Solid State Disks worden mainstream

Een extra laag in de geheugen-hiërarchie

Solid State Disks zijn sneller en robuuster dan magnetische hard disks. De capaciteit is op dit moment nog beperkt en de prijzen zijn hoog. Daar komt echter snel verandering in.

Solid State Disks heten wel schijven maar zijn het niet. Ze hebben hetzelfde formaat als gewone hard disks maar bevatten geen magnetische schijven of lees/schrijf-koppen meer. In plaats daarvan zit de behuizing vol met geheugen-chips. Dat kunnen zowel DRAM-chips zijn, vergelijkbaar met de geheugen-modules die op een moederbord worden geplaatst, als flash-chips die ook in memory sticks worden toegepast. In dat laatste geval spreekt men ook van flash drives.

Het voordeel van de flash drive is dat alles wat er op wordt gezet ook bewaard wordt als de stroom eraf gaat. Daarmee kunnen deze daadwerkelijk fungeren als vervanger voor de traditionele harde schijf.

DRAM-gebaseerde, "vluchtige" SSD's daarentegen zijn hun gegevens kwijt zodra ze geen stroom meer toegevoerd krijgen. Dat maakt ze in eerste instantie niet geschikt als vervanging voor de harde schijf. Kijken we echter naar het hedendaagse gebruik van de hard disk, dan hoeft dat niet noodzakelijk een probleem te zijn. Waar de PC thuis nog steeds uitgezet wordt als we die niet gebruiken, geldt dat voor server-systemen in een rekencentrum meestal niet. Zolang er een backup is op een niet-vluchtig medium zoals de ouderwetse hard disk, gaat er niets verloren als de stroom onverhoopt mocht uitvallen. Daarmee fungeren DRAM-gebaseerde SDD's als een vluchtige uitbreiding van de geheugen-hiërarchie na de cache en het hoofdgeheugen.

Hybride

Hierop is ook het idee van de hybride disks gebaseerd. Deze bevatten zowel DRAM-chips als een magnetische schijf. Als de stroom uitvalt, zorgt een ingebouwde condensator (vergelijkbaar met een batterij) dat de gegevens nog van de geheugen-chips naar de hard disk geschreven kunnen worden. Zo fungeren de DRAM-chips als een hele grote cache. Een vergelijkbaar concept zou je ook in het groot als externe storage-oplossing kunnen kopen.

Op diezelfde manier kunnen ook DRAM-chips en flash-chips worden gecombineerd tot een hybride disk zonder bewegende delen. Daarmee heb je het beste van twee werelden te pakken: geen draaiende delen en een hoge snelheid, zonder dat gegevens verloren gaan.

Een laatste combinatie is die van flash-chips en een magnetische schijf. Ook daarbij fungeert het flash-geheugen weer als een snelle cache van de hard disk. Door operating system en veelgebruikte applicaties naar het flash-geheugen van een laptop te copiëren, kan flink op stroom worden bespaard. Intel gebruikt dit principe voor zijn Turbo Memory technologie (codenaam Robson), waarbij een flash-cache op het moederbord wordt geplaatst.

Het nadeel van flash is dat deze geheugen-technologie nooit ontwikkeld is om veel en snel gelezen en beschreven te worden. De snelheid ligt daardoor veel lager dan van DRAM-geheugen (maar veel hoger dan van een hard disk). Bovendien gaan ze veel minder lang mee. De levensduur wordt sterk verbeterd door de schrijf-opdrachten zo egaal mogelijk over de geheugenblokken te verdelen.

Inzetbaarheid

DRAM-drives zijn vanwege hun snelheid prima inzetbaar als extra laag in de geheugenhiërchie, tussen het hoofdgeheugen en de harde schijf. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om een swap-partitie op te zetten. Op die manier fungeren ze als directe uitbreiding van het hoofdgeheugen. De toegang is wel iets trager doordat het verkeer via de southbridge van de chipset loopt.

Flash-drives zijn een goede vervanger van de klassieke harde schijf als je alleen een operating system nodig hebt. Vandaar dat thin clients en embedded systemen nu vaak met een flash-kaart zijn uitgerust. Flash-drives zijn bijvoorbeeld ook perfect geschikt voor de live Linux-distributies die nu meestal nog van CD-ROM of DVD gedraaid worden. Andere toepassingen zijn appliances als routers en firewalls. Omdat ze geen draaiende delen bevatten, komen flash-drives ook eerder in aanmerking voor gebruik in industriële omgevingen.

Tenslotte worden flash-drives steeds vaker in mobiele apparatuur toegepast. Daar zijn stroomverbruik en opstartsnelheid immers belangrijker dan levensduur en prijs. Analisten verwachten dan ook een gouden toekomst voor de flash-drive, met name in de laptop-markt.

Op dit moment zien we de SSD-technologie snel volwassen worden. De capaciteit blijft nu bijvoorbeeld nog beperkt tot tientallen tot een paarhonderd Gbyte. Worden de volumes straks groter, dan zal de capaciteit toenemen en de prijs een heel eind zakken.