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NVMe-Protokoll und -Technologie: 7 Fehleinschätzungen

Um Fehler zu vermeiden und Kosten einzusparen, sollten Unternehmen genau über NVMe Bescheid wissen. Der Artikel klärt auf über sieben weit verbreitete Missverständnisse.

NVMe (Non-Volatile Memory Express) ist noch nicht so lange in der IT-Landschaft präsent, so dass es nicht überraschend ist, wenn es noch einige Konfusion darüber gibt. Zu diesem Zeitpunkt haben selbst Storage-Veteranen relativ wenig echte Erfahrung mit NVMe.

Um Missverständnisse aus dem Weg zu räumen und möglichst zu vermeiden, dass Anwender peinliche und teure Fehler machen, geben wir hier einen Überblick über sieben weit verbreitete Missverständnisse über das NVMe-Protokoll und die NVMe-Technologie.

1. NVMe ist nur nützlich bei direkt angeschlossenen PCIe SSDs.

Tatsächlich geht NVMe inzwischen weit darüber hinaus, als ein hochperformantes Host Controller Interface für direkt angeschlossene SSDs zu funktionieren. Es hat sich zu einer Storage-Architektur und einem Kommando-Set entwickelt, die alles von kleinen Client-SSDs bis zu entfernten Cloud-skalierbaren SSD-Pools umfassen.

Eran Kirzner, Gründer und CEO von Lightbits Labs, erläutert: „In dem Maße, wie Umgebungen von getrennten Storage-Lösungen mit NVMe/TCP (NVMe over TCP) an Akzeptanz gewinnen, werden die Anwender schnell merken, dass NVMe viel mehr ist als ein Standard für Direct-attached SSDs. Sie werden erkennen, dass sie die Performance einer direkt angeschlossenen NVMe/TCP-Netzwerk-Speicherlösung über Standard-Ethernet haben können.“ Lightbits Labs bietet eine Technologie an, die Compute und Storage trennt, wobei beide unabhängig voneinander skalieren können.

2. NVMe-oF erfordert komplexe Host Bus Adapter, die Fibre Channel, InfiniBand oder entfernten direkten Memory-Zugang over converged Ethernet unterstützen.

Das Standardisierungskomitee für NVMe hat vor kurzem NVMe/TCP verabschiedet, mit dem NVMe über normale Ethernet-Netzwerke mit üblichen Ethernet-Schnittstellen benutzt werden kann. Kirzner bemerkt dazu: „Die erstaunliche Sache an NVMe/TCP ist, dass es Performance bringt – einschließlich bei Latenzen und Durchsatz. Die Performance kommt der von anderen Netzen nahe, aber sie erfordert keine spezielle Hardware oder irgendwelche Modifikationen an der Netzwerkinfrastruktur.“

3. Wir brauchen kein NVMe-Protokoll: bestehende Schnittstellen-Technologien reichen aus, um die Arbeit zu erfüllen.

Das ist aber nicht der Fall im Zeitalter von Big Data Analytics, Artificial Intelligence (AI) und anderen innovativen Technologien. Die Workloads werden größer und anspruchsvoller und sie bringen neue Probleme für bestehende Technologien.

Ian McClarty, President und CEO von PhoenixNAP, einem Serviceunternehmen für Rechenzentren, erklärt: „SATA- und SAS-Schnittstellen wurden für rotierende Festplatten entwickelt und sie erfahren alle möglichen Arten von Bottlenecks, wenn sie es mit Workloads zu tun haben, die schnellen Storage-Zugang erfordern.“

4. Wenn überhaupt, gibt es nur wenige Hardware-NVMe-RAID-Controller.

Eines der großen Missverständnisse besteht darin, dass es nur  wenige Hardware-NVMe-RAID-Controller gibt und dass NVMe-SSDs hauptsächlich für Caching von Tiers bei Software-defined Storage oder einfacher, nicht-redundanter Nutzung da sind. David Gustavsson, CTO und Senior Vice President of Engineering bei Axellio, einem Provider von hyper-converged Infrastruktur und Edge Technology, merkt hierzu an: „Wenn richtig konfiguriert, übertrumpft ein Software-RAID in Linux, das viele NVMe-SSDs benutzt, in Sachen Performance fast alles, was es sonst noch auf dem Markt gibt. Doch Software-Bottlenecks können schnell dazu führen, dass Anwender vor einer solchen Lösung zurückschrecken. Versteht man, wie diese Bottlenecks zustande kommen und wie man mit ihnen umgeht, kann man viel Zeit sparen.“

5. Der Einsatz des NVMe-Protokolls erfordert ein Update der gesamten Infrastruktur.

Nicht notwendigerweise. Das NVMe-Protokoll kann mit anderen Transportprotokollen koexistieren, und mit Hilfe von Adaptern braucht es keine neue Infrastruktur, um an den Endpunkten von NVMe für die Host Connectivity zu profitieren. Dieser Ansicht ist Greg Knieriemen, Director und Marketing-Evangelist für Storage-Systeme und -Software bei NetApp. Und er fügt hinzu: „Zum Beispiel können NVMe und SCSI nebeneinander auf der gleichen SAN-Infrastruktur laufen, und Verbesserungen des NVMe-Protokolls passieren durch ein nicht weiter störendes Software-Upgrade.”

Unternehmen, die auf einer früheren Stufe der Storage-Technologie stehen bleiben, werden irgendwann den Preis bezahlen, wenn sie bei IT-Performance und Wettbewerbsfähigkeit als Unternehmen zurückhängen.

6. NVMe ist ausgesprochen teuer.

Die Preise für NVMe Flash sind laut McClarty von PhoenixNAP in der letzten Zeit deutlich gefallen und sind in etwa vergleichbar mit denen von SATA SSDs. Die Kapazität hat ebenfalls zugenommen, womit NVMe-Drives eine Option für All-Flash-Systeme mit größeren Kapazitäten sind. Folgt man G2M Research, machen NVMe-SSDs bereits mehr als die Hälfte aller Lieferungen an Unternehmen aus. Und McClarty fügt hinzu: „NVMe-SSDs sind nicht so billig wie rotierende SATA-Festplatten, aber ihre Preise sind an einem Punkt angekommen, an dem der Einsatz von SATA-Flash-Storage nicht mehr ernsthaft erwogen wird.“

7. Die meisten Rechenzentren von Unternehmen brauchen keine NVMe-Technologie.

Vollkommen falsch. „Alle Rechenzentren können vom Einsatz von NVMe profitieren“, ist die Meinung von Michelle Nowak, deren Blog „VPNMash“ sich mit Privacy und anderen technischen Fragen beschäftigt. Sie ergänzt: „Diese Systeme versetzen Unternehmen in die Lage, die Anzahl der physischen Server und der Lizenzen für Datenbankanwendungen zu reduzieren, womit sie auch ihre Betriebskosten senken.“

Moderne Workloads, sagt McClarty – zum Beispiel AI, Machine Learning, Real-time Analytics und generell alle Workloads, die sich mit sehr großen Datensets befassen –, erfordern Zugang zu schneller Storage-Technologie. Betreiber von Rechenzentren haben zwei Wahlmöglichkeiten: Sie können sich auf massive Mengen von Dynamic RAM (DRAM) verlassen oder NVMe-Drives einsetzen, die mittels Software RAM-Pools nachbilden. McClarty erläutert: „Gebrauch von solchen großen DRAM-Kapazitäten zu machen, ist oft von den Kosten her unerschwinglich. Deshalb spielen NVMe-Drives eine bedeutende Rolle in Sachen garantierter Benutzbarkeit und Performance.“

Nicht stehen bleiben

NVMe ist eine wegweisende Technologie. Kirzner von Lightbits Labs ist der Ansicht, dass „NVMe die Storage-Technologie revolutioniert und eine neue Ära der Speicherinnovation eingeleitet hat“. Unternehmen, die auf einer früheren Stufe der Storage-Technologie stehenbleiben, werden irgendwann den Preis bezahlen, wenn sie bei IT-Performance und Wettbewerbsfähigkeit als Unternehmen zurückhängen.

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