怎么把基础设施升级到 NVMe ?
Source: Garry Kranz, Ways to add enterprise NVMe drives to your infrastructure, 12 Apr 2022
企业可以利用 NVMe 从应用程序和存储之间更快的数据传输中受益。在考虑企业级 NVMe 时,请关注管理和成本的注意事项。
NVMe 闪存释放了 PCIe 总线的潜力:它使对延迟敏感的应用程序能够更有效地利用计算和存储资源。
NVMe 的好处之一是,企业可以从他们在服务器和存储上花费的资金中获得更多价值。NVMe 的可扩展性还使其能够提供统一的文件、 块和对象存储。
有几种方法可以将企业 NVMe SSD 引入数据中心。企业选择的数据盘的方法和类型应受成本、 容量和性能需求的约束。
服务器 NVMe 闪存
对于依赖基于服务器闪存来处理数据的企业,一种选择可能是分阶段引入 NVMe SSD以替换传统的 SSD。这意味着可以直接将 SAS 或 SATA 连接的固态硬盘与 NVMe SSD交换。实际上,服务器中的 DAS 是 NVMe SSD最初实现的方式。
要充分利用的 NVMe 性能,存储服务器可能需要相应地提高计算能力。确定要使用的相应 NVMe 外形规格。服务器需要足够的插槽来插 PCIe 扩展卡。如果服务器没有足够的插槽,并且企业尚未准备好购买新服务器,则 NVMe U.2 设备可以用作本地读/写缓存或启动设备。大多数服务器的 U.2 插槽比 PCIe 插槽多。
端到端 NVMe 闪存
配备 SAS 或 SATA 固态硬盘的全闪存阵列仍然占主导地位,但基于 NVMe 的系统正在成为主流。Pavilion Data Systems 和 Excelero 等初创公司最近被 Nvidia 收购,开创了端到端 NVMe 闪存阵列,这些阵列使用 NVMe SSD 进行后端存储并支持 NVMe 前端主机连接。
领先的存储供应商已将基于 NVMe 的阵列添加到其全闪存产品阵容中,通常将闪存和存储类内存与自动分层和数据放置混合在一起。该列表包括以下内容:
Dell EMC PowerMax
HPE Alletra
Hitachi Virtual Storage Platform E Series
IBM Elastic Storage System 3000
NetApp All Flash Fabric-Attached Storage A-Series
Pure Storage FlashArray//X
NVMe over Fabrics
这些闪存阵列集成了用于共享存储的 NVMe-oF 实现。NVMe-oF 消息传递层可远距离传输数据流量。
位于科罗拉多州博尔德的 Asierator Group 高级分析师 Dave Raffo 表示,原生TCP是部署 NVMe-oF 的最简单方法,因为TCP是数据中心设备的原生方法。
“你不需要做任何硬件更改。你使用与已经在使用的 NVMe 相同的以太网网络,“ Raffo 说。
企业还可以部署光纤通道、InfiniBand 和支持 RDMA 的以太网作为 NVMe-oF。与 TCP 不同,将这些现有网络用作 NVMe 结构时需要考虑额外的成本。光纤通道和 InfiniBand 可能需要交换升级,而需要额外的网络接口卡来支持基于以太网的 NVMe-oF。
成本考虑
尽管闪存价格下降和NAND目前的供应 —— 在当前的供应链紧缩之前 —— NVMe SSD仍然比SAS / SATA SSD贵。这在一定程度上是 NVMe 的 新颖性。随着越来越多的企业进行转换,NVMe 硬盘将实现更大众化定价。这是容量规划时要牢记的一个注意事项。
“NVMe 正在被超大规模数据中心广泛采用。这将推动销量并降低成本,“加利福尼亚州阿塔斯卡德罗的数字存储咨询公司Coughlin Associates总裁Tom Coughlin说。
Coughlin说,随着 NVMe 采用率的增加,SAS和SATA接口将获得更少的发展,最终每千兆字节的成本将高于NVMe 。
满足容量和性能需求
注意容量和性能需求。端到端来看,跨多个 PCIe 通道运行的 NVMe 比 SCSI 连接更快,但在逐个通道的比较中,单个 SAS SSD的性能可能优于 NVMe 。SAS SSD使用一个或两个链路连接到主机,而 NVMe 使用四个通道并消耗更多资源来传输数据。
NVMe 架构支持多达 65535 (64K)个队列,每个队列可以处理 64K 个 I/O 命令。SAS 设备支持 254 个队列,SATA SSD的队列深度为 32。NVMe SSD使应用程序能够绕过主机总线适配器,通过 PCIe 通道直接与存储进行通信。这种并行性使 NVMe 存储能够同时支持更广泛的工作负载。
比较 SAS 与 NVMe 闪存
采用全 NVMe 时,请使用可独立扩展计算和存储的软件定义存储 (SDS) 产品,以避免 NVMe 容量紧张。这有助于确保充分分配计算和存储资源,以避免 CPU 瓶颈。部署 AI、大数据分析、主存储 、流媒体和基于云的应用程序(需要快速存储)的企业可以从 SDS 的可扩展性中受益匪浅。
纳入 NVMe 的另一种方法是将一层 NVMe SSD专用于与现有 SSD 存储一起用于处理数据。这种方法需要一个可以智能管理数据分配的软件系统。
企业还可以考虑解构超融合基础设施或集成硬件的可组合系统,以将企业 NVMe SSD引入其基础设施。这些系统所需的大量财务投资超出了升级服务器和SSD的成本。从长远来看,在决定投资是否值得时,企业应评估他们计划上线的应用程序。
“如果你有SAS或SATA,并且存储容量足够,请继续重复使用它,直到它耗尽,”并在更新设备期间转移到NVMe ,Coughlin说。