Neue Spezifikation: NVMe 2.0 für ZNS, Key Value, Endurance Groups und HDDs

Für das NVMe-Protokoll, das die Software-Schnittstelle für SSDs mit PCI Express darstellt, wurde die Spezifikation 2.0 veröffentlicht. Der Sprung von NVMe 1.4 auf NVMe 2.0 bedeutet vor allem eine Umstrukturierung, die die Software-Entwicklung vereinfachen und beschleunigen soll. Neue Features gibt es ebenfalls.

Zoned Namespaces (ZNS)

Zu den wichtigsten neuen Features zählen die Zoned Namespaces (ZNS), die mit NVMe 2.0 echter Bestandteil der Spezifikation werden. Die Idee dahinter ist die Vorsortierung von Daten, um das mit großem Schreibaufkommen verbundene nachträgliche „Aufräumen“ zu minimieren und die Haltbarkeit von SSDs zu steigern. Western Digital hat mit der Ultrastar DC ZN540 ZNS bereits eine NVMe-SSD vorgestellt, die für die neue Speicherarchitektur Zoned Storage konzipiert ist. Erst vorgestern folgte Samsung mit der PM1731a, die ebenfalls ZNS nutzt.

Key-Value-SSDs

Ein weiterer neuer Ansatz für die Datenspeicherung bei SSDs ist die sogenannte Key-Value-Technologie, bei der Daten direkt über einen Schlüssel adressiert werden, statt diesen zunächst logische und anschließend physische Blöcke zuzuweisen. Der durch die Übersetzung von LBA (Logical Block Addressing) und PBA (Physical Block Addressing) entstehende Overhead soll entfallen, wodurch Dateizugriffe schneller erfolgen. In NVMe 2.0 hält dafür offiziell das KV Command Set Einzug, das dem SSD-Controller die neue Methode ermöglicht.

Samsung hatte bereits vor einigen Jahren die Idee einer Key-Value-SSD demonstriert.

Endurance Groups

Eine präzisere Kontrolle der Dateizugriffe soll auch das sogenannte Endurance Group Management ermöglichen, mit dem Speichermedien in Gruppen mit verschiedenen NVM-Sets und jeweils eigener Speicherreserve unterteilt werden. Auf diese Weise kann etwa nur ein bestimmter Teil des Flash-Speichers einer SSD „totgeschrieben“ werden, während andere Endurance-Gruppen weiter beschreibbar sind.

NVMe-Support für PCIe-Festplatten

Ferner werden mit NVMe 2.0 auch Hard Disk Drives (HDD), also herkömmliche Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben, unterstützt, was eine Vorbereitung auf künftige PCIe-Festplatten mit NVMe ist. Nicht nur bei SSDs, sondern auch bei HDDs (aber deutlich später) scheinen die Tage der SATA-Schnittstelle gezählt.

Mehr Details zu NVMe 2.0 liefern die offiziellen Webseiten zu NVM Express, einen weiteren Überblick verschafft die folgende Infografik. Bis Produkte mit vollständiger Unterstützung für NVMe 2.0 erscheinen, wird es noch etwas dauern. Für Verbraucher haben die neuen Funktionen zunächst wenig Relevanz, da diese vorerst für Rechenzentren bestimmt sind.