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Ist NVMe die Zukunft des Flash-Speichers?

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

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

Die Menge an Daten erschlägt uns, dieser Aussage bedarf keine weitere Erläuterung. Wie mit ihnen 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-Speichers 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.

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 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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