Technologiczne, Gadżety, Telefony Komórkowe, Pobieranie Aplikacji!

Czym jest technologia Nvme Over Fabrics i jakie jest jej zastosowanie w świecie sieci komputerowych?

Name-of, znany również jako Nvme Over Fabrics, to protokół używany do łączenia hostów z pamięcią masową w sieci szkieletowej przy użyciu protokołu Nvme.

Protokół ten umożliwia mechanizm przesyłania danych pomiędzy hostem a systemem pamięci masowej za pomocą polecenia opartego na komunikatach NVMe. Ponadto dane można przesyłać za pomocą sieci Ethernet, Fibre Channel (FC) lub InfiniBand.

Należy zauważyć, że NVM Express Inc. jest organizacją non-profit, która w marcu 2011 roku wydała wersję 1.0 protokołu NVMe.

Później, 5 czerwca 2016 r., wydała wersję 1.0 pod tytułem NVMe-oF i NVMe w wersji 1.3 w maju 2017 r.

Te aktualizacje znacznie poprawiły bezpieczeństwo, udostępnianie zasobów i stabilność dysków półprzewodnikowych (SSD). NVM Express mówi:

Dostawcy sprzętu sieciowego pracują nad rozwojem dojrzałego ekosystemu dla przedsiębiorstw, aby umożliwić urządzeniom końcowym obsługę NVMe w sieci szkieletowej. Wśród tych urządzeń należy wymienić serwerowe systemy operacyjne, hypervisory serwerów, karty sieciowe, systemy operacyjne stosowane w sprzęcie pamięci masowej i dyski pamięci masowej.

Dostawcy Senswitch starają się używać w swoich produktach protokołu Fibre Channel 32 Gb/s jako logicznej struktury pamięci flash NVMe. Ten problem spowodował wprowadzenie do świata technologii kilku implementacji tego protokołu od czasu początkowego rozwoju NVMe-oF, w tym NVMe-oF opartego na zdalnym bezpośrednim dostępie do pamięci, kanale światłowodowym itp.

Jakie są zastosowania NVMe w sieci Fabric?

Używać. Technologia NVMe-oF jest wciąż w powijakach, ale dostawcy sprzętu sieciowego próbują dodać ją do architektury sieciowej. NVMe-oF może zapewnić ekspertom sieciowym zaawansowany protokół przechowywania danych i może całkowicie przekroczyć moc dzisiejszych pamięci półprzewodnikowych. Może także wypełnić luki pomiędzy bezpośrednio podłączaną pamięcią masową (DAS) a siecią pamięci masowej (SAN), umożliwiając organizacjom najlepsze zarządzanie obciążeniami poprzez zapewnienie wysokiej przepustowości i małych opóźnień.

NVMe łączy się bezpośrednio z serwerami. W ten sposób karty flash NVMe zastępują tradycyjne nośniki pamięci półprzewodnikowej. W porównaniu z technologiami takimi jak pamięć masowa typu all-flash, architektura ta ma znaczące zalety w zakresie wydajności, ale ma wady. Aby korzystać z NVMe, eksperci sieciowi muszą korzystać z oprogramowania innych firm w celu optymalizacji i obsługi operacji zapisu i odczytu danych. Dodatkowo w macierzach NVMe poziom kontrolera pamięci masowej tworzy wąskie gardła.

NVMe-oF toruje drogę systemom flash w skali stojakowej do integracji natywnego zarządzania danymi. NVMe-oF służy również do optymalizacji analiz w czasie rzeczywistym, przetwarzania dużych zbiorów danych i uczenia maszynowego. Oczywiście stopień akceptacji i szybkość przyjęcia tej technologii zależy od szybkiego rozwoju ekosystemu NVMe (rysunek 1).

rysunek 1

Jakie są zalety NVMe w porównaniu z Fabrics?

Zalety dysków pamięci masowej opartych na NVMe są następujące:

  • Małe opóźnienia.
  • Dodatkowe równoległe żądania.
  • Zwiększ ogólną wydajność.
  • Zmniejszanie długości stosów pamięci systemu operacyjnego po stronie serwera.
  • Ulepszenia wydajności macierzy pamięci masowej.
  • Szybsze rozwiązania dla urządzeń końcowych obsługują dyski SSD SAS, SATA, NVMe oraz więcej dysków i interfejsów.
  • Realizacja różnych scenariuszy.

Jakie są cechy techniczne NVMe over Fabrics?

Wśród istotnych cech technicznych NVMe-oF należy wymienić:

  • Wysoka prędkość.
  • Niskie opóźnienia w sieciach.
  • Kontrola przepływu w oparciu o kredyty.
  • Możliwość skalowania i obsługi nawet tysięcy urządzeń.
  • Obsługa wielu ścieżek w sieci szkieletowej w celu jednoczesnej aktywacji pomiędzy inicjatorem hosta NVMe i nośnikiem docelowym.
  • Zgoda dla wielu hostów sieci szkieletowej na jednoczesne wysyłanie i odbieranie poleceń z różnych hostów i podsystemów pamięci masowej.

Jakie są najważniejsze różnice między NVMe over i Fabrics NVMe?

NVMe to alternatywa dla standardu Small Computer System Interface (SCSI) służąca do łączenia i przesyłania danych między hostem a urządzeniem lub systemem pamięci masowej. Ogólnie trzeba powiedzieć, że NVMe jest przeznaczony do użytku z szybkimi nośnikami, takimi jak pamięci półprzewodnikowe i technologie oparte na pamięci Post-Flash.

Standard NVMe różni się znacznie od protokołów SCSI i SATA opracowanych dla nośników danych, takich jak dyski twarde, dzięki czemu dostęp do informacji jest kilkukrotnie szybszy.

NVMe obsługuje 64 000 kolejek, które mogą mieć głębokość do 64 000 poleceń. Wszystkie instrukcje I/O i odpowiedzi są wykonywane na pojedynczym rdzeniu procesora, co zapewnia procesorom wielordzeniowym wysoki poziom równoległości.

Rysunek 2

Urządzenia oparte na NVMe przesyłają dane za pomocą gniazda szeregowego PCIe; dedykowany kontroler sprzętowy nie jest wymagany do kierowania ruchu pamięci masowej w sieci. Używając NVMe, pamięci półprzewodnikowej PCIe, którą można zainstalować bezpośrednio na płycie głównej serwera, możliwe jest przesyłanie danych z większą szybkością dla urządzenia pamięci masowej lub podsystemu.

Jedną z głównych różnic między NVMe i NVMe-oF jest mechanizm mapowania transportu służący do wysyłania i odbierania poleceń lub odpowiedzi. NVMe-oF wykorzystuje model oparty na komunikatach do komunikacji między hostem a docelowym urządzeniem pamięci masowej. NVMe-oF lokalnie mapuje polecenia i odpowiedzi do pamięci współdzielonej na hoście za pośrednictwem protokołu interfejsu PCIe.

NVMe over Fabric w oparciu o zdalny bezpośredni dostęp do pamięci (RDMA)

NVMe-oF, oparty na zdalnym, bezpośrednim dostępie do pamięci, został opracowany przez grupę roboczą w organizacji NVM Express. Bezpośredni zdalny dostęp do pamięci to mechanizm przesyłania pamięci do pamięci między dwoma komputerami. Dane są przesyłane z jednej przestrzeni adresowej pamięci do drugiej bez wywoływania systemu operacyjnego lub procesora. W takim przypadku obciążenie jest mniejsze, a czas dostępu i odpowiedzi na rozmowy staje się krótszy w mikrosekundach. Dostępne mapowania obejmują RDMA przez konwergentną sieć Ethernet (RoCE) i protokół Internet Wide Area RDMA dla sieci Ethernet i InfiniBand.

NVMe to protokół transportu ruchu pamięci masowej w RDMA pomiędzy teksturami. To zagadnienie skłoniło nas do opisania powyższego protokołu jako wspólnego języka serwerów obliczeniowych i magazynujących, które mają wymieniać między sobą dane. Aby skorzystać z indeksu NVMe-oF opartego na RDMA, należy wdrożyć nową sieć pamięci masowej w celu poprawy wydajności. Problem ten powoduje, że skalowalność powyższej technologii jest mniejsza w porównaniu z protokołem Fibre Channel.

NVMe over Fabric przy użyciu protokołu Fibre Channel

NVMe-oF został opracowany przy użyciu FC-NVMe przez Komitet T11 w ramach standardów technologii informacyjnej (INCITS). Fibre Channel umożliwia mapowanie innych protokołów, takich jak NVMe, SCSI i opatentowany przez IBM protokół Fibre Connectivity (Fiction), w celu przesyłania danych i poleceń między hostem a docelowymi urządzeniami pamięci masowej.

FC-NVMe i FC Gen 6 można bezproblemowo używać w tej samej infrastrukturze, aby przezwyciężyć problemy z niekompatybilnością w centrach danych. W takim przypadku klienci mogą łatwo zaktualizować oprogramowanie sprzętowe przełączników Fibre Channel, pod warunkiem, że adaptery magistrali hosta (HBA) obsługują sprzęt pamięci masowej obsługujący NVMe-oF i protokół Fibre Channel o szybkości 16 Gb/s lub 32 Gb/s.

Co ciekawe, protokół Fibre Channel obsługuje współdzielony dostęp do pamięci flash NVMe, ale w tym przypadku zaobserwujemy spadek wydajności w zakresie interpretacji i tłumaczenia hermetyzowanych poleceń SCSI na polecenia NVMe.

W tym względzie stowarzyszeniu FCIA udało się opracować standardy wdrażania FC-NVMe kompatybilne ze starszą infrastrukturą, dzięki czemu adapter FC-NVMe może obsługiwać nośniki oparte na SCSI, dyski półprzewodnikowe i karty flash NVMe podłączone do PCIe.

NVMe przez Fabric przy użyciu protokołu TCP/IP

Jednym z kluczowych osiągnięć w zakresie NVMe-oF jest rozwój tego protokołu przy użyciu protokołu TCP/IP. W takim przypadku NVMe-oF może używać protokołu TCP do przesyłania danych. NVMe poprzez protokół TCP umożliwia wykorzystanie NVMe-oF w standardowej sieci Ethernet. Ponadto architektura NVMe-oF TCP/IP eliminuje potrzebę wprowadzania zmian w konfiguracji lub wdrażaniu określonego sprzętu.

Ponieważ kanał komunikacyjny można wykorzystać w dowolnej sieci Ethernet lub Internecie, nie będziemy już musieli martwić się wdrażaniem i konfiguracją specjalnego sprzętu.

Protokół TCP jest dobrze znanym standardem ustanawiania i utrzymywania połączeń podczas wymiany danych w sieci. TCP działa w interakcji z protokołem IP. Biorąc pod uwagę, że oba protokoły odgrywają ważną rolę w komunikacji sieci lokalnych między sobą, Internetem i sieciami prywatnymi, znacznie poprawiają wydajność protokołu NVMe-oF.

Powiązanie TCP definiuje sposób mapowania kolejek, kapsuł i danych oraz obsługuje kanały komunikacji TCP pomiędzy hostami i kontrolerami NVMe-oF w sieciach IP.

NVMe-oF wykorzystujący protokół TCP/IP to dobra opcja dla organizacji, które chcą wykorzystać swoją infrastrukturę Ethernet. Ta metoda implementacji umożliwia programistom oddzielenie technologii NVMe od iSCSI. Na przykład organizacja, która nie zdecyduje się na potencjalne problemy związane z wdrażaniem NVMe na teksturach przy użyciu RDMA, może użyć NVMe-oF opartego na protokole TCP/IP w jądrze Linuksa, aby w pełni wykorzystać powyższą architekturę.

Wsparcie branży pamięci masowej dla technologii NVMe-oF i NVMe

Zarówno dostawcy starszych rozwiązań pamięci masowej, jak i start-upy starają się zdobyć znaczną część rynku technologicznego. Wśród dostępnych na rynku produktów pamięci masowej typu all-flash NVMe i NVMe-oF należy wymienić:

  • Skala Flash sieci DataDirect (DDN).
  • System hybrydowy Datrium DVX
  • Kaminario K2.N
  • Macierze pamięci masowej NetApp Fabric-Attached Storage (FAS).
  • Czysta pamięć FlashArray
  • Tegile IntelliFlash

W grudniu 2017 r. IBM udostępnił wersję zapoznawczą NVMe-oF InfiniBand, łączącą systemy Power9 i FlashSystem V9000. Produkt zaprojektowany z myślą o dużych obciążeniach obliczeniowych.

W 2017 roku firma HPE wprowadziła na rynek pamięć flash HPE Persistent Memory Server wraz z serwerami ProLiant Gen9 i pamięcią półprzewodnikową PCIe zgodną z NVMe. Firma Dell EMC była jednym z pierwszych dostawców pamięci masowej, który wprowadził na rynek produkt NVMe obsługujący wyłącznie pamięć flash, dlatego firmie udało się opracować macierz DSSD D5 z serwerami Dell PowerEdge i dedykowaną pamięcią NVMe w sieci PCIe.

W międzyczasie niektóre start-upy zaprojektowały także macierze all-flash NVMe, co zostało zauważone. Wśród tych produktów należy wymienić:

  • Macierz pamięci masowej Apeiron Data Systems wykorzystuje dyski NVMe i umieszcza usługi danych w cyfrowych programowalnych układach scalonych (FPGA), zamiast na serwerach podłączonych do macierzy pamięci masowej.
  • Pamięć oprogramowania oparta na programie Excelero może być używana ze standardowymi serwerami.
  • Firma Pavilion Data Systems opracowała macierz o nazwie Pavilion opartą na kartach sieciowych, przełącznikach PCIe i standardowych procesorach. Urządzeniem firmy jest U4, które zawiera 20 kontrolerów pamięci masowej i 40 portów Ethernet umożliwiających podłączenie do 72 dysków SSD NVMe za pomocą wewnętrznej sieci przełączników PCIe.
  • Vexata Inc. oferuje rozproszone oprogramowanie VX-100 i Vexata Active Data Fabric. To oprogramowanie może zarządzać macierzą NVMe, w tym kontrolerem front-end, routerem z przecięciem opartym na FPGA, węzłami danych oraz planować operacje we/wy i metadane.

Ogólnie rzecz biorąc, w 2017 roku dostawcy sprzętu IT obrali nową ścieżkę, która opiera się na technologii NVMe-oF.

Dostawcy sieciowi czekali, aż dostawcy pamięci masowej wprowadzą na rynek wysokowydajne macierze oparte na NVMe-oF. Znaczący gracze na rynku przełączników Fibre Channel, Brocade i Cisco, wypuścili na rynek sprzęt FC 32 Gb/s Gen 6, który obsługuje ruch flash NVMe i tekstury FC-NVMe. Ponadto firma Cavium zaktualizowała także swoje adaptery QLogic Gen 6 FC i FastLinQ Ethernet dla NVMe-oF.

Wśród producentów dysków Intel przoduje w dziedzinie dwuportowych pamięci półprzewodnikowych NVMe opartych na dyskach 3D NAND i Intel Optane NVMe opartych na technologii pamięci XPoint 3D. Intel twierdzi, że dyski Optane NVMe są prawie osiem razy szybsze niż pamięć flash NAND NVM NVMe PCIe SSD. Firma Seagate wprowadziła także na rynek dysk SSD Nytro 5000 M.2 NVMe i rozpoczęła prace nad kartami rozszerzeń NVMe o pojemności 64 TB.

ostatnie słowo

W związku z rosnącą zależnością firm i użytkowników od danych hostowanych w usługach chmurowych, zapotrzebowanie na przechowywanie informacji w chmurze znacząco wzrosła. Problem ten doprowadził do pojawienia się technologii NVMe-oF, która według wielu ekspertów zrewolucjonizuje przyszłość nośników pamięci.

NVMe staje się coraz bardziej popularne ze względu na dużą wydajność wielozadaniową, małe opóźnienia i wysoką przepustowość. Chociaż NVMe jest używany w komputerach osobistych do ulepszania edycji wideo, gier i nie tylko, jego prawdziwe korzyści są bardziej widoczne w skali przedsiębiorstwa.

Pobieranie premium motywów WordPressPobieranie premium motywów WordPressPobierz najlepsze motywy WordPress do pobrania za darmoBezpłatne pobieranie motywów WordPresskurs udemy do pobrania za darmopobierz oprogramowanie XiaomiPobierz zerowe motywy WordPresspobierz płatny kurs Udemy za darmo