Write Amplification auf SSD Festplatten. Was beinhaltet dieser Fachausdruck?
Was ist der Write Amplification Factor (WAF)?
Zunächst einmal ist der Begriff im deutschen als Schreibverstärkungsfaktor bekannt. Er ist ein numerischer Wert, der die Dateigrösse, die eine SSD (Solid State Drive) in Relation, zu der Dateigrösse, die der Flash-Controller des Hosts schreibt. Um den genauen numerischen Wert auszurechnen, teilst du einfach die Menge an Daten, die auf den Speicherchip geschrieben wurde, durch die Menge der Daten, die vom Host geschrieben wurde.
Zum Beispiel, wenn eine SSD 4 gigabytes(GB) Daten auf den Speicherchip schreibt, und der Host 4 (GB) schreibt, ist der WAF eins. Ein WAF von eins zeigt auf, dass keine Schreibverstärkung stattfindet. Wenn die SSD 8GB an Daten schreibt , und der Host 2GB, ist der WAP somit 4. In diesem Fall, hat die SSD vier mal den Wert, im Vergleich zum Host auf die Festplatte geschrieben. Der Flash Speicher(Speicherchip) der SSD ist anfällig, bezüglich einer vermehrten Schreibverstärkung, dies hängt mit der Art und Weise zusammen, wie die SSD Daten schreibt und löscht.
Warum ist der WAF(Schreibverstärkungsfaktor) so wichtig?
Der WAF ist essentiell, da er das Mass von der Schreibverstärkung einer SSD misst. Die Schreibverstärkung tritt auf, wenn die SSD mehr Daten auf den Speicherchip schreibt, als der Host überreicht.
Eine zu hoher WAF kann die Speicherleistung und Dauer negativ beeinflussen. Im Idealfall sollte sich der WAF so nah wie möglich am Faktor eins bewegen. Im alltäglichen Gebrauch über einen längeren Zeitraum, ist es jedoch nicht üblich, dass der Faktor nahe eins bleibt. Wenn die GB Grösse an gespeicherten Daten steigt, erhöht sich auch die Schreibverstärkung(Write Amplification) der SSD. Dies geschieht, da ein zusätzliches Datenmanagment notwendig wird, wenn neue oder upgedatete Daten untergebracht werden müssen, bzw. wenn diese zirkulieren. Die Dateiengrösse und die Auslastungen der SSD können den WAF auch beeinflussen.
Wie wird die Schreibverstärkung(Write Amplifikation) ausgeführt?
Anders als HDD Festplatten, teilen SSD Festplatten den Speicher in Blöcke auf, diese unterteilen sie dann in Seiten. Die Seiten bestehen aus individuellen Zellen. Dateien werden auf der Seitenebene gelesen und geschrieben, jedoch können sie nur auf der Blockebene gelöscht werden.
Zusätzlich können auf SSD Festplatten Speichern, die Daten nicht einfach überschrieben werden. Sollten die Daten upgedatet werden, wird die ursprüngliche Datei als überflüssig markiert, und die upgedateten Daten werden auf leere Seiten geschrieben. Neue Daten werden auch auf leere Seiten geschrieben.
Eine leere Seite, hat niemals Dateien gespeichert, oder es wurden die Daten von ihr gelöscht. Seiten mit aussortierten Dateien müssen zunächst gelöscht werden, bevor sie wieder benutzt werden können. Die Daten können jedoch nur auf der Block Ebene gelöscht werden, bevor ein Block gelöscht werden kann, müssen alle Seiten, die gute bzw. benötigte Dateien enthalten, in einen anderen Block umgezogen werden.
WAF und P/E Kreisläufe:
In dem Bestreben den Speicher zu optimieren, ziehen SSD Festplatten kontinuierlich gute, bzw benötigte Dateien in neue Blöcke, um Blöcke mit alten Dateien zu löschen. Diese Funktion läuft recht häufig im Produktleben einer SSD ab, der sogenannte P/ E( program/erase) Ablauf. Zusätzlich unterstützen P/E Kreisläufe die Schreibverstärkung, da mehr Dateien auf den Speicher der SSD geschrieben werden, als der Host Speicher bereitstellt.
Der SSD Flash Controller regelt die P/ E Abläufe. Ein logisches bis physische Zuordnungs System wird hierfür vom Controller verwendet, es ist als LBA( Logical Block Adressing) bekannt. Sollten Dateien umgeschrieben werden, schreibt der Flash Controller die neuen Daten, an einen anderen Speicherplatz, und aktualisiert dann das LBA bezüglich des neuen Speicherplatzes. Ungültige Dateien bleiben am alten Speicherplatz, bis sie gelöscht werden.
Die ganze zusätzliche Dateienschreiberei resultiert in vermehrter Schreibverstärkung. Eine zu hohe Schreibverstärkung kann die Leistung der SSD blockieren, und letztendlich zu einem Defekt auf der SSD führen. Ein USB-Stick kann nur eine vorher begrenzte Anzahl an P/E Kreisläufen durchlaufen, bevor die Speicherzellen anfangen zu verschleissen, und unbrauchbar werden. Letztendlich verkürzen die P/E Kreisläufe die Lebensdauer von Flash Speichermedien. Da jede Zelle nur eine bestimmte Anzahl von P/E Kreisläufen abhandeln kann, bis die Ausfallsicherheit nachlässt, ist eine erhöhte Schreibverstärkung ein starkes Indiz, für das beginnende Ende des Produktlebens einer SSD:
Hinweis: Flash Medien können nur eine limitierte Anzahl an P/E Zyklen durchlaufen, bevor sie anfangen zu verschleissen. Neuere Typen des Flash Speichers von Nandmedien haben mehr Bits pro Zelle. SSDs die auf diesen Flash Speichern basieren können weniger P/E Zyklen durchlaufen.
Wie werden die negativen Effekte ,von vermehrter Schreibverstärkung verhindert?
Die Verringerung der Anzahl von Daten Speicherzyklen auf der SSD, erhöht die Leistung, und die Lebensdauer wird verlängert .
- Überversorgung – extra Flash Speicher wird der Festplatte hinzugefügt, den der User nicht verwenden kann. Überversorgung erleichtert das Datenmanagement, und verlängert die Lebensdauer der SSD.
- Fehler Korrektur Code – Bitfehler werden mit Fehler Korrektur Codes korrigiert, dies führt auch zu einer längeren Lebensdauer.
- Wear–Leveling – verteilt P/E Zyklen über alle Blöcke der SSD, um Blöcke vor Überlastung zu schützen. Somit wird die Arbeit auf alle Blöcke gleichmässig verteilt. Dies führt zu einer höheren Lebensdauer des Speichers.
- Trim Befehl – alte Dateien werden schneller von der SSD gelöscht, und freier Speicher wird auf ihr zusammengeführt. Ausserdem erlaubt er die Speicherbereinigung auf der Seiten Ebene, und nicht auf der Block Ebene.
- Intelligente Firmware – das Programm das die SSD steuert, organisiert den Speicher optimal, auch dies verlängert den Produktlebenszyklus.
Sollte deine SSD einen Defekt haben, der eine Datenrettung notwendig macht, kannst du unseren Support tel. +498990178050, oder per Reparaturformular kontaktieren.