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Echte Vorteile aus NVMe erzielen

Um von den Geschwindigkeitsvorteilen von NVMe zu profitieren, sollten Sie sich an ein Redesign Ihres Rechenzentrums mit Konsolidierung und Quality of Service machen.

Non-Volatile Memory Express (NVMe) ist ein neuer Standard, der für Flash-Laufwerke und Storage Class Memory ausgelegt ist.

Allmählich unterstützen auch All-Flash-Arrays NVMe und die Hersteller ersetzen die bisherigen SAS-Laufwerke durch NVMe-Medien.

Allerdings boten bereits die SAS-Geräte in den meisten Rechenzentren mehr Performance, als eigentlich benötigt wird. Um die Vorteile von NVMe wirklich zu nutzen, ist ein Redesign der Rechenzentren und die Einführung von neuen Techniken wie Quality of Service erforderlich.

Der Hauptvorteil von NVMe ist nicht unbedingt die reine Geschwindigkeit. NVMe ist eine Schnittstelle und ein Protokoll. Das eigentliche Flash-Laufwerk bleibt das gleiche wie bei einer Anbindung mit SAS. NVMe bietet eine Reduzierung der Latenz. Zudem ermöglicht NVMe wesentlich mehr Command Queues als SCSI und mehr Befehle pro Queue.

Im Nettoeffekt ergibt es sich so, dass NVMe mehr und unterschiedlichere Workloads abarbeiten kann.

Das Design für NVMe

Datenbanken wie Oracle und Microsoft SQL sind ideal für NVMe geeignet, weil dort Hunderte von Benutzern die Daten gleichzeitig lesen und schreiben. NVMe erlaubt diesen Anwendungen eine größere Skalierung bei der Zahl der Nutzer und der Datenmenge ohne Austausch der Hardwareserver und der Softwarelizenzierung. Damit ist es der Datenbank möglich, mehr Leistung mit derselben Software und Hardware zu erzielen. Das Problem liegt darin, dass nur wenige Unternehmen eine solche Erweiterung benötigen.

Um wirkliche Vorteile zu erzielen, müssen sich Firmen nach anderen Einsatzbereichen umsehen, wo höhere Leistung echten Mehrwert bringt. Dabei sind virtuelle Workloads ein guter Startpunkt.

Die meisten virtuellen Umgebungen haben nur relativ wenige virtuelle Maschinen (VMs) im Verhältnis zu den physischen Servern, obwohl die CPU eigentlich mehr unterstützen könnte.

Früher stand die Befürchtung im Raum, dass zu viele virtuelle Maschinen für Flaschenhälse im Netzwerk oder Storage führen könnten. Das Problem wurde durch schnellere und bessere Netzwerke reduziert. Mit NVMe-Flash können All-Flash-Arrays eine Vielzahl von I/O-Abfragen einer großen Menge an VMs problemlos abarbeiten.

Wenn Sie ein NVMe-System anschaffen, sollten Sie so viele Workloads wie möglich darauf konsolidieren, einschließlich mehrerer Datenbanken, Hypervisors sowie anderer moderner Workloads wie Big-Data-Analyse und Container-Umgebungen.

Die Risiken der Konsolidierung im Griff

Mit NVMe kann Storage bis in bisher für unmöglich gehaltene Bereiche skalieren. Allerdings gibt es wie bei jeder Konsolidierung Risiken. Beispielweise können zu viele Workloads auf einem System zum Problem werden. Dieses Problem löst sich durch hochverfügbare Systeme mit hoher Qualität umschiffen.    

Bedeutsamer ist der Umgang mit Belastungsspitzen. Eine Konsolidierung in der Größenordnung, die NVMe ermöglicht, kann dazu führen, dass bei zwei oder mehr Anwendungen die I/O-Belastung gleichzeitig ansteigt und damit möglicherweise Netzwerk und Storage lahmlegt. Es kann sein, dass ein NVMe-System dies aushält, aber Administratoren sollten sich der Problemstellung bewusst sein und entsprechende Vorkehrungen treffen, um selbst leichte Performanceverluste zu vermeiden.

Dafür sollten Sie auf Quality of Service (QoS) in Netzwerk und Storage setzen. Hersteller setzen QoS auf verschiedene Arten ein. Einige verwenden Mechanismen zur Priorisierung, die sicherstellen, dass höherwertige Anwendungen bevorzugt Ressourcen erhalten.

Andere weisen bestimmten Anwendungen eine jederzeit verfügbare Menge an IOPS zu. Damit kann von einem Thick Provisioning der I/O-Kapazität die Rede sein.

Einige Systeme setzen Minimal- und Maximalgrenzen, um sicherzustellen, dass Anwendungen jederzeit problemlos funktionieren.

Es hängt von Ihrem Unternehmen ab, welche Art des QoS am besten für Sie geeignet ist. Meistens wird eine einfache Priorisierung ausreichen, aber in einigen Fällen sind feste Garantien für die Erfüllung von Service Level Agreements erforderlich.

Ein großer Vorteil von NVMe ist die bessere Parallelisierung. Dadurch kann ein Storage-System mehr Workloads unterschiedlicher Typen unterstützen.

Um von diesem Vorteil zu profitieren, müssen Sie sich an die Konsolidierung der Workloads machen. Diese Workloads können dann mehr Nutzer pro Datenbank und mehr VMs pro physischem Host unterstützen.

Der Nettoeffekt sind weniger physische Server bei gleichzeitig besseren Fähigkeiten der Anwendungen.          

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Artikel wurde zuletzt im April 2018 aktualisiert

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