NVMe

NVMe SSDs - Leistungsfähige Speicherlösungen für hohe Anforderungen

Der NVMe Standard (Non-Volatile Memory Express) bietet aktuell die modernste und schnellste Anbindung von SSD Festplatten in IT-Systemen. Im Vergleich zu den älteren Standards SATA (Serial AT Attachment) und SAS (Serial Attached SCSI) werden hier durch die PCIe Verbindung (PCI-Express) deutlich höhere Datentransferraten erreicht. Damit eignen sich NVMe Solid State Drives besonders für anspruchsvolle Anwendungen wie virtualisierte Umgebungen oder auch Datenbanken, die sowohl von den schnellen Zugriffsgeschwindigkeiten der Laufwerke als auch von den hohen Übertragungsgeschwindigkeiten der Schnittstelle profitieren.

Durch verschiedene Formfaktoren sind NVMe SSDs vielseitig einsetzbar

Wenn Server, Storagesysteme und Workstations das NVMe Protokoll unterstützen, können die schnellen Speichermedien in unterschiedlichen Formfaktoren vielseitig eingesetzt werden. So bieten kompatible Workstations etwa häufig M.2 Steckplätze direkt auf dem Mainboard, die NVMe Module in einem sehr kompakten Format aufnehmen können. SSD Festplatten im M.2 Formfaktor sind bei einer standardisierten Breite von 22 Millimetern in diversen Längen erhältlich, welche aus den Ziffern am Ende der Bezeichnung hervorgeht.

• M.2 2242 : Gesamtlänge 42 mm
• M.2 2260 : Gesamtlänge 60 mm
• M.2 2280 : Gesamtlänge 80 mm
• M.2 22110 : Gesamtlänge 110 mm

Da nicht alle Mainboards zu den verschiedenen Abmessungen der Datenträger kompatibel sind, ist hier für eine problemlose Installation vorab die Überprüfung der unterstützten Modellvarianten essenziell wichtig. Generell gilt, je mehr Platz für Speicherchips auf der Trägerplatine zur Verfügung steht, umso mehr Speicherkapazität kann bereitgestellt werden. Durch den geringen Platzbedarf und einfachen Einbau ohne notwendige Verkabelung eignen sich NVMe SSDs im M.2 Format außerdem oft ideal für den Einsatz in mobilen Geräten wie Notebooks.
Wenn Systeme trotz NVMe Unterstützung nicht mit M.2 Slots auf der Hauptplatine ausgestattet sind, besteht durch Adapterkarten zur Installation in freien PCIe Steckplätzen oder im Riser eine alternative Möglichkeit, je nach Modell einen oder mehrere M.2 Steckplätze nachzurüsten. Daneben existieren ebenfalls einsatzbereit bestückte Add-In PCIe-Karten, die zur unkomplizierten Erweiterung mit performantem NVMe Speicher genutzt werden können.

Speziell für den Einsatz in Servern und Storagesystemen wurden NVMe SSD Modelle mit den Anschlussvarianten U.2 und U.3 entwickelt. Diese ermöglichen wie die älteren Standards die Verbindung der Laufwerke mit einem Backplane-Board, um hohe Flexibilität und Skalierbarkeit zu gewährleisten. Passende Rahmen bieten Kompatibilität zu vielen Servermodellen und vereinfachen das schnelle Hinzufügen und Entfernen von Datenträgern im Laufwerkskäfig. Zur Verwaltung des Datenspeichers werden dabei häufig Tri-Mode Controller eingesetzt. Solche Systeme ermöglichen, neben dem NVMe Protokoll auch die Standards SATA und SAS zu unterstützen. Abhängig von den Anforderungen der Anwendung ist es somit flexibel möglich, verschiedene Laufwerkstypen gemischt einzusetzen.

Für die maximale Übertragungsgeschwindigkeit von NVMe SSDs ist die eingesetzte Generation der PCI-Express Anbindung der entscheidende Faktor. Verschiedene PCIe Generationen sind zwar grundsätzlich untereinander kompatibel, jedoch limitiert die jeweils langsamste Verbindung in einem System die Geschwindigkeit. So ist es möglich, ein PCIe Gen4 Laufwerk in einem Server mit PCIe Gen3 Unterstützung zu verwenden, dieses wird hier allerdings nicht seine volle Leistung entfalten können.
Unter Nutzung der höchstmöglichen x16 Bandbreite eines PCIe-Slots kann der Standard der dritten Generation bis zu 16 GB/s übertragen, bei der vierten Generation ist mit bis zu 32 GB/s die doppelte Geschwindigkeit erreichbar. Da die verfügbaren PCI-Express Lanes eines Servers jedoch abhängig vom verwendeten Prozessor begrenzt sind, werden sowohl U.2 SSDs in der Gen3 Spezifikation als auch U.3 Modelle im Gen4 Standard meist nur mit einer Bandbreite von x4 über die Backplane angebunden. Bei hohen Anforderungen an die Datenübertragungsrate kann es durch die deutlich höhere Leistung sinnvoll sein, sich für ein neueres, aber im Vergleich auch teureres PCIe Gen4 System zu entscheiden.

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