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Technische Kurzanleitung

Over-Provisioning (OP) leicht verständlich

Solid-State-Laufwerke (SSDs) unterscheiden sich in ihren Abmessungen (d. h. Höhe, Breite und Länge) und externen Schnittstellen (z.B. SATA- oder SAS-Schnittstelle) zwar oft nicht von Festplatten (HDDs). Aber das Innenleben einer SSD, ihre Funktionsweise und Komponenten unterscheiden sich wesentlich vom Drehmagnetplatten-Design einer HDD.

Nach dem Zusammenbau einer SSD kann der SSD-Hersteller bei der Programmierung der Firmware dem Over-Provisioning (OP) einen zusätzlichen Anteil der Gesamtkapazität des Speichers zuweisen. Over-Provisioning verbessert nicht nur die Leistung, sondern erhöht auch oft die Lebensdauer einer SSD. Da dem SSD-Controller mehr Flash NAND Speicherplatz zur Verfügung steht und die NAND-Flashabnutzung während seiner Nutzungsdauer weniger belastet wird, ist das Laufwerk langlebiger.

Für die Berechnung des Prozentsatzes für das Over-Provisioning (OP) einer SSD kann die Formel in Abb. 1 verwendet werden.

Prozentsatz Over-Provisioning =

Physische Speicherkapazität – Benutzerspeicherkapazität


Benutzerspeicherkapazität

Abb. 1 – Prozentformel für Over-Provisioning

Ein Overprovisioning von 7 Prozent ist in SSDs oftmals nicht ungewöhnlich. In Abb. 2 sehen Sie eine Aufschlüsselung des in einer SSD vorhandenen physischen Speichers vs. verfügbaren Speicher für den Benutzer nach dem Overprovisioning.

Physischer Speicher Benutzerspeicher Over-Provisioning in % Anwendungsklasse
64 GB 60 GB 7% Leseintensiv
96 GB 90 GB 7% Leseintensiv
128 GB 120 GB 7% Leseintensiv
128 GB 100 GB 28% Eher schreibintensiv
256 GB 240 GB 7% Leseintensiv
256 GB 200 GB 28% Eher schreibintensiv
512 GB 480 GB 7% Leseintensiv
512 GB 400GB 28% Eher schreibintensiv
1024GB 960GB 7% Leseintensiv
1024GB 800GB 28% Eher Schreibintensiv
2048GB 1800GB 14% Leseintensiv
2048GB 1600GB 28% Eher schreibintensiv

Abb. 2 – Over-Provisioning auf Basis von Speicherkapazität und Anwenderklasse

Die Anwendungen können, wie beispielsweise typische Client Workloads, leseintensiv sein, in denen der Benutzer generell 20 % zum Schreiben und 80 % zum Lesen verwendet. Enterprise Anwendungen, die einen Speicher zum Lese-Caching verwenden, sind leseintensiv. Wenn diese Anwendungen mehr Daten in den Speicher schreiben würden, wären sie mehr schreibintensiv.

Der SSD-Hersteller kann die OP-Kapazität je nach der Anwenderklasse der SSD und der Gesamtkapazität des NAND-Flashspeichers unterschiedlich einrichten.

Höhere Kapazitäten und Laufwerke mit unterschiedlichen Anwenderklassen werden typischerweise mit einem proportional größeren Over-Provisioning konfiguriert. Dies beruht auf den Ressourcenanforderungen für die Verwaltung von mehr NAND-Flash und der Anwendung von Garbage Collection, freien Blöcken und erweiterten Datenschutzfunktionen.

Dieser Over-Provisioning-Speicher ist für den Benutzer nicht zugänglich und wird im Host-Betriebssystem nicht angezeigt. Er ist ausschließlich für die Verwendung des SSD-Controllers reserviert.

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