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Progresser avec la NVMe

mars 2021
By Cameron Crandall
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Au début d'une nouvelle décennie, l'avenir de la NVMe dans l'entreprise et l'infrastructure du Cloud génèrent un buzz impressionnant. Des discussions sur la NVMe over Fabrics aux nouveaux facteurs de forme, en passant même par le PCIe 5.0, de nombreuses innovations seront dévoilées cette année.

L'adoption de la NVMe ne fait que décoller malgré la méfiance autour des nouvelles inventions, des nouveaux produits et des nouvelles approches de mise en œuvre. Bien que le déploiement puisse être plus lent que ce que les analystes et les journalistes prévoient, nous vous proposons ici sept des prédictions concernant les facteurs d'adoption de la NVMe cette année.

1. L'efficacité sera toujours la règle

Alors que la plupart des gestionnaires de data centers se concentrent sur la puissance de calcul, le fait que NVMe puisse réellement améliorer l'efficacité est un facteur qui forcera un grand nombre d'entreprises à adopter la NVMe. Avec plus de ressources de calcul et des vitesses de transfert plus élevées, les data centers peuvent faire plus avec moins, ce qui rend l'adoption de MVMe plus intéressante.

2. L'adoption augmentera avec plus de solutions prêtes à l'emploi

Tous les data centers ne sont pas créés égaux. Les hyperscalers ont des budgets énormes pour créer des composants personnalisés. Ils n'ont pas besoin de compter sur des composants prêts à l'emploi pour bénéficier des meilleurs produits ou des plus rapides. Comme un nombre croissant de fabricants commencent à déployer des solutions de stockage NVMe abordables, les fournisseurs de premier et de deuxième niveaux seront plus nombreux à choisir l'adoption. Avec la disponibilité des produits dans le commerce, le volume des validations et des essais sur le marché est déjà suffisamment probant.

3. Les méthodes RAID vont changer

Racks serveurs avec nombres binaires flottants, et reflet brillant en arrière-plan

En théorie, l'implémentation de la NVMe libère le périphérique de stockage de son contrôleur matériel. Les performances sont alors largement supérieures à celles que vous pourriez obtenir avec SATA et SAS. Mais la mise en œuvre dévoile de nouvelles difficultés pour les architectures qui dépendaient de contrôleurs RAID matériels et de pratiques de redondance. Les fabricants de contrôleurs RAID matériels devront s'adapter à la montée de la NVMe et proposer des solutions de connexion aux fonds de panier des serveurs U.2 existants afin de prendre en charge les solutions RAID NVMe matérielles. Quelques cartes RAID supportant la NVMe sont maintenant disponibles sur le marché, bien qu'il soit encore nouveau. Avec le développement du RAID matériel qui en est encore aux premières étapes de son développement, et les entreprises qui optent pour la MVMe, des décisions de conception architecturale seront nécessaires, puisqu'il faudra explorer des solutions capables de maintenir les pratiques de haute disponibilité, que ce soit grâce à des solutions HCI logicielles, telles que vSAN, Ceph, RAID basé sur Linux SW ou la mise en miroir LVM, et la réplication à haute disponibilité basée sur des applications comme SQL Always-on ou la mise en miroir Oracle ASM. On peut soutenir que ces décisions de conception logicielles devraient toujours être maintenues avec les contrôleurs RAID matériels, puisque ces derniers ne protègent qu'un seul point de défaillance.

4. NVMe over Fabrics devient un enjeu important

Image abstraite de bâtiments avec des trajets lumineux représentant les chemins de données

NVMe-oF apporte un accès centralisé et partagé des dispositifs NVMe sur un réseau spécialisé (FC/RDMA/TCP), ce qui permet d'accéder au disque connecté au réseau comme s'il était local pour les serveurs clients. Les avantages de la gestion centralisée du stockage NVMe incluent une gestion simplifiée, une meilleure utilisation de la capacité et une élimination plus facile des points de défaillance uniques. Les spécifications NVMe-oF exigent soit Fiber Channel, RDMA ou TCP Fabrics. Le protocole FCP (Fiber Channel Protocol) est la principale technologie de transport pour les stockages d'entreprise depuis le milieu des années 1990. Utilisé pour transporter des paquets SCSI sur les réseaux Fibre Channel, il joue maintenant un rôle essentiel pour NVM Express afin de définir le nouveau protocole "FC-NVMe" et rendre possible le transport du trafic SCSI et NVMe sur la fibre optique, permettant ainsi aux utilisateurs actuels du FCP de passer à la FC-NVMe. RDMA (Remote Direct Memory Access) est aussi un protocole courant utilisé depuis des années sur Infiniband, RoCE (RDMA sur Ethernet convergé), et les fabrics iWARP. La construction sur RDMA était donc un moyen pour NVM Express de tirer profit de ces technologies de transport existantes. TCP/IP est le protocole de transport en réseau le plus courant, offrant de solides principes de conception depuis la fin des années 70. Il était naturel pour NVM Express de développer une méthodologie de transport des commandes NVMe sur les réseaux TCP existants, afin de réduire les coûts de déploiement et d'accélérer la mise en place.

L'émergence de la NVMe-oF génère des défis supplémentaires dans l'infrastructure informatique, car le goulot d'étranglement qui existait avec les dispositifs SCSI remonte dans le stack vers les contrôleurs et les interfaces de réseau. Cependant, de nombreuses entreprises ont innové dans ce domaine, avec des commutateurs et des cartes réseau qui prennent en charge des vitesses de réseau plus élevées et une qualité de service hautement réglable. Tous les fabricants de matrices flash ont également innové en proposant une implémentation NVMe-OF de bout en bout avec un ensemble d'outils permettant d'améliorer la qualité de service et d'éliminer les bruits voisins.

5. Les clients définis par logiciel en pointe

De plus en plus de clients du Cloud ont besoin de bien plus que des seules capacités de lecture/écriture. Ils se concentrent maintenant sur la manière de maximiser les services à forte intensité de calcul qu'ils pourront fournir à leurs utilisateurs finaux. Du transcodage basé sur le cloud aux applications de jeu intensif, la NVMe permet d'accéder à un autre niveau de performance. Elle permet aussi aux fournisseurs de justifier le coût initial des investissements en infrastructure, en proposant des modèles de tarification basés sur les avantages en termes de performances. Les solutions définies par logiciel existantes, telles que VMware vSAN et Ceph, ont bénéficié d'un développement considérable pour assurer la prise en charge des périphériques NVMe, et le transport du trafic NVMe entre les nœuds du cluster, afin de permettre aux utilisateurs d'optimiser leur infrastructure de calcul avec une mise en œuvre de stockage très évolutive et moins coûteuse.

6. Le facteur de forme est un facteur !

La possibilité d'échange à chaud est un des avantages clés de la NVMe. Si certains fabricants introduisent de nouveaux facteurs de forme (notamment U.2, M.2, EDSFF et E1.S), ils exigeront que les data centers procèdent à des mises à jour matérielles plus importantes. En l'absence de ports existants, ils ont généralement besoin de nouveaux fonds de panier et d'un support pour carte mère. Avec l'avènement de la Gen4, la PCIe Gen3 reste la connexion préférée car une seule architecture de CPU supporte la Gen4. U.2 a l'avantage de fournir un facteur de forme 2.5″ très répandu et les fabricants de serveurs favorisent depuis un certain temps le "châssis U.2 à chargement frontal". Le facteur de forme mis à part, U.2 est également interchangeable à chaud, de sorte qu'il est de plus en plus utilisé dans les data centers.

7. L'endurance et la prévisibilité des performances l'emportent sur la vitesse et les flux

Alors qu'une grande majorité de fabricants mettent aujourd'hui en évidence des IOPS élevés et des temps de latence toujours plus faibles sur leurs fiches techniques, les gestionnaires de data centers sont de plus en plus nombreux à miser sur la cohérence plutôt que sur les performances de pointe. Dans l'ensemble, les chiffres de pointe apportent des valeurs de performances hypothétiques, mais qui ne sont que rarement atteints pendant des utilisations et des charges complètes. Par conséquent, les gestionnaires de data centers préfèrent des performances fiables et constamment élevées afin d'obtenir une meilleure prévisibilité et une meilleure fiabilité de leur investissement.

Cette année sera une année faste pour les produits NVMe - en particulier du côté des clients. NVMe est l'avenir du stockage certes, mais il faudra encore un certain temps pour que tous les éléments se mettent en place pour permettre à la plupart des gestionnaires de data centers d'abandonner complètement leurs solutions SATA et SAS existantes.

#KingstonIsWithYou

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