Das sollten Sie über Storage-Firmware und Updates wissen

Wie funktioniert Storage Firmware?

Firmware ist eine spezielle Form von Softwarecode, der während des Herstellungsprozesses direkt in ein Speichergerät eingebettet wird. Die Mikro-Controller-Einheit (MCU) des Geräts, auch Controller genannt, führt den Code im Rahmen der Verwaltung der Speichermedien und ihrer Daten aus. Der Code enthält ausgefeilte Algorithmen, die das Verhalten des Geräts bestimmen und sicherstellen, dass die Daten während ihres gesamten Lebenszyklus sicher gespeichert, abgerufen und verwaltet werden können.

Welche Vorgänge genau von der Firmware eines Geräts unterstützt werden, hängt von der Art des Speichermediums sowie von Hersteller und Modell ab. Unabhängig vom Typ enthält es immer eine Art von Firmware, die die Funktionen und Daten des Geräts verwaltet und die laufenden Wartungsarbeiten durchführt. Die Firmware ermöglicht auch die Kommunikation zwischen dem Gerät und anderen Komponenten über Standardschnittstellen wie SATA, SAS oder NVMe.

Ein Speichergerät enthält in der Regel eine Leiterplatte (Printed Circuit Borad, PCB) mit einem Mikro-Controller, der als CPU für die Ausführung des Firmwarecodes dient. Handelt es sich bei dem Gerät um eine SSD, befinden sich die NAND-Chips ebenfalls auf der Leiterplatte. Handelt es sich bei dem Gerät um eine Festplatte, sind die Speicherplatten separat, aber im selben Gehäuse untergebracht.

Der Firmwarecode selbst kann auf unterschiedliche Weise in das Gerät eingebettet werden, je nach Gerätetyp und Herstellerpräferenz. Der Code kann in einem ROM-Modul auf der Leiterplatte oder im Hauptspeichermedium des Geräts oder in beiden gespeichert sein. Er kann auch in einem Memory-Modul gespeichert sein, das direkt mit dem Controller verbunden ist.

Der Firmwarecode besteht aus einzelnen Modulen, die die für den jeweiligen Laufwerkstyp und das Modell spezifischen Speicherverwaltungsfunktionen ausführen. Die Firmware ist häufig in C oder C++ geschrieben. Wenn ein Laufwerk zum ersten Mal hochfährt, führt es den anfänglichen Firmwarecode aus, der wiederum einen aufwendigen Boot-Prozess startet, ähnlich wie das Betriebssystem eines Computers. Befindet sich der Firmwarecode auf dem Speichermedium des Laufwerks, wird er in das Memory des Laufwerks geladen, wo die einzelnen Module ausgeführt werden können.

Je nach Laufwerk kann der Firmwarecode komplex und langwierig sein, da er für viele wichtige Aufgaben verantwortlich ist. So führt die Firmware einer SSD in der Regel Wear Leveling, Garbage Collection, Fehlerkorrektur (Error Correction) und Data Protection durch. Die Firmware ist entscheidend für den effizienten und zuverlässigen Betrieb eines jeden Speichergeräts sowie für die Integrität und Verfügbarkeit der Daten des Geräts. In den heutigen Unternehmensumgebungen muss die Speicherfirmware Laufwerke mit großer Kapazität unterstützen, was ihre Komplexität noch erhöht, und gleichzeitig die Lese-/Schreibvorgänge für geschäftskritische Arbeitslasten optimieren.

Die Bedeutung der Updates von Speicher-Firmware

Da es sich bei der Firmware um eine Form von Software handelt, ist es oft möglich und vorteilhaft, sie auf einem Speichergerät zu aktualisieren. Einer der wichtigsten Gründe ist die Behebung von Sicherheitsrisiken. Veraltete Speicherfirmware kann bekannte Schwachstellen enthalten, die die sensiblen Daten eines Unternehmens in Gefahr bringen. Firmware-Updates umfassen oft Sicherheits-Patches, die diese Risiken beseitigen, damit Bedrohungsakteure diese Schwachstellen nicht ausnutzen können, wenn sie Zugriff auf das Laufwerk erhalten.

Firmware ist genauso anfällig für Bugs, Störungen und Defekte wie jede andere Art von Software. Solche Fehler können das Ergebnis eines schlechten Designs, eines Mangels an gründlichen Tests oder eines Fehlers im Herstellungsprozess sein. Was auch immer der Grund ist, fehlerhafte Firmware kann die Leistung beeinträchtigen, den Betrieb stören und die Daten für Sicherheitsbedrohungen öffnen. Sie kann auch zum vorzeitigen Ausfall eines Laufwerks führen.

Firmware-Updates können helfen, diese Probleme zu beheben, die Leistung zu verbessern, den Gesamtbetrieb des Laufwerks zu optimieren und sogar die Lebensdauer des Laufwerks zu verlängern. Sie können auch dazu beitragen, Kompatibilitätsprobleme zu lösen, die durch die Einführung neuer Hardware- oder Softwaretechnologien entstehen können. Vor allem aber sind regelmäßige Aktualisierungen wichtig, um die Daten des Geräts zu schützen und seine Integrität zu gewährleisten.

In einigen Fällen müssen sich Speicheradministratoren mit beschädigter Firmware auseinandersetzen, was aus verschiedenen Gründen geschehen kann:

• Ein Firmware-Update, das während des Update-Prozesses unterbrochen wird.
• Stromstöße, Stromausfälle oder andere elektrische Unterbrechungen.
• Malware-Angriff.
• Ein Laufwerk, das physisch beschädigt wurde und interne Schäden aufweist.
• Verschlechterung des Laufwerks durch Alterung.
• Defekte in der Firmware.

Einige Speichergeräte unterstützen automatische Firmware-Updates, was den Aktualisierungsprozess vereinfachen kann. Selbst wenn der Prozess nur halbautomatisch abläuft, kann er den Speicheradministratoren das Leben erleichtern. In manchen Fällen müssen Administratoren die Speicherfirmware jedoch manuell aktualisieren.

Da die Firmware für ein bestimmtes Gerät spezifisch ist, sollten sich Administratoren an den Hersteller des Geräts wenden, um Informationen und Tools für die Aktualisierung zu erhalten. Sie sollten dann die Anweisungen des Herstellers sorgfältig befolgen, um sicherzustellen, dass der Aktualisierungsprozess die Situation nicht verschlimmert. Sie müssen diesen Vorgang für jedes von ihnen unterstützte Speichergerätemodell wiederholen.

Herausforderungen bei Firmware-Implementierungen

Firmware ist sowohl für den Hersteller als auch für den Speicheradministrator mit Herausforderungen verbunden. Für den Anbieter liegt die Schwierigkeit in der Entwicklung der Speicherfirmware, eine Aufgabe, die nicht auf die leichte Schulter genommen werden sollte. Die Firmware enthält komplexe Algorithmen, die von den Anbietern sorgfältig geplant und getestet werden müssen, um sicherzustellen, dass sie das Speichergerät und seine Daten unabhängig von den Umständen effektiv steuern kann.

Dabei müssen die Entwickler mehrere Faktoren berücksichtigen, wie zum Beispiel die Art des Laufwerks, seinen Verwendungszweck und die genauen Vorgänge, die es ausführen soll. Sie müssen auch Faktoren wie die Art des Speichersund die Arten der Schnittstellen berücksichtigen. Selbst der kleinste Codefehler kann erhebliche Auswirkungen auf die Leistung und den Routinebetrieb sowie auf die Datensicherheit und -integrität haben.

Für Administratoren kann es schwierig sein, anormales Verhalten in einem Speichergerät der Firmware zuzuordnen, da ein bestimmtes Symptom das Ergebnis vieler Probleme sein kann.

Malware ist eine besondere Herausforderung, da sie in der Firmware nur schwer zu erkennen ist. Herkömmliche Antiviren-Tools sind möglicherweise nicht in der Lage, die Malware zu finden oder zu entfernen, so dass das Laufwerk und seine Daten anfällig für Angriffe sind. Malware in der Firmware eines Geräts kann dazu führen, dass das Gerät nicht mehr funktioniert oder nicht mehr zugänglich ist. Sie kann auch dazu führen, dass sensible Daten beschädigt oder kompromittiert werden.

Da Malware-Angriffe immer ausgefeilter und zielgerichteter werden, stellt der Schutz der Firmware eine größere Herausforderung dar als je zuvor und erfordert neue Strategien zum Schutz von Speichergeräten und zur Vermeidung von Infektionen. Bis dahin besteht die beste Verteidigung immer noch darin, die neuesten Firmware-Updates zu installieren, sobald sie verfügbar sind.

Leider stellt die Aktualisierung der Firmware oft eine ganz eigene Herausforderung dar. Die Aktualisierungsanforderungen und -verfahren unterscheiden sich von Modell zu Modell. Wenn Administratoren eine Vielzahl unterschiedlicher Speichergeräte verwalten, müssen sie die für jedes Modell spezifischen Verfahren und Tools verwenden und die Updates mit äußerster Vorsicht anwenden. Sie müssen darauf vorbereitet sein, ihre Änderungen wieder rückgängig zu machen, falls eine Aktualisierung fehlschlägt, falls dies überhaupt möglich ist. Seien Sie vorsichtig, denn eine der häufigsten Ursachen für die Beschädigung der Firmware ist der Aktualisierungsprozess selbst.