Was ist Wear-Leveling bei Flash-Speichern?

Das Wear-Leveling, auf Deutsch "Verschleißabgleich" oder "Verschleißnivellierung", ist ein technisches Verfahren, das bei Flash-basierten Speichergeräten wie Solid State Drives (SSDs) oder USB-Flash-Speichern angewendet wird. Sein Hauptziel ist es, die Lebens- und Nutzungsdauer dieser Speichergeräte zu verlängern – indem es sicherstellt, dass die Flash-Speicherzellen gleichmäßig mit Daten beschrieben werden.

Im Hintergrund dieses Verfahrens liegt die Tatsache, dass Flash-Speicherzellen eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen durchführen können, bevor sie unzuverlässig werden. Diese maximale Schreibvorgangsanzahl variiert je nach Flash-Speichertechnologie, liegt bei günstigen Speichermodulen normalerweise zwischen 10.000 und 100.000 Schreibzyklen. Jeder Schreib- oder Löschvorgang verringert die Lebensdauer eines Flash-Speichers.

Beispiel: Ein formatieren mit überschreiben des kompletten Speichermediums resultiert in einer erhöhten Abnutzung des Speicherchips. Auch wenn hier die Sicherheit vorgeht.

Wear-Leveling wird von einem speziellen Controller auf dem Speichergerät durchgeführt. Dieser Controller verwendet einen Algorithmus, um sicherzustellen, dass die Speicherzellen mit den niedrigsten Schreibzählerständen bevorzugt werden, wenn Daten geschrieben werden. Dadurch wird vermieden, dass einzelne Zellen die maximale Schreibvorgangsanzahl überschreiten, was die Lebensdauer des gesamten Speichergeräts verkürzen würde.

Es gibt verschiedene Arten von Wear-Leveling-Verfahren, darunter dynamisches, statisches und globales Wear-Leveling. Diese unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie die Schreiblast auf die Speicherzellen verteilen. Das dynamische Wear-Leveling berücksichtigt nur aktuell freie Speicherzellen, das statische Wear-Leveling bezieht alle Speicherzellen in den Algorithmus ein, und das globale Wear-Leveling erstreckt sich über alle Speicherchips des Geräts, um eine gleichmäßige Schreibauslastung zu gewährleisten.

Somit ist Wear-Leveling ein wichtiger Prozess, um die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Flash-Speichern zu verbessern.