Hybrid Hard Drive (HHD, Hybride Festplatte)
Was ist ein Hybrid Hard Drive (Hybridfestplatte)?
Eine Hybridfestplatte oder auch Hybrid Hard Drive (HHD) ist ein Massenspeichergerät, das eine traditionelle Festplatte(HDD) und ein NAND-Flash-Speichermodul vereint. Ein HHD, manchmal auch als Solid-State-Hybrid-Laufwerk (SSHD) bezeichnet, führt die Kapazität, die Kosten und die Leistung eines physischen Festplattenspeichers mit der beschleunigten Leistung von Flash in einem Speichermedium zusammen.
Daten, die häufig auf das Storage geschrieben oder von dort abgerufen werden, werden vom Flash-Speicher bereitgestellt. Samsung, Seagate Technology, Toshiba und Western Digital bieten verschiedene Arten der HHD-Technologie an, die in der Regel mit der Bezeichnung SSHD versehen sind. Diese Laufwerke werden häufig in Verbrauchergeräten wie Laptops eingesetzt. Auch in PC-Spielgeräten werden SSHDs verwendet. Deren umfangreiche Anwendungen können auf der HDD gespeichert werden, während die Solid-State-Komponente für den Hochgeschwindigkeitszugriff genutzt wird.
SSDs und Festplatten im Vergleich zu Hybridfestplatten
Hybride Festplatten schließen die Lücke zwischen Flash-Speicher und magnetischem Festplattenspeicher. Solid-State-Laufwerke (SSDs) sind schneller als herkömmliche Platten, haben keine beweglichen Teile und sind haltbarer. Außerdem bieten sie mehr Speicherkapazität und eine bessere Leistung als herkömmliche Festplatten. Dank des technischen Fortschritts ist die Zuverlässigkeit aller drei Laufwerkstypen vergleichbar. Wie bei jeder Speicherlösung spielen die Anforderungen des Benutzers eine wichtige Rolle bei der Entscheidung, welche Technologie geeignet ist.
Eine HDD verwendet Stapel von elektromechanischen, sich drehenden Platten, um nichtsequenzielle Daten zu speichern, die über einen Antriebsarm (Aktuator) in Sektoren innerhalb bestimmter Blöcke auf jeder Platte geschrieben werden. Der HDD-Controller positioniert die Festplatte so, dass die Daten im richtigen Sektor der Platte gelesen und geschrieben werden. Der HDD-Mechanismus und die Festplatte sind als integrierte Einheit verpackt, obwohl beide Begriffe zur Beschreibung verwendet werden.
Ingenieure bei IBM entwickelten in den 1950er Jahren die Festplatte, um einen wahlfreien (random) Zugriff auf große Datenmengen zu ermöglichen. Dies zu erschwinglichen Kosten zu tun, war eines der wichtigsten Designkriterien von IBM. Die Festplattendichte hat sich seit IBMs ursprünglichem 3,75-Megabyte-Gerät stark erhöht.
Festplatten haben heute eine Kapazität von bis zu 30 Terabyte erreicht, wobei Laufwerke mit höherer Kapazität in erster Linie für den Einsatz in Rechenzentren gedacht sind. Auf der Verbraucherebene stellen mehrere 22-TB-Laufwerke die derzeitige Obergrenze der Festplattenkapazitäten dar.
Die obere Kapazitätsgrenze für SSDs liegt bei 100 TB für Geräte in Rechenzentren und bei 60 TB für Verbrauchergeräte. Die meisten SSD-Produkte für Endverbraucher haben eine durchschnittliche Kapazität von 2 TB bis 8 TB.
Ein Beispiel für eine typische SSHD ist die Seagate FireCuda mit bis zu 2 TB Festplattenspeicher und einem Cache mit 8 GB Solid-State-Speicher. Der Cache lernt, welche Daten am häufigsten verwendet werden, und speichert sie im Flash-Speicher, um sie für einen schnellen Zugriff verfügbar zu machen.
HDDs werden über eine SAS- oder SATA-Schnittstelle an Computergeräte angeschlossen. SSDs – auch als Flash-Laufwerke bekannt – basieren ebenfalls auf SAS- oder SATA-Formfaktoren und verwenden diese physischen Schnittstellen, haben aber keine interne mechanische Bewegung.
SSDs bestehen aus Siliziumchips, die als integrierter Schaltkreis konzipiert sind und einen nichtflüchtigen Speicher für die Ausfallsicherheit bieten. Dies unterscheidet sich vom flüchtigen Cache-Speicher von Festplatten, die einen integrierten Kondensator oder eine Batterie benötigen, um die Daten im Falle eines Systemausfalls zu schützen.
Eine hybride Festplatte fügt der Kernfestplattenarchitektur eine kleine Dosis Flash hinzu. Der NAND-Cache-Puffer speichert heiße Daten und gibt sie an die Festplatte weiter, um die Arbeitslast der Anwendung zu beschleunigen. Ein typisches HHD-Cache-Volumen enthält etwa 8 GB Flash und erfordert keinen speziellen Softwaretreiber.
Ein hybrides Festplattenlaufwerk mit eingebettetem Flash kostet weniger als eine SSD, kann aber eine ähnliche Leistung erbringen. Die Preise für HHDs nähern sich denen für herkömmliche Festplattenlaufwerke an, da die Technologien und Herstellungsverfahren weiter verbessert werden.
Diese Vor- und Nachteile haben hybride Storage-Produkte
Hybride Festplatten bieten deutliche Vorteile im Vergleich zu einer herkömmlichen Festplatte. Folgende Funktionalitäten zählen dazu:
- Beschleunigt die Datenspeicherung und den Datenabruf für Anwendungen zum Beispiel Textverarbeitungsprogramme
- Reduziert die Zeit für den Systemstart
- Reduziert den Stromverbrauch
- Verringert die Wärmeentwicklung
- Verlängert die Lebensdauer der Festplatte
- Verlängerung der Akkulaufzeit von Notebooks und PDAs
- Verringert die Betriebsgeräusche
Zu den Einschränkungen von HHDs gehören:
- Längere Suchzeit für die auf der Festplatte gespeicherten Daten
- Häufigeres Hoch- und Runterfahren der HDD
- Daten von ausgefallenen Flash-Speichermodulen lassen sich nicht wiederherstellen
- Höhere Gesamtkosten für die Hardware des Systems
Hybrid-Flash-Systeme laufen Hybridfestplatten den Rang ab
Die Integration von Flash-Speicher direkt auf der Festplatte wurde als Möglichkeit konzipiert, den Datenzugriff über alle Speicher hinweg zu beschleunigen. Die Kombination aus niedrigen Kosten und hoher Leistung führte dazu, dass Branchenanalysten glaubten, dass hybride Festplatten irgendwann traditionelle Festplatten und SSDs verdrängen würden, aber Unternehmen haben sich noch nicht für diese Technologie erwärmt.
Ein Hauptgrund dafür ist das Aufkommen von Hybrid-Arrays, die SSDs und Magnetplatten auf der Laufwerksebene kombinieren. Dies ermöglicht es Anbietern, Arrays aus handelsüblicher Standardhardware zu bauen, die mit intelligenter Software für Caching und Daten-Tiering ausgestattet sind.
Aussichten für die HHD-Technologie
Der Großteil der HHD-Lieferungen ist auf die Märkte für Cloud Computing und Archivierung ausgerichtet. Hybride Festplatten wurden ursprünglich entwickelt, um sich zwischen SSD- und HDD-Technologie einzufügen. Sie stellen jedoch zunehmend eine weniger attraktive Alternative zu SSD-Speichersystemen dar, da die Preise pro Gigabyte für Flash-Speicher sinken. Nutzer, denen es in erster Linie auf Geschwindigkeit ankommt, werden wahrscheinlich eher SSD-Laufwerke als HDDs verwenden.
Zukünftige technologische Fortschritte könnten die Tür für HHDs offenhalten, wenn Nutzer ein besonderes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Speicherkapazität benötigen.
