Hybridantrieb - Wikipedia

In der Datenverarbeitung ist ein Hybridantrieb (19459004) ein Hybrid-Hybridantrieb (SSHD ) ein logisches oder physisches Speichermedium, das ein schnelleres Speichermedium wie z Solid-State-Laufwerk (SSD) mit einem Festplattenlaufwerk (HDD) mit höherer Kapazität. Damit soll die Geschwindigkeit von SSDs etwas zur kosteneffektiven Speicherkapazität herkömmlicher Festplatten hinzugefügt werden. Der Zweck der SSD in einem Hybridlaufwerk besteht darin, als Cache für die auf der Festplatte gespeicherten Daten zu fungieren und die Gesamtleistung zu verbessern, indem Kopien der am häufigsten verwendeten Daten auf der schnelleren SSD gespeichert werden.

Es gibt zwei Hauptkonfigurationen für die Implementierung von Hybridantrieben: Dual-Drive-Hybridsysteme und Festkörper-Hybridantriebe. In Dual-Drive-Hybridsystemen werden physisch getrennte SSD- und HDD-Geräte auf demselben Computer installiert, wobei die Optimierung der Datenplatzierung entweder manuell vom Endbenutzer oder automatisch vom Betriebssystem durch Erstellen eines "hybriden" logischen Geräts ausgeführt wird. Bei Solid-State-Hybrid-Laufwerken sind SSD- und HDD-Funktionen in einem einzigen Hardwareteil integriert, bei dem die Optimierung der Datenplatzierung entweder vollständig vom Gerät (selbstoptimierter Modus) oder durch vom Betriebssystem gelieferte "Hinweise" ( Host-angedeuteter Modus).

High-Level-Vergleich von SSHD- und Dual-Drive- oder FCM-Designs

Es gibt zwei "Hybrid" -Speichertechnologien, die NAND-Flash-Speicher oder SSDs mit der HDD-Technologie kombinieren: Dual-Drive-Hybridsysteme und Solid- staatliche Hybridantriebe.

Dual-Drive-Hybridsysteme [ edit ]

Dual-Drive-Hybridsysteme kombinieren die Verwendung von separaten SSD- und HDD-Geräten, die auf demselben Computer installiert sind. Die Gesamtleistungsoptimierungen werden auf drei Arten verwaltet:

1. Von dem Computerbenutzer, der manuell mehr Daten auf das schnellere Laufwerk legt.


2. Durch die Betriebssystemsoftware des Computers, die SSD und HDD in einem einzigen -Hybrid-Volume kombiniert, was eine einfachere Bereitstellung ermöglicht Erfahrung für den Endbenutzer. Beispiele für Implementierungen von Hybrid-Volumes in Betriebssystemen sind "Hybrid Storage Pools" von ZFS, ^[1] bcache und dm-cache unter Linux, ^[2] und Apples Fusion Drive und andere auf Logical Volume Management basierende Implementierungen ^[3] unter OS X. ^[4]


3. Durch Chipsätze außerhalb der einzelnen Speicherlaufwerke. Ein Beispiel ist die Verwendung von Flash-Cache-Modulen (FCMs). FCMs kombinieren die Verwendung von separaten SSDs (normalerweise ein mSATA-SSD-Modul) und HDD-Komponenten, während Leistungsoptimierungen über Host-Software, Gerätetreiber oder eine Kombination aus beiden verwaltet werden. Ein Beispiel ist die Intel Smart Response Technology (SRT), die durch eine Kombination aus bestimmten Intel-Chipsätzen und Intel-Speichertreibern implementiert wird. Sie ist die heute am häufigsten eingesetzte Implementierung von FCM-Hybridsystemen. Dieses Dual-Drive-System unterscheidet sich von einem SSHD-System dadurch, dass jedes Laufwerk seine Fähigkeit behält, auf Wunsch unabhängig vom Betriebssystem angesprochen zu werden.

Solid-State-Hybridantrieb [ edit ] 19659007] Solid-State-Hybridantrieb (auch bekannt durch den Initialismus SSHD ^[a])) bezieht sich auf Produkte, die einen erheblichen Anteil an NAND-Flash-Speicher in einem Festplattenlaufwerk (HDD) enthalten ein einzelnes, integriertes Gerät. ^[7] Der Begriff SSHD ist ein genauerer Begriff als der allgemeinere Hybridantrieb der früher zur Beschreibung von SSHD-Geräten und nicht integrierten Kombinationen von Festkörperlaufwerken ( SSDs) und Festplattenlaufwerke. Das grundlegende Konstruktionsprinzip von SSHDs besteht darin, Datenelemente zu identifizieren, die am direktesten mit der Leistung verbunden sind (Daten, auf die häufig zugegriffen wird, Bootdaten usw.), und diese Datenelemente im NAND-Flash-Speicher zu speichern. Dies hat sich ^[8] als wirksam erwiesen, um eine deutlich verbesserte Leistung gegenüber der Standardfestplatte zu liefern.

Ein Beispiel für ein oft verwirrtes System mit zwei Laufwerken, das als SSHD betrachtet wird, ist die Verwendung von Laptops, die separate SSD- und HDD-Komponenten in derselben 2,5-Zoll-HDD-Einheit zusammenfassen, während sie (im Gegensatz zu SSHDs) gleichzeitig verwendet werden Diese beiden Komponenten sind für das Betriebssystem als zwei getrennte Partitionen sichtbar und zugänglich. Das Black2-Laufwerk von WD ist ein typisches Beispiel. Das Laufwerk kann entweder als eigenständige SSD und HDD verwendet werden, indem es entsprechend partitioniert wird, oder es kann eine Software verwendet werden, um den SSD-Teil automatisch zu verwalten und das Laufwerk dem Benutzer als einzelnes großes Volume darzustellen. ^[9]

Operation [ edit ]

Bei den beiden Formen von Hybridspeichertechnologien (Dual-Drive-Hybridsysteme und SSHDs) besteht das Ziel darin, HDD und eine schnellere Technologie (häufig NAND-Flash-Speicher) zu kombinieren, um ein ausgewogenes Verhältnis von Verbesserungen zu erzielen Leistung und Speicherverfügbarkeit mit hoher Kapazität. Im Allgemeinen wird dies erreicht, indem "heiße Daten" oder Daten, die am direktesten mit einer verbesserten Leistung verbunden sind, im "schnelleren" Teil der Speicherarchitektur platziert werden.

Die Entscheidung, welche Datenelemente für NAND-Flash-Speicher priorisiert werden, ist das Kernstück der SSHD-Technologie. Produkte, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden, können dies durch Geräte-Firmware, Gerätetreiber oder Softwaremodule und Gerätetreiber erreichen.

Betriebsmodi [ edit ]

Selbstoptimierter Modus

In dieser Betriebsart arbeitet die SSHD unabhängig von den Laufwerken des Host-Betriebssystems oder des Host-Geräts, um alle zu erstellen Entscheidungen im Zusammenhang mit der Identifizierung von Daten, die im NAND-Flash-Speicher gespeichert werden. Dieser Modus führt zu einem Speicherprodukt, das einem Host-System genau wie ein herkömmliches Festplattenlaufwerk erscheint und funktioniert.

Host-optimierter Modus (oder Host-Hinted-Modus)

In dieser Betriebsart aktiviert die SSHD eine erweiterter Satz von SATA-Befehlen, definiert in der sogenannten Hybrid Information-Funktion, eingeführt in Version 3.2 des Standards der Serial ATA International Organization (SATA-IO) für die SATA-Schnittstelle. Mit diesen SATA-Befehlen entscheidet das Host-Betriebssystem, Gerätetreiber, Dateisysteme oder eine Kombination dieser Komponenten auf Hostebene, welche Datenelemente im NAND-Flash-Speicher abgelegt werden. ^[10]

Einige der besonderen Merkmale von SSHD Laufwerke wie der Host-Hinted-Modus erfordern Softwareunterstützung vom Betriebssystem. Microsoft fügte Unterstützung für den Host-angedeuteten Vorgang in Windows 8.1 ^[11] hinzu, während seit Oktober 2014 Patches für den Linux-Kernel verfügbar sind, bis sie in die Linux-Kernel-Hauptlinie aufgenommen werden. ^[12][13]

Hybridsysteme mit zwei Laufwerken [ edit ]

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History [ edit ]

Seagate-Desktop-SSHD ST1000DX001

Die Hybrid-Antriebstechnologie hat mit der Implementierung moderner Implementierungen, die in 2007 begonnen haben, einen langen Weg zurückgelegt:

• In 2007 führten Seagate und Samsung die ersten Hybridantriebe mit den Seagate Momentus PSD- und Samsung SpinPoint MH80-Produkten ^[14] ein. Bei beiden Modellen handelt es sich um 2,5-Zoll-Laufwerke mit NAND-Flashspeicheroptionen mit 128 MB oder 256 MB. Das Momentus PSD von Seagate betonte die Energieeffizienz für ein besseres Benutzererlebnis und setzte auf ReadyDrive von Windows Vista. Die Produkte waren nicht weit verbreitet. ^[15]


• Im Mai 2010 führte Seagate ein neues Hybridprodukt mit dem Namen Momentus XT ein und benutzte den Begriff Solid-State-Hybrid Laufwerk . Dieses Produkt konzentrierte sich auf die kombinierten Vorteile der Festplattenkapazität mit SSD-ähnlicher Leistung. Es wurde als 500-GB-Festplatte mit 4 GB integriertem NAND-Flash-Speicher ausgeliefert.


• In im November 2011 führte Seagate eine sogenannte SSHD der zweiten Generation ein, mit der die Kapazität auf 750 GB erhöht wurde schob den integrierten NAND-Flash-Speicher auf 8 GB.


• Im März 1945 stellte Seagate seine SSHDs der dritten Generation mit zwei Modellen vor: 500 GB und 1 TB, beide mit 8 GB integriertem NAND-Flash


• Im September 1945 kündigte Toshiba seine erste SSHD an, die SSD-ähnliche Leistung und Reaktionsfähigkeit bietet, indem 8 GB Toshibas eigener SLC-NAND-Flash-Speicher und innovative, selbstlernende Algorithmen mit bis zu 1 kombiniert werden TB Speicherkapazität.


• In September 2012 [Western Western (WD)] kündigte Western Digital (WD) eine Hybrid-Technologieplattform an, die kosteneffektiven MLC-NAND-Flash-Speicher mit Magnetplatten kombiniert, um hochleistungsfähigen integrierten Speicher mit hoher Kapazität zu liefern Systeme. [19659009] November 2012 veröffentlichte Apple Inc. das werksseitig konfigurierte Dual-Drive-Hybridsystem mit dem Namen Fusion Drive. ^[16]


• Im April 2013 . Western Digital brachte 2,5-Zoll-WD Black-SSHD-Produkte auf den Markt, darunter eine 5 mm hohe SSHD mit 500 GB Speicherkapazität und Optionen für NAND-Flash-Speicher von 8 GB, 16 GB und 24 GB.


• In Oktober 2015 ^[17] TarDisk führte das Plug-and-Play-Dual-Drive-Hybridsystem "TarDisk Pear" mit Flash-Speichergrößenoptionen bis zu 256 GB ein.

Benchmarks [ edit

Dieser Abschnitt muss aktualisiert werden . Aktualisieren Sie diesen Artikel, um aktuelle Ereignisse oder neu verfügbare Informationen widerzuspiegeln. ( September 2014 )

Benchmarks für Ende 2011 und Anfang 2012 mit einer SSHD, die aus einer 750-GB-Festplatte und 8 GB NAND-Cache besteht fanden heraus, dass SSHDs keine SSD-Leistung bei wahlfreiem Lesen / Schreiben und sequenziellem Lesen / Schreiben bieten, sondern beim Starten und Herunterfahren von Anwendungen schneller waren als HDDs. ^{[18] [19]} [19659002] Der Benchmark von 2011 bestand darin, ein Image eines Systems zu laden, das häufig verwendet wurde, und viele Anwendungen auszuführen, um den Leistungsvorteil eines neu installierten Systems zu umgehen. In realen Tests stellte sich heraus, dass die Leistung einer SSD viel näher stand als einer mechanischen Festplatte. In verschiedenen Benchmark-Tests wurde festgestellt, dass sich die SSHD zwischen einer Festplatte und einer SSD befindet, jedoch normalerweise deutlich langsamer als eine SSD. Bei ungespeichertem Direktzugriff (mehrere 4-KB-Lese- und Schreibvorgänge) war die SSHD nicht schneller als eine vergleichbare Festplatte. Nur bei zwischengespeicherten Daten besteht ein Vorteil. Der Autor schlussfolgerte, dass das SSHD-Laufwerk das mit Abstand bedeutendste Laufwerk eines Nicht-SSD-Laufwerks ist und je größer der Solid-State-Cache ist, desto besser ist die Leistung. ^[19]

Siehe auch [ edit ]

1. ^ Der Initialismus könnte als "Solid-State-Festplatte" interpretiert werden, ^[5] obwohl er häufiger als "Solid-State-Hybridantrieb" interpretiert wird. edit ]