Auswahlhilfe: Festplatten und Solid-State-Festplatten

Festplattenlaufwerke (HDDs) und Solid-State-Festplatten (SSDs) sind in mehreren Varianten erhältlich, um den unterschiedlichen Anforderungen von Enterprise-Kunden gerecht zu werden. Dazu zählen:

Solid-State-Festplattenlaufwerke:
• Schnellstes Speichermedium für wahlfreie E/A

SAS-Laufwerke mit 10.000 1/min und 15.000 1/min
• Leistung und Verfügbarkeit für leistungsoptimierte Anwendungen

Nearline-SAS-Festplatten und SATA-Festplatten der Enterprise-Klasse
• Hohe Kapazität und herausragendes Preis-Leistungs-Verhältnis für kapazitätsoptimierte Anwendungen

Einstiegslaufwerke:
• Kostengünstige Laufwerke, die bei Anwendungen mit geringer Nutzung und einer begrenzten Gesamtanzahl an Laufwerken verwendet werden. Aufgrund der beschränkten Nutzung sind diese Laufwerke nur in einer kleinen Anzahl an Systemen und Konfigurationen erhältlich.

1,8-Zoll-Solid-State-Festplatten:
• Schneller Starten und mehr Flexibilität bei der Storage-Konfiguration
• Nur verfügbar in 4 x 3,5-Zoll über Kabel angeschlossenen Gehäusen bei Austausch des ODD-Schachts
Als Benutzer von Systemen der Enterprise-Klasse legen Sie besonderen Wert auf die Sicherheit Ihrer Daten und die Zuverlässigkeit des Speichermediums für diese Daten.

Jede Dell HDD und SSD der Enterprise-Klasse durchläuft strengste Validierungstests, bevor sie überhaupt für den Einsatz in Server- und Speichersystemen in Betracht gezogen wird. Zudem gelten bei Dell strenge Laufwerksspezifikationen hinsichtlich der in Enterprise-Umgebungen besonders wichtigen Faktoren Leistung, Arbeitszyklen, MTBF (Mean Time Between Failure; mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen) und Drehschwingung. Alle Dell Laufwerke müssen diesen anspruchsvollen Spezifikationen genügen, bevor eine Nutzung durch den Kunden erfolgen kann.

Festplattenlaufwerke für Enterprise Server- und Massenspeicherprodukte von Dell sind in verschiedenen Typen erhältlich, darunter Mission Critical/Leistungsoptimiert, Business Critical/Kapazitätsoptimiert und Einstiegsmodelle. In neue Kategorien fallen Laufwerke für Daten, die seltener benötigt werden, sowie für die Speicherung archivierter Daten. Dell prüft derzeit diese neuen Kategorien, um sie gegebenenfalls in das HDD-Angebot aufzunehmen.

Im Allgemeinen werden die Mission Critical (MC) bzw. leistungsoptimierten Laufwerke (SAS mit 10.000 1/min und 15.000 1/min) für Anwendungen eingesetzt, für die höchste Zuverlässigkeit und Leistung erforderlich sind. Business Critical (BC) bzw. kapazitätsoptimierte Laufwerke (Nearline-SAS- und SATA-Laufwerke mit 7.200 1/min) bieten im Vergleich zur MC-Option zwar deutlich höhere Kapazitäten, aber eine geringere Zuverlässigkeit und Leistung.

Die Branche für Mission Critical-Laufwerke orientiert sich klar in Richtung 2,5-Zoll- bzw. Small-Form-Factor-Laufwerke. Die 3,5-Zoll- bzw. Large-Form-Factor-Laufwerke haben ihre maximale Kapazität (600 GB) erreicht, werden nicht weiterentwickelt und in naher Zukunft nicht mehr hergestellt werden. 2,5-Zoll-MC-Festplatten haben in den meisten Fällen Vorteile gegenüber 3,5-Zoll-MC-Festplatten. Diese Vorteile werden sich mit fortschreitender Entwicklung von 2,5-Zoll-MC-Festplatten noch verstärken.

Hinsichtlich der Standardkonfigurationen für Dell™ Server empfehlen wir unseren Kunden, sich für 2,5-Zoll-Festplattenlaufwerke mit 10.000/15.000 1/min anstelle von 3,5-Zoll-Festplattenlaufwerken mit 15.000 1/min zu entscheiden.

Im Bereich Festplattenlaufwerke findet gerade eine grundlegende Veränderung statt. Die Standardgröße einer einfachen Dateneinheit (ein Festplattensektor) hat statt bisher 512 Byte nun 4.000 Byte. Zum Glück gibt es Methoden, um die 512-Byte-Sektoren noch eine Weile beizubehalten, doch schließlich werden alle Laufwerke über die 4K-Byte-Standardgröße verfügen. Unten finden Sie einige Informationen zu dieser Veränderung und darüber, was der Benutzer berücksichtigen sollte:

  • Seit Ende 2009 nehmen Festplattenhersteller eine Umstellung von der veralteten Sektorgröße von 512 Byte auf eine größere, effizientere Sektorgröße von 4.096 Byte vor. Im Allgemeinen werden diese 4K-Sektor-, und jetzt nach IDEMA (in Englisch) (International Disk Drive Equipment and Materials Association) auch Advanced-Format-Festplatten genannt. Diese Entwicklung nahm 2010 Fahrt auf und ist seit 2011 bei Client-basierten Festplattenlaufwerken Standard. Auch Festplattenlaufwerke der Enterprise-Klasse werden auf dieses Format umgestellt. Diese Änderung wird aber erst später abgeschlossen sein. Das erste Festplattenlaufwerk im Advanced-Format war 2012 erhältlich. 2013 erschien dann eine begrenzte Auflage, und seit 2014 wird eine weitere Verbreitung angestrebt.
  • Kunden verwenden seit Jahrzehnten Anwendungen und Betriebssysteme/Dateisysteme auf der Grundlage von 512 Byte (512n). Die Umstellung auf eine Sektorgröße von 4.000 Byte hat Auswirkungen auf diese Softwarepakete und zieht zusätzliche Validierungsarbeit sowie mögliche strukturelle Änderungen an Software nach sich, wenn der Übergang erfolgt. Neue Laufwerke mit höherer Speicherkapazität werden in diesem 4K-Format erstellt werden müssen. Da Kunden nur zögerlich Änderungen wie diese vornehmen, wird ein Emulationsmodell dieser Festplatten erstellt. Das Laufwerk baut auf 4K-Technologie auf, ermöglicht aber 512-Byte-Adressierung und ‑Übertragung an der Schnittstelle. Diese Laufwerke werden als 512e bezeichnet.
  • Im Folgenden finden Sie eine Tabelle, in der diese Konzepte beschrieben sind:
    FormattypBytes pro SektorwertBytes pro physischem Sektorwert
    512n512512
    512e5124.096
    4Kn4.0964.096
  • Da das 512e-Laufwerk für das Lesen und Schreiben von 512-Byte-Blöcken in einem 4K-Byte-Sektor zusätzliche Arbeit erbringen muss, kann dies Auswirkungen auf die Leistung haben. Diese können durch internes Puffern und Caching durch die Laufwerke abgeschwächt werden, doch diese Techniken können wiederum durch hohe Nutzungsraten beeinträchtigt werden. Um diesen Zustand zu vermeiden, ist es für Kunden wichtig, Betriebssysteme, Treibererweiterungen und eventuell Anwendungen zu nutzen, die dafür sorgen, dass der Lese-/Schreibvorgang auf 4K durchgeführt wird.

Das Angebot an Festplattenlaufwerken von Dell umfasst 512n-Festplattenlaufwerke, 512e-Festplattenlaufwerke und Laufwerke im 4Kn-Format. Das 512n-Format ist für Kunden vorgesehen, die den gleichen Laufwerkstyp beibehalten möchten, den sie schon lange verwenden. Die 512e-Festplattenlaufwerke bieten eine Sektorgröße von 512 Byte für jene Kapazitäten, die bei 512n nicht verfügbar sind. Die Laufwerke im 4Kn-Format sind für Kunden gedacht, die Interesse an der Integration der neusten Festplattenlaufwerke mit der höchsten Kapazität haben, und solche, die sich auf die zukünftige Ausrichtung der HDD-Branche vorbereiten.

SSD-Empfehlungen
Bei Dell finden Sie ein umfangreiches Angebot an unterschiedlichen Solid-State-Festplatten (SSDs) für die verschiedensten Anforderungen. Im Vergleich zu Client- und Standard-SSDs überzeugen Solid-State-Festplatten der Enterprise-Klasse mit noch höherer Zuverlässigkeit und Leistung sowie einer optimierten Architektur. Während standardmäßige Solid-State-Festplatten, wie sie typischerweise in Notebooks zum Einsatz kommen, mit Schwerpunkt auf verbraucherorientierten Rechenlasten sowie Stabilität und langer Akkulaufzeit entwickelt wurden, sind Solid-State-Festplatten der Enterprise-Klasse speziell auf die E/A-Anforderungen von Unternehmensanwendungen ausgelegt. Sie punkten insbesondere mit herausragender Zuverlässigkeit und erstklassiger Leistung bei verteilten Zugriffen.

Ein Verständnis der Grundlagen von SSDs der Enterprise-Klasse ermöglicht es Kunden, beim Vergleich der Lösungen fundierte Entscheidungen zu treffen:
Over-Provisioning: Die Achillesferse von Solid-State-Festplatten ist ihre Schreibleistung. Soll ein bereits beschriebener Bereich neu beschrieben werden, müssen die dort gespeicherten Daten erst gelöscht werden, bevor neue Informationen geschrieben werden können. Dell SSDs der Enterprise-Klasse in Dell PowerEdge- und Dell Massenspeicherprodukten nutzen das so genannte Over-Provisioning des Flash-Speichers, um diesen Nachteil partiell auszugleichen. Konkret bedeutet Over-Provisioning, dass die eigentliche native Kapazität des Flash-Speichers deutlich größer ist als die benutzerdefinierte Kapazität. Der zusätzliche Speicherplatz fungiert dabei als eine Art Zwischenspeicher, über den die Schreibdaten einer Anwendung schnell in Speicherbereichen abgelegt werden können, die zuvor bereits gelöscht wurden. Die Solid-State-Festplatten bereinigen diesen zusätzlich bereitgestellten Flash-Speicher regelmäßig während Zeitfenstern, in denen die Anwendungsleistung nicht beeinträchtigt wird.

Schreibbeständigkeit: Schreibbeständigkeit ist die Anzahl von Programmier-/Löschzyklen, die auf einen Block des Flash-Speichers angewendet werden können, bevor das Speichermedium unzuverlässig wird. Aufgrund unterschiedlicher Arbeitslasten im Rechenzentrum und Lese-/Schreib-Anforderungen bietet Dell verschiedene Solid-State-Festplatten der Enterprise-Klasse mit unterschiedlichen Beständigkeitseinstufungen an. Auf diese Weise können Kunden die richtige Lösung für ihre Anforderungen finden.

Unten werden die verschiedenen Kategorien (Swim Lanes/Aktivitätsbereiche) von Solid-State-Festplatten der Enterprise-Klasse von Dell aufgeführt:
Schreibintensiv (Write Intensive, WI) -50/50 Lese-/Schreib-Arbeitslasten mit höchster Beständigkeit. HPC, Datenbank-Protokollierung und Caching sind Beispiel-Rechenlasten.

Gemischte Verwendung (Mix Use, MU)
-70/30 Lese-/Schreib-Arbeitslasten mit mittlerer Beständigkeit. E-Mail/Messaging, OLTP und E-Commerce sind Beispiel-Rechenlasten.

Leseintensiv (Read Intensive, RI)
-90/10 Lese-/Schreib-Arbeitslasten mit geringer Beständigkeit. Database Warehousing, Medien-Streaming und VOD-Lösungen sind Beispiel-Rechenlasten.

Boot-optimiert (Starten)
-Solid-State-Festplatten zum niedrigsten Preis/mit der geringsten Kapazität, die zur Verwendung als Startgerät in Servern entwickelt wurden. Sehr geringe Beständigkeit.

Host-Schnittstelle:
Dell SSDs der Enterprise-Klasse unterstützen drei Arten von Host-Schnittstellenoptionen:

SATA-Solid-State-Festplatte: SATA-SSDs basieren auf der branchenüblichen SATA-Schnittstelle. SATA-Solid-State-Festplatten bieten eine angemessene Leistung für Enterprise-Server.

SAS-SSD:
SAS-Solid-State-Festplatten basieren auf der branchenüblichen SAS-Schnittstelle. SAS-Solid-State-Festplatten kombinieren hervorragende Zuverlässigkeit, Datenintegrität und Datenwiederherstellung nach Ausfällen, womit sie sich hervorragend für Unternehmensanwendungen eignen.

PCIe-SSD:
Die Dell PowerEdge Express Flash PCIe-SSD ist ein leistungsstarkes Solid-State-Speichergerät, mit dem eine bis zu 500-mal so hohe IOPS-Leistung als bei herkömmlichen rotierenden Festplatten ermöglicht wird.