Mit NVMe startet Flash richtig durch

Bei den Lobliedern auf die Digitalisierung wird ein Aspekt häufig vernachlässigt: Soviel auch digitalisiert wird, eines bleibt – alle Daten müssen irgendwo gespeichert werden. Dafür braucht man Speichersysteme, also Hardware. Beim Storage für die elektronische Welt dreht sich alles um zwei Faktoren, nämlich um Kapazität und um Performance. Hier bietet derzeit Flash-Speicher die grössten Vorteile. Doch bislang setzen Unternehmen Flash-Medien erst allmählich auf breiter Front ein – je nach Anwendungen und der Rangordnung, die sie in den Speicher-Schichten (Tiering) einnehmen, und je nachdem welche Resultate ihre Kalkulation in Sachen Performance, Kapazität und Kosten im Einzelfall ergibt.

Das amerikanische Start-up Mangstor, das sich auf neue Speichertechnologien für den Datentransport spezialisiert hat und vergangenes Jahr mit einem ersten Produkt an den Markt gegangen ist, hat aufseiten der Kunden eine mittlerweile weit verbreitete «All Flash Segmentation» ausgemacht: All-Flash-Arrays (AFAs) werden demnach vor allem bei Tier 0 eingesetzt, dem Ort für absolute Performance mit extremem I/O-Durchsatz, geringen Latenzen (also Verzögerungen bei der Datenübertragung) sowie mit teilweiser Virtualisierung von Enterprise-Anwendungen mit hohen Leistungs­anforderungen.

Auch die nachgelagerte Speicherschicht Tier 1 mit geringeren Performance-Anforderungen basiert heute oft schon auf All-Flash-Systemen (als Arrays mit unterschiedlich performanten SSDs) oder auf Hybrid-Flash-Arrays (mit SSDs und traditionellen Festplatten in einem gemeinsamen System). Reine Festplatten-Arrays geraten immer mehr ins Hintertreffen und werden nach Ansicht von Marktbeobachtern langsam aussterben – nicht zuletzt getrieben vom Preisverfall der Flash-Medien.

Neben den eigentlichen Speicherträgern spielen die eingesetzten Netzwerkprotokolle und Schnittstellen eine entscheidende Rolle, wenn es um grössere Leistungssteigerungen geht. Waren es in der Vergangenheit iSCSI, Fibre Channel oder InfiniBand, die von Unternehmen eingesetzt wurden, gibt es seit einiger Zeit ein Zauberwort, das immer öfter die Diskussion bestimmt: Non-Volatile Memory (nicht flüchtiger Speicher) in seiner Ausprägung Express, kurz NVMe.

Non-Volatile Memory Express bezeichnet ein treiberunabhängiges Protokoll mit direkter PCIe-Anbindung für die Schnittstellenkommunikation zu SSD-Speichervolumen. Indem es den Flaschenhals zwischen Storage-CPU und Flash-Speicher beseitigt, ermöglicht NVMe, das Leistungspoten­zial von Flash voll auszuschöpfen.

Verabschiedet wurde der Standard bereits 2011. Bis zu den ersten Produkten hat es allerdings etwas gedauert. Vorreiter war Intel – und zwar ungewöhnlicherweise im Consumer-Markt. Im April 2015 brachte Intel die erste NVMe-SSD für private Anwender heraus. Zum Einsatz kommt sie etwa in den aktuellen Mac-Books. Inzwischen gibt es aber auch immer mehr Produkte für den Enterprise-Markt. Sie haben eine neue Runde in der Entwicklung fortgeschrittener Speichertechnologien eingeläutet.

Doch was macht NVMe so besonders? Um das zu verstehen, muss man etwas tiefer in die Abfolge der Speichertechnologien und ihre technologischen Hintergründe einsteigen.