NVMe, SSD oder HDD? Unterschiede und Tipps zur Wahl des richtigen Speichers

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Das Schwierigste bei der Entscheidung für einen neuen Server, egal ob es sich um einen dedizierten Server oder einen Virtual Private Server handeln soll, ist die Auswahl der richtigen Hardware, die Deinen Bedürfnissen entspricht. Die meisten Menschen versuchen, die maximale CPU-Kerne für ihr Budget zu bekommen. Sie prüfen auch, wie viel RAM der Server hat, und ob die Speicherkapazität ausreichend ist. Aber es gibt ein entscheidendes Element, das oft vergessen wird – den Speichertyp.

Es gibt nicht den einen Speichertyp. Ganz im Gegenteil: NVMe-, SSD- und HDD-Speicher unterscheiden sich deutlich im Preis und in der Leistung. In diesem Artikel stellen wir Dir die verschiedenen Laufwerkstypen vor, damit Du bei der Serverkonfiguration den für Dich passenden Speicher auswählen kannst:

HDD, SSD, NVMe: Von rotierenden Platten zum blitzschnellem Express-Speicher

HDD: Die klassische Festplatte

Festplattenlaufwerke (HDD) sind nicht nur die ältesten sondern auch die einzigen von den drei Speichertypen, die auf beweglichen Teilen basieren – sich drehende Scheiben und sich bewegende Nadeln, die Daten auf verschiedene Sektoren der Metallscheibe schreiben. Die Technologie selbst geht bis in die 1950er Jahre zurück, als sie von IBM eingeführt wurde. Sie sind die günstigsten, aber auf die langsamsten, wenn es um Lese- und Schreibvorgänge geht. Die meisten HDDs können die maximale S-ATA II-Geschwindigkeit von ca. 270 MB/s nicht überschreiten.

HDDs sind die empfohlene Alternative, wenn Du Deine Daten für so wenig Geld wie möglich speichern willst. Allerdings nimmt das Lesen/Schreiben von Daten mehr Zeit in Anspruch. Obwohl sie langsamer sind, sind sie immer noch beliebt. Unsere Kunden können in Storage VPS oder bei der Konfiguration von Dedicated Servern immer noch auf HDD-Laufwerke zurückgreifen.

Die Speicherkapazität variiert stark, aber die meisten Festplatten liegen irgendwo zwischen Hunderten von Gigabyte und einigen Terabyte. Für virtuelle Instanzen bieten wir bei Contabo Festplattenspeicher ab 300 GB an. Private Anwender sind manchmal besorgt über die Empfindlichkeit von HDDs bei äußeren Erschütterungen oder plötzlichen Bewegungen. In Rechenzentren stellt dies jedoch kein Problem dar, da die Server fest in Racks oder Regalen installiert sind und im laufenden Betrieb nicht verschoben werden.

SSD: Solid State Drives  

Dieser neuere Speichertyp enthält keine beweglichen Teile, da er flashbasiert ist. Es handelt sich um die gleiche Technologie, die Du wahrscheinlich von einem USB-Stick kennst. Obwohl die Speichertechnologie eine andere ist, wird immer noch die gleiche Schnittstelle zum Motherboard verwendet wie bei HDDs. Zwischen der Festplatte und dem Motherboard muss immer noch ein S-ATA-Controller im Einsatz sein. Die Lese- und Schreibgeschwindigkeit von SSDs ist im Vergleich zu HDDs deutlich höher und kann bis zu 550 MB/s erreichen.

Die kompakte Größe von SSDs hat enorme Auswirkungen sowohl für den Einsatz im privaten Bereich als auch in Rechenzentren. SSDs sind ideal geeignet für Notebooks und andere Geräte mit begrenztem Platzangebot. Die Einführung von SSDs ermöglichte es, mehr Festplatten als zuvor in einem physischen Server unterzubringen. Obwohl diese Tatsache nicht unbedingt die Speicherkapazität erhöht, ist sie hilfreich in Bezug auf Redundanz und RAID-Konfiguration. Von daher sind SSD_Festplatten der Standard-Speichertyp für Rechenzentren. Bei Contabo finden Sie SSD-Laufwerke in unseren High-Performance VPS, VDS oder Bare Metal Servern.

Und wie sieht es mit dem Preis-Kapazitäts-Verhältnis aus? SSDs liegen irgendwo in der Mitte zwischen HDDs und NVMe. Allerdings gibt es auch Ausnahmen, wie diese 40 000-Dollar-Festplatte von Nimbus mit 100 TB Kapazität.

NVMe: Non-Volatile Memory Express 

Die 2013 eingeführte neue „Express”-Festplatte ist der schnellste auf dem Markt erhältliche Speichertyp. Ähnlich wie bei SSDs handelt es sich um einen Flash-Speicher, der keine beweglichen Teile enthält. Das “NVM” steht für Non-Volatile Memory, d.h. einen Speicher, der Ihre Daten auch nach dem Abschalten der Stromversorgung speichern kann. Er basiert auf derselben Architektur wie die SSDs, ist aber über einen PCI-Express-Sockel direkt mit dem Motherboard verbunden. Daher auch der kleine Buchstabe “e” am Ende.

Mit einer NVMe erzielst Du eine Datentransferrate von bis zu 32 GB/s, wenn wir die neueste PCIe 4.0-Verbindung und 16 separate Lanes berücksichtigen. NVMe-Festplatten sind jedoch noch weit davon entfernt, ihr volles Potenzial zu entfalten.

Bei Contabo bieten wir NVMe-Speicher für alle unsere Server an, von High-Performance VPS über VDS bis hin zu Dedicated Servern

Übersicht wichtiger Parameter

Übersicht wichtiger Parameter

Warum genau ist NVMe-Speicher so viel schneller als seine Vorgänger?

Kurz gesagt: Weil er die viel schnellere PCIe-Schnittstelle nutzt, gibt es keinen Flaschenhals zwischen dem Laufwerk und dem Motherboard. Außerdem kann er viel mehr Befehle gleichzeitig verarbeiten.

Architektur  

Bereits mit der Flash-basierten SSD-Technologie profitierten die Nutzer stark von einer schnelleren Datenübertragung. Dennoch ist sie von der alten S-ATA-Schnittstelle abhängig. Sie muss immer noch den S-ATA- (oder SAS-) Controller verwenden, um mit der CPU und dem Motherboard zu kommunizieren.

Im Jahr 2007 kamen die Ingenieure von Intel dann auf die brillante Idee, dieselbe SSD-Festplatte über einen PCI-Express-Steckplatz mit dem Motherboard zu verbinden. Dieser wurde damals vor allem für den Anschluss von Grafikkarten, Soundkarten oder zusätzlichen Netzwerkkarten verwendet. Dadurch benötigte der neue Speichertyp keinen S-ATA (SAS) Controller mehr und konnte direkt mit dem Motherboard kommunizieren.

Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von PCIe, dass NVMe mehrere Lanes verwenden können, von denen jede parallel Daten verarbeitet. Lanes verbinden die PCIe-Schnittstelle mit dem Motherboard. Jede der Lanes verwendet zwei Drähte zum Senden und zwei zum gleichzeitigen Empfangen von Informationen, wodurch ein deutlich schnellerer Austausch von Daten möglich wird.

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SSDs verwenden einen Controller zwischen dem Motherboard und der Festplatte selbst. NVMe sind direkt mit dem Motherboard verbunden. 

Warteschlangentiefe und simultane Tasks 

NVMe benötigen keinen S-ATA- oder SAS-Controller und verfügen auch über eine erheblich verbesserte Befehlsstruktur. Während SSDs nur mit einer Warteschlange arbeiten, verwenden NVMe gleichzeitig 64.000 Warteschlangen. Und während SSDs nur 32 Befehle pro Warteschlange senden können, senden NVMe bis zu Warten64.000 Befehle pro JEDER Warteschlange! NVMe ermöglichen eine höhere Anzahl von Warteschlangen, was bedeutet, dass viel mehr Befehle gleichzeitig verarbeitet werden können. Während SSDs Lese-/Lesevorgänge nacheinander abarbeiten, verarbeiten NVMe viele verschiedene Aufgaben parallel.

Die Warteschlangentiefe ist besonders wichtig für Kunden, die komplexe Webanwendungen betreiben, wie z. B. große E-Commerce-Plattformen oder SaaS-Anwendungen. Dann kann die gesamte Anwendung in verschiedene unterschiedliche Mikroprozesse aufgeteilt werden, die unabhängig voneinander verarbeitet werden.

Stell Dir als Beispiel dazu einen eCommerce-Shop vor. Jeder Kunde generiert beim Surfen auf der Seite eine Reihe von Datenbankabfragen und Lese- und Schreiboperationen. Ganz zu schweigen von der gesamten Kaufabwicklung. Die Festplatte ist an all diesen Vorgängen beteiligt, und die IOPS haben eine spürbare Auswirkung auf die Nutzererfahrung. NVMe können mehrere dieser Aufgaben separat und mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten und ermöglicht so geringere Latenzzeiten.

Insgesamt bringen NVMe ein deutliches Leistungsplus bei Workloads wie:

  • Website Hosting – Besucher Deiner Webseite profitieren von schnelleren Ladezeiten 
  • SaaS Apps – Nutzer Deiner Software erleben eine flüssigere Performance der Anwendung 
  • Datenbanken – Du kannst Daten schneller verarbeiten und abrufen 
  • E-Commerce Software – Die Produktseiten werden schneller geladen und weniger Besucher brechen den Bestellvorgang ab.
  • Videos – Beim Bearbeiten großer Videodateien sparst Du eine Menge Zeit 

Nachfolgend einige beeindruckende Daten von einem der führenden Festplattenhersteller, Kingston. Wie Du auf dem Bild sehen kannst, ist die Latenz bei herkömmlichen SSDs deutlich höher. Mit anderen Worten: Der Server mit NVMe-Speicher ist deutlich leistungsfähiger. Je mehr Threads Du gleichzeitig laufen lässt, desto stärker macht sich der Vorteil von NVMe bemerkbar:

kingston nvme ssd

Zusammenfassung: 3 Gründe, warum NVMe-Festplatten so schnell sind

  1. Kein Controller: Zwischen dem Motherboard und der Festplatte befindet sich kein SAS- oder S-ATA-Controller, der den Datenaustausch verlangsamen würde.
  2. Tiefe der Warteschlange: Dank der verbesserten Befehlsstruktur sind NVMe viel besser in der Lage, verschiedene Aufgaben gleichzeitig zu bearbeiten.
  3. Mehrere Lanes: Der PCI-Express-Standard bietet bis zu 16 Lanes, was die Leistung erheblich steigert.

Speicherwahl: Darauf kommt es an

Im vorangegangenen Teil haben wir die technischen Unterschiede zwischen den verschiedenen Speichertypen beschrieben. Kommen wir nun kurz auf die praktischen Aspekte zu sprechen, falls Du Dir noch nicht sicher bist, für welchen Speichertyp Du Dich entscheiden sollst:

HDD: Das beste Verhältnis zwischen Preis und Qualität  

Wenn Dein einziges Kriterium der Preis pro GB ist, dann kannst Du Dich problemlos für die bewährten HDDs entscheiden. Obwohl sie langsam sind, bieten sie genügend Speicherplatz für alle Arten von Workloads. Sie sind ideal für den Fall, dass Du Deine Daten irgendwo als Backup sichern möchtest.

Um Dir einmal zu zeigen, wie preiswert Server mit HDD-Speicher sind, werfen wir einen Blick auf einen unserer beliebtesten Storage VPS, den VPS 700. Für 7,99 € pro Monat bekommst Du 700 GB Speicherplatz. Eine preisgünstige Lösung für den Fall, dass Du keinen superschnellen Zugriff auf Deine Daten benötigst und Dir deshalb eine langsamere Lese-/Schreibgeschwindigkeit nichts ausmacht.

NVMe: Höchste Geschwindigkeit 

NVMe ist der mit Abstand schnellsten Speicher auf dem Markt. Der Unterschied ist so atemberaubend, dass das gesamte Betriebssystem spürbar schneller arbeitet, wenn es auf einer NVMe installiert ist.

Wie im vorherigen Abschnitt erwähnt, sorgen NVMe bei Workloads wie SaaS-Anwendungen oder Datenbanksystemen für den Unterschied. Auch große Einzeldateien werden viel schneller übertragen, was die NVMe-Festplatten zu einer beliebten Option für Videobearbeiter macht. Wenn Du Anwendungen ausführen möchtest, bei denen es auf die Geschwindigkeit ankommt, solltest Du Dich für NVMe-Speicher entscheiden. Der VPS S bietet Dir beispielsweise eine schnelle NVMe für nur 4,99 € / 6,99 $.

SSD: Der Allrounder  

Der SSD-Speicher liegt in Bezug auf die Leistung zwischen HDD und NVMe. Obwohl sie bei der Geschwindigkeit nicht mit NVMe mithalten können, bieten sie im Allgemeinen viel mehr Speicherplatz für einen ähnlichen Preis.   

Du kannst Dir zum Beispiel unseren VPS S mit SSD-Speicher bestellen und erhältst für den gleichen Preis 4x mehr Speicherplatz im Vergleich zum selben Modell mit NVMe Speicher.  

Zusammenfassung:

In diesem Artikel haben wir alle drei derzeit verfügbaren Speichertypen vorgestellt: HDD, SSD und NVMe. Während HDD-Festplatten rotierende Platten verwenden, enthalten die beiden anderen Typen keine beweglichen Teile. Wir haben auch dargelegt, dass NVMe eine Art von SSD-Speicher ist, jedoch eine andere Art von Schnittstelle verwendet.

Rotierende PlattenSolid-Flash-Architektur 
SATA/SAS ControllerHDDSSD 
PCIe InterfaceNVMe 
Vergleich der Architektur von alten Festplatten mit „beweglichen Teilen” und Flash-basierten Laufwerkstypen. 

NVMe sind so schnell, weil die gesamte Architektur anders aufgebaut ist als bei SSDs oder HDDs. Da sich zwischen der Festplatte und dem Motherboard kein Controller befindet, werden die Daten deutlich schneller übertragen. Außerdem können NVMe dank der robusten Warteschlangentiefe viel mehr Befehle gleichzeitig ausführen und verarbeiten.

Es besteht kein Zweifel daran, dass NVMe in absehbarer Zeit zu dem Standard-Speichertyp werden. Die Vorteile liegen auf der Hand: deutlich niedrigere Latenzzeiten dank einer Architektur, die schneller ist als die meisten gängigen SSDs.

Aktuell ist NVMe-Speicher jedoch noch erheblich teurer als herkömmlicher SSD-Speicher. Wir empfehlen Dir, sie näher in Betracht zu ziehen, wenn Du anspruchsvolle Webanwendungen ausführst oder regelmäßig mit großen Videodateien arbeitest. Ansonsten sind SSDs und HDDs für viele Anwendungsfälle nach wie vor empfehlenswerte Alternativen.