Пять причин перейти на NVMe-oF

В последнее время технологии хранения данных шагают вперед семимильными шагами. Еще не все знакомы со спецификацией системных накопителей с интерфейсом NVMe, а уже вышла более современная и производительная версия, позволяющая устранить проблемные точки в современных системах удаленного хранения информации. Она называется NVMe-oF и имеет несколько решающих преимуществ, о которых мы сегодня и поговорим.

Напомним, что такое NVMe

Накопители NVMe на базе флэш памяти стали ответом на назревшую потребность в высоких скоростях обмена данными в процессе работы серверов и дата-центров, а также в устройствах пользовательского сегмента.

Само же понятие NVMe – это обозначение протокола передачи информации с участием твердотельных накопителей, при этом в качестве канала используются линии PCI-Express. Главная задача протокола – повысить скорость обмена данными.

Протокол NVMe обеспечивает скорость чтения данных по линии PCI-Express до 984,6 МБ/с. В итоге с использованием четырех линий для версии 3.0 это дает 3,94 ГБ/с, для версии 4.0 целых 7,8 ГБ/с, а для версии 5.0 целых 10 ГБ/с.

Преимущества протокола реализуются только при высоких нагрузках, а значит оптимальным вариантом его применения являются сервера и дата-центры. Очевидными плюсами протокола, помимо высоких скоростей, стали: сохранение работоспособности даже во время тестирования системы. Ну и конечно же осталась возможность горячей замены вышедшего из строя элемента.

NVMe-oF – новая страница в истории скоростного обмена данными

Несмотря на то, что протокол NVMe отлично справляется со своими функциями и обеспечивает параллельную обработку множества запросов, есть у них и слабое место – это привязка к процессорным линиям PCI-Express посредством шины Peripheral Component Interconnector Express (PCIe). Эту шину невозможно масштабировать за пределы сервера, а значит для ускорения серверов нужно собрать настоящие башни из накопителей. При этом распределение массива между хостами станет довольно сложной задачей.

И решить ее призван новейший протокол NVMe-oF (over-Fabrics – посредствам структуры). Он позволяет реализовать доступ к системе хранения данных с использованием SSD NVMe нескольким хостам одновременно, то есть обеспечить параллельную реализацию множества запросов, поступающих на сервер. При этом параметры скорости останутся сравнимыми с показателями SSD, привязанными локально.

На практике это дает уникальные характеристики работы платформ хранения. Так, OpenFlex Data24 от комапнии Western Digital уже на этапе тестирования показала производительность в размере 13,2 миллиона операций ввода-вывода (IOPS) при полосе пропускания 70,7 ГБ/с. При этом задержка записи минимальная –не более 42 микросекунд. Для сравнения приведем производительность аналогичной системы на SAS-интерфейсе – 4,7 миллиона IOPS.

Еще один важный критерий – длина очереди. Интерфейс SATA поддерживает очередность выполнения 31 команды, а интерфейс SAS – 254 команды. Новые NVMe-oF без проблем справляются с очередями длиной в 65 000 команд. Понимаете, насколько это ускоряет работу серверов и увеличивает их производительность?

За скорость больше не нужно доплачивать

Это второе очевидное преимущество протокола NVMe-oF. Новая технология не только поддерживает максимальную интенсивность нагрузок и высочайшую производительность. Она еще и удешевляет сборку системы. Производители накопителей обещают до 17 % экономии расходов на запуск сервера, по сравнению с дисковыми корзинами, работающими на интерфейсе SAS. Это реализовано благодаря интегральным схемам специального назначения ASICs.

Еще одним фактором, который влияет на ценовую политику, является использование альтернативного транспортного протокола, который подразумевает отправку и получение данных без использования общей памяти. Запросы и ответы в протоколе NVMe-oF группируются в так называемые «капсулы» по нескольку штук. Это позволяет хостам получать доступ на дальних расстояниях без задержек.

Внедрение будет простым и доступным

Рассмотрим реализацию технологии NVMe-oF на примере новой платформы OpenFlex Data24 от Western Digital. Это дисковая полка, рассчитанная на накопители форм-фактора U.2. Она вмещает до 24 единиц, и поддерживает емкость до 368 Тб и шесть контроллеров RapidFlex. Именно они позволяют максимально сократить задержки, поддерживают 100-гигабитное соединение Ethernet и отличаются низким энергопотреблением.

К такой системе можно напрямую без использования коммутаторов подключить шесть хостов. Но раскрыть все возможности NVMe-oF позволит топология сервера на базе коммутаторов – коммутаторная фабрика. Именно она способна реализовать гибкость системы, высокие скорости и максимально насыщенную эксплуатацию.

Новые тенденции

Один из основных путей эффективного развития сервиса информационных услуг и облачного хранения данных – компонуемость и дезагрегированность серверной инфраструктуры. Максимальная совместимость и вариабельность комплектации существенно упрощает и сборку, и работу дата-центров. В этом плане новейшие платформы с поддержкой протокола NVMe-oF предоставляют максимум возможностей. Так, например, все та же платформа OpenFlex Data24 может быть совмещена с Оpen Composable API или реализоваться в формате компонуемой дезагрегированной системы.

На текущий момент NVMe-oF напоминает попытку внедрения SAS-коммутаторов в структуру сети, но надеемся, что данная инициатива будет успешней и не станет очередным нишевым решением, как InfiniBand.

Настало время перемен

Конкурентная борьба на рынке услуг по удаленному хранению данных не прекращается ни на день. И для того, чтоб предоставить клиентам максимально быстрый, комфортный и надежный сервис, нужно идти в ногу со временем. И не просто идти, но и опережать потенциальных конкурентов. Именно новая технология NVMe-oF и платформы ее поддерживающие станут тем фактором, который обеспечит вам явное преимущество. При этом вы существенно сэкономите на модернизации оборудования, благодаря возможности оптимизации распределения новых SSD накопителей.