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NVMe Übersicht

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Das Protokoll Non-Volatile Memory Express (NVMe) kann zur Bereitstellung von Speicher in einer SAN-Umgebung verwendet werden. Das NVMe-Protokoll ist für die Leistung mit Solid-State-Speicher optimiert.

Bei NVMe werden Speicherziele als Namespaces bezeichnet. Ein NVMe Namespace ist eine Menge nichtflüchtigen Speichers, die in logische Blöcke formatiert und einem Host als Standard-Blockgerät bereitgestellt werden kann. Namespaces und Subsysteme werden erstellt und anschließend werden die Namespaces den Subsystemen zugeordnet, ähnlich wie LUNs für FC und iSCSI bereitgestellt und Initiatorgruppen zugeordnet werden.

NVMe-Ziele sind über eine Standard-FC-Infrastruktur mit FC-Switches oder über eine Standard-TCP-Infrastruktur mit Ethernet-Switches und Host-seitigen Adaptern mit dem Netzwerk verbunden.

Die Unterstützung für NVMe variiert je nach Ihrer Version von ONTAP. Siehe "NVMe Unterstützung und Einschränkungen" für Details.

Was NVMe ist

Das Nonvolatile Memory Express (NVMe) Protokoll ist ein Transportprotokoll, das für den Zugriff auf nichtflüchtige Speichermedien verwendet wird.

NVMe over Fabrics (NVMeoF) ist eine spezifikationsdefinierte Erweiterung von NVMe, die die NVMe-basierte Kommunikation über andere Verbindungen als PCIe ermöglicht. Diese Schnittstelle ermöglicht den Anschluss externer Speichergehäuse an einen Server.

NVMe wurde entwickelt, um effizienten Zugriff auf Speichermedien mit nichtflüchtigem Speicher zu ermöglichen, von Flash-Technologie bis hin zu leistungsstärkeren, persistenten Speichertechnologien. Daher unterliegt es nicht den gleichen Einschränkungen wie Speicherprotokolle, die für Festplattenlaufwerke entwickelt wurden. Flash- und Solid State Devices (SSDs) sind eine Art von nichtflüchtigem Speicher (NVM). NVM ist ein Speichertyp, der seinen Inhalt auch bei einem Stromausfall behält. NVMe ist eine Möglichkeit, auf diesen Speicher zuzugreifen.

Zu den Vorteilen von NVMe gehören höhere Geschwindigkeiten, gesteigerte Produktivität, höherer Durchsatz und größere Kapazität für Datentransfer. Zu den spezifischen Merkmalen zählen:

  • NVMe ist für bis zu 64.000 Warteschlangen ausgelegt.

    Jede Warteschlange kann wiederum bis zu 64.000 gleichzeitige Befehle verarbeiten.

  • NVMe wird von mehreren Hardware- und Softwareanbietern unterstützt

  • NMVe ist mit Flash-Technologien produktiver, da diese schnellere Reaktionszeiten ermöglichen.

  • NVMe ermöglicht mehrere Datenanforderungen für jede “request”, die an die SSD gesendet wird.

    NVMe benötigt weniger Zeit, um eine “request” zu decodieren, und erfordert keine Thread-Sperrung in einem Multithread-Programm.

  • NVMe unterstützt Funktionen, die einen Flaschenhals auf CPU-Ebene verhindern und enorme Skalierbarkeit ermöglichen, wenn Systeme erweitert werden.

Über NVMe Namensräume

Ein NVMe-Namespace ist eine Menge nichtflüchtigen Speichers (NVM), die in logische Blöcke formatiert werden kann. Namespaces werden verwendet, wenn eine Storage Virtual Machine mit dem NVMe-Protokoll konfiguriert ist, und entsprechen den LUNs bei den FC- und iSCSI-Protokollen.

Ein oder mehrere Namespaces sind bereitgestellt und mit einem NVMe-Host verbunden. Jeder Namespace kann verschiedene Blockgrößen unterstützen.

Das NVMe-Protokoll ermöglicht den Zugriff auf Namensräume über mehrere Controller. Mithilfe von NVMe-Treibern, die von den meisten Betriebssystemen unterstützt werden, erscheinen Solid State Drive (SSD)-Namensräume als Standard-Blockgeräte, auf denen Dateisysteme und Anwendungen ohne jegliche Modifikation bereitgestellt werden können.

Eine Namespace-ID (NSID) ist ein Bezeichner, der von einem Controller verwendet wird, um den Zugriff auf einen Namespace bereitzustellen. Beim Festlegen der NSID für einen Host oder eine Hostgruppe wird auch die Zugänglichkeit eines Volumes durch einen Host konfiguriert. Ein logischer Block kann jeweils nur einer einzigen Hostgruppe zugeordnet werden, und eine bestimmte Hostgruppe enthält keine doppelten NSIDs.

Über NVMe Subsysteme

Ein NVMe-Subsystem umfasst einen oder mehrere NVMe-Controller, Namespaces, NVM-Subsystem-Ports, ein NVM-Speichermedium und eine Schnittstelle zwischen dem Controller und dem NVM-Speichermedium. Wenn ein NVMe-Namespace erstellt wird, ist er standardmäßig keinem Subsystem zugeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit, ihn einem neuen oder bestehenden Subsystem zuzuordnen.

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