NVMe over Fabrics (NVMe-oF) ist ein Ansatz für die Speichernetzwerkverwaltung, der den Standard Non-Volatile Memory Express nutzt, um schnelle Datenübertragungen über ganze lokale Netzwerke hinweg zu ermöglichen. Das Verfahren eignet sich besonders für Rechenzentrumsumgebungen, da das von ihm verwendete Nachrichtenmodell der Netzwerkkommunikation die schnelle Übertragung von Daten über größere Entfernungen erlaubt. Dieser Leitfaden erklärt NVMe-oF und die dabei eingesetzten Netzwerkprotokolle sowie die wichtigsten Vorteile und Nachteile.
Was ist NVMe over Fabrics?
NVMe ist eine Speicher- und Übertragungsspezifikation für Solid-State-Laufwerke, die den Datenzugriff und die Reaktionszeiten erheblich beschleunigt. Sie greift über einen Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)-Bus auf Flash-Speicher zu. Dieser unterstützt bis zu 64.000 Befehlswarteschlangen statt der einen Befehlswarteschlange, die herkömmliche mechanische Festplatten und alle Flash-SSDs unterstützen.
NVMe-oF nutzt Netzwerk-Fabrics wie Fibre Channel und Ethernet, um diese Vorteile auf ein Netzwerk auszuweiten und die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen Servern und Geräten zu erhöhen. und Ethernet. Unternehmen können mit NVMe-oF Daten zwischen Servern und Computern in einem lokalen Netzwerk übertragen, selbst wenn sich die Maschinen an unterschiedlichen Standorten befinden. NVMe-oF eignet sich ideal für Umgebungen wie Rechenzentren, die über die erforderliche Netzwerkinfrastruktur verfügen.
Wie funktioniert NVMe-oF?
Anstatt einen PCIe-Bus auf einem einzelnen Gerät zu verwenden, nutzt NVMe-oF Nachrichtentechnologie für die Kommunikation über ein Netzwerk und kann zusammen mit mehreren Netzwerkstandards konfiguriert werden. Hier sind einige der beliebtesten:
- Fibre Channel nutzt Glasfasertechnologie, um Daten zwischen Servern, Computern und entfernten Standorten wie Rechenzentren zu übertragen. Wird NVMe zusammen mit einem Fibre-Channel-Netzwerk eingesetzt, wird dies als NVMe/FC bezeichnet.
- Remote Direct Memory Access (RDMA) ermöglicht die Übertragung zwischen zwei Maschinen, ohne das Betriebssystem zu durchlaufen. Zu den RDMA-Protokollen gehören sowohl Infiniband als auch RDMA over Converged Ethernet (RoCE). Wird NVMe zusammen mit Infiniband eingesetzt, wird dies als NVMe/IB bezeichnet. Nutzt NVMe konvergiertes Ethernet, wird dies als NVMe/RoCE bezeichnet.
- Transmission Control Protocol (TCP) ist ein Standard für die Übertragung von Datenpaketen über ein Netzwerk, typischerweise das Internet. Wird es zusammen mit NVMe konfiguriert, wird dies als NVMe/TCP bezeichnet.
Welche dieser Standards ein Unternehmen verwendet, hängt von seinen bestehenden Netzwerkprotokollen sowie der Rechenzentrumsarchitektur und den Anforderungen ab.
Vorteile von NVMe-oF
NVMe over Fabrics bietet Unternehmen, die die Technologie erfolgreich implementieren können, mehrere Vorteile, darunter eine geringere Abhängigkeit von einzelnen Anbietern, Flexibilität bei der Vernetzung und hohe Datenübertragungsraten.
Flexibilität bei Anbietern und Netzwerken
Da Unternehmen für eine NVMe-Konfiguration unterschiedliche Netzwerkprotokolle und Storage-Arrays auswählen können, ist eine Abhängigkeit von einem einzelnen Anbieter weniger wahrscheinlich. NVMe over Fabrics bietet Unternehmen Flexibilität, wenn sie bei korrekter Konfiguration unterschiedliche Netzwerke und Speicherlösungen unterstützen möchten.
Datenübertragungsgeschwindigkeiten
Aufgrund seines Designs arbeitet NVMe schneller als seine Vorgänger, darunter SAS und SATA. NVMe-oF kann gespeicherte Daten mit Raten verarbeiten, die geschäftskritische Anwendungen unterstützen, und erfüllt Anforderungen der Rechenzentrumsverarbeitung wie den schnellen Abruf von objektgespeicherten Daten.
Parallelität
Aufgrund der großen Warteschlangentiefe von NVMe kann das Protokoll viele Anfragen gleichzeitig verarbeiten. Diese Parallelität ist für Unternehmen mit mehreren speicherintensiven Anwendungen von Vorteil. Für Unternehmen mit weit verteilten lokalen Netzwerken erweitert NVMe over Fabrics diese Parallelität auf das gesamte Netzwerk, statt sie auf einen einzelnen Server zu beschränken, der eine einzelne Anwendung unterstützt.
Alternativen zu NVMe-oF
Da NVMe over Fabrics eine neue Technologie ist, handelt es sich bei den Alternativen hauptsächlich um ältere Speichernetzwerkprotokolle wie iSCSI und ISER, die NVMe nicht unterstützen. Unternehmen entscheiden sich möglicherweise für diese Protokolle statt für NVMe, weil ihre vorhandene Technologie sie unterstützt oder weil ihre IT-Mitarbeiter mit ihnen vertrauter sind.
iSCSI ist ein Netzwerkprotokoll, das SCSI über eine Ethernet-Verbindung nutzbar macht. Der wichtigste Vorteil ist die weite Verbreitung. Speicher- und Netzwerkteams, die mit NVMe over Fabrics nicht vertraut sind, verfügen wahrscheinlich über mehr Erfahrung mit iSCSI. Anders als bei NVMe-oF ist die Technologie für iSCSI in Unternehmen möglicherweise bereits vorhanden. Der größte Nachteil von iSCSI ist die Geschwindigkeit – es ist langsamer als NVMe-oF.
Ebenso ermöglicht der Standard iSCSI Extensions for RDMA, kurz ISER, die Nutzung von RDMA durch iSCSI. Er bietet eine höhere Bandbreite und vermeidet den Overhead herkömmlicher TCP/IP-Prozesse, unterstützt aber wie iSCSI kein NVMe.
Fazit: NVMe over Fabrics
NVMe-oF ist eine Speicher- und Übertragungsspezifikation, die hohe Geschwindigkeiten für ganze Unternehmensnetzwerke statt nur für einzelne Maschinen ermöglicht. Sie ist besonders für Unternehmen mit mehreren geschäftskritischen Anwendungen und hohen Anforderungen an den schnellen Speicherzugriff von Vorteil. Obwohl NVMe-oF eine vielversprechende Technologie ist, muss sie konsistent und zuverlässig implementiert werden. Bevor Unternehmen tatsächlich davon profitieren und ihre vorhandene Speicherinfrastruktur aufwerten können, müssen Speicherteams wissen, wie die Technologie funktioniert und ob sie ihren Anforderungen entspricht.
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