Flash-Speicher

Die Technik hinter Solid State Drives (SSDs)

30.01.2014
Von David Wolski

MLC und SLC: Mehr Bits pro Zelle

Eine weitere Platzersparnis bringt die Möglichkeit, mit unterschiedlichen Spannungsniveaus mehrere Ladungszustände in einer einzigen Zelle zu speichern. Dabei wird die Ladung des Floating Gates in Stufen unterteilt und je nach Schreibspannung unterschiedlich stark mit Elektronen aufgeladen. Mit acht Stufen kann eine Multi-Level-Zelle (MLC) 3 Bits enthalten. Demgegenüber enthält eine SLC (Single-Level- Zelle) immer nur ein Bit. In den üblichen SSDs, USB-Sticks und Speicherkarten kommt MLC zum Einsatz. Allerdings verträgt günstiger MLCSpeicher eine geringere Zahl an Schreibvorgängen als SLC. Eine Single-Level-Zelle hat eine Lebenserwartung von rund 100.000 Schreibvorgängen. Je nach Hersteller hält MLC nur einige tausend Schreibzyklen durch. Anschließend wird die Oxidschicht durchlässig und die Speicherzelle „vergesslich“.

Controller als Lebensversicherung

Hersteller setzen deshalb auf einen Trick, um einen frühen Ausfall von MLC-Speicherzellen zu vermeiden: Ein interner Controller verteilt Schreibbefehle gleichmäßig auf alle Speicherseiten der SSD und bietet zudem einen großzügigen Cache, um Daten erst in sinnvolle Strukturen zu ordnen. Jeder Schreibbefehl, den das Betriebssystem an die SSD sendet, wird also von deren Firmware optimiert und auf verschiedene Speicherseiten verteilt. Das Verhalten wird „Wear-Leveling“ genannt. Wie zuverlässig sich eine SSD im Dauerbetrieb zeigt, hängt also nicht nur von der Qualität der Halbleiter- Speicherzellen ab, sondern maßgeblich von der Controller-Logik.

Tipp: Sicheres Löschen von SSDs

Die Controller-Logik einer SSD steuert alle Schreibvorgänge, um Speicherzellen möglichst gleichmäßig zu nutzen. Der Nebeneffekt: Ein zuverlässiges Löschen und Überschreiben von Daten ist damit auf herkömmlichem Weg nicht möglich. Auch das mehrfache Überschreiben von Dateien oder gleich der gesamten SSD bietet keine Sicherheit, dass die zuvor gespeicherten Daten tatsächlich komplett weg sind. Einem Forscherteam an der University of California um Michael Wei ist es beispielsweise gelungen, mit einem eigens entwickelten Controller-Baustein vermeintlich gelöschte Daten von SSDs zu lesen. Nur direkte ATA-Befehle erlauben ein zuverlässiges Zurücksetzen jeder einzelnen Speicherzelle. Dazu ist der Befehl ATA „Secure Erase“ im Befehlssatz einer SSD untergebracht und kann von ToolsTools angestoßen werden. Einige Hersteller liefern zu ihren SSDs passende Tools mit aus. Alles zu Tools auf CIO.de

Parted Magic: Das Live-System lässt sich direkt von Plus-DVD starten und bietet neben dem bekannten Partitio-nierer Gparted ein Tool für ATA Secure Erase.
Parted Magic: Das Live-System lässt sich direkt von Plus-DVD starten und bietet neben dem bekannten Partitio-nierer Gparted ein Tool für ATA Secure Erase.

Es bietet sich herstellerunabhängig noch ein anderer Weg über Parted Magic an. Dies ist ein Live-System auf Linux-Basis, das unter anderem den bewährten Partitionierer Gparted mitbringt. Außerdem sind eine Reihe weiterer Festplatten- Tools enthalten, etwa auch ein Befehl für ATA Secure Erase. Der Einsatz von Parted Magic eignet sich eher für fortgeschrittene Anwender und erfolgt natürlich auf eigene Gefahr. Sie dürfen mit dem enthaltenen Löschwerkzeug für ATA Secure Erase nur auf direkt über SATA angeschlossene Laufwerke zugreifen. Keinesfalls aber auf Datenträger, die per USB und eSATA mit dem Rechner verbunden sind. Nach dem Start präsentiert Parted Magic einen englischsprachigen Desktop mit einem Windows-ähnlichen Anwendungsmenü. Hier gehen Sie auf „System Tools à Erase Disk“ und wählen dann die Option „Internal Secure Erase-Befehl schreibt Nullen in gesamten Datenbereich“. Die SSD wird damit komplett zurückgesetzt. (PC-Welt)

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