Die Vorteile von NVMe für Unternehmen

Warum NVMe in Rechenzentren wichtig ist

Die Speicherprotokolle verbessern sich, da Unternehmen in eine kontinuierliche digitale Transformation investieren, die in der datenlastigen Unternehmensumgebung stattfindet. Bisher war SATA (unterstützt SSD und rotierende Festplatten) das vorherrschende Protokoll, aber mit dem Aufkommen des nichtflüchtigen Expressspeichers verlagert sich der Schwerpunkt auf eine neue Art von Technologie.

Das neue Speicherprotokoll, bekannt als NVMe, ermöglicht es Rechenzentren und Unternehmen, die Vorteile von Hochleistungs-Flashspeichern voll auszuschöpfen. Da die SATA-Schnittstelle für Festplattenlaufwerke entwickelt wurde, weist sie im Hinblick auf ihre Effizienz in Verbindung mit Flashspeicher-basierten SSDs viele Nachteile auf. Während das SATA-Protokoll sowohl auf SSDs als auch auf HDDs verfügbar ist, ist NVMe speziell für SSDs konzipiert. Infolgedessen ist der Leistungsunterschied zwischen SATA und NVMe beeindruckend.

Abb. 1 oben zeigt IOPS und Bandbreitenunterschiede zwischen SATA und NVMe

SATA III bietet Geschwindigkeiten von bis zu 600MB/s, ist aber nicht in der Lage, diese Leistung dauerhaft aufrechtzuerhalten. SATA-basierte SSDs eignen sich für einige Arbeitslasten in Rechenzentren, da es viele ältere Server in diesem Bereich gibt, die nur SATA/SAS-SSDs unterstützen, aber sie werden irgendwann ihre Leistungsgrenzen erreicht haben.

Durch die gleichzeitige Aktivierung zahlreicher E/A-Operationen ermöglicht NVMe die Mehrkern-Verarbeitung, die Unternehmen benötigen, um beim effizienten Zugreifen, Handhaben und Verarbeiten von Daten in Unternehmensumgebungen wettbewerbsfähig zu sein. Diese QoS (Quality of Service) bietet eine außergewöhnliche Ausgewogenheit bei konsistenter E/A-Bereitstellung und hoher IOPS-Leistung beim Lesen und Schreiben zum Verwalten einer Vielzahl von Workloads.

Warum NVMe wählen statt SATA?

Zu den Vorteilen eines Umstiegs auf NVMe gehören höhere Geschwindigkeiten und mehrere gleichzeitige Datenströme, die die CPU- und GPU-Auslastungsmöglichkeiten voll ausnutzen. NVMe unterstützt außerdem mehrere Formfaktoren einschließlich M.2-, U.2- und EDSFF-Verbindungen, wodurch es für viele Speicherplattformen von Servern bis All-Flash-Arrays vielseitig einsetzbar ist.

NVMe ermöglicht die Aufteilung und Rationalisierung von Daten, damit diese gleichzeitig geschrieben werden können. Zusätzlich ermöglicht NVMe die sechsfache Bandbreite, eine dreifache Latenzverbesserung, Mehrkern-Unterstützung und 4K-Effizienz. Darüber hinaus umfasst NVMe mehrere Befehle für die Kommunikation mit NVMe SSDs. Dies führt zu schnelleren Schnittstellen und optimierten Routinen für das Schreiben von Daten auf SSDs.

Unternehmen und Organisationen investieren viel in die Erstellung, Bearbeitung, Analyse und Speicherung von Daten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die neuen PCIe und NVMe Protokolle verbessern die effiziente Speicherung, Verwaltung und den Zugriff auf Daten ohne Leistungseinbußen um ein Vielfaches, indem sie Engpässe und Einschränkungen beseitigen, die in älteren Protokollen zu finden waren.

Es ist auch wichtig, dass NVMe SSDs für Unternehmen QoS-Verbesserungen im Firmware- und Hardware-Design aufweisen. Eine NVMe SSD mit guter QoS sorgt für eine vorhersehbare E/A- und Latenzbereitstellung, auf die sich eine Anwendung stützen kann, um die gewünschte Leistung für Entwickler bis hin zur Endbenutzeroberfläche zu liefern. NVMe ist führend in der Speichertechnologie und verändert die Art und Weise, wie Unternehmen mit Daten arbeiten, zum Besseren.

NVMe Leistung in Unternehmen

Die Leistungssteigerung von NVMe kommt latenzempfindlichen Arbeitslasten und anderen Bereichen wie der Analyse großer Datenmengen in Echtzeit oder Datenbankumgebungen mit hoher Arbeitslast zugute. Das NVMe Protokoll nutzt parallele Datenpfade mit geringer Latenz, die den Prozessorarchitekturen des Industriestandards entsprechen. Dies bietet im Vergleich zu älteren SATA-Protokollen eine deutlich höhere Leistung und geringere Latenzen. Es beschleunigt bestehende Anwendungen, die eine höhere Geschwindigkeit erfordern, und ermöglicht gleichzeitig neue Anwendungen und Funktionen für die Echtzeitverarbeitung von Arbeitslasten im Rechenzentrum und an der Edge.

Hochleistung, über 3GB/s
Vorhersagbare niedrige Latenzzeiten und hohe E/A-Konsistenz
Reduzierte Latenzzeiten auf Anwendungsebene

Abb. 2 oben zeigt den Latenzunterschied zwischen SATA und NVMe

Branchen wie das Gesundheitswesen, das Finanzwesen und die Telekommunikation sind alle auf extrem schnelle Computer mit hoher Leistung und niedrigen Latenzzeiten angewiesen. Unternehmen im Gesundheitswesen und in der Telekommunikationsbranche nutzen NVMe Geschwindigkeiten für schnelle und komplexe Arbeitslasten, da Wartezeiten des Prozessors beim Lesen von Daten aus dem Speicher nahezu eliminiert werden. Finanzunternehmen nutzen NVMe als zusätzlichen Speicher, um hohe Transaktionsmengen zu beschleunigen.

Datenbanken für Online-Transaktionsprozesse (OLTP) und große Datenbestände profitieren ebenfalls von Hochleistung-Lesevorgängen. In Datenbanken können Unternehmen den SSD-Cache zum Anheften von Daten, Metadaten und Indizes verwenden, ohne die Lesegeschwindigkeit zu verlangsamen. Dadurch wird die Abfragegeschwindigkeit verbessert, wodurch letztlich die Datenbankleistung erhöht wird. Business-Analysten können mit schnell zugänglichen Daten Entscheidungen in Echtzeit treffen, da große datenintensive Arbeitslasten nicht mehr durch Engpässe behindert werden. NVMe ist nicht nur auf eine bestimmte Art von Arbeitslast beschränkt, denn es verbessert die Leistung auch für andere Anwendungen.

Abb. 3 oben zeigt OLTP-Tests

Mit NVMe können Administratoren virtualisierte Umgebungen optimieren, da sie die Anzahl der virtuellen Maschinen erhöhen können, die das virtuelle Netzwerk unterstützen kann. Normalerweise müssen virtuelle Umgebungen das Netzwerk nach Arbeitslast, Latenz oder IOPS partitionieren. Dies kann zu hohen Kosten und einem erhöhten Arbeitsaufwand für das Management führen. NVMe wurde gezielt für die Verwaltung von Clustern und optimierter Leistung über Arbeitslasten hinweg entwickelt, wodurch virtuelle Umgebungen die Netzwerkgeschwindigkeit und -leistung steigern kann, ohne dass komplexe Partitionen nötig sind.

Warum zu NVMe wechseln?

Mit dem Aufkommen großer Datenmengen benötigen Unternehmenssysteme neue Lösungen, um den Anforderungen und Herausforderungen dieser neuen Datenmengen gerecht zu werden. Selbst hochleistungsfähige SSDs, die mit älteren Protokollen gekoppelt sind, können angesichts großer Datenmengen eine geringere Leistung, höhere Latenzzeiten und eine schlechte QoS (Quality of Service) aufweisen.

Die neue NVMe Technologie hilft, Engpässe zu vermeiden, ermöglicht die volle Ausnutzung aller CPU- und GPU-Kerne, bietet traditionelle Scale-up-Datenbankanwendungen zusammen mit neu entstehenden Edge-Computing-Architekturen, die skaliert werden müssen, um neuen Anforderungen gerecht zu werden.

NVMe wurde für hochleistungsfähige und nichtflüchtige Speichermedien entwickelt und ist das einzige Protokoll, das den Anforderungen großer Datenmengen gerecht wird und für datenlastige Unternehmensumgebungen einschließlich Cloud-Speicher und Edge-Computing-Ökosysteme geeignet ist. Das Protokoll ist wegweisend darin, Unternehmen zu helfen, Daten effizienter zu speichern, zu verwalten und auf sie zuzugreifen und gleichzeitig Leistung, Zuverlässigkeit und Konsistenz zu steigern.

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