Pikkuhiljaa levystä luopuminen on tosiasia ja solid-state-asemien käyttö lisääntyy koko ajan. Tämä muutos ei kuitenkaan tapahdu vain kotitietokoneiden maailmassa, vaan myös palvelimissa. NVMe-oF-protokollalla on paljon tekemistä tämän kaiken kanssa. Mitä nämä lyhenteet tarkoittavat ja miksi ne voivat muokata PC-tallennustilan tulevaisuutta?
Asteittainen siirtyminen NVMe SSD -levyjen käyttöön tallentamisessa kaikilla tietojenkäsittelyn aloilla jatkuu tasaisesti, deterministisesti ja ilman jarruja. Tämä sisältää verkkojärjestelmät, jotka nykyään kommunikoivat useiden tietokoneiden kanssa keskenään joko paikallisverkossa tai datakeskuksessa.
Suurin osa tallennusyksiköistä on DAS- tai Direct Access Storage -tyyppisiä, joissa vain se PC, johon kyseinen yksikkö on asennettu, pääsee käsiksi sen sisältöön, ja siksi verkkoympäristössä on tarpeen kehittää protokollia, jotka esim. datakeskusympäristössä tai supertietokone, joka koostuu kymmenistä tai sadoista asemista, mahdollistaa pääsyn koko tallennusinfrastruktuuriin.
Millaista viestintä on datakeskuksessa?
Ennen kuin NVMe-oF toimii ja mistä se koostuu. Meidän on pidettävä mielessä, että teknologioita, joita käytetään datakeskuksessa tai paikallisverkossa sisäiseen tallennustilaansa kommunikoimaan, kutsutaan SAN:ksi, joka tarkoittaa Varasto alue verkko tai paikallisen verkon tallennustilaa. Tätä varten käytetään nykyään kolmea eri teknologiaa, jotka kaikki perustuvat veteraani-SCSI:hen.
- Fibre Channel Protocol (FCP): Se on protokolla, joka kuljettaa SCSI-komentoja valokuituverkon kautta , vaikka se voidaan tehdä myös kuparilinjojen yli. Niiden nopeus voi vaihdella 1 - 128 Gt/s.
- iSCSI: Mikä yhdistää TCP/IP Internet Protocol ja SCSI-komennot . Tämä perustuu perinteisiin verkkokortteihin ja on suunniteltu erittäin alhaisen kaistanleveyden verkkoihin, koska se on rajoitettu niiden Ethernet-ominaisuuksiin. Nopeudet siis 1 GB / s ovat yleisiä, vaikka 10 GB / s ovat alkaneet näkyä viime aikoina.
- Sarjaliitetty SCSI: eniten käytetty ja perustuu SAS-kaapeleilla jotka mahdollistavat jopa 128 tallennusyksikön kytkemisen isäntäväyläsovittimien tai HBA:iden kautta. Näiden nopeus voi olla 3 Gt/s, 6 Gt/s, 12 Gt/s ja jopa 22.5 Gt/s.
Kaikki nämä tekniikat on kuitenkin tarkoitettu kommunikoimaan perinteisten levyasemien kanssa. Ja meidän on oletettava, että pääsy kovalevyyn on erilainen kuin flash-pohjaisen aseman käyttö. Miksi näiden protokollien käyttö ei ole sopivinta.
Mikä on NVMe-oF?
No, ne ovat lyhenne sanoista NVMe over Fabric, ja tämä protokolla ei ollut suunniteltu ainoastaan kommunikoimaan flash- tai haihtumattomien muistiyksiköiden kanssa, vaan myös järjestelmän eri elementtien väliseen viestintään tiedonsiirtoinfrastruktuurien kautta. Meidän on ymmärrettävä, että tarkoitamme kahden elementin välistä viestintärakennetta. Joka voi olla kaksi prosessoria, a RAM ja prosessori, kiihdytin ja ROM-muisti ja niin edelleen. Älkäämme unohtako, että tässä tapauksessa käytetyt topologiat käyttävät samoja rakenteita kuin tietoliikenteessä, mutta hyvin pienessä mittakaavassa.
Tätä käytetään kuitenkin NVMe SSD -levyjen viestimiseen verkon kautta. Joko kommunikoida eri elementtejä prosessori saman tietokoneen sisällä tai jos se ei onnistu verkkokortin kautta. Puhumme siis suurista datakeskuksista. NVMe-oF:n käytön etu? Verrattuna kiintolevyissä käytettyihin SATA- ja SAS-protokolliin, nämä pystyvät tukemaan jopa jopa 65,000 65,000 päästä päähän -pyyntöä ja jopa XNUMX XNUMX erilaista komentoa per pyyntö verrattuna yhteen ainoaan pyyntöön ja alle 1 komentoon. . Mikä on avainasemassa ympäristöissä, joissa yhä useammat ytimet tekevät tietopyyntöjä tallennustilaan, mikä saattaa kyllästää verkon.
NVMe-OF:n tyypit
Tällä hetkellä on olemassa kaksi muunnelmaa, jotka ovat seuraavat:
- NVMe-of valokuitukanavalla: joka on suunniteltu integroitumaan olemassa oleviin datakeskuksiin ja palvelimiin tukemalla vanhoja protokollia, kuten SCSI. Tämä helpottaa siirtymistä flash-asemien käyttöön olemassa olevissa datakeskuksissa ja palvelimissa.
- NVMe Ethernetin kautta: jota käytetään kahdelle tietokoneelle tietojen vaihtamiseen suora etämuistin käyttö (RDMA) ja siksi viittaa siihen tosiasiaan, että kaksi tietokonetta voivat vaihtaa flash-muistiensa sisältöä NVMe SSD -levyillä ilman, että kummankaan järjestelmän CPU puuttuu prosessiin. Tässä tapauksessa viestinnässä ei käytetä ns. SCSI-paketteja.
Älkäämme unohtako, että NAND Flash -muisteja kutsutaan myös haihtumattomaksi RAMiksi, koska niiden luonne niitä käytettäessä on sama kuin RAM-muistin, vain se, että ne eivät menetä tietoja, kun ne lakkaavat vastaanottamasta sähkövarausta. Tämä mahdollistaa sellaisten teknologioiden käyttöönoton, joita käytetään kahden erillisen RAM-muistin kommunikointiin eri flash-muistien kanssa.
Mistä nopeuksista puhumme?
Älä unohda, että NVMe SSD -levyt käyttävät PCI Express -liitäntöjä, joten tämän valokuitupohjainen versio on yksi mahdollisista ehdokkaista eri NVMe SSD -levyjen yhdistämiseen datakeskuksen tai paikallisverkon infrastruktuurissa. Ethernet tulee kuitenkin hallitsemaan verkkojen vakioviestintäprotokollana vielä pitkään. Ei ole epäilystäkään siitä, että verkkoliitännät nopeuksilla 50, 100 ja jopa 200 gigabittiä sekunnissa ovat olleet kehitteillä ja otetaan pian käyttöön datakeskuksissa.
NVMe-oF:n tulevaisuus on myös PC:ssä
NVMe-oF:iin integroitu RDMA ei ole uusi tekniikka, sillä sitä on otettu käyttöön kapeilla markkinoilla vuosia, johtuen siitä, että integroidut verkko-ohjaimet tai NIC:t RDMA:lla olivat erittäin kalliita ja vaativat erittäin erikoistuneita teknikoita ylläpitoon. sen toteuttaminen oli kallista. Se on kuitenkin avainasemassa tulevaisuudessa jopa pöytätietokoneissa. Syynä tähän on, että prosessorien sisäiset infrastruktuurit ovat kehittymässä NoC:ksi. Niissä jokaisessa prosessorin elementissä on pieni integroitu verkkokortti ja IP-osoite, jolla voidaan kommunikoida muiden elementtien kanssa prosessoriin integroidun verkkoprosessorin kautta.
Ei ole mikään salaisuus kenellekään asiasta tietävälle, että samalla tavalla kuin verkko-ohjaimet nähtiin integroituina suorittimiin, seuraava askel on tehdä se NVMe SSD -levyjen flash-ohjaimilla. Lisäksi NVMe-oF:n sisäisen toteutuksen etuna on, että CPU:n ei tarvitse suorittaa sarjaa prosesseja päästäkseen dataan yksiköstä toiseen tietokoneen sisällä.
Toisin sanoen tulevaisuudessa samat protokollat, joita käytetään datakeskusten ja suurten palvelimien tasolla, näkyvät PC:ssämme, jotta ne eivät vain kommunikoi NVMe:n kanssa. SSD yksiköitä niiden sisällä, mutta siten, että jokainen elementti voidaan viestiä eri tavalla CPU:lle. Jätämme vain ne protokollat, kuten DirectStoragessa käytetyt protokollat, jotka antavat sinulle pääsyn SSD-asemaan GPU ilman prosessorin läpikäymistä perustuvat NVMe-oF:ään.
