NVMe este o memorie flash rapida, dar cinci dintre marii furnizori nu se grabesc sa o implementeze

 

NVMe este un nou protocol de stocare flash care va revolutiona performanta stocarii in servere si agende de stocare, dar pentru furnizorii de stocare incorporarea NVMe si beneficiile sale in produse nu este o chestiune simpla. Printre provocari se numara abordarea noilor blocaje de I / O la nivel hardware si implementarea unui nou protocol intre Ethernet si Fibre Channel.

 

 

Unde au ajuns cei cinci mari furnizori de stocare in procesul NVMe?

 

Non-Volatile MemoryExpress, denumita in mod obisnuit NVMe, a fost dezvoltata pentru a exploata pe deplin avantajele suporturilor de tip solid, cum ar fi NAND flash si 3D XPoint.

 

Interfetele traditionale de stocare SAS si SATA au fost proiectate intr-o perioada de tranzitie, si au limitari ale performantelor I / O in cadrul designului lor care reflecta acest lucru.

 

Performanta nu a contat prea mult in cazul HDD-urilor, deoarece timpul de acces la unitatea fizica era foarte lung. Cu toate acestea, odata cu trecerea la NAND flash, nevoia de performanta in utilizarea SAS sau SATA devine mai proeminenta.

 

NVMe abordeaza printre altele, aceste neajunsuri, prin introducerea unui paralelism mai mare, a unei stive software optimizate si a implementarii pe magistrala PCIe.

 

Aceste caracteristici servesc la reducerea semnificativa a latentei I / O in comparatie cu SAS si SATA, si optimizeaza in acelasi timp transferul de date. Aceasta imbunatatire a performantei este experimentata direct de aplicatiile care ruleaza NVMe la nivel local intr-un server.

 

NVMe in matrice de stocare

 

In ultimul an, furnizorii de stocare au inceput sa adopte NVMe in cadrul platformelor lor.

 

In partea de back-end, SAS este inlocuit cu NVMe ca mijloc de conectare la unitatile flash si pentru a oferi o viteza mult mai mare a sistemului si o latenta mai mica.

 

In ceea ce priveste partea de front-end a sistemelor de stocare, vanzatorii au inceput sa sustina NVMe in locul NVMf pe mai multe platforme care includ Infiniband, Ethernet si Fibre Channel.

 

De regula, hardware-ul FC gen6, si in unele cazuri gen5, poate sprijini NVMe care ruleaza pe Fibre Channel. Bineinteles, vanzatorii trebuie sa adauge suportul FC-NVMe in produsele lor pentru a face acest lucru.

 

NVMf este, de asemenea, adoptat, cu Ethernet ca transportator printr-o serie de protocoale de transport, inclusiv RoCEv2, iWARP si TCP. Acestea din urma permit utilizarea cardurilor generice Ethernet, o varianta mai buna decat RNIC-urile compatibile cu RDMA care sunt necesare pentru celelalte optiuni.

 

Reimprospatarea hardware-ului NVMe

 

Suportul back-end NVMe necesita hardware modernizat care inlocuieste controlerele SAS cu sloturile de unitate PCIe.

 

In prezent, furnizorii utilizeaza adesea un factor solid SSD U.2, care seamana cu o unitate traditionala de 2,5 “. Intre timp, U.3 este in curs de dezvoltare pentru a permite ca unitatile NVMe, SAS si SATA sa fie intermixate pe aceeasi interfata de stocare.

 

Suportul front-end are nevoie de HBA-uri adecvate, fie din Gen5 / 6 Fibre Channel, fie din retele Ethernet cu capabilitati RDMA. Furnizorii suporta de obicei viteze de 25GbE si 40GbE.

 

NVMe: Despre cei cinci mari furnizori

 

Dell EMC foloseste NVMe in PowerMax. Compania a imbunatatit seria de produse VMAX existente pentru a fi corespunzatoare NVMe privind back-end-ul, si platforma a fost redenumita PowerMax in timpul acestui proces. PowerMax va fi succesorul pe termen lung al VMAX, compania transformand platformele sale high-end in medii de tip solid.

 

Platforma PowerMax suporta in prezent unitati de 1.92TB, 3.84TB si 7.6TB, iar capacitatea maxima bruta este de 737TB pe PowerMax 2000 si de 2211TB pe PowerMax 8000.

 

Sistemul Dell EMC sustine ca sistemele PowerMax pot ajunge de la 1,7 milioane IOPS, pana la 10 milioane IOPS dintr-un PowerMax 8000 complet configurabil. Cifra maxima de performanta este de 150GBps de transfer la o latenta de 300μs.

 

NetApp pune NVMe in matrice, plus o solutie de server

 

NetApp a adaugat suportul NVMe pentru seria AFF a retelelor de stocare ONTAP si seria EF de stocare bloc de inalta performanta.

 

AFF A800 suporta pana la 48 de SSD-uri NVMe per pereche de controler 4U, cu 24 de unitati in fiecare controler. Orice unitate suplimentara per pereche de controler trebuie sa continue sa utilizeze conectivitatea SAS.

 

Un singur sistem A800 cu 12 perechi (numai NAS)  HA  (disponibilitate inalta) poate suporta un numar de 1.152 de unitati, cu 576 de unitati intr-o configuratie SAN de perechi HA. Cu 15.36TB de unitati NVMe, AF800 este foarte scalabil. NetApp isi asuma 1.1 milioane de IOPS si 25 GBps la 200μs latenta per pereche de HA.

 

Pe partea de front-end, AF800 suporta FC-NVMe utilizand fibra optica de 32 Gbps (Gen6) pentru a permite NetApp sa solicite suport complet NVMe end-to-end.

 

Matricea EF570 suporta NVMf prin 100Gbps InfiniBand EDR. Performantele sunt urmatoarele, 1 milion IOPS si 21 GBps de latime de banda la 100 μs, ceea ce reprezinta in mod eficient viteza suportului flash NAND.

 

NetApp a introdus, de asemenea, un al treilea nivel NVMe, prin utilizarea tehnologiei obtinute in urma achizitionarii Plexistor in 2017. MAX Data este o solutie software care implementeaza un nivel de stocare intr-un server gazda, sustinut de o matrice AF800. Datele sunt periodic scrise in matricea suport prin instantanee. Cu NVMe atasat local, NetApp atinge performanta microsecundelor de o singura cifra, adica mai putin de 10μs.

 

HPE foloseste NVMe drept cache

 

HPE a optat pentru a opri adaugarea SSD-urilor compatibile cu NVMe platformelor de stocare ca inlocuitor pentru dispozitivele conectate la SAS. In schimb, NVMe Storage Class Memory (SCM) a fost adaugat la platforma 3PAR (si este acum GA), cu platforme Nimble Storage in previzualizarea produsului.

 

HPE sustine ca utilizarea SCM drept cache de citire poate oferi un bun stimulent de performanta pe masura ce unitatile sunt imlocuite cu echivalentele lor NVMe.

 

Amintiti-va ca in aceasta implementare, NVMe SCM este o memorie cache, performanta consistenta a I / O depinde de algoritmi eficienti de cache.

 

Hitachi Vantara NVMe

 

Hitachi Vantara nu a implementat in prezent nicio caracteristica NVMe in cadrul platformelor de stocare existente.

 

Cu toate acestea, compania a introdus spatiul de stocare NVMe in sistemele hiperconvertite. Platforma HC V124N hiperconvertita se bazeaza pe VMware vSphere si utilizeaza vSAN ca strat de stocare.

 

Cache-ul vSAN este implementat cu Intel Optane (unitati de 375 GB), in timp ce stratul de capacitate vSAN este NVMe NAND SSD (unitati Intel P4510 1TB). Aceasta configuratie permite Hitachi sa aiba performante duble, comparativ cu solutiile anterioare de HC bazate pe flash.

 

IBM foloseste NVMe pentru back-end

 

Initial, IBM a sustinut ca NVMe nu este suficient de rapid pentru a fi folosit in back-end-ul  bazelor sale de stocare.

 

Cu toate acestea, odata cu lansarea FlashSystem 9100, IBM a adoptat NVMe drept conexiune standard pentru unitatile interne, fie ca SSD-uri de marfuri, fie ca module NVMe FlashCore personalizate pentru IBM.

 

Modelele FlashSystem 9110 si 9150 suporta pana la 24 unitati NVMe intr-un sasiu 2U, in timp ce stivele de expansiune continua sa fie conectate la SAS.

Suportul pentru front-end-ul NVMe este  asteptat in 2019.

 

IBM raporteaza performanta de 2,5 milioane IOPS, desi acest lucru se bazeaza exclusiv pe citirea I / O de 4K. Performante mai rezonabile, precum 1,1 milioane 4K IOPS pentru pierderile de citire cu transfer de 34 GBps si latente “la fel de scazute ca” 100μs sunt, de asemenea, publicate de companie.

 

 

Cei cinci giganti sunt prudenti in comparatie cu startup-urile NVMe

 

Este corect sa spunem ca activarea NVMe pentru cei mai mari cinci furnizori pare a fi mai mult un proces gradual decat o revizuire radicala. Trecerea la NVMe va dura timp, si va fi, probabil, dictata de clientii care se deplaseaza printr-un ciclu de reimprospatare pentru solutiile lor.

 

In afara celor cinci companii, Pure Storage are deja NVMe incorporat in platforma sa, astfel incat clientii nu au nevoie sa inlocuiasca sasiul pentru a adopta NVMe, ci pot pur si simplu inlocui drive-erele si controlerele.

 

Start-up-urile NVMe sunt mult mai agresive si au implementat noi arhitecturi si modele care depasesc componentele traditionale ale unei matrice de stocare. NetApp are aceeasi directie pentru MAX Data.

 

Deocamdata, adoptarea NVM se va face in cadrul retelelor de stocare. NVMe-over-Fabrics va dura probabil putin mai mult pentru a fi adoptat, pur si simplu pentru ca multi utilizatori finali nu au facut trecerea la cele mai recente forme de hardware Gen5 si Gen6.