entsprechende Lebensdauer zu gewährleisten, setzen SSD-Hersteller mehrere Techniken gleichzeitig ein.

Server-SSDs verfügen über ein Bad-Block-Management. Eine 256 GB Server-SSD verfügt je nach Hersteller zwischen 300 bis 350 GB an Speicher. Die Logik der SSD zeigt jedoch nur 256 GB an und lässt diesen Puffer außen vor. Scheitert ein Schreibversuch auf einen Block, wird dieser als nicht mehr benutzbar markiert und ein Reserveblock aus dem Puffer aktiviert.

Zudem sorgt der Controller der SSD für eine ausgewogene Beschreibung der Speicherzellen. Dieses als Wear leveling bezeichnete Vorgehen sorgt dafür, dass beispielsweise die Auslagerungsdatei von Windows (pagefile.sys) nicht bei jedem Speichervorgang in dieselbe Speicherzelle geschrieben wird, sondern verteilt sie über alle beschreibbaren Bereiche. Das verzögert den überlastungsbedingen Ausfall einzelner Zellen deutlich (der Ausfall tritt durchschnittlich nach etwa 10.000 vollständigen Schreibzugriffen ein).

Kosten von Server-SSDs

Vor dem Kauf einer Server-SSD sind die Anschaffungskosten zu prüfen. Soll beispielsweise eine Samsung SM863 oder Samsung PM863 im Server zum Einsatz kommen, kostet der Gigabyte an Speicherplatz zwischen 50 und 60 Cent (Bruttopreise für den Einzelhandel laut Preisvergleich). SAS-HDDs unterschreiten hier je nach Hersteller und Speichergröße schnell die 10 Cent Marke und herkömmliche 3,5 Zoll Festplatten bieten teilweise den Gigabyte für unter 3 Cent an. Eine Server-SSD ist somit mehr als zehn- bis zwanzigmal so teuer in der Anschaffung.

Abschließende Zusammenfassung

Das Anwendungsszenario legt die Entscheidung für oder gegen eine SSD im Server fest. Aufgrund der drastischen Preisunterschiede der verschiedenen Festplatten und Kapazitäten empfiehlt sich eine Unterteilung des gesamten Datenspeichers in unterschiedliche Gruppen. Die große Anzahl an Slots zur Bestückung mit Festplatten sorgen bei Servern für eine hohe Flexibilität im Vergleich zu Notebooks oder Consumer-PCs. Nachfolgend ein Beispiel für eine 3-stufige Unterteilung des Datenspeichers:

• SSDs für einen kleinen Datenbereich, auf den extrem schnell zugegriffen werden muss.
• SAS-Festplatten für größere Bereiche mit wichtigen und hochperformanten Daten, auf die ein schneller Zugriff unerlässlich ist.
• SATA-Festplatten (günstig in der Anschaffung mit viel Speicherplatz) für den Datenbereich, auf den nicht häufig zugegriffen wird (z.B. Archivierung).

Wird zusätzlich zum Kauf von Server-SSDs ein vernünftiges RAID Backup-Konzept erarbeitet und implementiert, muss die SSD im Server-Umfeld im Vergleich zu klassischen Festplatten keinerlei Sicherheitseinbußen hinnehmen.

Informationen zum Sponsor

Dieser Beitrag wurde von Mittwald gesponsert. Das Unternehmen ist seit 12 Jahren als Webhoster tätig und beschäftigt rund 100 Mitarbeiter. Das mittelständische Unternehmen bietet Hosting- und Servicelösungen für Business-Kunden, Agenturen & Freelancer an. Die Server von Mittwald stehen in Espelkamp im nordöstlichen Nordrhein-Westfalen. Vom Webhosting über Managed Server bis zum Dedicated Root Server bietet Mittwald eine große Bandbreite an Hosting-Lösungen an.

Quellen: Compuram.de, Computerbase.de