NVMe SSD – 10 Mal mehr Performance

Der Begriff “NVMe” findet sich im Hosting-Umfeld mittlerweile verstärkt in der Berschreibung der Festplatten bzw. Datenspeicher. Doch was ist das eigentlich und welche Performance-Verbesserungen erhält man für den teureren Preis einer NVME-SSD eigentlich ?

Auf den ersten Blick sind SATA-SSDs und NVMe-SSDs zwar beide schnell, aber ein Vergleich dieser beiden Typen zeigt ihre Unterschiede auf.

Allgemeines / Begriffserläuterungen

Technisch gesehen handelt es sich bei NVMe-Speicher ebenfalls um SSD-Speicher und “NVMe” steht eigentlich für den Protokollstandard des Flash-Speichers. So wie “AHCI” das bisher bekannte Protokoll für die SSDs und HDDs beschreibt:

– AHCI-SSD (Solid State Drive) = “Normale” (bekannte) SSD-Festplatte mit SATA-Anschluss
– NVMe-SSD (Nonvolatile Memory Express) = Flash-Speicher mit einer M.2-PCI-Express-Schnittstelle

Die Kommunikationstreiber und die Schnittstelle von NVMe und SATA sind völlig unterschiedlich, da SATA noch AHCI-Treiber nutzt, die für Festplattenlaufwerke (HDD) mit physischer Rotation ausgelegt sind. NVMe-Treiber hingegen wurden speziell für SSDs mit Flash-Technologie konzipiert und es wird der PCIe-Sockel für die Kommunikation zwischen der Speicherschnittstelle und der CPU des Systems genutzt.

Technische Daten

NVMe ist ein Speicherprotokoll, das speziell im Hinblick auf SSDs entwickelt wurde. Durch den Wegfall der zwischengeschalteten SATA-HBA-Schicht ermöglicht das NVMe-Protokoll SSDs die direkte Kommunikation mit der CPU über den PCIe-Bus und eröffnet damit Möglichkeiten für bahnbrechende Leistungsverbesserungen.

Datenraten (Theorie):

– SSD – Der maximale Durchsatz aktueller SATA-III-Schnittstellen – über die “normale” SSDs angebunden sind – liegt bei bei 600 MByte/s.
– M.2-NVMes sind direkt über den PCI-Express-Bus des Mainboards eingebunden. Hier gibt es Speicher nach dem Standard PCIe 3×4 der bis zu 3.500 MByte/s verarbeiten kann.
– M.2 NVMes nach dem 4×4-Standard setzen auf den schnelleren PCI Express 4.0 Datenbus, der die Geschwindigkeit noch einmal verdoppelt. Eine PCIe-4×4-NVMe erreicht derzeit bis zu 7.500 MByte/s. Es existieren dafür verschiedene Bezeichnungen wie PCIe 4.0, Gen4 u.ä.

Alle genannten Werte sind natürlich nur theoretisch maximal erreichbar. In Tests bei bestmöglicher Optimierung des jeweiligen Benchmarks kommt man diesen Werten nur beim sequenziellen Lesen näher. Dabei liegen die abgerufenen Daten hintereinander und sind ohne großes Suchen zu finden. Realistischere Messwerte mit unterschiedlichen Benchmarks liegen deutlich darunter.

SSD-Formfaktoren:

Während HDDs üblicherweise 2,5 oder 3,5 Zoll breit sind, sind die meisten SATA-basierten SSDs 2,5 Zoll breit und 7 oder 9,5 mm dick. Für NVMe gibt es eine Reihe neuer Formfaktoren.

– M.2 – Diese Speicher sind 22 mm breit und existieren in unterschiedlichen Längen (30/42/80/110 mm). Der häufigste Faktor ist M.2 2280. Vor allem die 2242- und 2230-Ableger sind oft günstigere Varianten ohne DRAM-Cache und im Heimgebrauch zu finden.
– U.2 – Teurere Speichergeräte mit höherer Leistung und Ausdauer (da 24/7 in Betrieb), die typischerweise in Rechenzentren Einsatz finden.
– AIC – PCIe-Karten, also Steckkarten zur Erweiterung älterer PC-Systeme ohne passenden Sockel.

NVMe bei SpaceHost

Derzeit (Stand Oktober 2021) setzen wir bei unseren Produkten noch nicht auf den neuen Standard, dies wird sind in naher Zukunft jedoch ändern.
Unser neu gestarteten Speedserver nutzen bereits NVMe-SSDs in der aktuellen Generation. Diese bieten 10x mehr Performance als die derzeit bei uns verbauten SSD-Festplatten. Bis Jahresende können dann weitere Tarife wie etwas unsere VPS optional damit ausgestattet werden.