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NVMe:簡易但強大

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知名的問題解決原則「奧坎剃刀 (Occam’s Razor)」這麼說:最簡單的解決方法通常是最好的方法。[1] 基本上,這類思維有助於解釋為何乙太網路環境對於永久記憶體 (NVMe) 的興趣越來越大。

行動和社交參與系統、海量資料、即時分析以及許多其他新一代應用程式的採用速度越來越快。傳統上,這些類型的應用程式都使用非結構化資料,例如文件和影像,而資料則儲存在透過標準區域乙太網路連接的檔案系統上。多年來,這些應用程式對業務營運來說越發重要,這使得對速度的需求也越來越高。[2]

這正是 NVMe 能夠派上場的地方,NVMe 可消除應用程式和儲存體之間的許多軟體負荷,並針對全快閃記憶體儲存解決方案(儲存體外接系統市場中成長最快速的部分[3])進行最佳化,以便大幅減少延遲同時提高系統和應用程式的效能。[4] IT 產業分析專家(例如 IDC)都預測 NVMe 和相關效能增強技術的未來發展十分光明。[5]

對於 IBM 客戶和事業夥伴而言,NVMe 的誕生實現了 IBM Storage 解決方案數十年來所追求的願景與工程目標。舉例來說,IBM FlashCore® 技術及其先驅這 30 多年來一直在提供超低延遲資料儲存。4最近,IBM 的解決方案(例如:協調加速器處理器介面 (CAPI))和全新的 IBM zHyperLink™ 技術[6] 都展現了 IBM 對於超低延遲儲存的專注。而在今年,IBM 已發表適用於 InfiniBand 的 NVMe over Fabric 解決方案,在 2018 到 2019 年之間還會發表更多重要的 NVMe 創新與開發。

然而,NVMe 只是此效能加簡易方程式當中的一部分。在新一代應用程式資料集規模不斷成長的推動下,IT 產業已開發出 NVMe over Fabrics (NVMe-F),這使得 IT 架構設計師能夠在超低延遲儲存網路上善用高效能、高容量儲存資源,例如全快閃記憶體陣列。

如前所述,在透過乙太網路與應用程式相連接的檔案系統上,累積了大量寶貴的非結構化資料。問題變成:「以增添儲存網路技術和通訊協定的形式提高複雜度是否有商業和技術意義?」答案是響亮的… 有時候。

NVMe 何時贏過乙太網路?

談到低成本和簡易性,乙太網路勝出。對於一般使用,乙太網路很容易部署,而且它支援大量的上層通訊協定和應用程式。乙太網路的隨插即用行為是為了廣泛使用而設計,而且業界成千上萬見多識廣的技術人員都知道如何管理主流乙太網路配置,因此很適合用於不想僱用或訓練特殊網路人員的企業。[7]

很遺憾地,乙太網路之所以容易部署,很大的原因是其主要客戶 TCP/IP 具復原力與容許失誤,但代價就是效能普通。對於需要最低儲存網路延遲的應用程式來說,乙太網路(即使採用 NVMe)不敵光纖通道或 Infiniband。6然而,NVMe over Ethernet 絕對比傳統的乙太網路解決方案來得快,這都歸功於 NVMe 通訊協定負荷大幅降低。

雖然 NVMe over Ethernet 無法提供非常快的速度,但它卻可以提供另一個重要優勢:熱門的公有雲。大約 80% 的企業 IT 部門都已致力於建立同時包含內部部署和公有雲元件的環境。[8]乙太網路可簡化這些全新「多雲」架構的開發,因為它可以做為一個資料傳輸解決方案,然後用於區域網路、連接網路的檔案系統,以及公有雲資源遞送,其中實作 NVMe 以針對儲存體到應用程式之間的網路遲延加快效能。

透過乙太網路傳輸低延遲資料儲存流量,這不是個新概念。業界這許多年來一直致力於開發標準。RDMA over Converged Ethernet (RoCE) 是 InfiniBand Trade Association 所開發的網路通訊協定,可在乙太網路上啟用遠端直接記憶體存取 (RDMA)。此標準已發佈第 2 版。Internet Wide Area RDMA Protocol (iWARP) 是 Internet Engineering Task Force 所開發的 TCP 架構標準,它的誕生可回溯到 2007 年,最近的更新時間是 2014 年。3無論是 RoCEv2 或 iWARP 都尚未看到廣泛採用,但 NVMe 的出現可能會改變此狀況。

也許最該銘記在心的重點是,IBM 提供範圍廣泛的 NVMe-F 解決方案,包括 NVMe over Fibre Channel、NVMe over InfiniBand,以及現在發表的 NVMe over Ethernet,無論您的商業使用案例、應用程式工作負載、現有的網路和儲存環境、預算限制為何,IBM 都能提供有效的 NVMe 解決方案

NVMe over Ethernet 提供許多優勢。低成本但不是最佳效能,這並非所有應用程式工作負載和商業使用的最佳選擇,只是其中很多都適合使用。有時候,最簡單的解決方案確實就是最佳的解決方案。

[1]奧坎剃刀的運作方式:https://science.howstuffworks.com/innovation/scientific-experiments/occams-razor.htm

[2] InfoWorld Executive BriefIBM BrocadeIP Storage 的正確基礎,2015 7

[3] IDC:根據 IDC 的資料,全球企業儲存體市場在第三季成長了 14.0%2017 11 月:https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS43274017

[4] NVMe over Fibre Channel 入門,Wiley Brand Brocade 特別版 2017 ISBN: 978-1-119-39970-4

[5] IDC FutureScape:全球企業基礎架構 2018 預測,2017 10 月,IDC #US43137417

[6] IBM developerWorksIBM DS8880 zHyperLinks 提供低延遲的儲存體存取,2017 4 (https://developer.ibm.com/storage/2017/04/15/ibm-ds8880-zhyperlinks-gives-low-latency-access-storage/)

[7] Wiley BooksNVMe over Fibre Channel 入門,2017 ISBN 978-1-119-39970-4

[8] IBM Systems 白皮書:推動高效能雲端,2016 年 6 月,TSW03444-USEN-00

 

原文轉自:NVMe: Simple can be powerful

Channel Marketing, Systems, IBM Taiwan

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