John Edwards

通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上提供高速和低延遲存儲(chǔ)功能，基于架構(gòu)的NVMe（NVMe over Fabric）有望進(jìn)一步提升要求苛刻的應(yīng)用程序的性能。本文介紹了一些你應(yīng)該了解的相關(guān)內(nèi)容。

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(pán)（SSD）推出以來(lái)最具顛覆性的數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)技術(shù)，有望進(jìn)一步提高快速擴(kuò)展的存儲(chǔ)陣列的性能。

基于架構(gòu)的NVMe設(shè)計(jì)用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速和低延遲的NVMe SSD技術(shù)。目前可實(shí)現(xiàn)三種基本的NVMe架構(gòu)：基于光纖通道的NVMe、基于遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)的NVMe，以及基于TCP的NVMe。

自NVMe SSD出現(xiàn)以后，存儲(chǔ)速度得到了極大的提升，但是這些器件仍然通過(guò)基于SCSI的主機(jī)連接與服務(wù)器進(jìn)行通信，這是一種功能強(qiáng)大但過(guò)時(shí)的技術(shù)，最早可以追溯到20世紀(jì)80年代。技術(shù)研究公司IDC基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、平臺(tái)和技術(shù)部的研究副總裁Eric Burgener解釋說(shuō)：“我們需要的是通過(guò)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(chǔ)陣列都能夠使用NVMe協(xié)議。NVMeoF就是在交換架構(gòu)上運(yùn)行NVMe協(xié)議的這樣一種方法?！?/p>

與前代不同，NVMeoF是專門(mén)為固態(tài)介質(zhì)開(kāi)發(fā)的。Burgener指出：“它甚至不能與硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)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(shì)。”

惠普企業(yè)（Hewlett-Packard Enterprise）的存儲(chǔ)首席技術(shù)官Jeff Kimmel認(rèn)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(chǔ)系統(tǒng)高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，更不用說(shuō)HDD了?；赟CSI的SAN協(xié)議在固態(tài)存儲(chǔ)方面性能非常好，但在延遲和資源效率方面仍有改進(jìn)空間?！?/p>

更高的吞吐量、更低的延遲

聯(lián)想數(shù)據(jù)中心集團(tuán)存儲(chǔ)主管Stuart McRae預(yù)測(cè)，隨著服務(wù)器功能的增強(qiáng)和全閃存陣列存儲(chǔ)速度的加快，存儲(chǔ)架構(gòu)將成為阻礙最佳端到端性能的瓶頸。他說(shuō)：“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(chǔ)模塊JBoFs （Just a Bunch of Flashes）中的NVMe SSD的匯集和共享開(kāi)辟了道路。Kimmel介紹說(shuō)：“把外部NVMe驅(qū)動(dòng)器與低延遲、高效率的架構(gòu)結(jié)合起來(lái)，然后訪問(wèn)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(chǔ)分解技術(shù)發(fā)揮了僅限于通過(guò)光纖通道或者iSCSI SAN連接的共享存儲(chǔ)陣列的優(yōu)勢(shì)。”

存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會(huì)董事會(huì)成員J Metz認(rèn)為，NVMeoF是一項(xiàng)許多IT領(lǐng)導(dǎo)都很難掌控的技術(shù)。他指出：“很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)確實(shí)在增長(zhǎng)——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?！辈贿^(guò)，NVMeoF是不同的。它改變了IT領(lǐng)導(dǎo)對(duì)計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能之間連接方式的看法。Metz說(shuō)：“以前通常是一對(duì)一的關(guān)系，而現(xiàn)在這種關(guān)系可能是多對(duì)多的。”

基于架構(gòu)的NVMe應(yīng)用

毫不奇怪，對(duì)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(shuō)，主要的用例包括數(shù)據(jù)庫(kù)、分析應(yīng)用程序、安全應(yīng)用程序（例如，面部識(shí)別）和交易處理。他說(shuō)：“例如，一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外部存儲(chǔ)進(jìn)行查詢或者交易，其響應(yīng)時(shí)間需求是即時(shí)的，那么這將受益于NVMeoF?！?/p>

依賴超高性能數(shù)據(jù)庫(kù)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(shuō)：“如果他們能使系統(tǒng)運(yùn)行得更快，從每秒處理1000個(gè)交易增長(zhǎng)到每秒5000個(gè)交易，那么他們就能賺更多的錢(qián)。”

然而，很多常規(guī)應(yīng)用將很少甚至無(wú)法從NVMeoF中受益。McRae說(shuō)：“并非所有的應(yīng)用都需要低延遲、高吞吐量的性能。實(shí)例包括備份/存檔、視頻存儲(chǔ)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(yùn)行起來(lái)變得更快、響應(yīng)更迅速。Burgener指出：“這就是我所說(shuō)的‘通用混合工作負(fù)載整合?！?/p>

Metz預(yù)測(cè)：“有了基于架構(gòu)的NVMe，未來(lái)幾年會(huì)出現(xiàn)一些非常有創(chuàng)意的想法?！?/p>

消除對(duì)基于架構(gòu)的NVMe的誤解

與很多新興技術(shù)一樣，NVMeoF對(duì)很多企業(yè)來(lái)說(shuō)還是個(gè)謎，特別是那些通常對(duì)現(xiàn)狀感到滿意的企業(yè)。例如，很多IT領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為遷移到NVMeoF的成本將是非常昂貴的。McRae認(rèn)為事實(shí)并非如此。他觀察到：“最終，這項(xiàng)技術(shù)將成為所有企業(yè)購(gòu)買產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)人都能受益。今天，這種功能在很多交換機(jī)中都是標(biāo)準(zhǔn)的，因此部署它并不需要額外的成本?！?/p>

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(wèn)題。Burgener指出：“如果您的應(yīng)用程序運(yùn)行緩慢，而您購(gòu)買了性能更高的存儲(chǔ)陣列，那么只有在存儲(chǔ)成為問(wèn)題的情況下才能使應(yīng)用程序運(yùn)行得更快。如果您已經(jīng)在一個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行了SSD，那么與使用HDD時(shí)相比，存儲(chǔ)出問(wèn)題的可能性要小得多。”

NVMeoF的確存在一個(gè)缺點(diǎn)，那就是NVMe巨大的功耗。

Burgener指出：“人們不得不考慮耗電問(wèn)題?！盢VMe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(yùn)行，那么，即使遷移到NVMe后占地空間會(huì)減小，但卻可能會(huì)超出電力預(yù)算?！?/p>

基于架構(gòu)的NVMe的規(guī)劃和準(zhǔn)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(kāi)始進(jìn)行規(guī)劃了。

Kimmel說(shuō)：“成功地在產(chǎn)品中部署NVMeoF需要一個(gè)強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)支持應(yīng)用需求，而不僅僅是去實(shí)現(xiàn)一種協(xié)議。從機(jī)遇的角度來(lái)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。”