NVMe: Das Maximum aus der Speichertechnologie herausholen
In diesem Beitrag listen wir die Möglichkeiten auf, die Unternehmen beim Einsatz von NVMe-Speicher haben. Dieser Speicher lässt sich in verschiedene Arten von Netzwerken einbinden.
NVMe-Speicher bietet eine hohe Performance für die Speicherung von Daten. Damit diese Leistung ausgeschöpft werden kann, muss dafür gesorgt werden, dass die Datenträger auch an der richtigen Stelle im Netzwerk positioniert werden. Non-Volatile Memory Express (NVMe) kommt in leistungsstarken Speichersystemen zum Einsatz und erlaubt einen massiven parallelen Zugriff auf die gespeicherten Daten.
Die Datenträger sind im Verhältnis zu SSD und HDDs deutlich teurer. Daher sollten NVMe möglichst da eingesetzt werden, wo die maximale Leistung entfaltet und genutzt werden kann. Der Vorteil von NVMe-Datenträgern offenbart sich zum Beispiel beim Kopieren von zahlreichen Daten, idealerweise im Paralleleinsatz. Bei kleineren Dateien sind NVMe-Medien besonders schnell. Wichtig ist an dieser Stelle aber, dass die restliche Hardware des Computers, vor allem die CPU, mit der Leistung mithalten kann.
NVMe-Speicher und Windows-Netzwerke
In Windows Server 2016/2019 lassen sich in den Storage Spaces drei Storage-Tiers nutzen: NVMe, SSD und HDD. Windows Server 2012 R2 hat für Storage-Tiers in den Speicherpools und Storage Spaces nur zwei Tiers unterstützt. NVMe-Speicher wird zum Zwischenspeichern der Daten verwendet, während die SSD und HDD zur herkömmlichen Datenspeicherung und zur Archivierung dienen. Administratoren können aber auch verschiedene Kombinationen von Storage Tiers mit diesen drei Datenträgertypen erstellen. Dadurch werden die Daten, die Anwender speichern und regelmäßig benötigen auf NVMe-Speichern abgelegt, während weniger häufig verwendete Daten auf den langsameren und günstigeren SSDs und HDDs abgelegt werden. Die Daten werden dadurch effektiv verteilt und stehen immer leistungsstark zur Verfügung ohne, dass auf den NVMe-Datenträger der Speicherplatz verschwendet wird.
Bei der Verwendung des CmdletsEnable-ClusterStorageSpacesDirect erstellt die PowerShell automatisch eine automatisierte Konfiguration, die auf der Hardware aufbaut, die im Storage Space Direct zusammengefasst ist.
Das Cmdlet erstellt dazu zum Beispiel den Storage-Pool sowie die passenden Storage-Tiers, wenn im System SSDs und herkömmliche HDDs integriert sind. In einer solchen Konfiguration wird der NVMe-Teil zum Zwischenspeichern genutzt (Hot Data), während SSDs und HDDs für das Speichern von weniger häufig verwendeten Daten zur Verfügung stehen (Cold Data).
NVMe mit Linux nutzen
Neben Windows und Storage Spaces Direct unterstützt auch Linux den Einsatz von NVMe-Datenträgern. Die modernen Datenträger lassen sich effektiv einbinden, aber kaum kontrollieren. Das hindert allerdings nicht, dass die Medien mit Linux funktionieren.
Allerdings lassen sich die Datenträger noch nicht effektiv genug überwachen. Die Smartmontools können erst ab Version 6.5 NVMe-Datenträger auslesen. Hier ist die Überwachungsschnittstelle für NVMe auch noch in der Beta-Version. Idealerweise sollte mindestens Version 6.5 oder 6.6 der Smartmontools eingesetzt werden.
Da NVMe extrem schnell ist, bieten einige Hersteller mittlerweile auch NVMe-Datenträger an, die den Arbeitsspeicher von Servern erweitern können.
In Linux steht mit NVMe-cli ein Kommandozeilen-Tool zur Verfügung, das speziell für die Steuerung von NVMe-Datenträger zur Verfügung steht. Ein Beispiel-Befehl zum Auslesen der SMART-Protokolle eines NVMe-Datenträgers sieht folgendermaßen aus:
nvme smart-log /dev/nvme0 --output-format=normal
NVMe kann auch Arbeitsspeicher ersetzen
Da NVMe extrem schnell ist, bieten einige Hersteller mittlerweile auch NVMe-Datenträger an, die den Arbeitsspeicher von Servern erweitern können. Ein Beispiel dafür ist Ultrastar DC ME200 Memory Extension Drive von WD. Die Datenträger sind zwar sehr teuer, im Vergleich aber immer noch günstiger als schnelle Speichermodule für Arbeitsspeicher. Natürlich kann eine NVMe keinen Arbeitsspeicher vollständig ersetzen.
Allerdings reicht die Leistung von NVMe für einige Serveranwendungen aus. Ein Beispiel für den Einsatz ist die In-Memory-Datenbank Redis.
Hier sollte beim Einsatz geplant werden, ob die eingesetzten Serveranwendungen unter Umständen von NVMe auch bezüglich des Arbeitsspeichers profitieren können. Allerdings müssen dazu passende Betriebssysteme genutzt werden. WD nennt hier zum Beispiel Red Hat Enterprise Linux, Suse Linux Enterprise Server oder Ubuntu.
Für ausreichend Kühlung sorgen
Wenn NVMe eingesetzt wird, unabhängig davon, ob der Einsatz in Windows- oder Linux-Netzwerken erfolgt, muss dafür gesorgt werden, dass die Datenträger ausreichend gekühlt werden. NVMe-Datenträger können sehr heiß werden. Darunter leiden Leistung und Lebensdauer des Datenträgers. Die Temperatur der Datenträger sollte also immer ausreichend im Blick behalten werden. Viele Hersteller haben die Firmware von NVMe so programmiert, dass diese bei zu hoher Temperatur die Leistung drosseln.
Die richtigen NAND-Zellen nutzen
Beim Erwerb eines NVMe-Speichers sollte auch auf die Basis des Flash-Speichers geachtet werden. Denn hier findet schlussendlich die Datenspeicherung statt. Multi-Level Cell (MLC) oder Triple-Level Cell (TLC) sind die am häufigsten eingesetzten Technologien. TLC sind günstiger, MLC sind allerdings leistungsstärker und leben länger.
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