NVMe: Technologischer Meilenstein macht Flash attraktiver NVMe: Technologischer Meilenstein macht Flash attraktiver - Computerwelt

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24.08.2017 Pure Storage

NVMe: Technologischer Meilenstein macht Flash attraktiver

Der NVMe-Standard macht All-Flash-Hardware leistungsfähiger und bietet gerade für KMU zukunftssicheren Investitionsschutz.

© Samsung

NVM Express oder – etwas kürzer – NVMe ist ein Schnittstellenprotokoll "der nächsten Generation" für die beschleunigte Kommunikation zwischen Prozessor und Flash in Speicherhardware. NVM (Nonvolatile Memory) steht dabei für eine erstmals im Jahr 2011 eingeführte Schnittstelle zum schnelleren Zugriff auf Solid-State-Speicher, also nichtflüchtigen Massenspeicher, über einen PCIe-Bus (PCI Express). 

Bei All-Flash-Arrays für den Unternehmenseinsatz sorgt NVMe für eine erheblich größere Performance als die ursprünglich für Festplatten konzipierten, bislang vorherrschenden Schnittstellen SAS (Serial-Attached-SCSI) und SATA (Serial Advanced Technology Attachment).

Der Grund für den Performancesprung: NVMe ist deutlich schneller als das herkömmliche Storage-Protokoll SAS (Serial-Attached-SCSI). Es unterstützt bis zu 64.000 parallele Warteschlangen mit 64.000 Befehlen pro Warteschlange. Auf diese Weise werden direkte Übertragungswege zu SSDs (Solid State Drives) ermöglicht. Die damit gewonnene massive parallele Verarbeitung beseitigt die durch serielle Verbindungen bedingten Engpässe. Daraus resultiert eine erheblich höhere Performance bei gleichzeitig höherer Speicherdichte.

Vorstoß in breiteren Markt

Der Einsatz von NVMe war bislang eng begrenzt auf einerseits neueste ITK-Hardware im Top-Segment des Consumer-Markts, so etwa bei der neuesten Smartphone-Generation von Samsung und Apple, und andererseits große Enterprise-Speicherlösungen. In beiden Segmenten ist ein üppiger Premiumzuschlag fällig, um von Innovationen wie NVMe bereits frühzeitig zu profitieren. Im B2B-Markt sollen nun weitere Segmente abgedeckt werden mit kostengünstigeren Lösungen für kleinere Unternehmen. KMU-Entscheider bekommen so die Chance, jetzt betriebswirtschaftlich sinnvoll und nachhaltig in die Zukunft zu investieren, gerade weil sie budgetbedingt nicht alle zwei bis drei Jahre neue Hardware für die Speicherumgebung anschaffen können. Aus technischer Sicht bedeutet dies für KMU, ebenso von den Vorteilen des NVMe-Standards profitieren zu können, also bessere Performancedichte, konstanteres Verhalten und geringeres Overhead. 

Den gegenüber Festplatten bereits ohnehin effizienteren und in punkto Datenzugriff schnelleren All-Flash-Systemen könnte NVMe endgültig zum Durchbruch verhelfen. Namhafte Storage-Anbieter treiben den Wandel zu NVMe energisch voran, mit dem Ziel, NVMe bereits 2019 zum maßgeblichen Schnittstellenprotokoll für Flash zu machen. Große Unternehmen dürften den Übergang zu NVMe in ihren Rechenzentren im Rahmen von geplanten Upgrades in den nächsten Jahren "nebenbei" vollziehen. Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) müssen ihr IT-Budget sorgsam kalkulieren und können nicht sofort auf jeden neuen Technologiezug aufspringen. Investitionsschutz spielt daher für KMU eine besonders große Rolle.

Investieren in Technologie ohne Ablaufdatum

Wer den Umstieg von klassischer Festplatte auf All-Flash ohnehin plant, sollte in jedem Fall auf NVMe-Unterstützung achten. Sind bereits Flash-Arrays in der Speicherumgebung im Einsatz und sollen weiterhin genutzt werden, gibt es ebenfalls eine Lösung. Einige Storage-Anbieter haben bereits vor einigen Jahren damit begonnen, ihre Flash-Array-Systeme NVMe-fähig zu machen. Im Optimalfall garantiert der Hersteller sogar, dass jedes neu gekaufte Flash-Array vollständig auf NVMe aktualisiert werden kann. Jeder Slot im Gehäuse wäre somit für neue NVMe- und bestehende SAS-fähige Flash-Module geeignet. Auch die Controller können unterbrechungsfrei für den Umstieg von SAS auf NVMe in internen und externen Netzwerken aktualisiert werden. Folglich sind KMU-Kunden in der Lage, jedes All-Flash-Array ohne ein Komplett-Upgrade oder eine störende Migration mit NVMe-fähigen Controllern und Kapazität zu aktualisieren. 

Vorteile gibt es auch beim Management der Speicherumgebung, wenn ein Software-definiertes Flash-Modul mit NVMe-Unterstützung zum Einsatz kommt. Mittels einer entsprechenden Betriebssoftware ist globales Flash-Management vollständig über NVMe möglich. Dies umfasst beispielsweise Flash-Zuteilung, I/O-Scheduling, Datenmüllsammlung und Bad-Block-Management. Typische Flash-Management-Funktionen, die bislang innerhalb jeder SSD ablaufen, werden so auf Systemebene vereint – zugunsten einer höheren Performance und einer bessere Flash-Auslastung. Dank globaler Flash-Zuteilung lässt sich die Raw-Flash-Kapazität vollständig nutzen, Überkapazitäten in einer SSD werden vermieden. Außerdem können mehrere Workloads konsolidiert werden, weil gängige Managementfunktionen präzise und optimiert ablaufen, wenn die Kommunikation zu den Flash-Medien vollständig über NVMe erfolgt.

Letztendlich geht es bei den jüngsten Innovationen im All-Flash-Storage-Bereich in Form von NVMe und moderner Betriebssoftware um schlankere, zukunftssichere Speicherlösungen. Eine reduzierte Anzahl an Softwareschichten trägt dazu bei, dass sich die Möglichkeit eines Ausfalls verringert. NVMe bietet langfristig aber auch die technischen Möglichkeiten für neue, hochspezialisierte Geschäftsanwendungen, die eine höhere Geschwindigkeit bei der Kommunikation mit dem Speicher voraussetzen. Davon könnten – ebenso hochspezialisierte – Firmen im KMU-Umfeld ebenfalls profitieren.

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