NVMe-Festplatten: Wie funktionieren sie und warum sollten Sie sie für Ihren Server wählen?

NVMe SSD-Festplatten sind moderne Datenträger, die das PCI Express-Interface für die Kommunikation mit dem Computer nutzen. Sie sind deutlich schneller und effizienter als traditionelle SSD-Festplatten, die das SATA/SAS-Interface verwenden. In diesem Artikel erfahren Sie, was eine NVMe SSD-Festplatte ist, wie sie funktioniert, welche Vorteile sie für Server hat und wie Sie die beste auf NVMe-Protokoll basierende SSD-Festplatte für Ihren Server auswählen.

NVMe ist eine Abkürzung für Non-Volatile Memory Express, was schnellen nicht-flüchtigen Speicher bedeutet. Es ist ein Standard, der definiert, wie SSD-Festplatten über das PCI Express-Interface mit dem Computer kommunizieren können. PCI Express ist ein Datenbus, der verschiedene Computerkomponenten wie Prozessor, Grafikkarte oder eben Festplatte verbindet. PCI Express bietet viel größere Bandbreite und geringere Latenz als SATA/SAS, wodurch NVMe-Festplatten deutlich schneller und effizienter sind als SSDs, die dieses Protokoll nicht nutzen.

NVMe SSD-Festplatten haben viele Vorteile für Server, die schnellen und zuverlässigen Datenzugriff erfordern. Hier sind einige davon:

• Geschwindigkeit: NVMe SSD-Festplatten bieten deutlich höhere Datenschreib- und -lesegeschwindigkeiten als SATA/SAS SSD-Festplatten. NVMe SSDs können Geschwindigkeiten bis zu 7 GB/s erreichen, während SATA SSDs bis zu 600 MB/s und SAS bis zu 2.400 MB/s schaffen. NVMe SSDs können auch deutlich mehr Input/Output-Operationen pro Sekunde (IOPS) bewältigen als SSDs. NVMe SSDs können bis zu 1 Million IOPS erreichen, während SATA/SAS SSDs bis zu 600.000 IOPS schaffen. Dadurch können NVMe SSDs besser mit großen und komplexen Datenbanken, Cloud-Anwendungen, Datenanalyse oder künstlicher Intelligenz umgehen.
• Langlebigkeit: NVMe SSD-Festplatten sind langlebiger als SATA/SAS SSDs, da sie geringeren Flash-Speicher-Verschleiß haben. Flash-Speicher-Verschleiß entsteht dadurch, dass jeder Flash-Speicherblock eine begrenzte Anzahl von Schreib- und Lesezyklen hat, nach denen er sich verschlechtert. NVMe SSDs haben bessere Flash-Speicher-Management-Algorithmen, die Schreibvorgänge gleichmäßig auf alle Blöcke verteilen, was die Lebensdauer der Festplatte verlängert. NVMe SSDs haben auch bessere Fehlerkorrekturdienste, die Datenverlust bei Flash-Speicher-Beschädigung verhindern.
• Energieverbrauch: NVMe SSD-Festplatten verbrauchen weniger Energie als SATA/SAS SSDs, da sie geringere Latenz haben und das PCI Express-Interface nutzen, das energieeffizienter ist als Lösungen basierend auf anderen Protokollen. NVMe SSDs haben auch Energiesparfunktionen wie den Schlafmodus, der den Energieverbrauch reduziert, wenn die Festplatte nicht verwendet wird. NVMe SSDs können helfen, die Betriebskosten von Servern zu senken.

Trotz ihrer enormen Anzahl von Vorteilen haben NVMe SSD-Festplatten für Server auch schwächere Seiten. Bei der Entscheidung für ihre Auswahl sollte man bedenken, dass sie neben den oben beschriebenen Vorteilen auch gekennzeichnet sind durch:

• Hoher Preis: NVMe SSD-Festplatten sind deutlich teurer als SSDs basierend auf SATA/SAS-Interface oder HDD-Festplatten. Der Preis pro Gigabyte Speicher bei NVMe SSDs kann sogar dreimal höher sein als bei anderen Festplattentypen.
• Begrenzte Kompatibilität: NVMe SSD-Festplatten erfordern einen speziellen M.2-Anschluss auf der Computer-Hauptplatine oder kompatible Anschlüsse in Server-Schächten, die nicht in allen Modellen verfügbar sind. Darüber hinaus können einige Betriebssysteme NVMe SSDs ohne zusätzliche Treiber oder Updates nicht unterstützen.
• Datenlöschung-Sicherheit: Derzeit können sich nur wenige auf Backup und Datenlöschung spezialisierte Unternehmen mit zertifizierten NVMe SSD-Löschfähigkeiten rühmen. Dadurch ist diese Dienstleistung unvergleichbar teurer als bei HDD- oder SATA/SAS SSD-Festplatten. Daher sollten Betreiber, für die die Sicherheit der Datenlöschung wichtig ist, die Verfügbarkeit solcher Dienste für ihre Architektur in Betracht ziehen.

Bei der Auswahl einer NVMe SSD für den Server sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, wie:

• Kapazität: NVMe SSD-Festplatten haben unterschiedliche Kapazitäten, von wenigen GB bis zu mehreren TB. Die Kapazität einer NVMe SSD hängt von der Anzahl der Chips und dem Typ des darauf installierten Flash-Speichers ab. Flash-Speicher kann einlagig (SLC), zweilagig (MLC), dreilagig (TLC) oder vierlagig (QLC) sein. Je mehr Schichten der Flash-Speicher hat, desto größer die Kapazität eines einzelnen Chips, aber auch geringere Leistung und Haltbarkeit. Bei der Auswahl der NVMe SSD-Kapazität sollten der Datenbedarf des Servers und das erwartete Datenwachstum in der Zukunft berücksichtigt werden.
• Format: NVMe SSD-Festplatten haben verschiedene Formate, die ihre Größe und Montageart im Server bestimmen. Die beliebtesten Formate sind M.2 und U.2/U.3/E3.S. NVMe SSDs im M.2-Format haben die Form einer kleinen Karte, die in einen Steckplatz auf der Server-Hauptplatine eingesteckt wird. NVMe SSDs in U.2/U.3/E3.S-Formaten haben eine Form ähnlich einer traditionellen Festplatte, die über ein Kabel mit dem Server verbunden wird. Bei der Auswahl des NVMe SSD-Formats sollte überprüft werden, welche Art von Anschlüssen im Server verfügbar ist.
• Leistung: NVMe SSD-Festplatten haben unterschiedliche Leistung, die von vielen Faktoren abhängt, wie Geschwindigkeit, IOPS, Latenz, Energieverbrauch oder Temperatur. Bei der Auswahl der NVMe SSD-Leistung sollten die technischen Parameter verschiedener Modelle verglichen und dasjenige ausgewählt werden, das unsere Anforderungen am besten erfüllt. Einige NVMe-Festplatten haben auch zusätzliche Funktionen, die die Leistung verbessern können, wie DRAM-Puffer, SLC-Cache, Optimierungs- oder Monitoring-Software.

NVMe SSD-Festplatten sind sicherlich derzeit die effizienteste Massenlösung für Datenspeicherung in der Serverarchitektur. Geschwindigkeit und Haltbarkeit gewährleisten eine effiziente Beseitigung von Durchsatz-Engpässen, die von HDDs oder SSDs basierend auf langsameren Protokollen verursacht werden. Andererseits ist eine auf NVMe SSDs basierende Architektur immer noch eine sehr kostspielige Lösung. Und bisher deutet nichts darauf hin, dass ihr Preis im Vergleich zu älteren Lösungen erheblich sinken würde. Auch die Wartung von Netzwerken und Daten basierend auf NVMe SSDs bringt deutlich höhere Kosten mit sich, und einige ihrer Elemente wie z.B. zertifizierte Datenlöschung können nicht nur teurer, sondern auch viel schwerer verfügbar sein als bei anderen Lösungen.

Wie zu sehen ist, ist die richtige Auswahl einer NVMe SSD keine einfache Aufgabe, daher lohnt es sich in diesem Fall, auf die Hilfe erfahrener Spezialisten und Praktiker zu setzen.
Wenn Sie also Ihren Serverraum mit NVMe-Festplatten erweitern oder einen rezertifizierten, mit NVMe-Festplatten kompatiblen Server kaufen möchten, lohnt es sich, dies bei einem bewährten und vertrauenswürdigen Anbieter wie Hardware Direct zu tun: