令人非常吃驚的是，基于架構(gòu)的快速非易失內(nèi)存（NVMeoF）有可能成為固態(tài)硬盤（SSD）推出以來最具顛覆性的數(shù)據(jù)中心存儲技術(shù)，有望進一步提高快速擴展的存儲陣列的性能。
NVMeoF設(shè)計用于通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)高速和低延遲的NVMe SSD技術(shù)。目前可實現(xiàn)三種基本的NVMe架構(gòu)：基于光纖通道的NVMe、基于遠程直接內(nèi)存訪問的NVMe，以及基于TCP的NVMe。
自NVMe SSD出現(xiàn)以后，存儲速度得到了極大的提升，但是這些器件仍然通過基于SCSI的主機連接與服務(wù)器進行通信，這是一種功能強大但過時的技術(shù)，最早可以追溯到20世紀80年代。技術(shù)研究公司IDC基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、平臺和技術(shù)部的研究副總裁Eric Burgener解釋說：“我們需要的是通過某種方法，使得從服務(wù)器上的CPU到網(wǎng)絡(luò)，直至采用NVMe SSD構(gòu)建的存儲陣列都能夠使用NVMe協(xié)議。NVMeoF就是在交換架構(gòu)上運行NVMe協(xié)議的這樣一種方法。”
與前代不同，NVMeoF是專門為固態(tài)介質(zhì)開發(fā)的。Burgener指出：“它甚至不能與硬盤驅(qū)動器（HDD）一起工作，但是與SCSI相比，它可以讓你更好地充分發(fā)揮固態(tài)介質(zhì)的所有優(yōu)勢。”
惠普企業(yè)（Hewlett-Packard Enterprise）的存儲首席技術(shù)官Jeff Kimmel認為，“各種NVMeoF版本提供的介質(zhì)延遲和每千兆字節(jié)的IOPS比當(dāng)前基于固態(tài)的存儲系統(tǒng)高出幾個數(shù)量級，更不用說HDD了?；赟CSI的SAN協(xié)議在固態(tài)存儲方面性能非常好，但在延遲和資源效率方面仍有改進空間。”
更高的吞吐量、更低的延遲
聯(lián)想數(shù)據(jù)中心集團存儲主管Stuart McRae預(yù)測，隨著服務(wù)器功能的增強和全閃存陣列存儲速度的加快，存儲架構(gòu)將成為阻礙最佳端到端性能的瓶頸。他說：“NVMeoF將提高應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)的性能”，并指出轉(zhuǎn)向采用NVMeoF的用戶在吞吐量上將提高2倍，而延遲降低52%。
NVMeoF還為外部存儲模塊JBoFs (Just a Bunch of Flashes)中的NVMe SSD的匯集和共享開辟了道路。Kimmel介紹說：“把外部NVMe驅(qū)動器與低延遲、高效率的架構(gòu)結(jié)合起來，然后訪問它們，可以用共享資源替換服務(wù)器連接的內(nèi)部SSD。這種模塊存儲分解技術(shù)發(fā)揮了僅限于通過光纖通道或者iSCSI SAN連接的共享存儲陣列的優(yōu)勢。”
存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會董事會成員J Metz認為，NVMeoF是一項許多IT領(lǐng)導(dǎo)都很難掌控的技術(shù)。他指出：“很長一段時間以來，數(shù)據(jù)中心存儲確實在增長——學(xué)習(xí)新界面，學(xué)習(xí)新管理方法，或者學(xué)習(xí)一種新的盒子。”不過，NVMeoF是不同的。它改變了IT領(lǐng)導(dǎo)對計算功能和存儲功能之間連接方式的看法。Metz說：“以前通常是一對一的關(guān)系，而現(xiàn)在這種關(guān)系可能是多對多的。”
NVMeoF應(yīng)用
毫不奇怪，對應(yīng)用的性能和延遲非常敏感的企業(yè)將從NVMeoF中獲益最多。McRae說，主要的用例包括數(shù)據(jù)庫、分析應(yīng)用程序、安全應(yīng)用程序（例如，面部識別）和交易處理。他說：“例如，一個大型數(shù)據(jù)庫對外部存儲進行查詢或者交易，其響應(yīng)時間需求是即時的，那么這將受益于NVMeoF。”
依賴超高性能數(shù)據(jù)庫的企業(yè)，如華爾街交易員，尤其期待NVMeoF。這些企業(yè)通?？释捎眯阅茏詈玫募夹g(shù)，而不考慮成本。Burgener說：“如果他們能使系統(tǒng)運行得更快，從每秒處理1000個交易增長到每秒5000個交易，那么他們就能賺更多的錢。”
然而，很多常規(guī)應(yīng)用將很少甚至無法從NVMeoF中受益。McRae說：“并非所有的應(yīng)用都需要低延遲、高吞吐量的性能。實例包括備份/存檔、視頻存儲和傳統(tǒng)的文件服務(wù)。”
另一方面，即使要求較低的應(yīng)用也有可能在NVMeoF的支持下捆綁在一起，運行起來變得更快、響應(yīng)更迅速。Burgener指出：“這就是我所說的‘通用混合工作負載整合’。”
Metz預(yù)測：“有了NVMeoF，未來幾年會出現(xiàn)一些非常有創(chuàng)意的想法。”
消除對NVMeoF的誤解
與很多新興技術(shù)一樣，NVMeoF對很多企業(yè)來說還是個謎，特別是那些通常對現(xiàn)狀感到滿意的企業(yè)。例如，很多IT領(lǐng)導(dǎo)認為遷移到NVMeoF的成本將是非常昂貴的。McRae認為事實并非如此。他觀察到：“最終，這項技術(shù)將成為所有企業(yè)購買產(chǎn)品的標準，每個人都能受益。今天，這種功能在很多交換機中都是標準的，因此部署它并不需要額外的成本。”
另一種誤解是，NVMeoF可以作為神奇的子彈，幾乎可以解決任何與速度有關(guān)的問題。Burgener指出：“如果您的應(yīng)用程序運行緩慢，而您購買了性能更高的存儲陣列，那么只有在存儲成為問題的情況下才能使應(yīng)用程序運行得更快。如果您已經(jīng)在一個系統(tǒng)中運行了SSD，那么與使用HDD時相比，存儲出問題的可能性要小得多。”
NVMeoF的確存在一個缺點，那就是NVMeoF巨大的功耗。
Burgener指出：“人們不得不考慮耗電問題。”NVMeoF設(shè)備比基于SCSI的SSD的功耗高得多。他指出：“如果企業(yè)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)在接近其最大功率預(yù)算的情況下運行，那么，即使遷移到NVMeoF后占地空間會減小，但卻可能會超出電力預(yù)算。”
NVMeoF的規(guī)劃和準備
隨著NVMeoF注定成為主流技術(shù)，IT管理人員現(xiàn)在應(yīng)該開始進行規(guī)劃了。
Kimmel說：“成功地在產(chǎn)品中部署NVMeoF需要一個強大的生態(tài)系統(tǒng)來支持應(yīng)用需求，而不僅僅是去實現(xiàn)一種協(xié)議。從機遇的角度來看，NVMeoF是數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革的催化劑。”
重要的第一步包括檢查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是否為NVMeoF做好了準備，包括是否有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬、虛擬網(wǎng)絡(luò)的可組合性/可配置性，以及是否有可用的遠程直接內(nèi)存訪問（RDMA）等。“此外，預(yù)測存儲分解今后會帶來哪些好處能為現(xiàn)在更好地協(xié)調(diào)部署決策提供依據(jù)。”Kimmel說。
服務(wù)器也需要為兼容NVMeoF做好準備。IBM閃存首席技術(shù)官兼IBM研究員Andy Walls建議，確定高速互聯(lián)、光纖通道還是以太網(wǎng)，然后確保服務(wù)器配備了適當(dāng)級別的主機總線適配器（HBA）。他補充說：“很多服務(wù)器需要更新的HBA才能支持這些標準。”
McRae說，開始部署支持NVMeoF的架構(gòu)交換機也是一個好主意。他建議：“如果使用光纖通道，將把新交換機和適配器部署轉(zhuǎn)移到具有NVMeoF的32GB解決方案。對于以太網(wǎng)，選擇基于聚合以太網(wǎng)的RDMA（ROCE）25G或者更快的交換機。”
Kimmel建議，對于具體的應(yīng)用情形，任何企業(yè)都不應(yīng)在預(yù)測有凈收益之前采用NVMeoF。他指出，還應(yīng)該從大處著眼。以小規(guī)模實現(xiàn)的內(nèi)部存儲，例如在很多遠程辦公/分支機構(gòu)應(yīng)用情形中，可能無法從基于架構(gòu)的存儲中獲得任何好處。
此外，內(nèi)部存儲仍然是最佳部署模式的大規(guī)模應(yīng)用可能不需要NVMeoF，也不會從中受益。Kimmel說：“例子包括有極端帶寬需求的應(yīng)用情形，或者針對內(nèi)部存儲進行了優(yōu)化的軟件架構(gòu)。”
NVMeoF展望
今年早些時候，出現(xiàn)了一種新的NVMeoF：基于TCP的NVMeoF，它發(fā)揮了簡單有效的TCP/IP架構(gòu)的優(yōu)勢。Burgener解釋說：“在此之前，你必須購買定制硬件和定制驅(qū)動程序安裝在服務(wù)器上，才能使用NVMeoF。剛開始發(fā)布的TCP版本不需要任何定制硬件或者軟件。”
Burgener說，云規(guī)模網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)將是最先采用這種新方法的企業(yè)。他說：“這些企業(yè)一直翹首以待。我們將看到它在臉書、谷歌以及亞馬遜和微軟Azure等云提供商那里實現(xiàn)。”
“這類企業(yè)不太可能把技術(shù)應(yīng)用到他們所有的服務(wù)器上，至少不會立即應(yīng)用。但他們希望有性能更好的存儲選擇，很容易實現(xiàn)，基本上不需要太多額外的成本。”
然而，其他潛在的NVMeoF采用者則應(yīng)謹慎行事，因為NVMeoF的很多底層組件仍處于萌芽階段。管理程序和操作系統(tǒng)剛剛開始全面支持多路徑和非對稱命名空間訪問（ANA）。
Walls指出：“大部分數(shù)據(jù)中心都在等待這些標準成熟，然后才會大規(guī)模采用NVMeoF。然而，隨著我們進入2019年和2020年，應(yīng)用會越來越多，企業(yè)將開始實現(xiàn)效益。”
Burgener說，包括IBM、NetApp和Dell EMC以及Pure Storage在內(nèi)的幾家供應(yīng)商已經(jīng)在提供NVMeoF系統(tǒng)。他指出：“目前，我們還沒有看到惠普或者日立發(fā)布的系統(tǒng)，但市場發(fā)展非常迅速。今年很可能會看到這些供應(yīng)商發(fā)布的系統(tǒng)。”
作者：John Edwards是一位資深的商業(yè)技術(shù)記者。他的文章發(fā)表在《紐約時報》、《華盛頓郵報》以及很多商業(yè)和技術(shù)出版物上，包括CIO、ComputerWorld、《網(wǎng)絡(luò)世界》、CFO雜志、IBM數(shù)據(jù)管理雜志、RFID雜志和《電子設(shè)計》等。
編譯：Charles
原文網(wǎng)址：https://www.networkworld.com/article/3394296/nvme-over-fabrics-creates-data-center-storage-disruption.html
