กราฟิกแสดงไมโครชิปพร้อมลูกบาศก์รอบ ๆ ที่เป็นเหมือนกับสื่อบันทึกข้อมูล

โอกาสจาก NVMe: ประสิทธิภาพที่มากกว่าจาก CPU ตัวเดิม

เม.ย. 2021
หน้าแรกของบล็อก

ความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของอินเทอร์เฟซ SATA ทำให้ศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่เลือกที่จะชะลอการปรับเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี NVMe ความสะดวกในการเพิ่มความจุและประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ค่า IOPS ที่สูงกว่าและค่าหน่วงเวลาที่ต่ำกว่าในกรณีที่คุณใช้อินเทอร์เฟซ SATA ที่ทำงานได้ช้ากว่า หากพิจารณาศูนย์ข้อมูลในปัจจุบัน นักออกแบบศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่จะให้ความสำคัญกับการใช้ประโยชน์จาก CPU ให้เต็มประสิทธิภาพ แม้ว่าจะมีการติดตั้ง CPU ที่มีราคาแพงเป็นจำนวนมาก (ไม่ว่าจะมีแกนประมวลผลหรือต้นทุนสิทธิ์ใช้งานเท่าใดก็ตาม) ศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่มักใช้งาน CPU ได้เพียงไม่ถึงสามสิบเปอร์เซ็นต์ของความสามารถจริงของ CPU

เปรียบได้กับห้องเซิร์ฟเวอร์ที่เต็มไปด้วยรถ Ferrari ที่ขับโดยใช้ความเร็วเพียง 20 mph แต่นี่ไม่ใช่เวทีแข่งขันระหว่าง Ford หรือ Ferrari แต่เป็นเรื่องของการพิจารณาเลือกระหว่างน้ำมันไร้สารตะกั่วกับน้ำมันที่มีค่าออคเทนสูง

NVMe นำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหม่ ทั้งในด้านความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลและการจัดสรรทรัพยากรในหน่วยความจำเพื่อให้คุณสามารถใช้ประโยชน์จากระบบได้มากขึ้นจากสามสิบเป็นเกือบหกสิบเปอร์เซ็นต์ ภายใต้สถาปัตยกรรมที่มีอยู่ในปัจจุบัน NVMe สามารถช่วยให้ CPU ทำงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยมีค่าหน่วงเวลาที่ลดลงและ throughput ที่สูงยิ่งกว่าเดิม อย่างไรก็ตาม คุณจะต้องสามารถรองรับการเชื่อมต่อกับ NVMe ข้อจำกัดต่าง ๆ ที่มีประกอบไปด้วยโครงร่างการทำงานในปัจจุบันของคุณ หรือข้อจำกัดในการต่อพ่วงหรือแทนที่ฟอร์มแฟคเตอร์ในปัจจุบันที่คุณใช้ ซึ่งถือเป็นการปรับเปลี่ยนระบบครั้งใหญ่

Kingston DC1000B Server SSD

เพื่อปรับเปลี่ยนจากระบบ SAS จึงเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องมีการปรับเปลี่ยนสถาปัตยกรรมเซิร์ฟเวอร์ ยกเว้นในกรณีที่คุณใช้อะแดปเตอร์เพื่อเชื่อมต่อ NVMe SSD ผ่านบัส PCIe นี่ถือเป็นการปรับเปลี่ยนแพลตฟอร์มอย่างสมบูรณ์แบบสำหรับลูกค้า เมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุมโฮสต์เชิงฮาร์ดแวร์ SATA หรือ SAS อินเทอร์เฟซ PCIe ใช้การควบคุมผ่านซอฟต์แวร์ และมีประสิทธิภาพในการทำงานต่อกระบวนงานที่สูงกว่า นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้ NVMe มีค่าหน่วงเวลาที่ต่ำ และทำให้ CPU สามารถประมวลผลหลายกระบวนงานได้อย่างเต็มที่

คำถามต่อไปที่คุณอาจถามคือ “อะไรที่สำคัญมากกว่าในสถานการณ์ปัจจุบัน” ควรจะอัพเกรดรถยนต์ทั้งคันหรือแค่ทำซุปเปอร์ชาร์จให้กับเครื่องยนต์ดี

สำหรับผู้จัดการศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่ การปรับเปลี่ยนควรจะค่อยเป็นค่อยไป เริ่มจากชิ้นส่วนเล็ก ๆ อย่าง Kingston DC5000M และ DC1000B.

ภาพมาตรวัดความเร็วพร้อมแถบแสงเคลื่อนผ่าน

NVMe Over Fabrics

NVMe-oF รองรับการสืบค้นข้อมูลแบบแชร์จากส่วนกลางของอุปกรณ์ NVMe ผ่านเครือข่ายแบบพิเศษ (FC/RDMA/TCP) ช่วยในการสืบค้นข้อมูลไปยังไดร์ฟที่เชื่อมโยงผ่านเครือข่ายในลักษณะที่ใกล้เคียงกับเป็นไดร์ฟติดตั้งภายในเซิร์ฟเวอร์ไคลเอนท์เอง ข้อดีของระบบจัดการสื่อบันทึกข้อมูลจากส่วนกลางโดยอาศัย NVMe ได้แก่ การจัดการที่ไม่ยุ่งยาก การใช้ประโยชน์จากความจุได้มีประสิทธิภาพมากกว่า และการแก้ไขข้อผิดพลาดเฉพาะจุดได้ง่ายกว่า NVMe-oF ต้องทำงานโดยอาศัย Fiber channel, RDMA หรือ TCP fabric Fiber channel protocol (FCP) ถือเป็นเทคโนโลยีนำส่งสำหรับสื่อบันทึกข้อมูลระดับองค์กรชั้นนำมาตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 และใช้สำหรับนำส่งแพ็คเก็ตข้อมูล SCSI ผ่านเครือข่ายไฟเบอร์ ทำให้เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของ NVMe ในการกำหนดโปรโตคอล “FC-NVMe” ตัวใหม่ และทำให้สามารถนำส่งข้อมูล SCSI และ NVMe ทั้งสองส่วนผ่านช่องทางไฟเบอร์ได้ ผู้ใช้ FCP ในปัจจุบันในระบบ SAN ที่ใช้อยู่จึงสามารถอัพเกรดมาใช้ FC-NVMe ได้ RDMA (Remote Direct Memory Access) ถือเป็นอีกโปรโตคอลยอดนิยมที่ถูกใช้งานมานานหลายปีแล้วใน Infiniband, RoCE (RDMA over converged ethernet) และ iWARP ดังนั้นการพัฒนาระบบ RDMA จึงเป็นช่องทางสำหรับ NVMe ในการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการสื่อสารที่มีอยู่ในปัจจุบัน TCP/IP คือโปรโตคอลนำส่งทางเครือข่ายที่เป็นที่นิยมมากที่สุด และมีหลักการออกแบบที่ชัดเจนและลงตัวมาตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษที่ 70 การพัฒนา NVMe เพื่อการนำส่งคำสั่ง NVMe ผ่านเครือข่าย TCP ในปัจจุบันถือเป็นเรื่องที่คาดการณ์ได้ เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการทำงานและเพื่อให้การติดตั้งเป็นไปอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

การเกิดขึ้นของ NVMe-oF ยังทำให้เกิดความท้าทายเนื่องจากข้อจำกัดของโครงสร้างพื้นฐานด้าน IT จากเดิมที่เกิดปัญหาคอขวดจาก SCSI สู่ข้อจำกัดของชุดควบคุมเครือข่ายและอินเทอร์เฟซเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตามผู้ประกอบการหลายรายได้มีการพัฒนาสวิตช์ควบคุมและ NICs ที่สามารถรองรับความเร็วในเครือข่ายที่มากขึ้นและ QoS ที่สามารถปรับแต่งได้สูง ผู้ผลิตอาร์เรย์แฟลชทุกรายก็มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์และระบบ NVMe-oF ตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางด้วยชุดเครื่องมือต่าง ๆ เพื่อให้ระดับ QoS ดีขึ้น รวมทั้งข้อจำกัดประเภท Noisy Neighbor ต่าง ๆ

#KingstonIsWithYou

บทความที่เกี่ยวข้อง

หน้าแรกของบล็อก