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      新聞動態

      NVMe/TCP:為什么是云存儲的未來?

      2020-07-02 點擊數:

      一直以來,IT領域的人們都認為我們是不需要擔心存儲空間的。因為存儲公司一直在努力將更大的容量壓縮到更小的空間中,并降低了每GB的成本。因此,用戶認為存儲成本低廉,而且基本上是無限的。


      機器學習、自動駕駛和全國性的物聯網傳感器網絡等技術不斷收集和分析數據。這樣的數據收集將以指數方式增加需要存儲和分析的數據量。傳感器收集運行我們的基礎架構并推動經濟所需的真實數據。多年來,第一次出現了這樣一個問題:我們是否有能力存儲我們的文明將創造的所有數據。存儲不再是無限可用的。


      容量不是唯一的問題。管理數據的類型并確保將其放置在正確的介質上以實現最佳性價比,這已成為存儲管理員面臨的另一個緊迫問題。


      NVMe/TCP與NVMe和其他一些存儲技術有很大關系,如SATA和SCSI。


      NVMe是針對IO到內存(特別是非易失性閃存)進行了優化的協議。非易失性意味著斷電后數據保持不變。NVMe固態驅動器(SSD)也稱為固態硬盤,已在移動設備和便攜式計算機及臺式PC中得到廣泛使用。最近,SSD已經在企業和超大規模的數據中心站穩了腳跟。


      NVMe SSD與SATA SSD相比如何?


      對于這兩個SSD,存儲介質都是閃存。SATA協議最初設計用于與機械硬盤通信。對于SATA SSD,需要進行一定量的轉換,協議才能寫入閃存介質而不是旋轉的磁盤。對于NVMe,這種轉換是最小的,因為NVMe協議是為與flash通信而優化的。它允許更高效的I/O和更高性能的固態硬盤。


      企業級NVMe呢?


      一直以來,存儲管理員一直通過串行連接SCSI(SAS)依賴SCSI協議。SAS具有大量內置的可靠性功能,因此使其成為企業存儲的理想選擇。不幸的是,SAS命令需要一定數量的轉換才能將數據寫入閃存。就純粹的I / O增加和延遲減少而言,SAS SSD的性能將優于SAS HDD,但仍無法釋放閃存的全部性能潛力。NVMe清除了通往閃存的道路,以充分實現其性能優勢。


      名稱的“Express”部分是指PCI Express(PCIe)。由于NVMe的分層體系結構,為PCIe提供了一些優勢。除了PCIe之外,NVMe還可以通過其他傳輸方式傳送。其優點如下:


      一個關鍵的優勢是PCIe在處理器領域的廣泛應用。AMD,Arm,IBM Power,當然還有Intel,它們的處理器上都有大量的PCIe通道?,F在的一些處理器具有100多個PCIe通道。進入全閃存陣列空間的一些早期低成本產品僅僅是具有許多PCIe通道連接到NVMe SSD的CPU。PCI交換機的使用范圍也很廣,可以進一步擴展系統中PCIe通道的數量。因此,存儲可以直接連接到計算或通過不需要協議轉換的交換機連接。這種架構簡化了低延遲事務。


      PCle的另一個優點是,人們很容易理解PCle的電子傳輸方式,并且它有一個面向未來幾代的路線圖。這意味著未來的NVMe SSD可以使用新一代更快的PCle構建,只需對協議進行少量或不進行調整。這縮短了設計和驗證時間,并進一步降低了成本。


      NVMe協議還可以用于PCIe以外的其他傳輸。例如NVMe over Fabrics(NVMe-oF)。其他類型的NVMe-oF包括基于聚合以太網的RDMA(NVMe / RoCE)和基于光纖通道的NVMe(NVMe / FC)。下圖顯示了NVMe從成千上萬個SSD的演變過程。


       

      通過TCP運行的NVMe協議現在可以與數以萬計的SSD通信,所有這些SSD都是本地SSD。


      如果您熟悉iSCSI,那么NVMe/TCP將非常有意義。iSCSI是SCSI協議在TCP之上的映射。這樣的映射使得遠程存儲硬盤對主機系統來說是本地的。當然,這些遠程硬盤使用SCSI協議進行通信,因為iSCSI最初是在90年代后期開發的,遠遠早于flash存儲的普及。


      NVMe / TCP采用為與閃存進行通信而優化的NVMe命令,并將它們映射到TCP之上。讓遠程的SSD出現在主機系統本地。

       

      NVMe-oF允許在數據中心共享大型存儲池。在這些存儲池中,可以有針對不同工作負載類型優化的具有不同介質類型的NVMe SSD。例如,對延遲敏感的工作負載可以定向到具有超低延遲存儲類內存作為介質的硬盤。一次寫入-讀取-許多類型的工作負載可以指向使用QLC閃存的SSD,QLC閃存對寫持久性有一些限制,但容量非常高。


      對于已經使用Fibre Channel并希望在添加NVMe存儲層的同時繼續利用該投資的數據中心來說,NVMe/FC很有吸引力。NVMe/RoCE是機架內存儲和計算之間超1owlatency連接的優秀解決方案,但它需要支持RDMA的網絡接口卡(nic)和交換機。


      NVMe / TCP的獨特之處在于它提供了低延遲傳輸,可以在將其部署在常規以太網交換機和NIC上時進行大規模擴展。


      存儲領域在不斷變化,以適應需求。我們看到的只是這些技術將如何用于解決我們日益增長的存儲需求的開始。


      原文鏈接:

      https://www.eetimes.com/nvme-tcp-improves-data-storage/

      • SuZhou JetSave Electronics Technology co., LTD
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