Server mit SSD-Speicher: zukunftsorientiertes Hosting
Bereits im Jahr 1956 brachte IBM den ersten mechanischen Festplattenspeicher (hard disk drive, HDD) mit rotierenden Magnetscheiben auf den Markt. Seitdem hat sich am Grundprinzip der Magnetspeicher-Festplatte wenig geändert. Lediglich die Anforderungen an die mechanischen Komponenten sind gestiegen. Statt ursprünglich 5 Megabyte verfügen moderne HDDs heute über eine Speicherkapazität von mehreren Terrabyte, um der konstant steigenden Datenlast gerecht zu werden. Weniger groß waren die Sprünge bei den Zugriffszeiten mechanischer Speicherplatten. Während sich die Leistungsfähigkeit der meisten Computerkomponenten, wie beispielsweise die Prozessorleistung oder die Geschwindigkeit der Systembusse, in den letzten Jahren um ein Vielfaches erhöht hat, entwickelt sich die Performance handelsüblicher Magnetspeicherplatten langsam aber sicher zum Nadelöhr bei der Herausforderung, immer mehr Daten in möglichst kurzer Zeit zu verarbeiten. Experten gehen daher davon aus, dass die herkömmliche Festplatte schon bald von alternativen Speichersystemen abgelöst wird. Als vielversprechende Nachfolger stehen flashbasierte Solid State Drives (SSD) in den Startlöchern. Auch im Server-Umfeld ist der Einsatz von SSD-Speichern keine Randerscheinung mehr. Die elektronischen Speichermedien sind inzwischen auch finanziell erschwinglich. Zudem wurde in den vergangenen Jahren bei der Herstellung von Server-SSDs darauf hingearbeitet, die Zahl möglicher Schreib- und Lesezugriffe zu erhöhen und die Lebensdauer von SSD-Speichermedien an die klassischer Festplatten anzupassen.
Wie funktioniert ein SSD-Speicher?
Die Abkürzung „SSD“ bezieht sich auf die englische Bezeichnung „Solid State Drive“ – auf Deutsch „Festkörperlaufwerk“. Anders als die HDD besteht die SSD nicht aus einer Vielzahl beweglicher Einzelelemente. Statt rotierender Scheiben, die von Schreib- und Leseköpfen elektromagnetisch mit Daten bestückt werden, kommen beim SSD-Speicher solide Halbleiter-Speicherbausteine auf einer Leiterplatte (Platine) zum Einsatz. Die Datenspeicherung erfolgt unter Steuerung von Controllern und einer Firmware als ununterbrochener elektronischer Prozess im Flash-Speicher. Diese Art der Speicherung wird „nichtflüchtig“ genannt und ist von handelsüblichen USB-Sticks, MP3-Playern oder Handy-Speicherkarten bekannt. Die Bezeichnung verweist darauf, dass Geräte mit SSD-Speicher nicht dauerhaft mit Strom versorgt werden müssen, um ihre Speicherfunktion aufrechtzuerhalten. Anders ist dies beispielsweise beim „flüchtigen“ Arbeitsspeicher (RAM) eines Rechners: Informationen, die im RAM hinterlegt sind, gehen unwiederbringlich verloren, sobald der Computer von der Stromquelle getrennt wird. Das Fertigungsverfahren von SSD-Speichermedien hat sich früher deutlich im Preis niedergeschlagen, sodass SSD-Speicher für große Datenmengen in der Vergangenheit aufgrund astronomischer Kosten eher selten zum Einsatz kamen. Der Trend der vergangenen Jahre zeigt jedoch, dass sich SSDs und HDDs hinsichtlich ihrer Anschaffungskosten zunehmend annähern. Immer mehr Webhoster bieten daher auch leistungsstarke Server mit SSD-Speicher an.
Welche Vorteile bietet SSD-Speicher gegenüber herkömmlichen Festplatten?
Vereinfacht lässt sich ein Solid State Drive als überdimensionierter USB-Stick beschreiben. Der Speichervorgang läuft vollkommen elektronisch ab. Gegenüber magnetischen Festplatten bietet die Nutzung von Halbleiter-Bausteinen den Vorteil, dass eine Motorlagerung wie bei der HDD ebenso wenig notwendig ist wie die empfindliche Mechanik des Lese-/Schreibkopfs. SSD-Speicher sind somit erheblich unempfindlicher gegenüber physischen Einflüssen. Im Wesentlichen lassen sich die Vorzüge von SSDs in fünf Punkten zusammenfassen:
- Hohe Stoßresistenz: Ist eine magnetische Festplatte in Betrieb, können Stürze oder Stöße während des Schreibvorgangs massive Schäden an der Datenträger-Oberfläche verursachen und so zu Datenverlust oder gar einem Totalausfall führen. SSDs hingegen beruhen auf einer Chiptechnologie, bei der der Datenaustausch mittels elektronischer Impulse vonstattengeht. Diese Speichertechnik zeichnet sich durch eine hohe mechanische Robustheit und Erschütterungstoleranz aus. Herstellern zufolge sind SSDs bis zu 1.500 g/0,5 ms stoßfest. Der Grenzwert für HDDs hingegen liegt bei nur 350 g/2 ms. Aufgrund dieser Stoßfestigkeit werden SSD-Speicher bevorzugt in mobilen Endgeräten wie Laptops verbaut.
- Lautloser Betrieb: Auch wenn moderne HDDs sehr leise arbeiten, sind bei mechanischen Festplatten stets Betriebsgeräusche zu vernehmen, die auf den Elektromotor der Festplatte und die Bewegung der Festplattenköpfe zurückzuführen sind. Typisch sind ein surrendes Geräusch beim Anlaufen der Festplatte sowie leise Klickgeräusche während des Zugriffs und beim Wechsel der Festplattenköpfe vom Betrieb in den Ruhezustand. Ein SSD-Speicher hingegen arbeitet vollkommen lautlos, da er ohne mechanische Bauteile auskommt.
- Geringes Gewicht: Auch die kompakten Abmessungen qualifizieren SSD-Speicher für einen Gebrauch im mobilen Bereich. SSDs sind nicht nur deutlich kleiner als ihre mechanischen Pendants, sie wiegen auch nur halb so viel bei vergleichbarer Speicherkapazität.
- Niedriger Energieverbrauch: SSDs punkten zudem bei der Energiebilanz. Die nichtmechanische Bauweise verbraucht weniger Strom als eine HDD und verursacht verhältnismäßig wenig Abwärme. In einem Laptop verbaut äußert sich dies in einer deutlich verlängerten Akkulaufzeit. Ihre Vorzüge spielen Flash-Speichermedien aber auch im Serverumfeld aus. Der Verzicht auf bewegliche Teile sorgt dafür, dass SSD-Server weniger Strom verbrauchen als ihre klassischen Mitstreiter. Zusätzlich benötigen sie aufgrund der fehlenden Eigenbewegung und der geringen Wärmeentwicklung kein so starkes externes Kühlungs- bzw. Lüftungssystem wie Serversysteme, die allein auf Hard Disks setzen. Rechenzentren mit SSD-Servern lassen sich so deutlich kostengünstiger und energieeffizienter zu betreiben.
- Kurze Zugriffszeiten: Signifikantester Vorteil des SSD-Speichers ist seine Geschwindigkeit. Genau wie andere Flash-Speicher verfügen SSDs über deutliche kürzere Zugriffszeiten beim Lesen von Daten. Für den Nutzer äußert sich dies dadurch, dass das Betriebssystem schneller bootet und Ladezeiten von Anwendungen deutlich reduziert werden. Dadurch qualifizieren sich SSD-Speichermedien nicht nur für den Heimrechner. Auch ein Server mit SSD-Speicher profitiert von kürzeren Latenzzeiten.
SSD-Speicher im Servereinsatz
Inzwischen werden SSDs nicht nur als praktische Lösungen für mobile Geräte und Heimcomputer genutzt. Sie sind auch als Komponente von Webservern stark im Kommen. Dass die modernen Flash-Speichermedien auf dem Weg sind, klassischen HDDs auch in Rechenzentren den Rang abzulaufen, hat sowohl leistungs- als auch energietechnische Hintergründe. Besonders deutlich tritt der Performanceunterschied zwischen SSDs und herkömmlichen HDDs beim Webhosting in Erscheinung. Immer mehr Anbieter stellen ihre Rechenzentren daher auf Server mit SSD-Speicher um oder ergänzen die mechanischen Speichermedien ihrer Server durch SSD-Speicherkomponenten. Dabei werden Daten, auf die nur selten zugegriffen wird, auf herkömmlichen Festplatten abgelegt. Aktuelle Daten hingegen, die ein hocheffizientes Speichermanagement benötigen, werden vom Server auf SSD gespeichert. Sinnvoll ist der Einsatz von SSDs vor allem bei Serveranwendungen, die kürzere Zugriffszeiten erfordern. Der Umstieg auf einen Server mit SSD-Speicher empfiehlt sich daher, wenn Applikationen wie Datenbanken, CRM- oder Warenwirtschaftssysteme beschleunigt werden sollen.
Datenbanken beschleunigen
Durch einen Server mit SSD-Speicher werden Abrufzeiten um mehr als das Zehnfache verkürzt. So lassen sich leseintensive Zugriffe auf eine dateibasierte Datenbank durch SSD deutlich effizienter gestalten. Dieser Vorteil kommt besonders bei in- und output-intensiven Anwendungen zum Tragen, wenn viele Informationen gleichzeitig abgerufen oder eingetragen werden sollen. Ein typisches Einsatzgebiet von SSDs bilden daher Datenbanken wie MySQL oder MariaDB. Ein schneller Zugriff auf Datenbanken ist insbesondere für Websites wichtig, die über komplexe Content-Management-Systeme wie WordPress oder Drupal verwaltet werden. Denn sämtliche Webseiteninhalte, Themes und Plug-ins werden in den Datenbanken gespeichert bzw. abgerufen. Klassische Speichermedien sind damit zunehmend überfordert, während Server mit SSD-Speicher an dieser Stelle ihre Vorzüge durch einen beschleunigten Webseitenaufbau ausspielen können. Dieser freut nicht nur die Besucher einer Webseite, sondern wird auch von Suchmaschinen wie Google honoriert. Onlineshop-Betreiber erzielen durch die technische Umstellung unter Umständen eine bessere Platzierung in der Websuche und erhöhen somit ihre Conversion-Rate. Auch Microsoft Exchange Server sind ein gutes Beispiel für die technischen Vorzüge von SSDs im Serverumfeld: Die kollaborative Software wird gerne von Arbeitsgruppen oder Unternehmen genutzt, um Nachrichten, Termine oder Kontakte auszutauschen. Alle Informationen lagern auch hier in einer oder mehreren Datenbanken. Je komplexer die Kommunikationsstruktur ist, desto wichtiger ist eine stabile Übertragung, damit die Informations-Synchronisation bei allen Clients problemlos funktioniert.
SSD-Server in der Cloud
Immer mehr Nutzer wollen auch in der Cloud auf SSD nicht verzichten. Neuartige Webhosting-Konzepte verbinden mehrere physische SSDs daher zu einem virtuellen Speicherkontingent, auch Storage Area Network (SAN) genannt. Virtuelle Server, die auf dieser Grundlage gehostet werden, profitieren von nahezu vollkommener Hardware-Redundanz. Daten, die auf der virtuellen Speicherplattform abgelegt werden, befinden sich somit nie auf einer einzelnen physischen Hardwarekomponente, sondern werden über mehrere Festplatten verteilt. So wird die Integrität und Verfügbarkeit der Daten auch dann sichergestellt, wenn einzelne Hardwarekomponenten von Ausfällen oder Störungen betroffen sein sollten.
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