Футуристическое трехмерное изображение светящегося геометрического туннеля в одноточечной перспективе

Будущее технологии NVMe

Бер 2021
By Cameron Crandall
Блог

В начале нового десятилетия было много разговоров о будущем NVMe в корпоративной и облачной инфраструктуре. В этом году мы ожидаем огромное количество инноваций, начиная от протокола NVMe over Fabrics до новых форм-факторов и даже PCIe 5.0.

Внедрение NVMe только начинается, несмотря на атмосферу, окружающую новые изобретения, выпуски новых продуктов и новаторские подходы к реализации. Хотя развертывание может идти медленнее, чем ожидают аналитики и журналисты, мы выделяем семь прогнозов относительно тех факторов, которые будут стимулировать внедрение NVMe в этом году.

1. Эффективность по-прежнему будет на первом месте

В то время как большинство менеджеров центров обработки данных сосредоточены на вычислениях, тот факт, что NVMe может повысить эффективность работы, заставит многих начать переход. Увеличение доступных вычислительных ресурсов и скорости передачи данных позволит центрам обработки данных выполнять больше задач с меньшими затратами, что повышает привлекательность перехода.

2. Внедрение будет расширяться с появлением большего количества готовых решений

Не все центры обработки данных одинаковы. У гипермасштабируемых ЦОД есть огромные средства на создание нестандартных компонентов, и им не нужно полагаться на готовые компоненты, чтобы получить самые лучшие или самые быстродействующие продукты. По мере того как все больше производителей начнут внедрять доступные по цене решения для хранения на основе NVMe, мы увидим переход на новую технологию все большего числа провайдеров первого и второго уровней. Наряду с наличием коммерчески доступных продуктов есть ряд рыночных проверок и испытаний, которые уже доказали их ценность.

3. Подходы к организации RAID-массивов будут изменяться

Серверные стойки с плавающими между ними двоичными числами и ярким отражением на заднем плане

Теоретически внедрение NVMe устраняет зависимость устройства хранения данных от аппаратного контроллера и предоставляет намного более высокую производительность по сравнению с технологиями SATA и SAS. Однако внедрение создает новую сложную ситуацию, когда архитектуры полагаются на аппаратные RAID-контроллеры и методы резервирования. Производителям аппаратных RAID-контроллеров потребуется адаптироваться к широкому внедрению технологии NVMe и предложить решения для подключения к существующим объединительным платам серверов U.2, которые смогут обеспечить поддержку аппаратных RAID-массивов для NVMe. На рынке есть несколько плат RAID-контроллеров, которые поддерживают технологию NVMe, однако в целом этот рынок остается новым. Поскольку аппаратные RAID-массивы находятся на ранних стадиях разработки, организациям, переходящим на NVMe, потребуется рассматривать архитектурные проектные решения. Им будет необходимо изучить, как они смогут по-прежнему реализовывать практики обеспечения высокой доступности, будь то через программные решения HCI, такие как vSAN, Ceph, программные RAID-массивы Linux и зеркалирование LVM, либо с помощью прикладных решений репликации с высокой доступностью, например, SQL AlwaysOn или зеркалирование Oracle ASM. Можно поспорить о том, что эти проектные решения, основанные на программном обеспечении, должны существовать наряду с аппаратными RAID-контроллерами, поскольку последние защищают только от единственной точки отказа.

4. Протокол NVMe приобретет большое значение

Абстрактное изображение зданий со светящимися линиями на дороге, обозначающими пути к данным

Протокол NVMe-oF обеспечивает централизованный, общий доступ к устройствам NVMe по специализированной сети (FC/RDMA/TCP), обеспечивая доступ к сетевому диску таким образом, как если бы он был локальным для клиентских серверов. Преимущества централизованного управления хранилищем NVMe включают упрощенное управление, лучшее использование емкости и более легкое устранение единой точки отказа. Спецификация NVMe-oF требует использования фабрик Fibre Channel, RDMA или TCP. Протокол Fibre Channel Protocol (FCP) был ведущей транспортной технологией для корпоративных хранилищ данных с середины 1990-х годов и использовался для передачи пакетов SCSI по волоконно-оптическим каналам. Таким образом, решающим фактором для NVM Express стало определение нового протокола «FC-NVMe» и обеспечение возможности передачи и трафика SCSI, и трафика NVMe по волоконно-оптическому каналу. Это позволило существующим пользователям FCP перейти на FC-NVMe. RDMA (удаленный прямой доступ к памяти) является еще одним распространенным протоколом, который существовал в течение многих лет в фабриках Infiniband, RoCE (RDMA over Converged Ethernet) и iWARP, поэтому решения на основе RDMA позволяли NVM Express использовать эти существующие транспортные технологии. TCP/IP — это самый распространенный сетевой транспортный протокол с надежной архитектурой, начиная с конца 70-х годов. Для NVM Express было естественным разработать методологию передачи команд NVMe по существующим сетям TCP, чтобы снизить затраты на развертывание и ускорить настройку.

Появление протокола NVMe-oF также создает дополнительные сложности для ИТ-инфраструктуры, поскольку узкое место, создаваемые устройствами SCSI, перемещается вверх по стеку к сетевым контроллерам и интерфейсам. Но многие компании внедрили инновации в этой области, включая коммутаторы и сетевые карты, которые поддерживают более высокую сетевую скорость и настраиваемое качество обслуживания (QoS). Все производители флеш-массивов также внедрили инновации, предлагая сквозную реализацию NVMe-OF с набором инструментов для настройки, позволяющих улучшить QoS и устранить создающие помехи соседние узлы.

5. Клиенты, использующие программно определяемый подход, добиваются успеха

Все больше клиентов облачных сред оценивают не только возможности, связанные с чтением и записью данных. Сейчас их внимание сосредоточено на том, как максимально эффективно предоставлять ресурсоемкие услуги конечным пользователям. NVMe обеспечивает новый уровень производительности — от перекодирования на основе облака до ресурсоемких игровых приложений. Это также дает провайдерам возможность обосновать первоначальные инвестиции в инфраструктуру, предлагая модели ценообразования, основанные на преимуществах производительности. Существующие программно определяемые решения, такие как VMware vSAN и Ceph, претерпели огромные изменения, чтобы обеспечить поддержку устройств NVMe и передачу трафика NVMe между узлами кластера. Это позволит пользователям максимально эффективно использовать свою вычислительную инфраструктуру с помощью высокомасштабируемого и недорогого хранилища данных.

6. Форм-фактор играет свою роль

Одним из препятствий на данном этапе внедрения NVMe является возможность горячей замены. В то время как некоторые производители внедряют новые форм-факторы (включая U.2, M.2, EDSFF и E1.S), им потребуется более масштабная модернизация оборудования в центрах обработки данных. Без существующих портов им обычно требуется поддержка новых объединительных и материнских плат. Даже после появления Gen4 интерфейс PCIe Gen3 по-прежнему остается предпочтительным, поскольку Gen4 поддерживается только одной процессорной архитектурой. Самым известным является форм-фактор U.2, поскольку он очень похож на хорошо знакомый форм-фактор 2,5 дюйма, и производители серверов уже довольно давно продвигают шасси U.2 с фронтальной загрузкой. Помимо самого форм-фактора, U.2 поддерживает горячую замену, поэтому получает все более широкое распространение в центрах обработки данных.

7. Надежность и предсказуемая производительность важнее быстродействия

Хотя сегодня подавляющее большинство производителей указывают в своих таблицах данных пиковые показатели IOPS и минимальную задержку, все больше менеджеров центров обработки данных больше внимания обращают на стабильность, а не на максимальную производительность. В целом, пиковые значения указывают на предполагаемое значение производительности, однако в условиях полного использования и максимальной нагрузки эти показатели редко достигаются. Таким образом, все больше руководителей центров обработки данных хотят получить надежную и стабильно высокую производительность, чтобы обеспечить большую предсказуемость и надежность приобретенных решений.

Этот год будет благоприятным для продуктов NVMe, особенно на стороне клиентов. NVMe — это будущее хранилищ данных, однако большинству менеджеров центров обработки данных потребуется время, чтобы все элементы встали на свои места, прежде чем они смогут полностью отказаться от решений на основе SATA и SAS.

#KingstonIsWithYou

Пов’язані публікації

Блог