TBW ist ein Akronym für Terabytes Written und DWPD ist ein Akronym für Device Writes Per Day. Beides sind Maßzahlen für die Ausdauer von Flash-Speichern.
- Zuverlässigkeit und Ausdauer von SSDs kombinieren
- Welche Technologie steckt hinter Samsung Z-NAND?
Flash-Speicher haben eine Begrenzung für die Anzahl der Schreibzyklen (oder speziell Programm-/Löschzyklen), die auf dem Medium durchgeführt werden können. Jeder Schreib-/Löschzyklus beeinträchtigt die Qualität des Siliziumsubstrats und verringert die Zuverlässigkeit beim Lesen der gespeicherten Inhalte. Mit der Zeit wird der NAND-Speicher unzuverlässig und kann nicht mehr verwendet werden. Die Anzahl der P/E-Zyklen, die ein bestimmter NAND-Flash-Typ vertragen kann, wird als Endurance bezeichnet. Bei der Herstellung von Solid-State-Geräten aus NAND ergeben die Ausdauer und die Kapazität des Geräts eine Datenmenge, die das Gerät im Rahmen der vom Hersteller garantierten Zuverlässigkeit aufnehmen kann.
Die Berechnung der Ausdauer kann auf zwei Arten ausgedrückt werden: TBW (Terabytes Written) stellt die Gesamtdatenmenge dar, die in absoluten Zahlen auf ein Speichergerät geschrieben werden kann. DWPD drückt denselben Wert als Verhältnis der Kapazität über die Zeit aus. Stellen Sie sich z. B. ein Gerät mit einer fünfjährigen Garantie vor. Dies entspricht 1.825 Tagen. Für ein Gerät wie das Intel DC S3500 80GB-Laufwerk wird die Ausdauer mit 45 TBW angegeben. Wenn wir diesen Wert in Gigabyte umrechnen und durch die Anzahl der garantierten Tage und die Gerätekapazität teilen, erhalten wir einen DWPD-Wert von 45.000 / (1.825 *80) = 0,3 DWPD. Wir könnten auch sagen, dass das Laufwerk in der Lage ist, zuverlässig etwa 24,65 GB neue Daten pro Tag zu schreiben. Die beiden Zahlen stehen in folgender Beziehung zueinander:
- DWPD = TBW * 1000 / (garantierte Tage * Kapazität in GB)
- TBW = (DWPD * garantierte Tage * Kapazität in GB) / 1000
Anmerkung: Wir haben einen Multiplikator von 1000 für TB zu GB verwendet. Ein Blick auf das verlinkte Datenblatt zeigt, dass das TBW proportional zur Kapazität des Flash-Speichers ist (größere Laufwerke haben ein größeres TBW), was logischerweise bedeutet, dass die DWPD-Zahl für dasselbe Gerät/Modell in etwa konstant bleiben sollte.
TBW und PBW
Bei Laufwerken mit größerer Kapazität und höherer Ausdauer geben einige Hersteller PBW-Werte an. Dies ist einfach die Ausdauer, ausgedrückt in geschriebenen Petabytes. Die Intel DC P4600 Series 2TB SSD hat zum Beispiel eine Ausdauer von 11,08 PBW, was einem DWPD von 3 entspricht. Die Garantie einer SSD wird in der Regel entweder als Zeitspanne oder als der Punkt ausgedrückt, an dem die absolute Kapazität geschrieben wurde. Ein weiteres Beispiel: Das Samsung 850 Pro SATA III 1TB SSD hat eine Garantie von 10 Jahren oder 300 TBW. Über die 10-jährige Lebensdauer bedeutet dies einen DWPD von 0,08, was recht niedrig erscheint. Bei einer Laufzeit von 5 Jahren verdoppelt sich dieser Wert natürlich auf 0,16. Der Hersteller garantiert entweder die geschriebene Kapazität oder die Nutzungsdauer des Laufwerks, je nachdem, was zuerst eintritt. Das bedeutet, dass DWPD eher ein nützlicher Richtwert als eine garantierte Spezifikation ist.
Ausdauer vs. Kosten
Die neueste Samsung 960 Pro M.2 hat eine Ausdauer von 800 TBW oder 0,44 DWPD, was deutlich besser ist. Wir haben bereits gesehen, dass die Intel DC P4600 eine viel höhere Ausdauerleistung hat. Die Ausdauer eines Laufwerks hängt von der Art des verwendeten NAND und von den Tricks ab, die die Hersteller anwenden, um die Lebensdauer der Medien zu verlängern. Dazu kann die Verwendung einer Mischung aus NAND-Typen (z. B. SLC, MLC, TLC) und DRAM gehören. Mit Hilfe von Software werden Algorithmen zur Verschleißausgleichung und andere Techniken zur gleichmäßigen Verteilung der E/A auf die verfügbaren Medien implementiert. Es ist von großem Wert, billiges NAND in Geräten mit langer Lebensdauer verwenden zu können, daher sind viele dieser Techniken natürlich geschützt und werden geheim gehalten.
Im Allgemeinen kosten Geräte mit größerer Ausdauer mehr. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels war die Intel DC P4600 2TB-Festplatte für etwa 1570 $ oder 0,79 $/GB im Handel erhältlich. Im Vergleich dazu kostet die 1-TB-Festplatte Samsung 850 Pro 450 US-Dollar bzw. 0,45 US-Dollar/GB. Natürlich hängt ein Teil der Kosten auch mit dem Formfaktor zusammen.
Auswahl des richtigen Produkts
Welche Geräte sind die besten? Natürlich kann man das Verhältnis von Kosten, Kapazität und Ausdauer berechnen. Die Wahl des richtigen Geräts hängt jedoch auch von der Arbeitslast ab. Bei starker Schreibaktivität ist ein Gerät mit höherer Ausdauer besser. Für hauptsächlich lesende Workloads sind Geräte mit geringer Ausdauer kostengünstiger. Selbst wenn das Verhältnis zwischen Kosten und Ausdauer zeigt, dass Laufwerke mit geringer Ausdauer günstiger sind, könnte der Austausch eines Laufwerks alle 6 Monate (zum Beispiel) auf lange Sicht andere Risiken mit sich bringen.
- Hier ist Ihr 100TB Flash-Laufwerk!
- Samsung 30TB SSD – Das neue Normal
- QLC NAND – wie realistisch ist es und was können wir von der Technologie erwarten?
Ein letzter Gedanke. Die Ausdauer ist ein NAND-Thema, wird aber jetzt auch bei Festplatten mit hoher Kapazität genannt. Darüber hinaus hat die Technologie wie Intel Optane eine viel höhere Ausdauer, was sie für schreibintensive Arbeitslasten besser geeignet macht. Die 750 GB Intel Optane SSD DC P4800X hat beispielsweise eine Ausdauer von 41 PBW oder etwa 30 DWPD. Dies ist viel höher als bei allen NAND-Flash-Geräten, die wir besprochen haben.