Futurystyczna grafika 3D świecącego geometrycznego tunelu z jednopunktowej perspektywy

Przyszłość technologii NVMe

mar 2021
By Cameron Crandall
Strona główna bloga

Na początku nowej dekady wiele mówi się na temat przyszłości technologii NVMe w infrastrukturze przedsiębiorstwa i chmury. Poczynając od rozważań na temat specyfikacji NVMe over Fabrics (NVMe-oF), poprzez nowe formaty, a kończąc na złączu PCIe 5.0 — w tym roku pojawi się wiele innowacji.

Wprowadzanie technologii NVMe nabiera tempa mimo atmosfery towarzyszącej nowym rozwiązaniom, pojawianiu się nowych produktów i nowatorskim podejściom do wdrażania. Chociaż rozwój może przebiegać wolniej niż spodziewają się analitycy i dziennikarze, przedstawiamy siedem prognoz dotyczących czynników, które będą stymulować zastosowanie technologii NVMe w tym roku.

1. Wydajność nadal będzie najważniejsza

Podczas gdy większość zarządzających centrami danych skupia się na mocy obliczeniowej, świadomość, że technologia NVMe może wpłynąć na poprawę wydajności, zmusi wielu z nich do zapoczątkowania zmian. Mając do dyspozycji więcej zasobów obliczeniowych i większą szybkość transferu danych, centra danych będą mogły uzyskać więcej mniejszym nakładem, co sprawi, że zmiana zyska na atrakcyjności.

2. Popularność zwiększy się wraz większą dostępnością gotowych rozwiązań

Centra danych różnią się od siebie. Hiperskalatorzy dysponują ogromnymi budżetami na tworzenie niestandardowych komponentów i nie muszą polegać na gotowych rozwiązaniach, aby mieć najlepsze lub najszybsze produkty. W miarę jak coraz więcej producentów zacznie wdrażać przystępne cenowo rozwiązania pamięci masowej NVMe, zwiększy się skala migracji dostawców z pierwszego i drugiego poziomu. Dzięki dostępności produktów klasy komercyjnej istnieje szereg procedur testowania i weryfikacji, które już dowiodły swojej wartości.

3. Zmienią się sposoby wykorzystania macierzy RAID

Szafy serwerowe z przepływającymi między nimi liczbami binarnymi i jasnymi refleksami w tle

Teoretycznie zastosowanie technologii NVMe uwalnia urządzenie pamięci masowej od kontrolera sprzętowego i zapewnia znacznie lepszą wydajność niż interfejsy SATA i SAS. Jednak wdrożenie powoduje otwarcie zupełnie nowej puszki Pandory, jeśli architektury były zależne od sprzętowych kontrolerów RAID i procedur zapewniających nadmiarowość. Producenci sprzętowych kontrolerów RAID będą musieli dostosować się do technologii NVMe i zaoferować rozwiązania umożliwiające połączenie z istniejącymi płytami montażowymi serwerów U.2 w celu zapewnienia obsługi sprzętowych rozwiązań RAID NVMe. Na rynku jest już kilka kart kontrolerów RAID obsługujących standard NVMe, jednak rynek jest wciąż nowy. W sytuacji, gdy technologia sprzętowych kontrolerów RAID jest na wstępnym etapie rozwoju, a organizacje przechodzą na standard NVMe, decyzje związane z architekturą systemów wymagają rozwagi, ponieważ należy sprawdzić, w jaki sposób będą spełniane standardy wysokiej dostępności — niezależnie od tego, czy będą to oparte na oprogramowaniu rozwiązania HCI, takie jak vSAN czy Ceph, oparte na oprogramowaniu Linux dublowanie RAID lub LVM, czy oparta na aplikacji replikacja o wysokiej dostępności w postaci zawsze włączonej grupy dostępności SQL lub dublowania ASM Oracle. Można argumentować, że decyzje dotyczące konfiguracji opartej na oprogramowaniu powinny również dotyczyć kontrolerów RAID opartych na rozwiązaniu sprzętowym, ponieważ te drugie zapewniają ochronę tylko w przypadku pojedynczego punktu awarii.

4. Specyfikacja NVMe-oF to wielka sprawa

Abstrakcyjna grafika przedstawiająca budynki ze ścieżkami świetlnymi na drodze, które symbolizują ścieżki przepływu danych

Specyfikacja NVMe over Fabrics (NVMe-oF) umożliwia scentralizowany, współdzielony dostęp do urządzeń NVMe za pośrednictwem specjalistycznej sieci (FC/RDMA/TCP), co pozwala na dostęp serwerów klienckich do dysku podłączonego do sieci w taki sposób, jakby był on dyskiem lokalnym. Korzyści ze scentralizowanego zarządzania pamięcią masową NVMe obejmują uproszczone zarządzanie, lepsze wykorzystanie pojemności i łatwiejszą eliminację pojedynczych punktów awarii. Specyfikacja NVMe-oF wymaga sieci typu Fibre Channel, RDMA lub TCP. Protokół Fibre Channel (FCP) jest wiodącą technologią transportu na potrzeby pamięci masowej w przedsiębiorstwach od połowy lat 90. ubiegłego wieku, wykorzystywaną do transportu pakietów SCSI za pośrednictwem sieci Fibre Channel. Dlatego kluczową kwestią dla technologii NVMe było zdefiniowanie nowego protokołu „FC-NVMe”, który umożliwiałby transport zarówno pakietów SCSI, jak i NVMe za pośrednictwem sieci Fibre Channel, co umożliwiłoby obecnym użytkownikom FCP przejście na standard FC-NVMe. RDMA (Remote Direct Memory Access) to kolejny popularny protokół, który funkcjonuje od lat w sieciach Infiniband, RoCE (RDMA over Converged Ethernet) oraz iWARP. Był więc naturalną podstawą do wykorzystania tych technologii transportu na potrzeby standardu NVMe. TCP/IP to najbardziej popularny sieciowy protokół transportowy, oparty na solidnych zasadach projektowania od końca lat 70. Naturalnym rozwiązaniem dla technologii NVMe było więc opracowanie metodologii przesyłania poleceń NVMe przez istniejące sieci TCP w celu obniżenia kosztów wdrożenia i skrócenia czasu konfiguracji.

Pojawienie się specyfikacji NVMe-oF wiąże się również z większymi wyzwaniami dla infrastruktury IT, ponieważ wąskie gardło, które istniało w przypadku urządzeń SCSI, przenosi się w górę na kontrolery i interfejsy sieciowe. Jednak wiele firm wprowadziło w tym obszarze innowacje w postaci przełączników i kart sieciowych, które umożliwiają obsługę większych szybkości transferu w sieci i zapewnienie wysokiego poziomu jakości usług (QoS). Także wszyscy producenci macierzy opartych na technologii flash wprowadzili innowacje, oferując kompleksową implementację standardu NVMe-oF wraz z szeregiem narzędzi umożliwiających dostrojenie w celu uzyskania lepszej jakości usług i wyeliminowania „hałaśliwych sąsiadów”.

5. Wymagania klientów korzystających z rozwiązań pamięci zdefiniowanej programowo

Coraz więcej klientów korzystających z usług w chmurze oczekuje czegoś więcej niż tylko możliwości odczytu/zapisu. Obecnie koncentrują się oni na tym, jak zmaksymalizować wydajność usług wymagających dużej mocy obliczeniowej na potrzeby użytkowników końcowych. Od transkodowania w chmurze po wymagające zastosowania gamingowe — technologia NVMe zapewnia wyższy poziom wydajności. Pozwala również dostawcom uzasadnić początkowe koszty inwestycji w infrastrukturę poprzez oferowanie modeli cenowych opartych na korzyściach z wydajności. Istniejące rozwiązania zdefiniowane programowo, takie jak VMware vSAN i Ceph, bardzo się rozwinęły, aby umożliwić obsługę urządzeń NVMe i transport pakietów NVMe między węzłami klastra i w efekcie pozwolić użytkownikom na maksymalizację wydajności infrastruktury obliczeniowej dzięki wysoce skalowalnej i tańszej implementacji pamięci masowej.

Dyski SSD DC1000M i DC1000B firmy Kingston do serwerów

6. Format ma znaczenie

Jedną z dotychczasowych zalet technologii NVMe była możliwość wymiany typu „hot swap”. Wprowadzanie przez niektórych producentów nowych formatów (w tym U.2, M.2, EDSFF i E1.S) będzie wymagać od centrów danych przeprowadzenia większej modernizacji sprzętu. Wobec braku możliwości wykorzystania istniejących portów konieczne jest zastosowanie nowych płyt montażowych i płyt głównych. Mimo pojawienia się standardu PCIe Gen4 nadal preferowany jest PCIe Gen3, ponieważ tej pierwszy obsługuje tylko jedna architektura procesora. Najbardziej rozpoznawalny jest format U.2, który odpowiada bardzo dobrze znanemu formatowi 2,5 cala, a producenci serwerów od dłuższego czasu promują ładowaną od przodu obudowę U.2. Pomijając kwestię samej obudowy, format U.2 umożliwia również wymianę typu „hot swap”, dlatego staje się powszechny w centrach danych.

7. Wytrzymałość i przewidywalna wydajność są ważniejsze niż szybkość

Podczas gdy zdecydowana większość producentów eksponuje przede wszystkim szczytowe wartości IOPS i najniższe wartości opóźnienia, coraz więcej zarządzających centrami danych zwraca bardziej uwagę na stabilność niż na szczytową wydajność. Ogólnie rzecz biorąc, wartości szczytowe określają zakładaną wartość wydajności, jednak przy pełnym wykorzystaniu i obciążeniu rzadko utrzymują się na stabilnym poziomie. Dlatego coraz więcej menedżerów centrów danych oczekuje niezawodnej i stabilnej wysokiej wydajności, aby uzyskać większą przewidywalność i niezawodność inwestycji.

Tahun ini akan menjadi tahun yang menguntungkan bagi produk NVMe – khususnya pada sisi klien. NVMe akan menjadi masa depan penyimpanan meskipun masih akan membutuhkan waktu agar semua sesuai bagi sebagian besar manajer pusat data sebelum mereka dapat beralih sepenuhnya dari SATA ke solusi SAS.

#KingstonIsWithYou

Powiązane artykuły

Strona główna bloga