Изображение микрочипа с кубиками вокруг него, обозначающими хранилище данных

Потенциал NVMe: повышение отдачи от имеющихся процессоров

Возможность повысить производительность интерфейса SATA привела к том, что в большинстве центров обработки данных технология NVMe внедряется медленно. Когда вы используете что-то медленное, вроде SATA, проще увеличить емкость или повысить производительность путем увеличения числа операций ввода-вывода в секунду или снижения задержки. Если взглянуть на современные центры обработки данных, то заметим, что большинство архитекторов центров обработки данных сосредоточены на улучшении использования ЦП. Обладая целыми стойками дорогостоящих процессоров (независимо от количества ядер или затрат на лицензирование), центры обработки данных редко способны использовать хотя бы 30% от максимальной мощности процессоров.

Представьте, что вы платите за серверную, полную автомобилей Ferrari, только для того, чтобы в конечном итоге водить их на скорости 20 миль в час. И речь не о различиях между Ford и Ferrari, а скорее о разнице между неэтилированным и высокооктановым топливом.

NVMe несет с собой изменения как в скорости передачи данных, так и в выделении ресурсов оперативной памяти, что позволяет повысить коэффициент использования вдвое, с тридцати до почти шестидесяти процентов. Используя существующую инфраструктуру, NVMe может заставить центральные процессоры (ЦП) работать более эффективно, с меньшей задержкой и более высокой пропускной способностью. Однако для этого необходима возможность разместить накопители NVMe. Ограничения могут быть связаны с имеющимися объединительными платами или невозможностью подключения к текущему форм-фактору или его замены. Это ведет к более существенной модернизации.

Серверные твердотельные накопители DC1500M и DC1000B компании Kingston

Для перехода с системы на основе SAS необходимо изменение архитектуры сервера, если не используется переходник для подключения твердотельных накопителей NVMe к шине PCIe. Для клиента это будет означать полную замену платформы. В отличие от использования аппаратных хост-контроллеров SATA и SAS интерфейс PCIe является программно определяемым и обеспечивает более высокую эффективность выделенных процессов. Поразительно, как NVMe обеспечивает низкую задержку и поддерживает способность процессоров к многопоточной обработке.

Теперь вы можете задать следующий вопрос: «Что сегодня важнее? Заменить всю машину или просто поставить наддув двигателя?»

Для большинства менеджеров центров обработки данных изменения будут постепенными, начиная с небольших обновлений, таких как модули DC1500M и DC1000B от компании Kingston.

Изображение спидометра с проходящей через него световой полосой

NVMe Over Fabrics

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 NVMe 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 в средах SAN 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 NVMe использовать эти существующие транспортные технологии. TCP/IP — это самый распространенный сетевой транспортный протокол с надежной архитектурой, начиная с конца 70-х годов. Для NVMe 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, включая коммутаторы и сетевые карты (NIC), которые поддерживают более высокую сетевую скорость и настраиваемое качество обслуживания (QoS). Все производители флеш-массивов также внедрили инновации, предлагая сквозную реализацию протокола NVMe-oF с набором инструментов для настройки, позволяющих улучшить QoS и устранить создающие помехи соседние узлы.

#KingstonIsWithYou

Дополнительная продукция