Statt Block-Speicher: Samsung kündigt Prototyp von Key-Value-SSD an

Statt der üblichen Datenblöcke sollen SSDs künftig auch direkt Key-Value-Paare zum Speichern von Daten nutzen. Samsung hat nun einen ersten Prototyp dafür angekündigt, der eine für die Technik standardisierte API verwendet.

Artikel veröffentlicht am 6. September 2019, 11:32 Uhr, Sebastian Grüner

Enterprise-SSDs könnten dank Key-Value-Technik künftig deutlich beschleunigt werden. (Bild: Samsung)

Hardware-Hersteller Samsung hat einen Prototyp einer sogenannten Key-Value-SSD (KV-SSD) angekündigt. Er soll das von der Storage Networking Industry Association (SNIA) standardisierte API für diese neuartige Technik verwenden. Hauptziel der Neuentwicklung ist es, die Arbeitslast beim Zugriff auf Daten von der CPU direkt auf die SSD zu verlagern, was diesen Vorgang massiv beschleunigen könnte.

Bisher arbeiten SSDs üblicherweise als sogenannte Blockgeräte, das heißt, die kleinste vom System adressierbare Einheit zum Speichern von Daten ist ein zusammenhängender Block. Historisch ist dieser 512 Byte groß, bei modernen Geräten umfasst der kleinste mögliche Datenblock 4 KByte. Die Blöcke werden typischerweise einfach durchgezählt, was als Logische Blockadressierung (LBA) bezeichnet wird. Diese LBA-Adressen sind 48 Bit oder auch 64 Bit groß.

Die KV-SSDs nutzten dagegen analog zu Key-Value-Speichern in Software Schlüssel-Wert-Paare zur Adressierung der Daten im Speichermedium. Die Schlüssel zum Zugriff können dabei unterschiedlich groß sein und müssen lediglich eindeutig sein. Auch der Wert selbst kann - anders als bei den Datenblöcken - unterschiedlich groß sein und damit eventuell direkt selbst eine vollständige Datei repräsentieren.

Laut dem Fachmagazin Anandtech legen aktuelle Firmware-Experimente mit bestehenden handelsüblichen NVMe-SSDs von Samsung die Größe des Schlüssels auf den Bereich zwischen 4 und 255 Byte fest. Die dazugehörigen Werte können bis zu 2 MByte groß sein. Einer sehr frühe Präsentation (PDF) der Technik zufolge könnten die als Wert gespeicherten Daten aber auch zwischen 64 Byte und 2 GByte groß sein.

Schnellere Speichermedien

Durch diesen SSD-Aufbau lassen sich bisher in Software umgesetzte Key-Value-Datenspeicher oder Object-Stores mehr oder weniger direkt auf der Ebene des Speichermediums abbilden. Zum Experimentieren steht dafür ein Ceph-Backend bereit. Ebenso soll auf diese Art und Weise eine spezielle Art der Garbage Collection, die sogenannte Compaction, deutlich beschleunigt werden, da sie direkt auf der SSD durchgeführt wird.

Den Grund für die Forschung an KV-SSDs beschreibt Samsung mit der Befürchtung, dass SSDs beim Zugriff auf Daten künftig viel schneller arbeiten als Betriebssysteme mit den üblichen Blockspeichern. Die Operationen auf den SSDs würden also ausgebremst. Die Prototypen der Technik sind derzeit nicht frei verfügbar. Samsung arbeitet für die Weiterentwicklung der Technik aber wohl eng mit einigen Unternehmen zusammen, die ein starkes Interesse an den KV-SSDs haben.