Immagine di un microchip circondato da cubi a rappresentare lo storage

La promessa della tecnologia NVMe: Sfruttate al massimo le potenzialità delle CPU esistenti

La capacità di incrementare le prestazioni delle interfacce SATA ha rallentato l’adozione della tecnologia NVMe da parte dei data center. È più semplice incrementare la capacità o le prestazioni mediante un numero di IOPS più elevato o latenze ridotte, quando si utilizzano soluzioni lente some la tecnologia SATA. Se si osservano i moderni data center , la maggior parte degli architetti dei data center si concentra sul miglioramento dell’utilizzo delle CPU. Con un rack pieno di costose CPU (indipendentemente dal numero di core dal costo delle licenze pagate), i data center sono raramente in grado di utilizzare tali CPU al trenta percento della loro capacità massima.

Si immagini di pagare per un server pieno di Ferrari solo per finire bloccati dal traffico a 40 chilometri all’ora. Non si tratta di un tipico momento “Ford contro Ferrari”, ma di uno scontro tra benzina senza piombo standard e benzina ad elevato numero di ottano.

Lo standard NVMe sta guidando il cambiamento sia in termini di velocità di trasferimento che di provisioning in memoria, consentendo agli utenti di impiegare le soluzioni con un doppio utilizzo, passando dal trenta al sessanta percento. Utilizzando l’infrastruttura esistente, lo standard NVMe può consentire un funzionamento più efficiente delle CPU, con latenze ridotte e maggiori throughput. Tuttavia, l’infrastruttura deve essere in grado di supportare la tecnologia NVMe. Le limitazioni possono includere i backplane esistenti o l’incapacità di interfacciarsi e sostituire il formato corrente. In tal caso, l’operazione richiederebbe un ingente sforzo per adeguare l’architettura.

SSD per server Kingston DC1500M & DC1500B

Per supportare la migrazione a un sistema basato su tecnologia SAS, l’architettura del server deve cambiare, a meno che si usi un adattatore per migrare gli SSD NVMe sui bus PCIe. In tal caso, si tratterebbe di un vero e proprio cambiamento radicale di piattaforma per il cliente. Rispetto ai controller host SATA e SAS basati su hardware, l’interfaccia PCIe è di tipo software-defined, e offre una maggiore efficienza in termini di processi dedicati. È incredibile come la tecnologia NVMe sia in grado di garantire latenze ridotte consentendo alla CPU di operare in multithread.

Ora, la domanda che alcuni di voi potrebbero porsi è: “Cosa è più importante al momento? È meglio aggiornare l’intera macchina oppure limitarsi ad aggiungere un turbo nel motore?”

Per la maggior parte dei manager di data center, il cambiamento avviene in maniera graduale, iniziando con piccoli aggiornamenti, come il Kingston DC1500M e DC1000B.

Immagine di un contachilometri con un raggio di luce che lo attraversa

NVMe Over Fabrics

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 NVMe, 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 viene utilizzato da anni su fabric Infiniband, RoCE (RDMA over converged ethernet) e iWARP. Pertanto, la realizzazione di un RDMA rappresenta un modo per NVMe 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 la tecnologia NVMe 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 su switch e NIC, che ora 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.

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