Grafico futuristico rappresentante dalla prospettiva unica di un tunnel geometrico luminescente

Portare la tecnologia NVMe verso il futuro

All’inizio del nuovo decennio, si è discusso molto del futuro della tecnologia NVMe in ambito aziendale e in quello delle infrastrutture cloud. Dalle discussioni relative alla tecnologia NVMe over Fabrics, fino ai nuovi formati, e anche allo standard PCIe 5.0, il nuovo anno porterà numerose innovazioni.

L'adozione della tecnologia NVMe sta iniziando a espandersi proprio ora; ciò nonostante l'atmosfera ricca di nuove invenzioni, nuovi prodotti lanciati sul mercato e nuovi approcci di implementazione. Sebbene l’adozione di questa tecnologia possa apparire più lenta rispetto a quanto si aspettano analisti e giornalisti, sottolineiamo sette previsioni relative all’adozione dei drive NVMe per l’anno in corso.

1. L'efficienza giocherà ancora un ruolo fondamentale

Sebbene la maggior parte dei manager di data center sia concentrata verso l’elaborazione, il fatto che la tecnologia NVMe sia in grado di accrescere l'efficienza degli altri componenti, forzerà molti altri a iniziare un processo di conversione. Con una maggiore disponibilità di risorse e maggiori velocità di trasferimento, i data center possono massimizzare la loro produttività a fronte di investimenti inferiori, rendendo la transizione un’opzione più attraente.

2. L’adozione incrementa il numero di soluzioni off-the-rack

I data center non sono tutti uguali. Gli hyperscaler dispongono di enormi budget, per creare componenti personalizzati e non devono fare affidamento su componenti commerciali per disporre di prodotti migliori e più veloci. Con la graduale diffusione di soluzioni di storage NVMe dal costo accessibile da parte dei produttori, inizieremo a osservare sempre più provider tier one e tier two migrare verso tali soluzioni. La crescente disponibilità di prodotti commerciali offre un certo di livello di convalida e test, attestanti la validità di tali prodotti.

3. I cambiamenti che interesseranno i metodi RAID

Immagine di rack server con numeri binari che fluttuano attorno e un riflesso luminoso sul lato posterior

In teoria, l’implementazione della tecnologia NVMe libera i dispositivi di storage dalla necessità di utilizzare controller hardware e offre prestazioni notevolmente superiori a quelle ottenibili con le tecnologie SATA e SAS. Ma l’implementazione mette a nudo un’intera gamma di nuovi problemi, quando le architetture hanno fatto affidamento su controller RAID basati su hardware e pratiche improntate alla ridondanza. I produttori di controller RAID HW dovranno adattarsi alla crescente diffusione della tecnologia NVMe e offrire soluzioni in grado di connettere i backplane server U.2 attuali in modo tale che siano in grado di supportare soluzioni RAID NVMe basate su HW. Sul mercato esistono già alcune schede RAID in grado di supportare la tecnologia NVMe. Ma nel complesso si tratta di un nuovo mercato. Considerato l’attuale stato embrionale delle soluzioni RAID di tipo HW e la graduale transizione delle organizzazioni verso la tecnologia NVMe, sarà necessario prendere decisioni in relazione al design delle architetture, tese a valutare come tali soluzioni saranno ancora in grado di soddisfare le esigenze in termini di elevata disponibilità, indipendentemente dal fatto che si tratti di soluzioni HCI basate su SW, come vSAN, Ceph, RAID basato su SW Linux o mirroring lvm, o di applicazioni basate su metodi di replicazione ad alta disponibilità, come SQL always-on, o mirroring Oracle ASM. È possibile affermare che queste decisioni di design basate su soluzioni SW possono coesistere anche con i controller RAID basati su HW, dato che questi ultimi proteggono solamente contro eventuali singoli punti di guasto.

4. La tecnologia NVMe over Fabrics diventerà un trend importante

Immagine astratta raffigurante edifici con percorsi luminosi lungo una strada, a rappresentare il percorso di un flusso dati

La tecnologia NVMe-oF consente l’accesso centralizzato e condiviso ai dispositivi NVMe su reti specializzate (FC/RDMA/TCP), consentendo l’accesso a drive connessi in rete, come se si trattasse di unità locali per il server client. I vantaggi derivanti da una soluzione di gestione storage NVMe centralizzata include gestione semplificata, migliore utilizzo della capacità e una più semplice eliminazione dei singoli punti di guasto. Le specifiche della tecnologia NVMe-oF richiede l’uso di fabric Fiber channel, RDMA o TCP. La tecnologia FCP (Fiber Channel Protocol) ha costituito lo standard di trasporto per lo storage fin dalla metà degli anni novanta. Questa tecnologia è stata utilizzata per il trasporto dei pacchetti SCSI sulle reti fiber channel, diventando un elemento cruciale per NVM express al fine di definire il nuovo protocollo “FC-NVMe e rendere possibile il trasporto del traffico SCSI e NVMe su canali in fibra, consentendo agli utenti FCP esistenti di effettuare l’upgrade allo standard FC-NVMe. RDMA (Remote Direct Memory Access) è un altro protocollo mainstream che è viene utilizzato da anni su fabric Infiniband, RoCE (RDMA over converged ethernet) e iWARP. Pertanto, la realizzazione di un RDMA rappresenta un modo per NVM express di utilizzare queste tecnologie di trasporto esistenti. TCP/IP è il principale protocollo di trasporto di rete mainstream fin dalla fine degli anni settanta. Ciò grazie ai solidi principi di progettazione che lo caratterizzano. Era naturale per NVM express sviluppare una metodologia per il trasporto dei comandi NVMe sulle reti TCP esistenti, al fine di ridurre i costi di sviluppo e ottenere tempi di configurazione ridotti.

L'emergenza dello standard NVMe-oF comporta anche altre sfide per le infrastrutture IT, in quanto i colli di bottiglia che affliggevano i dispositivi SCSI vengono essenzialmente trasferiti a monte dello stack, sui controller di rete e le interfacce. Tuttavia, numerose aziende hanno introdotto innovazioni in questo spazio, con switch e NIC che supportano maggiori velocità di rete ed QoS altamente ottimizzabili. Tutti i produttori di array all flash hanno introdotto innovazioni in termini di implementazioni NVMe-oF end-to-end, con svariati strumenti in grado di ottimizzare i parametri QoS ed eliminare le interferenze.

5. I clienti del settore software-defined imprimono una spinta decisiva nel settore

Sempre più clienti cloud sono alla ricerca di capacità di lettura/scrittura superiori a quelle esistenti. Tali clienti si stanno ora focalizzando su come massimizzare servizi di elaborazione intensiva da fornire ai loro clienti finali. Dalla transcodifica su cloud, alle applicazioni di gaming più intensive, lo standard NVMe offre un livello di prestazioni più elevato. La soluzione consente anche ai provider di giustificare i costi iniziali degli investimenti in infrastrutture, offrendo modelli di prezzo basati sui vantaggi delle prestazioni. Le attuali soluzioni software defined, come VMware vSAN e Ceph sono state sottoposte a intenso sviluppo per renderle in grado di supportare i dispositivi NVMe e trasportare il traffico NVMe tra i nodi cluster e consentire agli utenti di massimizzare le loro infrastrutture con implementazioni di storage altamente scalabili e dal costo ridotto.

SSD per server Kingston DC1000M & DC1000B

6. Il formato è un fattore importante

Uno degli aspetti fondamentali per la tecnologia NVMe in questo ambito è il supporto alle funzioni di hot swap. Sebbene alcuni produttori stiano introducendo nuovi fattori di forma (tra cui U.2, M.2, EDSFF e E1.2), tali formati impongono ai data center l’implementazione di aggiornamenti hardware su larga scala. In assenza di porte esistenti, in generale è necessario adottare nuovi backplane e implementare il supporto per nuove schede madri. Con l’imminente arrivo della Gen4, lo standard PCIe Gen3 rappresenta ancora il metodo di connessione preferito, in quanto unica architettura CPU in grado di supportare anche lo standard Gen4. Il formato U.2 è il più noto, in quanto utilizza il familiare fattore di forma 2,5” e da tempo i produttori di server cercano di indirizzare il settore verso chassis con sistema di caricamento frontale in formato U.2. Tralasciando il fattore di forma, il formato U.2 supporta anche le funzioni hot swap, e per tale motivo sta diventando prevalente nei data center.

7. Durata e prevedibilità delle prestazioni prevalgono rispetto a velocità e feed

Sebbene la stragrande maggioranza dei produttori ponga l’accento sulle prestazioni di picco in termini di IOPS e latenze sulle proprie schede tecniche, sempre più responsabili di data center ricercano prestazioni costanti e uniformi anziché prestazioni massime. Nel complesso, le prestazioni di picco offrono un valore prestazionale presunto, che raramente è riscontrabile nell’utilizzo reale con i dispositivi a pieno utilizzo e a pieno carico. Pertanto, sempre più responsabili di data center ricercano sempre più affidabilità e uniformità delle prestazioni, al fine di ottenere una maggiore prevedibilità e affidabilità dai loro investimenti.

Questo sarà un anno straordinario per i prodotti NVMe, specialmente sul lato client. Lo standard NVMe rappresenta il futuro dello storage. Tuttavia, ci vorrà del tempo affinché l’intero ecosistema a supporto di tale tecnologia raggiunga la maturazione, consentendo in tal modo ai manager dei data center di effettuare la migrazione completa alle soluzioni SATA e SAS.

#KingstonIsWithYou

Prodotti correlati