SSD-Technik: Wear-Leveling-Algorithmus, TRIM und Garbage Collection

Ein kurzer technischer Exkurs zur Betrachtung des Wear-Leveling-Algorithmus und des TRIM Befehls helfen zum besseren Verständnis der Vorgehensweise der Speicherung von Daten auf SSDs. Da durch die Degeneration der einzelnen Floating Gates bei jedem Löschvorgang die Lebensdauer der einzelnen Speicherzellen auf 3.000 bis 100.000 Schreibzyklen beschränkt ist, werden Wear-Leveling-Algorithmen eingesetzt. Der Controller verteilt hierbei die Schreibvorgänge dermaßen, dass alle NAND Speicherzellen etwa gleich häufig beschrieben werden. Die Zuordnung der physikalischen Speicheradresse zur logischen Sektornummer wird ausschließlich in der SSD gespeichert und ist von außen nicht ersichtlich. Die Durchführung von Defragmentierungen auf Betriebssystemebene ist deshalb für die Lebensdauer der SSDs kontraproduktiv und nicht zielführend. Da bei SSDs jede Zelle vor dem nächsten Überschreiben zuerst gelöscht werden muss, wurden die Verfahren TRIM und Garbage Collection entwickelt. Mit Hilfe des TRIM-Befehls teilt das Betriebssystem dem Datenträger mit, welche Datenbereiche bereits als gelöscht markiert wurden und somit bei allfälligen Löschzyklen nicht mehr kopiert werden müssen. Die Garbage Collection bewirkt in Leerlaufzeiten das proaktive Löschen der nicht mehr benötigten Sektoren.