So profitieren Unternehmen von der NVMe-Speichertechnologie
Mehr Leistung und geringere Latenzzeiten sind nicht die einzigen Vorteile von NVMe-Storage. Zu den weiteren Optionen gehört auch, mehr VMs auf einem physischen Server zuzulassen.
NVMe war zunächst als Host-Controller-Schnittstelle gedacht, die für den schnellen Datentransfer zwischen einem Host-Computer und einer Ziel-SSD über einen PCIe-Bus entwickelt wurde. Das Ziel war es, die Latenzzeit zu verkürzen, die Leistung zu verbessern, parallele I/Os bereitzustellen und vielleicht sogar den Stromverbrauch zu senken, neben anderen NVMe-Speichervorteilen. Aber die Technologie hat sich zu viel mehr entwickelt.
Die NVMe-Speichertechnologie ist heute im Unternehmen alltäglich. Die meisten der großen Anbieter und eine Handvoll Start-ups verkaufen NVMe-Flash-Speicher-Arrays. Bis 2021, so prognostiziert IDC, wird NVMe-basierter Speicher mehr als die Hälfte des Umsatzes durch den Verkauf von primärem externen Speicher generieren.
Aber es hat einige Zeit gedauert, bis sich die Technologie etabliert hat. Noch Ende 2018 sagten Branchenexperten, dass die meisten Unternehmen keine Umstellung auf NVMe-Flash-Speicher vornehmen müssten. Aber das ändert sich, da Unternehmen schnelleren und effizienteren Speicher für KI- und andere Anwendungen benötigen, und die gesamte Bandbreite der NVMe- und NVMe over Fabric-Funktionen ist verfügbar. Die meisten großen Storage-Anbieter haben NVMe-Laufwerke in ihren All-Flash-Arrays eingesetzt und bieten nun die Möglichkeit, auf NVMe over Fabrics zu erweitern.
Was folgt, ist ein Blick auf fünf NVMe Speichervorteile, die Sie bei der Planung der Zukunft der Technologie in Ihrem Unternehmen berücksichtigen sollten.
Der Markt für NVMe-SSDs soll sich bis 2021 mehr als verdreifachen.
1. Der Vorteil der Netzwerkstruktur
NVMe ist mehr als eine leistungsstarke Host-Controller-Schnittstelle für direkt angeschlossene SSDs. Es hat sich zu einer Speicherarchitektur entwickelt, die alles abdeckt, von kleinen Client-SSDs bis hin zu einem Cloud-SSD-Pool. Und mit dem Aufkommen von NVMe over Fabrics (NVMe-oF) können Unternehmen gängige Storage Fabrics verwenden, um die Vorteile des NVMe-Storage auf ihre IT-Infrastrukturen zu übertragen.
NVMe-oF unterstützt die Protokolle Fibre Channel, RDMA und TCP/IP. Die Hinzufügung von NVMe over TCP im Jahr 2018 war für Unternehmen besonders hilfreich, da NVMe über Standard-Ethernet-Netzwerke mit Standard-Ethernet-Schnittstellen genutzt werden kann, ohne dass eine Neukonfiguration oder zusätzliche Ausrüstung erforderlich ist.
NVMe-oF hat sich in Unternehmen noch nicht durchgesetzt, auch weil die Anbieter nur langsam Frontend NVMe-oF-Unterstützung zu ihren Arrays hinzugefügt haben. Das wird sich in naher Zukunft wahrscheinlich ändern.
NVMe fasst im Unternehmen Fuß, auch wegen des zunehmenden Einsatzes von Künstlicher Intelligenz (KI). NVMe kann die Speicherleistung bereitstellen, die KI-Anwendungen benötigen, und zwar viel effizienter als langsamerer, SCSI-basierter Speicher.
Bei den heutigen KI- und ML-Anwendungen (Machine Learning) dreht sich alles um Geschwindigkeit und schnellere Verarbeitung von Daten als in der Vergangenheit. Sie verlassen sich auch auf viel größere Datensätze, insbesondere um intelligente Systemalgorithmen zu trainieren. KI- und ML-Tools können das Scannen von Millionen und sogar Milliarden kleiner Dateien erfordern. NVMe bietet die Bandbreite und geringe Latenz, die diese anspruchsvollen Workloads benötigen, und ist somit eine gängige Option für KI-Speicher.
NVMe kann dies tun, weil sein Befehlssatz weniger als die Hälfte der Anzahl von CPU-Anweisungen benötigt, um eine I/O-Anforderung zu verarbeiten, als SCSI- und ATA-Befehlssätze. NVMe unterstützt 64.000 Befehle in einer Nachrichtenwarteschlange (Message Queue) und bis zu 64.000 Warteschlangen (Queues). Ein SAS-Gerät hingegen unterstützt nur bis zu 256 Befehle pro Warteschlange und SATA unterstützt bis zu 32 Befehle.
Eine weitere Möglichkeit, wie Unternehmen von NVMe-Storage profitieren können, ist die Aktivierung von mehr virtuellen Maschinen (VMs) auf einem physischen Server. Virtuelle Systeme mit hohen VM-zu-Physisch-Server-Verhältnissen weisen erhebliche I/O-Lasten auf.
NVMe-oF wird schließlich Latenz-Probleme im Zusammenhang mit dem Speicher-Netzwerk beseitigen und die Software als Haupt-Verantwortlichen für Latenzzeiten belassen.
NVMe und NVMe-oF können die I/O-Funktionen bereitstellen, die für die Erfüllung dieser Anforderungen erforderlich sind. Und da die Anbieter die im Folgenden beschriebenen Probleme mit der Latenzzeit der Speichersoftware angehen, wird eine noch höhere Dichte an VMs pro physischem Server möglich sein.
4. Aufdecken anderer Schwachstellen
NVMe tut noch eine weitere Sache für die Infrastruktur, die vielleicht kein unmittelbarer Nutzen für die Unternehmen ist, sich aber in Zukunft als solche erweisen könnte. Durch die Eliminierung der Latenzzeit von Speichermedien werden die Latenzprobleme in anderen Teilen der Speicherarchitektur, insbesondere in der Speichersoftware, deutlich.
Enterprise Storage-Systeme bestehen aus Medien, dem Netzwerk und der Storage-Software, von denen jedes zu Latenzproblemen beitragen kann. Da der NVMe-Flash-Speicher jedoch die Medienlatenzzeit eliminiert, werden Probleme im Zusammenhang mit anderen Teilen der Speicherarchitektur deutlich sichtbarer. Dies wird durch die Tatsache deutlich, dass die meisten Speichersysteme heute nur einen Bruchteil der gesamten Rohleistung der von ihnen verwendeten NVMe-Laufwerke liefern können.
NVMe-oF wird schließlich Latenzprobleme im Zusammenhang mit dem Speichernetzwerk beseitigen und die Software als Hauptverantwortlichen für Latenzzeiten belassen. George Crump bietet verschiedene mögliche Workarounds für die Behandlung von Latenzzeiten bei Speichersoftware an, aber er erkennt an, dass keiner von ihnen perfekt ist. Crump schlägt vor, die Speichersoftware hochgradig zu parallelisieren und die Speicheralgorithmen neu zu schreiben, um die hohe Kernanzahl der heutigen CPUs und die geringe Latenzzeit der Speichermedien zu nutzen. Beide Schritte könnten für die gesamte Unternehmensinfrastruktur von Vorteil sein.
5. Überdenken von Memory und Speicher
Ein letzter Vorteil des NVMe-Speichers liegt darin, dass die Technologie die Sichtweise der IT-Manager auf Speicher und Memory grundlegend verändert hat. Anstatt den Speicher als einen Ort zu betrachten, an dem Daten über einen längeren Zeitraum aufbewahrt werden, verwandelt NVMe den Speicher in eine Erweiterung des Memorys im Rechenzentrum, wodurch zusätzliche Schritte und Ineffizienzen vermieden werden.
