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M.2 und U.2: SSD-Formfaktoren im Vergleich

M.2 und U.2: SSD-Formfaktoren im Vergleich

Veröffentlicht am 6. November 2024
  5 Min. Lesezeit
  Aktualisiert am 11. November 2024

SSD-Speicherlösungen sorgen für schnelle, hochperformante Server-Systeme. Doch SSD ist nicht gleich SSD. Ein Überblick über die verschiedenen Formen und deren Vor- und Nachteile.

Eine M.2 NVMe SSD wird in einen Rootserver von hosttech eingebaut.

Inhalt

Darum geht's

  • SSDs funktionieren mit elektronischen Flash-Speicherchips ohne mechanische Teile
  • Die Bezeichnungen M.2 und U.2 beziehen sich auf spezifische Anschluss- und Formfaktortypen von SSDs.
  • M.2-SSDs sind kompakt und werden direkt am Motherboard eingesteckt, währen U.2-SSDs robuster gebaut sind und via Kabel am Motherboard angeschlossen werden.
  • SSDs mit NVMe-Anschluss erreichen Übertragungsraten bis 7000 MB/s

Ein schnelles System mit hoher Performance – Kernanforderung für deinen neuen Rootserver. Um diese zu erfüllen, sind unsere Rootserver standardmässig mit M.2 NVMe SSD ausgestattet. Unsere Premium+ Server bekommst du optional mit M.2 und U.2 SSDs. Klingt gut, aber was bedeuten denn eigentlich all diese Abkürzungen?

Basics: SSD vs. HDD

Beginnen wir zuerst beim Grundlegenden: Der Unterschied zwischen Solid State Drive (SSD) und Hard Disk Drive (HDD). Beides sind Speichertypen, sie funktionieren jedoch ganz unterschiedlich. HDDs, oder einfach «Festplatten», sind mechanische Speichermedien basierend auf rotierenden magnetischen Scheiben (Platter). Die Datenspeicherung auf HDDs erfolgt mittels magnetisierten Bereichen auf den Plattern.

SSDs bestehen dagegen aus Flash-Speicherchips und speichern die Daten in elektronischen Zellen. Sie funktionieren ohne bewegliche, mechanische Teile. Das bringt einige Vorteile mit sich:

  1. Geschwindigkeit: SSDs sind wesentlich schneller als HDDS, weil die mechanische Verzögerung beim Lesen und Schreiben wegfällt. Dadurch werden Startzeiten von Betriebssystemen sowie Ladezeiten von Programmen und Dateien verkürzt und du bekommst ein insgesamt reaktionsschnelleres System.
  2. Lebensdauer: HDDs sind aufgrund der mechanischen Komponenten anfälliger für Beschädigungen. So können etwa Stösse oder Vibrationen, insbesondere im laufenden Betrieb, schnell zu Schäden führen. Zudem nutzen sich die beweglichen Teile mit der Zeit ab. In Sachen Lebensdauer und Robustheit sind SSDs daher klar im Vorteil.
  3. Geräuschlos: Da sich in der SSD nichts bewegt, arbeitet sie im Gegensatz zur HDD geräuschlos.

Für die langfristige Speicherung grosser Datenmengen, die nicht häufig abgerufen werden (zum Beispiel Backups oder Foto-Archive), sind HDDs nach wie vor eine gute Wahl, denn du bekommst hier hohe Kapazitäten zu niedrigen Preisen. Steht aber die Geschwindigkeit im Vordergrund, sind SSDs als Speicherlösungen die richtige Wahl.

Die verschiedenen SSD-Typen: M.2 vs. U.2

Nun ist aber auch SSD nicht gleich SSD. Sie unterscheiden sich durch Formfaktoren, Anschlüsse und Übertragungsprotokolle. Die Bezeichnungen M.2 und U.2 beziehen sich auf spezifische Anschluss- und Formfaktortypen.

Obwohl sowohl M.2 als auch U.2 über den PCIe-Bus mit ihrem Motherboard kommunizieren, ist der Port, den sie für die physische Verbindung mit dem Motherboard verwenden, unterschiedlich. M.2 wird direkt auf dem Board eingesteckt, wobei U.2 über ein Kabel verbunden und im «Festplattenkäfig» (wie eine normale HDD) eingebaut ist. Die Hersteller können aber mehr U.2-Ports einbauen als M.2-Anschlüsse.

Vergleich verschiedener Speicherlösungen. Ganz links eine 3.5"-HDD, daneben eine 2.5"-HDD, rechts davon eine U.2 SSD und ganz rechts eine M.2 SSD.
Die verschiedenen Speicherlösungen im Form- und Grössen-Vergleich. HDDs sowie die SSD U.2, welche dem Format einer 2.-Zoll-HDD entspricht, werden im «Festplattenkäfig» eines Servers eingebaut. Ganz rechts im Bild eine SSD M.2, eine kompakte Karte, welche direkt aufs Mainboard angeschlossen wird.

Folgende Tabelle gibt einen Überblick zu den Unterschieden zwischen M.2 und U.2 SSDs.

M.2U.2
FormfaktorKompakte Steckkarten, die direkt aufs Mainboard passen. Gängigste Grösse: 2280 (22 mm x 80 mm).Format einer 2,5-Zoll-Festplatte, Verbindung zum Mainboard via spezielles Kabel, robuste Bauweise
Schnittstelle/ProtokollSATA
PCIe
NVMe
PCIe
Unterstützt NVMe für sehr hohe Datenübertragungsraten
LeistungsfähigkeitMit SATA bis zu 600 MB/s
Mit NVMe über PCIe bis 7.000 MB/s
bis 7.000 MB/s
Bei DefektWenn eine M.2 SSD ausfällt, muss der Server komplett heruntergefahren werden, um die SSD zu ersetzen.Bei Ausfall einer U.2 SSD kann die defekte SSD im laufenden Betrieb ausgetauscht werden, was in der IT-Sprache als «Hot Swap» bezeichnet wird.
VorteileKostengünstig, kompakte BauweiseSchnellere Reaktionsmöglichkeit bei Ausfall,
robustere Bauweise mit Kühlungsmöglichkeit
NachteileBei einem Ausfall muss der Server heruntergefahren werden, um sie zu ersetzenHöhere Kosten

Unterschied zwischen SATA und NVMe

Bei unseren Servern setzen wir standardmässig auf SSDs mit NVMe, du kannst optional aber auch SATA-Festplatten dazubuchen. Hier deshalb die wichtigsten Unterschiede zwischen NVMe und SATA.

1. Das Protokoll

SATA (Serial ATA) ist ein älteres Protokoll. Es wurde ursprünglich für Festplatten (HDDs) entwickelt und später für SSDs übernommen. SATA wurde also nicht speziell für die schnellen Datenübertragungsraten von Flash-Speicherchips entwickelt, wie sie in SSDs verwendet werden.

NVMe (Non-Volatile Memory Express) wurde hingegen speziell für SSDs entwickelt und ermöglicht dadurch eine extrem schnelle Datenübertragung und niedrige Latenzzeiten. NVMe-SSDs nutzen die PCIe-Schnittstelle. PCIe steht für Peripheral Component Interconnect Express.

2. Übertragungsrate und Geschwindigkeit

Mit SATA ist die Übertragungsrate auf maximal 600 MB/s beschränkt. Diese Einschränkung gilt unabhängig davon, wie schnell die SSD intern arbeiten kann.

Bei NVMe über PCIe hängt die Übertragungsrate mit der Generation der PCIe-Verbindung zusammen. Eine NVMe-SSD, die über PCIe 3.0 x4 angeschlossen wird, erreicht Raten bis 3.500 MB/s, über PCIe 4.0 geht die Übertragungsrate bis 7.000 MB/s.

3. Latenzzeit und Effizienz

Weil SATA ursprünglich für mechanische Festplatten entwickelt wurde, ist die Kommunikation damit relativ langsam, mit höheren Latenzen.

Im Vergleich dazu sind die Latenzzeiten bei NVMe wesentlich niedriger, was bei Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Datenverarbeitung – etwa Gaming, Video-Bearbeitung, grosse Datenbankabfragen – spürbare Vorteile bringt.

4. Kontaktschnittstelle

Einen markanten Unterschied sieht man bei den Einkerbungen der Kontaktschnittstelle. Die SATA hat zwei Einkerbungen und die NVMe nur eine. Wenn also das Mainboard nur SATA unterstützt, kann keine NVMe-SSD eingebaut werden. Es gibt aber Mainboards, die beides unterstützen.

Zwei SSD-Karten im Vergleich. Eine SATA SSD mit 2 Einkerbungen bei der Kontaktstelle und eine NVMe SSD mit nur einer Einkerbung.
SATA- und NVMe-SSD unterscheiden sich unter anderem in den Kontaktstellen. Rechts klar zu sehen: SATA mit zwei Einkerbungen, NVMe mit nur einer Einkerbung.

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Tamara Oechslin

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