NVMeVerbindungen

NVMeVerbindungen bezeichnet die Verbindungen, bei denen Speichergeräte, die NVMe verwenden, mit Hosts kommunizieren. Zwei Hauptformen existieren: direkte NVMe-Verbindungen über PCIe, und NVMe-Verbindungen über NVMe over Fabrics (NVMe-oF), die Speicher über ein Netzwerk zugänglich machen.

NVMe ist ein Host-Controller-Schnittstellenprotokoll für nichtflüchtigen Speicher, das für PCIe optimiert ist und niedrige Latenz sowie hohe Parallelität ermöglicht. NVMe liefert mehrere gleichzeitige Warteschlangen und eine direkte, hardwarenahe Steuerung der Ein- und Ausgabe. Geräte wie NVMe-SSDs verwenden oft PCIe-Schnittstellen mit mehreren Lanes, wodurch hohe IOPS und geringe Verzögerungen realisiert werden können. Der Datenpfad ist darauf ausgelegt, CPU-Overhead zu minimieren und Bandbreite effizient auszunutzen.

Bei direkten NVMe-Verbindungen verbinden Host-Systeme und NVMe-Geräte physisch über PCIe, typischerweise innerhalb desselben Servers oder desselben Servergehäuses. NVMe-over-Fabrics erweitert dieses Modell auf verteilte Speicher-Infrastrukturen: NVMe-Kommandos werden über Netzwerke transportiert, sodass entfernte Speicherressourcen wie ein lokales NVMe-Laufwerk erscheinen. Dafür kommen Transportprotokolle wie RDMA über RoCE oder InfiniBand sowie TCP zum Einsatz. NVMe-oF umfasst außerdem Mechanismen zur Entdeckung, Namespace-Verwaltung und Zugriffskontrolle, um gemeinsame Speicherumgebungen zuverlässig zu betreiben.

Anwendungsbereiche umfassen Rechenzentren, Datenbanken, Virtualisierung und Cloud-Speicher, in denen geringe Latenz, hoher Durchsatz und Skalierbarkeit entscheidend sind. Zu den Kriterien bei NVMe-Verbindungen zählen Netzwerk- und Speichersegmentierung, QoS, Sicherheit sowie Kompatibilität zwischen Herstellern und Technologien. Die Standards basieren auf dem NVMe-Protokoll, das von der NVM Express, Inc. festgelegt wird; NVMe over Fabrics wird separat spezifiziert, um interoperable Lösungen zu ermöglichen.