NVMe ohne PCIe: Kaum denkbar

Wer sich die Spezifikation von NVMe ansieht, merkt schnell: Sie ist PCIe quasi aufs Protokoll geschneidert. Statt mit Hilfe vieler Register werden alle Kommandos als 64-Byte-Paket übertragen, in dem alle benötigten Parameter enthalten sind. Das macht die Datenübertragung effizient. Auch von den sogenannten Message Signaled Interrupts (MSI) macht NVMe großzügig Gebrauch, so können Completion Queues jeweils individuelle Interrupts zugeordnet werden.

Zwar ist auch die Möglichkeit, die Kommandos über ein anderes Protokoll zu tunneln, vorgesehen, was durch das rein paketbasierte Format recht einfach ist. Das nennt sich NVMe over Fabrics, geht allerdings mit einigen Einschränkungen einher, besonders bei der Verwaltung der Command Queues. Sie erreichen ihre maximale Flexibilität nur, wenn der Controller auf der SSD direkt auf den RAM, in den Daten sollen oder aus dem sie kommen, zugreifen kann.

Nur PCIe schafft die Datenraten moderner SSDs

Dass eine Weiterentwicklung von Sata abseits des Protokolls wenig sinnvoll ist, hat auch die Sata International Organization (Sata-IO) erkannt. Sie verwaltet die verschiedenen Spezifikationen des Standards und setzt seit 2013 ebenfalls auf PCIe, anstatt die eigene physische Schnittstelle weiterzuentwickeln.

Mit dessen hoher Datenrate pro Link und der Möglichkeit, Links zur weiteren Steigerung der Bandbreite zu bündeln, kann Sata ohne eine komplette Überarbeitung der Schnittstelle nicht einmal gleichziehen. Für SSDs hat Sata eigentlich seit Jahren ausgedient, da ihre Bandbreite schneller wuchs, als die Schnittstelle mithalten konnte.

Für die gern zum Ablegen großer Datenmengen genutzten großen, mechanischen Festplatten, umgangssprachlich Datengräber genannt, wird uns Sata noch einige Zeit erhalten bleiben – schließlich wurde es genau dafür entwickelt. Da diese Technologie, abgesehen von weiteren Kapazitätssteigerungen, ziemlich ausgereizt ist, sind die Bandbreiten mechanischer Festplatten im vergangenen Jahrzehnt kaum gewachsen. Die Consumer-Modelle sind mit Sata ausreichend schnell angebunden, lediglich sehr teure Server-Festplatten bringen die Schnittstelle an ihr Limit.

Daher gab es etwa bei Seagate die Überlegung, selbst mechanische Festplatten mittels NVMe anzubinden. Auch wenn NVMe das seit Version 2.0 unterstützt, liefert Seagate aber selbst die aktuell leistungsfähigsten mechanischen Festplatten mit über 500 MByte/s Lese- und Schreibgeschwindigkeit noch immer nur mit Sata- und Sas-Schnittstelle aus. Selbst im oberen Leistungsbereich ist Sata also noch lange nicht überholt.