Definition

Hybrid Hard Drive (HHD, Hybride Festplatte)

Ein Hybrid Hard Drive (HHD) oder auch hybride Festplatte oder Hybridlaufwerk, manchmal auch als Solid-State-Hybrid-Laufwerk (SSHD) bezeichnet, ist ein Massenspeichergerät, das ein herkömmliches Festplattenlaufwerk (HDD) und ein NAND-Flash-Modul kombiniert. Eine hybride Festplatte kombiniert die Kapazität, Kosten und Leistung eines physischen Festplattenspeichers mit der beschleunigten Leistung von Flash.

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Daten, die häufig auf den Speicher geschrieben oder von ihm abgerufen werden, werden vom Flash-Speicher bedient. Seagate Technology, Toshiba und Western Digital bieten Varianten der hybriden Festplattentechnologie an, die typischerweise unter dem Markennamen SSHD geführt werden und speziell für den Einsatz in Notebooks und Personal Digital Assistants gedacht sind.

Hybride Festplatten vs. SSD vs. Festplatten

Hybride Festplatten versuchen, die Lücke zwischen Flash- und Festplatten-Magnetspeicher zu schließen. SSDs sind schneller als herkömmliche Rotationsmedien, haben aber geringere Speicherkapazitäten als HDDs.

Eine herkömmliche Festplatte (HDD) verwendet Stapel von elektromechanischen, sich drehenden Platten, um nicht-sequentielle Daten zu speichern, die über einen Antriebsarm in Sektoren innerhalb bestimmter Blöcke auf jeder Platte geschrieben werden. Die HDD positioniert eine Platte so, dass die Daten im richtigen Plattensektor gelesen und geschrieben werden. Der HDD-Mechanismus und die Festplatte werden als eine integrierte Einheit verpackt, obwohl beide Begriffe zur Beschreibung verwendet werden.

Ingenieure bei IBM entwickelten in den 1950er Jahren die Festplatte, um einen wahlfreien (random) Zugriff auf hohe Datenkapazitäten zu ermöglichen. Dies zu einem erschwinglichen Preis zu tun, war eines der wichtigsten Designkriterien von IBM. Die Festplattendichte hat sich seit IBMs ursprünglichem Gerät mit 3,75 Megabyte (MB) stark erhöht. Derzeit (Stand 2020) bieten Festplatten bis zu 16 TByte an Speicherplatz.

Abbildung 1: Der Aufbau eines hybriden Laufwerkes in der Übersicht.
Abbildung 1: Der Aufbau eines hybriden Laufwerkes in der Übersicht.

HDDs werden über eine Serial-Attached-SCSI- (SAS) oder Serial-Advanced-Technology-Attachment- (SATA) Schnittstelle mit Computergeräten verbunden. Ähnlich basieren SSDs (auch als Flash-Laufwerke bekannt) auf SAS- oder SATA-Formfaktoren, haben aber keine interne mechanische Bewegung. SSDs bestehen aus Siliziumchips, die als integrierter Schaltkreis konzipiert sind, um nichtflüchtigen Speicher für die Ausfallsicherheit bereitzustellen. Dies unterscheidet sich von flüchtigem Speicher auf HDDs, die einen Onboard-Kondensator oder ein Batterie-Backup benötigen, um Daten im Falle eines Systemausfalls zu schützen.

Eine hybride Festplatte fügt der Plattenarchitektur eine kleine Dosis Flash hinzu. Der NAND-Cache-Puffer speichert heiße Daten und gibt sie an die Festplatte weiter, um Anwendungs-Workloads zu beschleunigen. Ein typisches HHD-Cache-Volume enthält etwa 8 Gigabyte (GB) Flash und erfordert keinen speziellen Softwaretreiber.

Eine SSHD mit eingebettetem Flash kostet einen Bruchteil einer SSD, kann aber ähnliche Leistungsvorteile bieten. Dieser Wert kann im Laufe der Zeit mit den fallenden Flash-Preisen abnehmen.

Vor- und Nachteile von hybriden Speicherprodukten

Hybride Festplatten bieten deutliche Vorteile im Vergleich zu einer herkömmlichen Festplatte. Folgende Funktionalitäten zählen dazu:  

  • Beschleunigt die Datenspeicherung und den Datenabruf für Anwendungen zum Beispiel Textverarbeitungsprogramme
  • Reduziert die Zeit für den Systemstart
  • Reduziert den Stromverbrauch
  • Verringert die Wärmeentwicklung
  • Verlängert die Lebensdauer der Festplatte
  • Verlängerung der Akkulaufzeit von Notebooks und PDAs
  • Verringert die Betriebsgeräusche

Zu den Einschränkungen von HHDs gehören:

  • Längere Suchzeit für die auf der Festplatte gespeicherten Daten
  • Häufigeres Hoch- und Runterfahren der HDD
  • Daten von ausgefallenen Flash-Speichermodulen lassen sich nicht wiederherstellen
  • Höhere Gesamtkosten für die Hardware des Systems

Hybrid-Flash-Systeme stellen Hybridfestplatten in den Schatten

Die Integration von Flash-Speicher direkt auf der Festplatte wurde als Möglichkeit konzipiert, den Datenzugriff über alle Speicher hinweg zu beschleunigen. Die Kombination aus niedrigen Kosten und hoher Leistung führte dazu, dass Branchenanalysten glaubten, dass hybride Festplatten irgendwann traditionelle Festplatten und SSDs verdrängen würden, aber Unternehmen haben sich noch nicht für diese Technologie erwärmt.


Das Techquickie-Video erklärt, wie
hybride Festplatten unterschiedliche
Speichermedien miteinander verbinden.

Ein Hauptgrund dafür ist das Aufkommen von Hybrid-Arrays, die SSDs und Magnetplatten auf der Laufwerksebene kombinieren. Dies ermöglicht es Anbietern, Arrays aus handelsüblicher Standardhardware zu bauen, die mit intelligenter Software für Caching und Daten-Tiering ausgestattet sind.

Infolgedessen sind die meisten HHD-Lieferungen nach wie vor auf den Verbrauchermarkt ausgerichtet, zum Beispiel hybride Laufwerke als Ersatz für alte rotierende Medien in Laptops und PCs.

 

Diese Definition wurde zuletzt im Januar 2021 aktualisiert

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