Хорошо

Внедрение SSD и NVMe

165 0 1 0 0

В последние несколько лет технологии хранения данных развиваются стремительными темпами, растут емкость, производительность и функциональность СХД, появляются новые модели накопителей NVMe SSD и реализованные на их основе решения. Как считают аналитики, накопители SSD PCIe, использующие NVMe (Non-Volatile Memory Express), спецификацию на протоколы доступа к твердотельным накопителям (SSD), подключенным по шине PCI Express, — одна из основных тенденций развития технологий хранения данных в текущем году. 


СХД с накопителями NVMe демонстрируют свои лучшие качества в приложениях, чувствительных к задержкам. Например, в таких приложениях как массивные базы данных NVMe обеспечивает малые задержки и высокие пиковые скорости передачи данных. Снижение задержек и увеличение параллелизма значительно повышают производительность операций чтения/записи. 


В стандарте протокола NVMe планировщик ввода-вывода и сложные уровни протокола SCSI в системах SAS заменены на легкий стек NVMe. В результате при аналогичной нагрузке процессора NVMe дает в два раза больше IOPS, чем SAS. Протоколы SAS предназначены для жестких дисков (HDD) и во флэш-массивах становятся слабым звеном.


В отличие от SAS с одной очередью NVMe поддерживает до 65536 (64K) очередей, каждая с глубиной до 65536 команд. Это увеличивает параллелизм при обработке (и как следствие - производительность в IOPS) и позволяет задействовать преимущества многоядерных процессоров благодаря прямому доступу каждого ядра к SSD.


Хотя SAS будет применяться еще долгое время, будущее принадлежит флэш-накопителям NVMe: уже сейчас они способны обеспечить гораздо более высокие скорости передачи данных и при этом сравнительно недороги. А спецификация NVMe over Fabrics открывает путь к созданию распределенных СХД с низколатентной фабрикой.


Флэш-массивы NVMe позволяют преодолеть свойственные сетевым хранилищам задержки — приложение получает возможность напрямую подключаться к блочному хранилищу через интерфейс PCIe. Протокол NVMe разработан с учетом требований флэш-памяти, он оптимизирован для эффективной работы с SSD и в конечном итоге заменит накопители SATA SSD. Он снижает издержки ввода-вывода, увеличивает число операций ввода-вывода и пропускную способность.


Поскольку в NVMe применяется обработка очередей, достигается более высокая масштабируемость, чем у SSD-накопителей SAS и SATA. Причем можно независимо масштабировать вычислительные ресурсы и хранилище. Это становится все более важным для более эффективного распределения ресурсов в задачах IoT, ИИ и в других чувствительных к задержке рабочих нагрузках.


Почему же в реальных приложениях прирост производительности при использовании NVMe SSD подчас малозаметен и не оправдывает применения этих накопителей, более дорогих и менее емких, чем SAS SSD? Одна из причин в том, что производители не всегда идут по пути полной замены протокола SCSI: контроллер системы хранения просто преобразует SCSI в NVMe. И хотя удается повысить быстродействие в IOPS, выигрыш в задержке оказывается минимальным. 


Кроме того, для достижения высокой производительности NVMe необходима оптимизация на уровне системы. Архитектура системы ввода-вывода также требует доработки, чтобы сделать ее более подходящей для параллельной обработки в многоядерных конфигурациях. 


Некоторые вендоры используют в контроллерах своих СХД подключенные по NVMe модули памяти Intel Optane в качестве кэш-памяти на чтение. В результате удается значительно (до 40%) снизить среднюю задержку и добиться ее стабильности. В роли кэша на запись используется оперативная память DRAM или NVRAM. Они считают такой подход даже более выигрышным, чем применение NVMe-накопителей, поскольку SCM-кэш дает кратный прирост производительности при относительно низких затратах. 


Протокол NVMe пока что развивается. Так, поддержка Multi-pathing появилась в стандарте только год назад. Продолжается работа над NVMe over Fabric (NVMe-oF), соответствующие драйверы пока что имеют лишь базовую функциональность. Хотя флэш-массивы с возможностями фабрики NVMe внедряются более быстрыми темпами, чем прогнозировали эксперты, об их широком использовании в ЦОД можно будет говорить лишь спустя несколько лет.


По данным аналитической компании Gartner, к 2021 году на флэш-массивы, использующие NVMe-oF для подключения к серверам и SAN, будет приходиться около 30% дохода от продаж СХД. Это серьезный рост по сравнению с 1% в 2018 году. Прогнозы IDC также оптимистичны: по прогнозам, к 2021 году флэш-массивы с подключением по NVMe и NVMe-oF составят примерно половину всех доходов от продаж внешних систем хранения.


NVMe-oF обеспечит чрезвычайно высокую пропускную способность при сверхмалой задержке, что делает его одной из самых актуальных разработок в области технологий хранения активных данных. NVMe-oF позволяет нескольким серверам совместно использовать высокопроизводительное и дорогостоящее хранилище NVMe. Такая возможность будет привлекательной для организаций с крупными инсталляциями Oracle Real Application Clusters или других баз данных.


В настоящее время разрабатываются сетевые транспортные протоколы фабрики NVMe для FC-NVMe и различных технологий удаленного прямого доступа к памяти, включая InfiniBand, RDMA over Converged Ethernet и Wide-Area RDMA.


В прошлом году производители СХД вывели на рынок множество продуктов NVMe. В основном в этой нише активны крупные вендоры систем хранения, в частности, Dell EMC, HPE и NetApp, хотя и стартапы пытаются найти в ней свое место. По мере выхода на рынок крупных поставщиков систем хранения с массивами, поддерживающими NVMe, будет расти признание технологии. Кроме того, основные поставщики ОС активно работают над драйверами NVMe. Для массового внедрения NVMe потребуется сочетание технологий, стандартов и изменений в операционных системах. Эта должно произойти в ближайшее время. 


  • x

Комментарий

Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация
Отправить

Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Политика конфиденциальности..”

My Followers

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход

Заблокировать
Вы уверены, что хотите заблокировать этого пользователя?
Пользователи из вашего черного списка не могут комментировать ваши посты, не могут упоминать вас, не могут отправлять личные сообщения.
Напоминание
Пожалуйста, привяжите свой мобильный номер чтобы получить бонус за приглашение.