Welche Technik ist weder wirtschaftlich noch trivial? SAS oder NVMe? Das ist hier die Frage

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Sicherheit, Stabilität, Skalierbarkeit sowie einfache Verwaltung stehen ganz oben auf der Prioritätenliste eines jeden Speicherarchitekten, wenn es darum geht, Technik auszuwählen, die ein individuelles Ökosystem unterstützt und dabei den heutigen geschäftlichen Herausforderungen gerecht wird.

Da beständig neue Techniken auf den Markt kommen, müssen viele Variablen abgewogen und bewertet werden, bevor man sich zum Kauf entschließt. Ein Beispiel dafür ist NVMe (Non-Volatile Memory Express), ein Protokoll, das für Solid State Drives (SSDs) entwickelt wurde. SSDs bieten eine deutlich höhere IOPS als andere Speichermedien und werden in verschiedenen Branchen als Primärspeicher eingesetzt. Die Kommerzialisierung von NAND-Flash hat zu einem erheblichen Preisrückgang geführt, wobei SSDs mit kleinerer Kapazität mit Festplattenlaufwerken (HDDs) um Marktanteile konkurrieren.

Die beiden Hauptprotokolle, die SSDs unterstützen, sind SAS und NVMe. Wie also sollten IT-Architekten diese Technologien bewerten und in ihre jeweiligen Rechenzentren integrieren? In diesem Artikel werden sowohl SAS- als auch NVMe-Protokolle untersucht, ihre wichtigsten Merkmale, Vor- und Nachteile bewertet sowie die Rolle von SAS und NVMe im Rechenzentrum von heute, morgen und auch übermorgen erörtert.

NVMe

NVMe wurde gezielt für die einzigartigen Eigenschaften von SSDs entwickelt, um die Leistung zu optimieren. NVMe-SSDs können Durchsatzraten von bis zu 32 Gigabyte pro Sekunde (GB/s) aufweisen; einige erzielen sogar 10 Millionen IOPS. Die derzeitigen Einschränkungen bei der Hardware sowie der Anwendungsinfrastruktur machen es jedoch schwierig, dieses Leistungsniveau kostengünstig zu erreichen.

Die Preise für NVMe-SSDs können mehr als zehnmal so hoch pro GB sein wie für herkömmliche HDDs. Daher sind die für den Kauf von NVMe-All-Flash-Arrays erforderlichen Investitionen nach wie vor extrem hoch. Es wird auch noch einige Jahre dauern, bis kostengünstigere Lösungen verfügbar sind.

Darüber hinaus befinden sich Management-Tools wie die NVMe Management Interface (NVMe-MI)-Spezifikation noch in der Entwicklung und sind noch nicht weit verbreitet. Die Low-Overhead-NVMe-Technologie sieht jedoch sehr vielversprechend für künftige großflächige Implementierungen aus, aber es sind bewährte, zuverlässige und effektive Technologien, die IT-Teams heute benötigen.

SAS

SAS ist ein universelles Kommunikationsprotokoll für HDDs, SSDs, Tape und andere Speichermedien und bietet eine sehr hohe Leistung: Ein einzelner SAS-Port kann eine Spitzengeschwindigkeit von 2,4 GB/s und Millionen von IOPS erreichen.

Das SAS-Protokoll kann auf eine 30-jährige Geschichte zurückblicken und wird in den kommenden Jahren eine noch höhere Leistung bieten, um die steigenden Anforderungen der Rechenzentren von morgen zu erfüllen. So wird das kommende 24-Gb/s-SAS den Anwendern die Möglichkeit geben, auf hochleistungsfähigen 24-Gb/s-Speicher zu skalieren, ohne dass größere Änderungen an der aktuellen Infrastruktur erforderlich sind, die mit dem heutigen 12-Gb/s-Speicher aufgebaut wurde.

Die SAS-Roadmap wird fortgesetzt, wobei 48 GB/s SAS bereits für 2025 erwartet wird. Mit niedrigeren Kosten pro GB als bei NVMe bieten SAS-Architekturen kosteneffiziente Leistung, insbesondere bei SSDs und HDDs mit höherer Kapazität.

SAS gegenüber NVMe

Das Marktforschungs- und Beratungsunternehmen IDC schätzt, dass SAS derzeit in über 70 Prozent der Speicherlaufwerke von Unternehmen zu finden ist und erwartet, dass es bis 2022 mehr als 85 Prozent der Speicherkapazität von Unternehmen ausmachen wird. Die meisten Rechenzentren hängen heute von SCSI-basierter Technologie ab, wobei SCSI der zugrunde liegende Befehlssatz hinter SAS ist.

Die Entscheidung, auf ein völlig anderes E/A-Protokoll wie etwa NVMe umzusteigen, erfordert ein umfangreiches Upgrade, das nicht nur Änderungen an den Verwaltungsschnittstellen und -Tools, sondern auch an der Architektur, den Controllern, den NVMe-gestützten Servern sowie der Datensicherung (um nur einige Punkte zu nennen) mit sich bringen würde. So verlockend die Leistungsversprechen von NVMe auch sein mögen, der Wechsel ist weder wirtschaftlich noch betrieblich trivial.

Darüber hinaus müssen die Kapazitätsanforderungen berücksichtigt werden. HDDs bieten eine zwei- bis zehnmal höhere Kapazität als SSDs, so dass SSD-Speicher nur einen kleinen Prozentsatz des gesamten Datenvolumens eines typischen Rechenzentrums unterstützen können.

Der Kapazitätsvorteil von HDDs schlägt sich auch in erheblichen Kosteneinsparungen nieder. Bei reinen HDD-Umgebungen und gemischten Umgebungen ist SAS die Schnittstelle der Wahl.

Darüber hinaus ermöglichen SAS-Expander eine kosteneffiziente und unkomplizierte Skalierung, während NVMe eine Switch-basierte Skalierung verwendet, die zusätzliche Kosten und Komplexität verursacht, um eine höhere Leistung zu erzielen. Dies macht SAS zu einer noch wirtschaftlicheren Wahl für die meisten Workloads. Software- und Betriebssystemanbieter entwickeln derzeit Anwendungen und Funktionen, die die Leistungsvorteile von NVMe voll ausschöpfen. Solange diese Anbieter jedoch keine vollständige Unterstützung für NVMe anbieten, werden IT-Teams nicht das volle Potenzial dieses Protokolls nutzen können.

Künftige Rollen im Rechenzentrum

Die Einführung und Verbreitung von SSDs im Rechenzentrum nimmt zu und hat dazu geführt, dass eine wachsende Zahl von Anbietern neue Architekturen entwickelt, um die Speicherung von Daten auf und den Abruf von SSDs zu optimieren. Das Ergebnis ist eine neue Klasse von Speicherunternehmen, die ausschließlich die Solid-State-Technologie unterstützen.

Auf dem Unternehmensmarkt hat die Akzeptanz von SSDs in Verbraucherqualität massiv zugenommen, insbesondere bei Kommunikationsdienstleistern, Anbietern von verwalteten Diensten sowie auf dem Medien- und Unterhaltungsmarkt. Die Einführung von SSDs auf Rechenzentrumsebene ist jedoch langsamer, was hauptsächlich auf die Kosten zurückzuführen ist. Dies deutet darauf hin, dass SAS-basierte SSDs und HDDs aufgrund ihrer niedrigeren Kosten, höheren Kapazität und geringeren Stromverbrauchsmerkmalen weiterhin stärker genutzt werden als NVMe.

Die meisten IT-Entscheidungsträger sind noch nicht mit den Berechnungen der Gesamtbetriebskosten für den Einsatz von SAS-SSDs gegenüber NVMe-SSDs vertraut. Dies war bisher ein signifikant einschränkender Faktor. Finanzabteilungen geben den niedrigsten Preisen den Vorrang bei der Frage, wie Geld für Hardware ausgegeben wird. In diesem Bereich muss noch viel Aufklärungsarbeit geleistet werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass NVMe in Bezug auf die reine Leistung die Nase vorn hat. SAS ist jedoch bei anderen wichtigen Aspekten klar im Vorteil: Skalierbarkeit, Verwaltbarkeit, Energieeffizienz, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Support. In Anbetracht dessen scheint es absehbar, dass SAS in den kommenden Jahren weiter die Grundlage für die Datenverarbeitung in Rechenzentren darstellen wird.

* Tim Klein ist CEO von ATTO Technology.

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