Die zwei wichtigsten Storage-Schnittstellen: SAS vs. NVMe

SAS-Bewertung

SAS ist Teil der laufenden SCSI-Entwicklungsbemühungen, die vom T10 Technical Commitee (jetzt das SCSI Technical Commitee), des InterNational Committee for Information Technology Standards geleitet und von mehr als 50 Unternehmen unterstützt werden.

Leistung und Skalierbarkeit

SAS-Festplatten wurden mit Blick auf Leistung und Skalierbarkeit entwickelt, auch wenn die Leistung einer einzelnen Festplatte wesentlich geringer ist als die einer NVMe-Festplatte. Die Leistung einer SAS-Festplatte hängt von ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit ab, in der Regel 7.200 U/min, 10K U/min oder 15K U/min. Ein hochleistungsfähiges SAS-Laufwerk kann allerdings Geschwindigkeiten von bis zu 12 Gbit/s liefern. SAS-SSDs bieten ebenfalls einen Durchsatz von 12 Gbit/s.

Die SAS-Architektur ermöglicht die Erstellung großer Speicher-Arrays mit zahlreichen SAS-Laufwerken. Ein einziges Speicher-Array kann Einschübe für Dutzende von SAS-Laufwerken enthalten. Hardwarebeschränkungen können jedoch verhindern, dass ein SAS-Array ein höheres Leistungsniveau erreicht. Ein PCIe-5.0 x16-Controller kann zum Beispiel 64 GB/s übertragen. Diese Durchsatzrate übersteigt zwar bei weitem die eines einzelnen SAS-Laufwerks, aber die Festplatten in einem großen Speicher-Array könnten zusammen den maximalen Durchsatz des Controllers überschreiten, wodurch der Controller zu einem Flaschenhals für die Speicherleistung wird.

Flexibilität

SAS-Laufwerke sind in den Formfaktoren 2,5-Zoll und 3,5-Zoll erhältlich. Trotz dieser begrenzten Optionen ist SAS flexibel. SAS-Laufwerke sind als SSDs oder HDDs erhältlich und unterstützen wie erwähnt mehrere Umdrehungsgeschwindigkeiten.

SAS-Laufwerke sind außerdem in verschiedenen Kapazitäten erhältlich und können in eine Vielzahl von Speicherarchitekturen integriert werden. So wird SAS-Speicher manchmal in verschiedene Tiers unterteilt, wobei SSDs mit geringerer Kapazität als Hot-Storage-Tier oder Caching-Tier und Festplatten mit größerer Kapazität, aber geringerer Geschwindigkeit als Cool-Storage-Tier fungieren. Unternehmen können auch einen Archivspeicher-Tier mit extrem hoher Kapazität, aber relativ langsamen SAS-Festplatten einrichten.

SAS-Verwaltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit

SAS-Arrays sind so konzipiert, dass sie leicht gewartet werden können, wobei die meisten Arrays Hot-Swap-fähige Festplatten unterstützen. Andere Komponenten, wie zum Beispiel Netzteile, können ebenfalls im laufenden Betrieb ausgetauscht werden. Speicheranbieter offerieren in der Regel ihre eigene proprietäre Verwaltungssoftware an, mit der Kunden ihre Speicher-Arrays konfigurieren, bereitstellen, überwachen und warten können.

NVMe-Bewertung

Vor der Entwicklung der NVMe-Spezifikation basierten PCIe-SSDs auf proprietärer Technologie. NVM Express Inc. wurde gegründet, um einen offenen Industriestandard zu entwickeln, mit dem die Vorteile der leistungsstarken Solid-State-Technologie mit geringer Latenz genutzt werden können.

Leistung und Skalierbarkeit

Die Leistung von NVMe-Festplatten variiert je nach Architektur und Verwendung. Leistungsstarke NVMe-SSDs in Unternehmensqualität können Schreibgeschwindigkeiten von 5-6 GB/s und Lesegeschwindigkeiten von bis zu 7 GB/s erreichen. Diese Festplatten können zufällige Lese-/Schreibraten von über 500.000 IOPS liefern. NVMe-Festplatten können diese Geschwindigkeiten erreichen, weil sie für die Nutzung des PCIe-Busses konzipiert sind, der mehrere Lanes für die Datenübertragung bereitstellt.

Es gibt zwar Controller, die eine große Anzahl von NVMe-Festplatten unterstützen können, aber die Kosten pro Gigabytesind im Vergleich zu SAS-Speichern in der Regel deutlich höher. Daher ist NVMe möglicherweise nicht die beste Wahl für große Datensätze.

Flexibilität

NVMe-SSDs gibt es in einer Vielzahl von Formfaktoren, was die Allgegenwärtigkeit der PCIe-Schnittstelle widerspiegelt. Die drei Haupttypen sind die folgenden:

• AIC/CEM (Add-In Card/Card Electromechanical) ist der universelle Formfaktor für PCIe in verschiedenen Größen und Höhen, den die meisten SSDs verwenden.
• M.2, entwickelt für mobile Geräte und Laptops, wird auch in einigen Desktops und Rechenzentren sowie von Hyperscalern verwendet.
• U.2 ist der 2,5-Zoll-Formfaktor, der heute die Mehrheit der NVMe-SSDs ausmacht.

Mit PCIe Gen 4 SSDs beginnt der Übergang von NVMe zu EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor), einem speziellen Speicherformfaktor für Rechenzentren. E1 ist für 1HE konzipiert, wobei Versionen für Laufwerke mit hoher Kapazität, skalierbarer Leistung und Mainstream-Rechnernutzung entwickelt werden. E3, in verschiedenen Längen und Höhen, ist für 2HE-Rechner und -Speicher optimiert.

Verwaltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit

Die NVMe-Verwaltungsschnittstelle (NVMe-MI) wurde auf der Grundlage der SCSI-Enclosure-Services-Verwaltungsfunktionen entwickelt. NVMe-MI bietet In-Band- und Out-of-Band-Verwaltung von NVMe-Geräten und eine Verwaltungskonsole, die mehrere Betriebssysteme unterstützt.

Fazit SAS vs. NVMe

Sowohl SAS als auch NVMe sind leistungsfähige Speichertechnologien für Unternehmen.

SAS ist die ältere der beiden Architekturen und tendenziell auch die günstigere Option. Umgekehrt ist NVMe die bessere Wahl für Benutzer, die die höchstmöglichen Durchsatzraten benötigen.