Non-Volatile Memory Express over Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet Was ist NVMe over RoCE?

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

NVMe over RoCE ist eine Variante von NVMe over Fabrics. Die standardisierte Technologie ermöglicht es, nichtflüchtigen Speicher wie Flash-basierten Storage über ein Converged Ethernet (CE) und das NVMe-Protokoll mit einem Host zu verbinden. Es kommt die Technologie Remote Direct Memory Access (RDMA) zum Einsatz. NVMe over RoCE bietet eine hohe Performance und kurze Latenzzeiten.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
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(Bild: © aga7ta - Fotolia)

Ausgeschrieben bedeutet NVMe over RoCE „Non-Volatile Memory Express over Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet“. Es handelt sich um eine Spezifikation, mit der sich nichtflüchtiger Speicher (Non-Volatile Memory – NVM) wie Flash-basierter Storage über ein Converged Ethernet (CE) und das NVMe-Protokoll mit einem Host zu verbinden lässt. Es kommt die Technologie Remote Direct Memory Access (RDMA) zum Einsatz.

Während in der NVMe-Spezifikation der direkte Anschluss eines Massenspeichers über eine PCIe-Schnittstelle beschrieben ist, erweitert NVMe over RDMA over Converged Ethernet die Anschlussmöglichkeiten auf Ethernet-basierte Infrastrukturen. Die Technik bietet hohe Performance bei niedriger Latenz. Neben weiteren Technologien wie NVMe over TCP oder NVMe over RDMA ist sie eine Variante von NVMe over Fabrics (NVMe oF).

Was ist NVMe?

NVMe steht für „Non-Volatile Memory Express“ und bildet die Grundlage für NVMe over RoCE. Es handelt sich um eine im Jahr 2011 erstmals veröffentlichte Spezifikation einer Software-Schnittstelle zur Anbindung von nicht-flüchtigem, Flash-basiertem Massenspeicher über die PCI-Express-Schnittstelle (PCIe-Schnittstelle). NVMe konkurriert mit anderen Massenspeicherschnittstellen wie SCSI oder AHCI, ist aber speziell zur Anbindung von Flash-basierten Speichergeräten wie SSDs konzipiert. Es existieren unterschiedliche Bauformen von NVMe-Geräten, die sowohl im Server- als auch im Workstation-Bereich verwendet werden.

NVMe over RoCE als eine Variante von NVMe over Fabrics

NVMe over Fabrics (NVMe oF) ist eine Weiterentwicklung von NVMe. Anstatt einen Massenspeicher direkt über die PCIe-Schnittstelle mit dem Host zu verbinden, definiert NVMe oF eine zusätzliche Zwischenebene eines Netzwerkverteilers und ermöglicht die Anbindung des Massenspeichers über ein Netzwerk. Ganze Verbünde aus Storage-Geräten lassen sich realisieren. Die Netzwerkverteilerebene kann mit unterschiedlichen Protokollen arbeiten.

Unter anderem sind im NVMe-oF-Standard folgende Varianten, Protokolle oder Schnittstellen vorgesehen:

  • NVMe over RDMA (mit den Untervarianten NVMe over RoCE, iWARP und InfiniBand),
  • NVMe over TCP.

Technische Details zu NVMe over RoCE

NVMe over RDMA over CE bedient sich der drei Technologien Non-Volatile Memory Express (NVMe), Remote Direct Memory Access (RDMA) und Converged Ethernet (CE). Im Gegensatz zu einem Storage Area Network (SAN) entfällt der Layer eines Storage-Controllers. RDMA erlaubt einen direkten Austausch zwischen Server und Storage, ohne dass Prozessoren oder Betriebssysteme besonders belastet werden. Das Converged Ethernet bringt Features wie Priority Flow Control in ein Ethernet-basiertes Netzwerk. NVMe over RoCE erreicht Datenübertragungsraten im dreistelligen Gigabitbereich bei sehr niedrigen Latenzzeiten. Die NVMe-oF-Variante ist bestens für den Einsatz im High-Performance-Umfeld mit hohen IOPS (Input/Output Operations Per Second) geeignet.

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