Via NVMe-Schnittstelle den Storage-Turbo zünden

Artikel in ICT kommunikation 3.8.2015

Die SAS- und SATA-Schnittstelle optimieren die Nutzung rotierender Disks. Nicht jedoch die auf Flash Technologie beruhenden SSD. So zeigt sich zunehmend, dass sich SAS und SATA als zu langsam erweisen, um das Potenzial der Flash Technologie ausschöpfen zu können.

 

ABC Klassifizierung Storage-Konzepte

 

Dass SSD dennoch fast ausschliesslich mit SAS- und SATA-Interface verbaut werden, hat mehrere Gründe. Die Schnittstellen sind eingeführt, kostengünstig und liegen weit verbreitet vor. Die Flash Technologie lässt sich daher mit diesen Interfaces sofort ummünzen, wie z.B. im Volumenmarkt der PCs und Notebooks. Im Enterprisebereich lassen sich die klassischen Storage Systeme nochmals "beschleunigen", allerdings nur bis zur Leistungsgrenze der RAID-Controller – nicht jedoch der SSD! Da SSD schneller als Disks sind, resultiert ein Leistungszuwachs. Allerdings aus Sicht der Flash Technologie nur auf halbem Weg. So kann lauwarm gegenüber kalt schon als bahnbrechende Verbesserung empfunden werden. Flash-Technologie jedoch heiss, bzw. mit vollem Potenzial zu nutzen, bleibt den herkömmlichen RAID-Arrays Schnittstellen-bedingt vorenthalten. Dementsprechend bleibt dessen Anwendern das wahre Leistungsspektrum ausser Sichtweite im Verborgenen.

  • SAS/SATA SSD - Wie ein Flugzeug, das nicht abhebt

SSD mit SAS- oder SATA-Schnittstelle einzusetzen ist, wie mit dem Flieger auf dem Boden rumkurven. Er ist zwar schneller als andere Bodengefährte (HDD), solange er aber nicht abhebt bleibt sein Potenzial im wahrsten Sinne auf der Strecke. Erst wenn Flash-Technologie direkt über den PCIe 3.0 Bus genutzt wird, vermag sie abzuheben. Ihr Potenzial macht sie dann zum Überflieger. Dieser heisse Einsatz über den breiten PCIe-Hals, der auch zu schlucken vermag, ist rasch mehr als 7-mal heisser als die lauwarme Verwendung in einem traditionellen RAID-Array via SAS-Interface.

 

 

  • Übergang zu SDS Software Defined Storage notwendig

Um allerdings voll von SSD zu profitieren, ist der Übergang auf Software Defined Storage SDS unverzichtbar. SDS baut auf x86-Standardserver mit bspw. 7 PCIe 3.0 Steckplätzen oder 64GB/s Bandbreite – und bietet so ein Vielfaches an Leistung zum Bruchteil der Kosten.

Die Enterprise PCIe SSD erlaubt die angemessene Nutzung der Flash-Technologie. Auch wenn sie keinen Headcrash mit Datenverlust wie bei den Disks kennt (denn auch im nicht mehr beschreibbaren Zustand behält sie ihre Daten) bleibt ein Wermutstropfen, nämlich die Hot-swap-Fähigkeit.

  • NVMe - Hotswap-fähige PCIe-Schnittstelle

Abhilfe schafft nun NVMe – Non Volatile Memory Express – als neue, von Intel ins Leben gerufene Schnittstelle. NVMe ist ein Host Controller Interface mit Hot-swap-Fähigkeit. So lässt sich eine PCIe SSD in einem 2.5‘‘ Standard-Diskeinschub unterbringen. Ohne Umwege kann sie exklusiv rund 4GB/s Bandbreite des PCIe-Bus für sich allein nutzen. – Der RAID-Controller hingegen stutzt zunächst die SSD auf seine eigene Leistungsgrenze zurück, unter der die rotierenden Disks verweilen. Zudem müssen sich SSD die SAS-Bandbreite mit anderen Laufwerken teilen.

Mit SSD über NVMe statt SAS lässt sich der Durchsatz um das 5-7-Fache steigern. Der direkte Verkehr über PCIe reduziert zudem signfikant die Latenz, verursacht durch den sonst notwendigen Registerzugriff.

Supermicro liefert im vierten Quartal einen ersten 2HE-Server mit 24x NVMe 2.5“ Hot-swap-Einschüben. Von OCZ Toshiba wird bis dann die 6.4TB 2.5‘‘ NVMe PCIe SSD verfügbar sein. Somit werden dann 128TB PCIe Hot-swap zur Verfügung stehen. Die Kapazität wird weiter steigen, die Preise weiter sinken. Die Speicher-Plattform der nächsten Generation erhält somit eine klare Kontur.

Klar wird aber auch, dass herkömmliche, proprietäre RAID-Arrays die PCIe-Implementation nicht umsetzen können. Zudem stehen sie nebst dem Leistungs- auch im Preisvergleich zu x86-Servern auf verlorenem Posten. Die Nutzung der NVMe-basierten Speicherplattform führt allerdings ausschliesslich über Software Defined Storage SDS, indem genau wie bei der Server-Virtualisierung die Intelligenz von proprietärer Hardware losgelöst genutzt wird.

Während die Server-Virtualisierung nicht mehr wegzudenken ist, wird SDS heute sogar noch in vielen Ausschreibungen verbannt. Wer jedoch die Flugangst vor den seit Jahren bereits erfolgreich im Einsatz stehenden SDS-Lösungen ablegt, wird mehr als reichlich belohnt. Vor allem mit einer Einfachheit, die heute in der IT kaum mehr vorstellbar scheint. Sie führt konsequenterweise zu geringeren Kosten – auch dank trivialem Support. Sie schafft mehr Flexibilität und Effizienz. Auf Abruf stehen Funktionen bereit, die sich just-in-Time nach Bedarf aktivieren lassen, ohne die darunterliegende Hardware austauschen oder verändern, bzw. überhaupt berühren zu müssen.

03.08.2015 / ictk

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