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Vier Optionen für NVMe-Implementierung

Lesen Sie hier, was Sie wissen müssen, um ein NVMe-Array auszuwählen, das dem Unternehmen die nötige Performance bietet und dem IT-Budget entspricht.

Bei der Auswahl Ihres ersten NVMe-Speicher-Arrays ist es wichtig, die vier grundlegenden Implementierungsoptionen zu verstehen, um das System zu erhalten, das den Leistungsanforderungen und dem Budget Ihres Unternehmens am besten entspricht.

1. SAS-Ersatz

NVMe extrahiert eine bessere Leistung von Flash-Medien durch den Einsatz von Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) sowie durch eine höhere Anzahl an Befehlen und Warteschlangentiefen (queue depths). Das Ersetzen von SAS-verbundenen Laufwerken durch NVMe-verbundene Laufwerke ist die häufigste Implementierungsmethode. Die Erstellung eines NVMe-basierten Systems ist einfach, da die meisten AFA-Software (All-Flash-Array) auf einem Linux-Kernel laufen und Linux NVMe nativ unterstützt. Der Wechsel zu NVMe ist also für die Software problemlos möglich.

Die Umstellung auf NVMe kann sich jedoch auf die Compute-Ressourcen auswirken. Anbieter, die sich für die SAS-Ersatzmethode entscheiden, müssen die CPU-Leistung ihrer Systeme erhöhen, um von der NVMe-Investition zu profitieren. Die teureren NVMe-Laufwerke und leistungsfähigeren CPUs machen diese NVMe-AFA im Vergleich zu SAS-basierten Systemen teurer.

Alle NVMe-Optionen versprechen eine Leistungssteigerung der Flash-Arrays durch Reduzierung der Latenzzeiten.

Der bloße Austausch von SAS-Flash durch NVMe-Flash begrenzt die Leistungssteigerung auf Interaktionen innerhalb des Systems. Externe Konnektivität ist in der Regel noch Fibre Channel (FC) oder traditionelles Ethernet, so dass, sobald die Daten das NVMe-Storage-Array verlassen, SCSI und seine Latenz wieder zuschlagen. Dennoch sehen viele Unternehmen eine verbesserte, insbesondere dort, wo die SAS-basierte All-Flash-Arrays mit I/O-Streams bedient werden.

2. Hybride Integration

Hybrid-Arrays kombinieren Flash und Festplatten. Diese Systeme können die Kosten niedrig halten und die Leistung im Vergleich zu einem AFA relativ gleich halten, vorausgesetzt, dass ein ausreichend großer Flash-Speicherbereich und Zugriffe von der Festplattenebene auf ein Minimum reduziert werden. Das Problem mit einem Hybridsystem ist, dass das Leistungsdelta zwischen Flash und Festplatte zu groß sein kann, und wenn ein Flash-Fehler auftritt, können Benutzer den Leistungsabfall bemerken.

Diese Hybridsysteme integrieren NVMe-Flash und High-Density-SAS-Flash. Sie halten die Kosten niedrig, indem sie die Größe der NVMe-Ebene begrenzen. Sie muss nur groß genug sein, um die aktivsten Datensegmente zu speichern. Aufgrund der kleineren Größe ist auch der Bedarf an erhöhter CPU-Leistung geringer. Und durch den Einsatz von zwei Flash-Technologien sind die Auswirkungen auf die Leistung kaum spürbar.

Fünf Gründe, warum man sich für ein All-Flash-System entscheidet
Abbildung 1: Fünf Gründe, warum man sich für ein All-Flash-System entscheidet

Obwohl SAS-Flash schnell ist, ist es nicht so schnell wie NVMe. Viele Unternehmen werden feststellen, dass sie die Größe der NVMe-Flash-Tier weiter erhöhen müssen, um mit Workloads wie Highend-Datenbanken und Big Data Analytics Schritt zu halten.

3. Scale-Out-Systeme

Auch Scale-Out-Systeme können von NVMe profitieren. Heute sorgen die Verbindungen zwischen den Knoten über das traditionelle IP-Protokoll für zusätzliche Latenzzeiten. NVMe-oF ermöglicht die Internode-Kommunikation mit interner Speichergeschwindigkeit. Es ist, als ob die Clusterknoten intern miteinander verbunden wären. Die Reduzierung der Latenzzeit sollte es den Scale-Out-Systemen ermöglichen, sich weiter zu skalieren, ohne die Speicher-I/O-Latenz zu beeinträchtigen.

Funktionsweise von NVMe-oF
Abbildung 2: Funktionsweise von NVMe-oF

4. End-to-End NVMe

Die vollständige NVMe-Konnektivität ist der nächste Schritt. Es ermöglicht Hosts und Bare-Metal-Anwendungen die Kommunikation mit dem Speicher mit Geschwindigkeiten und Latenzen ähnlich wie bei DAS.

End-to-End NVMe erfordert mehr als nur die Installation eines neuen NVMe Speicher-Arrays. Unternehmen, die diesen Ansatz verfolgen wollen, müssen auch ihr Netzwerk aktualisieren. Sie müssen ihr Netzwerk jedoch nicht ersetzen, da alle FC-Switches und die meisten Ethernet-Netzwerke der Speicherklasse NVMe und traditionelle SCSI-basierte Protokolle gleichzeitig unterstützen. Gleiches gilt für Netzwerkkarten und Host-Bus-Adapter.

Die meisten der frühen Anbieter von End-to-End NVMe-Systemen sind Startups. Diese Anbieter investieren in die Vermeidung von Engpässen im NVMe-Datenfluss durch den Einsatz von programmierbaren Gate-Arrays und sogar anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen, um die Verarbeitung der Speichersoftware zu entlasten. Sie zielen auf KI- und maschinelle Lern-Workloads ab, was das massive I/O-Potenzial dieser Systeme rechtfertigt.

Auswahl des besten NVMe-Speicher-Arrays

Die Schlüsselfrage ist: Wie viel Performance braucht Ihr Unternehmen? Alle NVMe-Optionen versprechen eine Leistungssteigerung der Flash-Arrays durch Reduzierung der Latenzzeiten. Das Problem ist, dass die Leistungssteigerung mehr sein kann, als viele Unternehmen je brauchen werden, und dass Leistung ihren Preis hat.

Speicherinfrastrukturen erreichen den Punkt, an dem sie mehr Leistung erbringen können, als ein Unternehmen benötigt. Der Kauf des schnellstmöglichen Systems, das in das IT-Budget passt, ist vielleicht keine gute Strategie mehr. Neben dem Verständnis der NVMe Speicher-Array-Optionen müssen Sie auch vorhersagen, wie hoch Ihre maximalen I/O-Anforderungen in den nächsten fünf Jahren sein werden, und das Array auswählen, das diesen Anforderungen am besten entspricht. Sie werden feststellen, dass ein traditionelles SAS-basiertes System die erforderliche Leistung bietet und Ihrem Unternehmen eine beträchtliche Menge an Geld spart.

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Artikel wurde zuletzt im Januar 2019 aktualisiert

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