"NVMe takes it all, SCSI has to fall"

Verfasst von Alexander Rübensaal am 24.01.2018 - 12:02

Frei nach Abba pfeifen es mittlerweile die Spatzen von den Dächern: "NVMe takes it all, SCSI has to fall". Hier und da noch übertönt vom Ächzen der in den Vordergrund gezerrten Fuhrwerke.

Gastbeitrag von Alexander Rübensaal, General Manager ABC Systems AG

Nur mit NVMe-Speicherkarten, die direkt mit vier Kanälen an der CPU andocken, lässt sich das Potenzial der Flash-Technologie erschliessen. Bereits mit acht SSD ist die SAS-Schnittstelle gesättigt. So wird das Leistungsvermögen von Flashspeicher auf den Effekt Elektronik versus Mechanik (HDD) reduziert.

NVMe bedeutet nicht nur einen Leistungsschub, sondern auch verringerte Komplexität. Entfällt doch der ganze SAS-Layer mit seinem aufwändigen Unterhalt und Support. Auch wenn jetzt vielfach argumentiert wird, die mit NVMe erreichte Leistung werde gar nicht benötigt (hat man plötzlich Zeit, um zu warten? Oder soll der Mitbewerber vorbeiziehen?), lässt sich der Leistugssprung ja als Bonus zum Gewinn massiv gesteigerter Zuverlässigkeit durch Elektronik und Vereinfachung akzeptieren.

All-NVMe-Server mit 48 Laufwerken auf 2HE sind seit über zwei Jahren auf dem Markt, seit Mitte des letzten Jahres solche mit 20x NVMe auf 1HE. Für ein schnelles 4TB Laufwerk mit neuester Flashtechnologie sind momentan rund CHF 2’500 einzusetzen.

Seit Oktober 2017 sind JBOF (Just a Bunch Of Flash) mit 32x NVMe auf 1HE erhältlich. Diese können maximal 4 Servern einzeln oder gemeinsam über externe PCIe-Adapter zugewiesen werden. Mit Intels neuem "Ruler" NVMe-Format lassen sich in einem ersten Schritt 256 TB Flashspeicher auf 1HE nutzen, bis Ende 2018 wird die Steigerung auf ein Petabyte, ebenfalls auf 1HE, erwartet.

All-NVMe-Server stellen die ideale Plattform für Software Defined Storage dar, vor allem für IBM Spectrum Scale, VMware vSAN oder ZFS. Die standardisierte NVMe-Architektur erlaubt auch den Einsatz von Hardware-RAID-Kontrollern.

Die vielleicht effizienteste Lösung ist Intels VROC Virtual RAID On CPU Implementierung, die über die Subfunktion VMD Volume Management Device der neuen Skylake CPUs RAID 0/1/5/10-Funktionalität für NVMe-Laufwerke zur Verfügung stellt.

Diese vielfältigen Möglichkeiten machen klar, dass NVMe eher über kurz als lang SCSI ersetzt. Leistung, Effizienz und Vereinfachung liegen weit jenseits der Limitationen von SAS/SCSI. Gleichzeitig richtet sich der Scheinwerfer konsequenterweise auf Server-zentrische Speicherkonzepte. Die traditionellen SAN-basierten Speicherinseln verschwinden so schnell im Schatten wie Kunden noch darauf beharren. Kunden, denen seit fast 20 Jahren eingehämmert wurde, ein SAN mit vernetzten Speicherinseln sei die Lösung schlechthin. Dies war so lange zweckmässig, wie Speicher exorbitant teuer war – auch das letzte Byte musste genutzt werden - und bis vor etwa sechs Jahren, als Server mit die PCIe 3.0 Bus ein Vielfaches an Bandbreite im Vergleich zu Storagesystemen bereitstellten. Verständlich, dass im Verkauf lieber auf das akzeptierte SAN-Paradigma gebaut wird, als "Zeit zu verlieren“, um die Vorzüge des unaufhaltsamen Technologiewandels zu erklären.

Für Hochverfügbarkeitskonzepte besteht allerdings weiterhin das Erfordernis, Daten an getrennten Lokationen zu speichern. Dazu dient dann NVMe over Fabric (NVMe oF). Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass ein 100Gbps Link lediglich die Bandbreite von etwa 2.5 NVMe Laufwerken abzudecken vermag. Während das ungebrochene Datenwachstum mehr und mehr den Übergang vom blossen Datenspeichern aufs Daten-Management fordert, so wird er nun mit NVMe unverzichtbar. D. h. bspw., dass nur der heisse Kern der aktiven Daten (rund 20 Prozent) noch synchron gespiegelt wird. Die kalten oder inaktiven Daten werden asynchron repliziert, bzw. auf andere Medien ausgelagert wie günstigen Massenspeicher oder LTFS-Libraries.

Der Wandel ist längst im Gange und lässt sich einfach in Vorteile ummünzen. Übrigens verwalten Notebooks schon seit einiger Zeit ihre SSD über die NVMe-Schnittstelle m.2.

Gastkommentator Alexander Rübensaal, General Manager ABC Systems AG