Immer mehr Daten warten auf Analyse und Migration

Der NVMe Expresszug nimmt Fahrt auf

| Autor / Redakteur: Walter Schadhauser / Rainer Graefen

Während der PCIe-Bus die Controller-Latenz reduziert, sorgt NVMe dafür, dass sich Software-Latenzen im Storage Stack reduzieren.
Während der PCIe-Bus die Controller-Latenz reduziert, sorgt NVMe dafür, dass sich Software-Latenzen im Storage Stack reduzieren. (Bild: Intel)

SSDs sind Commodity. Fortschritte bei Preis und Kapazität im Stillstand begriffen. Doch halt: Mit der Integration des NVMe-Protokolls ändert sich alles. Dass die Protagonisten langsam Fahrt aufnehmen, zeigt sich an einem vermehrten Ausstoß an Produkt- und Pressemeldungen diverser All-Flash-Array-Hersteller.

Erfreuliche Nachrichten allerorten über NVMe. Die offizielle Organisation NVM Express gab heute bekannt, dass die Spezifikation für NVMe 1.3 vollständig umgesetzt wurde und ab sofort verfügbar ist. Neben der Unterstützung von PCIe 4.0, das pro Lane 16 GT/s (Gigatransfers pro Sekunde), das entspricht 2 GByte/s, übertragen kann, ist es nun auch möglich von mobilen NVMe-Geräten zu booten.

Mit NVMe wird das Ende der altbekannten Festplattenschnittstellen SATA und SAS eingeläutet, über die bislang die Mehrzahl aller SSDs angeschlossen wurden. NVMe ist der Standard der Zukunft, der die Nutzung von All-Flash noch wesentlich attraktiver machen wird, verspricht man auch bei Purestorage.

Dass dieser Umstieg auf ein neues Protokoll nicht durch den Austausch von SSDs mit NVMe-SSDs zu bewerkstelligen sein wird, kann man der Purestorage-Pressemeldung allerdings auch entnehmen: "Wir sind seit Mitte letzten Jahres NVMe-Ready", lobt Güner Aksoy, Regional Sales Director Central Europe. sein Unternehmen.

Der Umstieg auf die performante NVMe-Technik gelingt nur, wenn auch Controller-Firmware, Hauptplatine und Betriebssoftware sich auf den Umgang mit dem rasanten Protokoll verstehen. Das ist bei Purestorage seit dem FlashArray//X der Fall.

NVMf reduziert Kosten in Multi-Server-Umgebung

Flash-Chiphersteller Micron hebt eine Optimierungmöglichkeit von NVMe hervor: „Unseren Einschätzungen zufolge nutzen Unternehmen, die heute in Anwendungsservern NVMe-SSDs einsetzen, durchschnittlich weniger als 50 Prozent der installierten Ressourcen IOPS und Kapazität." Ein Effekt, der wahrscheinlich auch bei normalen SSDs zu beobachten ist, da Halbleiterspeicher generell mehr Leistung liefern könnten, wenn die Software nicht so träge wäre. Als Gegenmittel empfiehlt Micron die SolidScale-Architektur, bei der die Anwendungsserver die brachliegende Kapazität nutzvoll anwenden können.

"Der simple Austausch von altem Speicher, ohne dabei die Schnittstellen, Protokolle und Netzwerke zu modernisieren, führt jedoch lediglich dazu, dass die Engpässe auf eine andere Stelle im System verlagert werden", warnt Darren Thomas, Vice President of Storage Solutions bei Micron.

Die gemeinsame Nutzung wird mittels einer Protokollerweiterung erreicht, die Flash-Speicher mit PCIe NVMe in einer Plattform kombiniert, die auf eine konvergente NVMe over Fabric-Infrastruktur setzt und die sich wie serverbasierter Speicher verhält und eine flexible Skalierbarkeit mit nahezu linearer Leistung liefert.

Die SolidScale-Plattform erzeugt einen zentralisierten Speicherpool. Über eine Managementkonsole kann der Storage-Operator dann die benötigten Kapazitäten zuteilen. Dank des Mellanox-Fabric-Kerns werden Datenzugriffe über das Netzwerk nur mit fünf Mikrosekunden Latenz verzögert. Die Gesamtlatenz soll jedoch immer noch unter 200 Mikrosekunden unterschreiten. Erste Tests der Micron-SolidScale-Plattform ergaben über 10,9 Mio. IOPS mit nur drei 2U-SolidScale-Knoten.

Lowend und Highend

Auch bei den kleineren NAS-Herstellern wird schon intensiv getestet und verglichen. Erreicht das Thecus SC180, ein Rackmount-NAS, mit zehn Hotswap-fähigen SATA-SSDs eine Leistung von 360.000 IOPS, so verbessert sich die I/O-Leistung beim Thecus SE300 mit acht NVMe-SSDs bei 4 KByte Schreiboperationen auf über 700.000 IOPS.

Thecus nutzt die FlexiRemap-Technik, die die zufälligen Schreibzugriffe umsortiert in einen sequenziellen Datentransfer, um die Schreibleistung zu erhöhen. Andere als RAID-Algorithmen sortiert FlexiRemap die für eine Optimierung geeigneten Daten, bevor diese auf den zugrunde liegenden Flash-Speicher verschoben werden. Die Latenzzeit liegt knapp unter einer Millisekunde, so dass auch "normale" NAS-Systeme inzwischen die gestrigen Höchstleistungen der Enterprise-Systeme erreichen.

Flash-Storage Schwergewicht IBM tut sich indes mal wieder schwer. Man will NVMe wohl technisch so ausgeklügelt umsetzen, dass es einfach ein bisschen länger mit den realen Produkten dauern wird: "IBM entwickelt NVMe-Lösungen für das gesamte Storage-Portfolio und will diese in der ersten Hälfte des nächsten Jahres vorstellen.

Geplant sind ultrakurze Latenzzeiten, die durch den direkten Zugriff von Anwendungen auf den Speicher realisiert werden. Dieses Ziel verursacht allerdings einige Baustellen beim Flaggschiff A9000, da diverse Komponenten und Softwareänderungen auf den neuesten technischen Stand gebracht werden müssen.

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