Storage im Datacenter

Ist NVMe die Zukunft des Flash-Speichers?

| Autor / Redakteur: Dr. Dietmar Müller / Ulrike Ostler

Kann die NVMe-Technologie (Non-Volatile Memory Express) halten, was sie verspricht?
Kann die NVMe-Technologie (Non-Volatile Memory Express) halten, was sie verspricht? (Bild: gemeinfrei, Joshua_Willson / Pixabay / CC0)

Die Menge an Daten erschlägt uns – diese Feststellung bedarf keiner weiteren Erläuterung. Wie mit der Datenflut umgehen, wie sie speichern? Experten erhoffen sich viel von Non-Volatile Memory Express (NVMe). Kann die Technologie halten, was sie verspricht?

Die Anforderungen an „Next Generation Storage Systems“ sind laut Crisp Research vielfältig. Anwender müssen folgende Punkte zwingend berücksichtigen:

  • Skalierbarkeit: Ausbau der Speicherkapazität „on the fly“ ohne Technologiebrüche, Downtimes oder Integrationsprobleme (etwa durch Cloud-Storage beziehungsweise IaaS);
  • Performance & Verfügbarkeit: Zugriff und Datenverarbeitung in nahezu Echtzeit bei hohen IOPS für immer mehr Applikationen, Use-Cases und Content-Typen;
  • Datenhoheit & Sicherheit: Sicherstellung von Compliance, Sicherheit und Business-Continuity sowie Verschlüsselung der Daten und Risikomanagement durch eine intelligente Verteilung über Regionen, Rechenzentren und Provider;
  • Effizienz: Trotz aller obigen Anforderungen und hoher SLAs gegenüber internen und externen Kunden müssen CIOs die Kosten pro TB im Griff behalten und sich Gedanken über die langfristige Entwicklung von TCO, Strom, RZ-Fläche machen.

Flash befindet sich derzeit flächendeckend auf dem Vormarsch, dennoch wird laut den Analysten die Mehrheit der Unternehmen in den kommenden Jahren sehr vielfältige Storage-Landschaften betreiben – teils aufgrund von Legacy, teils aus ROI-Gründen. So gelte es, in den kommenden Jahren den Storage-Mix aus All-Flash, Disk-Storage, Hyperscale-Storage, Tape und Hyperconverged-Systems intelligent und möglichst automatisiert zu managen.

Neuer Liebling der Storage-Experten: NVMe

Nicht wenige Stimmen raten aber auch und gerade zu Non-Volatile Memory Express (NVMe). Bekanntlich handelt es sich um eine erst 2011 veröffentlichte Schnittstelle, um SSD über PCI Express zu verbinden. Kann die Technologie halten, was sie verspricht? Stellt NVMe die Zukunft des Flash-Speicherns dar?

Rupert Lehner, seit August 2018 Head of Fujitsu Central Europe, meint ja: „Das neue NVMe-Host-Controller-Interface und -Speicherprotokoll kann bis zu 64.000 parallele Datenströme verarbeiten. Im Vergleich: Die Protokolle SATA oder SAS können nur eine Warteschlange auf einmal abarbeiten“, so Lehner. Sein Unternehmen hat Pläne bekannt gegeben, in seinen zukünftigen Speicherprodukten neben All-Flash-Arrays auch natives NVMe in Kombination mit PCIe-connected-Solid-State-Laufwerken einzusetzen. „Dadurch werden massiv parallele, bisher unerreichbare Datenübertragungsgeschwindigkeiten ermöglicht“, so Lehner.

Im Jahr 2019 werde es dieser enorme Anstieg der Bus-Geschwindigkeit ermöglichen, einen massiv parallelen Datenzugriff bei minimaler Latenzzeit zu erreichen. „Während NVMe-Ultra-Highspeed-Schnittstellen in erster Linie in the box existieren, beschränkt sich NVMe mit NVMe over Fabric (NVMe oF) nicht mehr nur auf beschleunigte SSDs“, so Fujitsu, das „neue Leistungsschwellen“ in den Bereichen Server, Strukturen, Speicher und Systemmanagement erwartet.

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26.03.19 - Man fragt sich, wie man noch vor Kurzem eine Office-Anwendung ohne Millionen I/Os betreiben konnte. Damals galten noch Antwortzeiten aus dem Backoffice von einer Sekunde als richtig performant. Heute reichen Latenzzeiten von weniger als 0,1 Millisekunden gerade noch aus, damit der Anwender nicht sofort zum Kaffeeautomaten läuft. Ein kritischer Blick auf eine Speicherrevolution. lesen

Segen der Analysten

Tatsächlich stehen die Chancen dafür gut, wie der Analyst Jan Mentel von Crisp Research bekundet: „Non-Volatile Memory Express gehört in den kommenden Jahren zu einem der wesentlichen Bausteine für eine flexible, effiziente und skalierungsfähige Storage-Architektur.“ Er bestätigt die deutlich verkürzten Latenzen zwischen Server oder Controller und NVMe-Laufwerken durch den innovativen Standardtreiber. Weitere Vorteile: „Proprietäre Treiber-Stack-Lockins werden vermieden und neue Möglichkeiten durch NVMe over Fabrics oder NVMe-SSDs geschaffen!“

Denn in der Praxis kann durch Hyper Converged Infrastructures (HCI) und Software Defined Storage (SDS) die Storage-Virtualisierung von der Hardware entkoppelt werden, was die Auswahl der Speichermedien enorm erweitert und die Möglichkeit offeriert, verschiedene Storage-Medien zu kombinieren. „So lassen sich beispielsweise Festplatten mit SSD oder NVMe ergänzen, um Latenzzeiten beim Zugriff zu reduzieren, ohne dabei die hohe Speicherdichte und niedrigen Kosten von Festplatten zu verlieren“, erläutert Gerald Sternagl, Business Unit Manager Storage, EME, bei Red Hat.

Die Bedeutung von Non-Volatile Memory Express für die heutigen und künftigen Storage-Architekturen beleuchtet auch eine Studie von Crisp Research im Auftrag von Fujitsu. Hier geht es zum Download.

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