SD, HDD, NVMe und MACH.2: Die Wahrheit über moderne Speichertechnologien

Die Evolution der Datenspeicherung

Vor einigen Jahren dominierten klassische HDDs (Hard Disk Drives) praktisch jeden Serverraum. Heute konkurrieren sie mit SSD (Solid State Drive) und NVMe (Non-Volatile Memory Express), während Innovationen wie MACH.2 (Multi-Actuator Hard Drive) der HDD neues Leben einhauchen.

Aber wo liegen eigentlich die Unterschiede? Eine HDD ist wie ein riesiges Lagerhaus mit vielen Regalen – viel Platz, aber langsamer Zugriff. Eine SSD ist eher ein Hochregallager mit Robotern, die blitzschnell das Gewünschte bringen. Ein NVMe ist quasi ein Hochgeschwindigkeits-Fördersystem, das mehrere Aufträge gleichzeitig abarbeitet. Und MACH.2? Stell dir vor, du hast in deinem Lagerhaus plötzlich zwei Fließbänder statt nur einem – doppelte Geschwindigkeit, aber immer noch zum Preis eines Lagers oder eines Fließbandes.

Was ist eine HDD und warum ist sie trotz „Flash-Hype“ so wichtig?

Die Hard Disk Drive (HDD) ist seit den 1950er-Jahren das Synonym für Massenspeicherung. Anders als eine SSD setzt sie auf drehende magnetische Scheiben (Platters), die mit hoher Umdrehungszahl (typisch 5.400 bis 15.000 U/min) rotieren. Ein beweglicher Schreib-/Lesekopf (Aktor) rast über die Scheiben und magnetisiert winzige Bereiche, um Bits zu schreiben oder zu lesen. Die Technik ähnelt einem Plattenspieler. Die rotierende Scheibe entspricht der Vinyl-Platte, der Aktorarm mit Kopf ist die Nadel – und die Daten werden aus den spiraligen Spuren gelesen bzw. dort geschrieben.

Dieses mechanische Prinzip hat Vor- und Nachteile. Einerseits können HDDs große Datenmengen kostengünstig speichern, andererseits benötigen sie durch die Mechanik mehr Zeit für Zugriffe. Der Kopf muss erst die richtige Position finden. HDDs erzeugen zudem Geräusche und Wärme. Sie sind auch anfälliger für Schäden durch Erschütterungen. Moderne HDDs erreichen in der Regel sequentielle Transferraten von 150 bis 270 MB/s – schneller drehen geht kaum, hier bildet die Physik eine Grenze​. Dafür sind heute einzelne HDDs mit enormer Kapazität von 2 bis 24 Terabyte Rohkapazität erhältlich. 

Was ist eine SSD und wann ist sie sinnvoll?

Statt magnetischer Scheiben nutzt eine SSD Flash-Speicherchips (NAND), um Daten elektronisch zu speichern. Da bei einer SSD kein mechanischer Kopf bewegt werden muss, entfallen Wartezeiten durch Positionierung; die Latenzen sinken drastisch. Seit Mitte der 2000er-Jahre haben SSDs die HDD in vielen Bereichen ergänzt oder ersetzt. In einer SSD sind viele Speicherzellen auf Chips integriert, die Daten in elektrischer Form halten – auch dies nicht-flüchtig, also bleiben die Daten auch ohne Strom erhalten. 

Der Datentransfer einer SSD wird vor allem durch das Interface begrenzt: Frühere SSDs verwenden häufig den gleichen SATA-Anschluss wie HDDs und erreichen typischerweise bis rund 550 MB/s Lese-/Schreibgeschwindigkeit, was bereits doppelt so schnell wie die beste HDD ist​. 

Doch die eigentliche Stärke liegt in den IOPS-Werten (Input/Output Operations Per Second): Während eine HDD vielleicht 100 bis 200 IOPS schafft, erreichen SSDs leicht 50.000 bis 100.000 IOPS, was sie ideal für datenintensive Anwendungen macht. 

Allerdings bezahlst du diese Vorteile mit höheren Kosten pro gespeichertem Gigabyte im Vergleich zur HDD und – je nach Nutzungsprofil – einer begrenzten Lebensdauer durch Abnutzung der Flashzellen (gemessen in Schreibzyklen). Je nach Typ erreichen SSDs heute typischerweise zwischen 1.000 und 100.000 Schreibzyklen pro Zelle. Dank ausgeklügelter Controller mit Wear-Leveling ist der „Verschleiß“ im Alltag jedoch selten ein Problem, und für typische Anwendungsfälle halten moderne SSDs oft deutlich über fünf bis zehn Jahre.

Was ist NVMe und wer braucht es?

NVMe (Non-Volatile Memory Express) ist streng genommen keine eigene Art von Speicherlaufwerk, sondern ein Protokoll bzw. eine Schnittstelle, die speziell für den schnellen Flash-Speicher entwickelt wurde. Der Hintergrund: Frühere SSDs nutzten oft SATA oder SAS – Schnittstellen, die ursprünglich für langsamere HDDs konzipiert waren und daher zum Flaschenhals für die flinkeren SSDs wurden. 

NVMe räumt diese Beschränkung aus dem Weg, indem es SSDs direkt über die PCIe-Bahnen (PCI-Lanes) des Mainboards anbindet​. Während herkömmliche SATA-SSDs bei 550 MB/s gedeckelt sind, können NVMe-SSDs über PCIe bis zu 7.000 MB/s oder mehr erreichen. Eine NVMe-SSD ist also in der Regel eine PCIe-SSD, häufig im kompakten M.2-Kartenformat, die das NVMe-Protokoll spricht.

NVMe ermöglicht zudem parallel viel mehr gleichzeitige Befehle (Tiefe der Befehlsschlange) als SATA. In der Praxis bedeutet das höhere Datendurchsätze und minimalste Latenzen. Damit ist NVMe ideal für hochperformante Anwendungen. Wichtig ist: Jede NVMe-SSD ist eine SSD, aber nicht jede SSD ist NVMe. Wenn es auf maximale Geschwindigkeit ankommt, ist NVMe der aktuelle Goldstandard bei nicht-flüchtigen Speicherlaufwerken.

Was ist MACH.2? Wenn HDDs zum Turbo werden

Kaum jemand hätte vor ein paar Jahren erwartet, dass klassische Festplatten je an SSD-typische Geschwindigkeiten heranreichen könnten. Doch genau das gelingt mit Seagates MACH.2-Technologie, die dank zweier unabhängiger Aktuatoren (Schreib-/Leseköpfe) für nahezu doppelte IOPS und erheblich gesteigerten Datendurchsatz sorgt. Auf einmal mischen HDDs in Performance-Bereichen mit, in denen früher nur Flash-Speicher zuhause war – und das, ohne den typischen Kostenvorteil der Festplatte aufzugeben.

Entscheidend ist jedoch, das volle Potenzial dieser Dual-Aktuator-HDDs auszuschöpfen. Eine speziell angepasste Backplane – etwa in den BigFoot-Storage-Systemen von RNT – sorgt dafür, dass keine Engpässe in der Anbindung auftreten. So entstehen Lösungen, die SSD-ähnliche Geschwindigkeiten mit der Kapazität und dem Preisvorteil einer HDD kombinieren. 

Ein Praxisbeispiel: Ein führender Cloud-TV-Anbieter in Deutschland nutzt MACH.2-Festplatten für Millionen paralleler Aufnahmen, ohne an seine Leistungsgrenzen zu stoßen – und spart damit massiv gegenüber reinen Flash-Systemen. MACH.2 beweist eindrucksvoll, dass mechanische Festplatten noch lange nicht ausgedient haben, sondern sich mit der richtigen Technik und Integration in wahre Datenturbos verwandeln können.

BigFoot®: Die reine Hardware-Plattform für große Kapazität

BigFoot® ist in erster Linie eine Hardware-Plattform für HDDs, kann aber – je nach Modell und Konfiguration – auch SSD-Slots für Caching oder besondere Anforderungen enthalten. Im Kern geht es bei BigFoot® jedoch darum, möglichst viele klassische Festplatten (HDD) auf engem Raum unterzubringen, damit du große Datenmengen effizient und kostengünstig speichern kannst.

• Typisches Einsatzszenario: Archivierung, Backup oder Cloud-Speicher mit vielen Terabyte (oder sogar Petabyte) an Daten, bei denen die Kapazität wichtiger ist als die maximale Geschwindigkeit.
• MACH.2-Unterstützung: BigFoot®-Chassis sind so konzipiert, dass du Dual-Aktuator-HDDs (MACH.2) ohne Flaschenhals beim Durchsatz einbauen kannst. Damit lässt sich die Performance klassischer Festplatten deutlich steigern.
• Optionaler SSD-Einsatz: Einige BigFoot®-Modelle erlauben zusätzlich die Integration von SSDs, etwa für Cache-Funktionen. Im Fokus steht aber klar das HDD-Massenspeicher-Konzept.

Kurz gesagt: BigFoot® ist keine reine „HDD-only“-Box, kann aber am besten mit großen Festplatten bestückt werden.

Yowie® Hybrid Cloud Storage: Die Komplettlösung aus Hardware, Software und Support

Yowie® geht über reine Hardware hinaus und kombiniert vorinstallierte Objektspeicher-Software (z. B. Cloudian HyperStore) mit dem passenden Server-Unterbau. Der Fokus liegt auf einfacher Verwaltung, 100%iger S3-Kompatibilität und nahtloser Skalierbarkeit. Ob HDD, SSD oder NVMe – Yowie® passt sich flexibel an deine Workloads an und bietet zudem umfangreiche Sicherheitsfunktionen wie Object Lock für unveränderlichen Speicher (WORM).

• Typisches Einsatzszenario: Unternehmensweite Datenverwaltung, bei der man eine fertige „Storage as a Service“-Lösung sucht, ohne sich mit aufwendiger Integration von Hard- und Software beschäftigen zu müssen.
• Skalierbarkeit: Starte bereits mit 2 Terabyte und wachse bei Bedarf auf hunderte oder gar tausende Terabyte, ohne dass du das System grundlegend umbauen musst. Unsere kleinste Yowie Immutable Storage Appliance gibt es als Komplettlösung mit modernem Objektspeicher (Cloudian HyperStore) und Object Lock – und nach oben gibt es keine Grenzen. 
• Flexibilität: Je nach Anforderung kannst du Yowie® mit Flash oder Festplatten bestücken und einfach weitere Knoten bei Bedarf hinzufügen. So lassen sich Performance und Kapazität exakt auf deine Bedürfnisse und das Wachstum deiner wertvollen Daten abstimmen.

Kurz gesagt: Yowie® nimmt dir den größten Teil der Storage-Architektur ab – du bekommst eine komplette S3-Lösung als Appliance oder Data Platform Nodes, die du nur noch in dein Netzwerk integrieren musst, um sofort loszulegen. Und das gelingt dank des integrierten und exklusiven Yowie Installation Wizards im Handumdrehen. 

Für deine Archivdaten kannst du nun auch von S3 direkt auf Yowie Deep Archive schreiben. So erfüllst du problemlos zu jeder Zeit kostengünstig jede Anforderung an Datenhoheit und Datenschutz. Der gesamte S3-Stack von Yowie Hybrid Cloud Storage ist nämlich Made in Germany.