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数据中央最先从硬盘驱动器过渡到固态驱动器(SSD)之后不久,NVMe协议就最先支持高性能的直连PCIe SSD。紧随NVMe之后的是基于结构的NVMe(NVMe-oF),其旨在有用地支持超大规模远程SSD池,从而有用地替换了直连式存储(DAS),成为云基础架构中分类存储的默认协议。

最近,基于TCP的NVMe已经到来,它提供了一种更壮大的NVMe-oF手艺,以降低部署成本以及设计庞大性的同时保证了高性能。本质上,基于TCP的NVMe使用简朴高效的TCP / IP结构将NVMe扩展到整个数据中央。

“能够在高带宽、低延迟的情形下举行通讯,同时在存储阵列之间实现物理隔离,然后添加一个包罗TCP协议的通俗交流网络举行传输,这将改变游戏规则。”北美手艺咨询公司凯捷(Capgemini)的IT主管Eric Killinger说,“云Hyperscaler已经接纳了这种手艺,取代了以前使用了两年和三年的新SSD手艺,以实现对数据剖析和物联网的更大查询接见。”

靠山:NVMe和NVMe-oF的泛起

当第一个使用NVMe SSD构建的阵列到来时,存储速率获得了极大的提升,然则这些装备仍然通过基于SCSI的主机毗邻与服务器举行通讯。NVMe-oF部署可以支持跨交流结构的基于NVMe的块存储装备的远程直接内存接见(RDMA)。

手艺研究公司IDC的基础设施系统研究副总裁埃里克·伯根纳(Eric Burgener)示意:“这是一种针对固态存储举行了优化的高性能存储网络协议,它提供了更低的延迟、更高的带宽、并行度和更高的效率。”

NVMe-oF可用于差异类型的网络传输,包罗光纤通道(FC),以太网和InfiniBand。在以太网中,有差其余传输选项,包罗聚合以太网上的RDMA over Converged Ethernet(RoCE),iWARP以及TCP。

瑕玷是FC、InfiniBand、RoCE和iWARP选项都需要自界说主机总线适配器和驱动程序,这使实在施和维护起来既难题又昂贵。Burgener注释说:“基于TCP的NVMe是真正的行业尺度,它可以与险些所有企业服务器上附带的尺度聚合以太网适配器一起使用。”此外,大多数主要的Linux变体现在都在其尺度刊行版中包罗NVMe-over-TCP驱动程序。

Burgener说:“这是一个已宣布并被接受的尺度,这意味着从久远来看,它将主导NVMe-oF部署。”“它的实行成本也较低,而且不需要尺度Linux或以太网适配器之外的升级设计,然则与RoCE(迄今为止已普遍部署的另一种以太网选择)相比,其延迟会更高。”

RoCE和iWARP均支持RDMA,而FC和TCP不支持。这种支持RDMA的能力可以使守候时间略微降低,然则所有这些方式都比基于通俗SCSI的存储网络手艺(如光纤通道(FC)和iSCSI)提供了显著的性能改善。 

NVMe / TCP部署和使用

接纳NVMe / TCP的主要缘故原由是提供低延迟的共享存储解决方案。

“若是您有一个基于NVMe的全闪存阵列,但仍通过基于SCSI的存储网络毗邻到服务器,则可能会在桌面上留下许多性能,而且你的固态存储资源使用效率也不高。”布尔格纳说,“若是您希望将基于NVMe的全闪存阵列的性能一直转到达您的应用程序,则需要NVMe-oF存储网络。”

对于大多数组织而言,最终的运输选择将取决于已经部署的任何手艺或规模性能要求。

Burgener说:“FC是知足后一种需求的最佳传输方式,但随着更高带宽以太网的每一个新版本的推出,差异化因素都市缩小,由于以太网能够以更高的带宽处置更多的……存储事情负载。”他弥补说,“有些性能敏感的应用程序将FC用作NVMe-oF的传输层会更好,然则随着时间的流逝,它们将越来越少。”

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若是企业已经拥有FC网络,那么安装NVMe oF就相对容易,由于许多组织已经这样做了。Burgener说,然而,大多数商业未开发的部署都将选择使用以太网,而TCP最终将赢得以太网的青睐。

在应用程序方面,“我们可能会实时看到大量基于TCP的NVMe,用于AI/ML驱动的大数据剖析事情负载,稀奇是若是它们是实时的情形。” Burgener说,“ [adoption]有意义的另一个地方是将大量事情负载整合到单个存储阵列中的环境中,而且需要能够在高事情负载密度下大规模提供性能。”

随着AI / ML驱动的大数据剖析应用的增进,该领域仍处于一个相对新生的阶段。更直接的是,NVMe / TCP在基于超大型闪存的存储部署中越来越受迎接,尤其是在必须通过对高带宽交流网络的现有投资来快速接见大型低延迟数据池的情形下。

“Hyperscaler自然是这项手艺的消费者,由于它可以实现闪电般的快速数据接见,并允许将数据漫衍在多个数据中央的Pod中,从而为电网、散热和内陆化的高可用性架构带来利益,而不必增添通过正常光纤网络构建而发生的分外成本。”基林格说。

NVMe / TCP还可以允许接纳者行使已经在商品化且可从许多OEM获得的交流网络手艺中的现有投资。Killinger说:“与单个Infiniband或光纤通道相比,毗邻多个绑定的10G交流以太网端口的每端口成本使行使NVMe的TCP客栈实现成为可能。” 

许多高端存储接纳者已经在致力于FC存储网络,而且已经或者正在设计升级到ROCE,Burgener云云写到。然而,这种情形在未来几年可能会改变。

随着存储基础架构越来越多地转向固态存储,而且客户越来越关注基础架构的效率,基于TCP的NVMe将显著胜过SCSI,而且价钱廉价且易于实现,Burgener说。

NVMe-over-TCP可用性

NVMe及其规范由NVM Express,Inc.拥有和维护,Inc.是一个由网络、存储和其他IT相关公司组成的财团。2011年宣布的NVMe规范界说了主机软件若何通过PCI-Express(PCIe)总线与非易失性存储器举行通讯,现在已成为所有尺寸PCIe SSD的行业尺度。NVMe / TCP已于2018年获得NVM Express财团批准。

就现在情形而言,NVMe / TCP支持主要来自网络供应商,例如Lightbits Labs和Mellanox Technologies(现在归NVIDIA所有),以及少数存储初创公司,包罗Excelero,Pavilion Data和Ifinidat。SSD芯片制造商Kioxia(以前是东芝的一部门)也支持基于TCP的NVMe。

预计在接下来的几年中,NVMe / TCP的可用性将快速增进。Burgener展望:“大多数主要的企业存储供应商都尚未推出它,但可能会在未来12到18个月内推出。”

现在,短期、大规模的NVMe对TCP的接纳也是一个障碍,但也很可能成为它获得耐久乐成的因素。

Killinger说:“大多数IT公司都正在试验公共云服务,据估量,跨越90%的企业在一个或多个公共云中都具有一定的影响力。”同时,IT更新率呈下降趋势,许多组织没有预算足够的资金来使用高端NVMe手艺更新其老化的存储基础架构。他说:“不外,其中一些公司正在追求公共云服务提供商来替换其公司的IT服务,这就是基于TCP的NVMe蓬勃生长的地方,其增进速率是公司IT购置力的许多倍。”

展望未来,Burgener看到了NVMe / TCP的灼烁远景。他展望:“然则,[adoption]可能直到2022年或2023年底才真正最先增进。”

Killinger也对NVMe / TCP最终成为主流手艺感应乐观。他说:“我看不出任何NVMe over TCP不蓬勃生长的理由,甚至在未来几年内SSD的部署会加速。”

Killinger预计SSD存储OEM厂商将很快举行大规模的市场推广,他们盼望在NVMe over TCP上展示其产物的性能。他说:“对于优异的IT公司副总裁而言,这足以影响他们的采购决议。”

本文翻译自:https://www.networkworld.com/article/3609921/nvme-over-tcp-how-it-supercharges-ssd-storage-using-standard-ip-networks.html: 苏州新闻网声明:该文看法仅代表作者自己,与苏州新闻网无关。转载请注明:usdt提币手续费最低(www.caibao.it):基于TCP的NVMe:若何使用尺度IP网络为SSD存储增压
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