Lidt efter lidt er opgivelsen af disken en kendsgerning, og brugen af solid state-drev vokser mere og mere. Denne ændring finder dog ikke kun sted i hjemmecomputernes verden, men også på servere. NVMe-oF-protokollen har meget at gøre med alt dette. Hvad står disse akronymer for, og hvorfor kan de forme fremtiden for pc-lagring?
Den progressive overgang til brugen af NVMe SSD'er til lagring i alle computersektorer fortsætter støt, deterministisk og uden bremser. Dette omfatter netværkssystemer, som i dag sammenkobler flere computere med hinanden, enten på et lokalt netværk eller i et datacenter.
De fleste lagerenheder er af typen DAS eller Direct Access Storage, hvor kun den pc, der har nævnte enhed installeret, kan få adgang til indholdet, og derfor er det i et netværksmiljø nødvendigt at udvikle protokoller, som f.eks. i et datacentermiljø eller en supercomputer, der består af snesevis eller hundredvis af drev, giver adgang til hele lagerinfrastrukturen.
Hvordan er kommunikationen i et datacenter?
Før du går ind i, hvordan NVMe-oF virker, og hvad det består af. Vi skal huske på, at de teknologier, der bruges i et datacenter eller et lokalt netværk til at kommunikere dets interne lager, kaldes SAN, som står for Opbevaringsområde Netværk eller lokal netværkslagring. Til dette bruges i dag tre forskellige teknologier, alle baseret på veteranen SCSI.
- Fibre Channel Protocol (FCP): It er en protokol, der transporterer SCSI-kommandoer gennem et fiberoptisk netværk , selvom det også kan gøres over kobberlinjer. Deres hastigheder kan variere fra 1 til 128 GB/s.
- iSCSI: Hvad kombinerer TCP/IP Internet Protocol og SCSI kommandoer . Dette er baseret på konventionelle netværkskort og er designet til netværk med meget lav båndbredde, da det er begrænset til deres Ethernet-kapacitet. Så hastigheder på 1 GB / s er dog almindelige 10 GB / s er begyndt at ses på det seneste.
- Seriel vedhæftet SCSI: den mest brugte af alle og baserede på SAS kabler der gør det muligt at tilslutte op til 128 lagerenheder via værtsbusadaptere eller HBA'er. Hastigheden på disse kan være 3 GB/s, 6 GB/s, 12 GB/s og endda 22.5 GB/s.
Men alle disse teknologier er beregnet til at kommunikere med konventionelle diskdrev. Og vi må antage, at adgangen til en harddisk er anderledes end den, der er på et flash-baseret drev. Hvad gør brugen af disse protokoller ikke den mest passende.
Hvad er NVMe-oF?
Nå, de er akronymet for NVMe over Fabric, og det er, at denne protokol ikke kun var planlagt til at kommunikere med flash eller ikke-flygtige hukommelsesenheder, men også til interkommunikation af de forskellige elementer i et system gennem interkommunikationsinfrastrukturer. Vi skal forstå, at vi henviser til en kommunikationsstruktur mellem to elementer. Som kan være to processorer, en RAM og en processor, en accelerator og en ROM-hukommelse og så videre. Lad os ikke glemme, at de topologier, der bruges til dette tilfælde, gør brug af de samme strukturer som i telekommunikation, men i meget lille skala.
Dette vil dog blive brugt til at kommunikere NVMe SSD'er over netværket. Enten for at kommunikere forskellige elementer til CPU inden for den samme pc eller fejler det via et netværkskort. Så vi taler om store datacentre. Fordelen ved at bruge NVMe-oF? Tja, sammenlignet med SATA- og SAS-protokollerne, der bruges i harddiske, er disse i stand til at understøtte en kø på op til 65,000 ende-til-ende-anmodninger og op til 65,000 forskellige kommandoer pr. , sammenlignet med en enkelt af 1 enkelt anmodning og mindre end 256 kommandoer. . Hvilket er nøglen i miljøer med flere og flere kerner, der sender dataanmodninger til lagring, der kan mætte netværket.
Typer af NVMe-OF
I øjeblikket er der to varianter, som er følgende:
- NVMe-of med fiberoptisk kanal: som blev designet til at integrere i eksisterende datacentre og servere ved at understøtte gamle protokoller såsom SCSI. Dette vil lette overgangen til at bruge flashdrev i eksisterende datacentre og servere.
- NVMe via Ethernet: som bruges til to computere til at udveksle data igennem Remote Direct Memory Access (RDMA) og henviser derfor til det faktum, at to computere kan udveksle indholdet af deres flashhukommelser i NVMe SSD'er, uden at CPU'en på nogen af systemerne griber ind i processen. I dette tilfælde bruger kommunikationen ikke de såkaldte SCSI-pakker.
Lad os ikke glemme, at NAND Flash-hukommelser også kaldes ikke-flygtige RAM på grund af det faktum, at deres natur, når de får adgang til dem, er den samme som RAM, kun at de ikke mister information, når de holder op med at modtage en elektrisk ladning. Dette gør det muligt at implementere teknologier, der bruges til at kommunikere to separate RAM-hukommelser til at gøre det med de forskellige flash-hukommelser.
Hvilke hastigheder taler vi om?
Lad os ikke glemme, at NVMe SSD'er bruger PCI Express interfaces, så den fiberoptisk baserede version af denne vil være en af de mulige kandidater til at forbinde de forskellige NVMe SSD'er inden for infrastrukturen af et datacenter eller et lokalt netværk. Ethernet vil dog fortsat dominere som standardkommunikationsprotokol for netværk i lang tid fremover. Der er ingen tvivl om, at netværket interfaces med hastigheder på 50, 100 og endda 200 Gigabit i sekundet har været under udvikling og vil snart blive implementeret i datacentre.
Fremtiden for NVMe-oF er også på pc'en
RDMA integreret i NVMe-oF er ikke en ny teknologi, da den har været implementeret på nichemarkeder i årevis, på grund af det faktum, at de integrerede netværkscontrollere eller NIC'er med RDMA var meget dyre og krævede højt specialiserede teknikere til deres vedligeholdelse. implementeringen var dyr. Det vil dog være nøglen i fremtiden selv på stationære pc'er. Grunden til dette er, at processorernes interne infrastrukturer udvikler sig til det, vi kalder NoC. I dem har hvert element i processoren et lille integreret netværkskort og en IP-adresse, som man kan kommunikere med resten af elementerne med gennem, hvad vi kunne kalde en netværksprocessor integreret i processoren.
Det er ingen hemmelighed for nogen med kendskab til sagen, at på samme måde som netværkscontrollere blev set integreret i CPU'er, er næste skridt at gøre det med de flash-controllere, der findes i NVMe SSD'er. Ydermere er fordelen ved at implementere NVMe-oF internt, at CPU'en ikke skal udføre en række processer for at få adgang til data fra en enhed til en anden i en computer.
Det vil sige, i fremtiden vil de samme protokoller, som vil blive brugt på niveau med datacentre og store servere, ses på vores pc for ikke kun at interkommunikere med NVMe SSD enheder i dem, men så hvert element kan kommunikere forskelligt til CPU'en. Vi dropper bare protokoller som dem, der bruges i DirectStorage, der giver dig adgang til SSD'en fra GPU uden at skulle igennem processoren er baseret på NVMe-oF.
