NVMe over Fabrics (NVMe-oF)

将 NVMe 性能至扩展至以太网和光纖通道

NVMe-oF (NVMe over Fabrics) 技术是对 NVMe 标准一种应用,通过让不同的存储网络结构支持 NVMe 协定,从而实现仅次于 DAS (直接连接式存储) 的传输性能。NVMe-oF 是近年来渐兴的 NVMe 应用方式,克服了以往必须仰赖 DAS 来实现 NVMe 等级存储性能的问题。 

NVMe-oF 有许多优点,使其成为受欢迎的选择:

  • 存储和计算分离的架构 (Storage disaggregation):通过将存储与计算分离,每个存储都可以根据网络运营商的需求来个别扩展。
  • 不挑网络通道结构:NVMe-oF 可用于几乎任何网络结构,例如光纤通道、RDMA (InfiniBand、RoCE、iWARP 等)、TCP 和其他网络结构。
  • 对性能的影响极小:NVMe-oFNVMe-oF 提供接近于本地 NVMe 存储的速度,对存储延迟的影响可说是微乎其微。

由于 NVMe-oF 拥有灵活度和高性能,它可以被导入至各种各样的环境中,释放联网 NVMe 的高速性能和无穷的可扩展性。

至誉科技的 企业级系列 NVMe SSD 通过固件算法来实现 NVMe-oF,轻松集成现有 SSD 到下一代存储基础架构中。

存储访问比一比

NVMe-oF 的存储访问

采用 NVMe-oF,存储和计算是分离的。这表示根据根据不同客户的需求,我们可以连接几乎无限量的计算机到池化的 NVMe 存储资源。

受惠于存储和计算分离的架构,每个存储单元都可单独被扩展,而不会影响到计算。举例来说,当存储需求增加时,可以扩展 NVMe 存储池,而无需消耗更多计算资源。同理,从客户端可以升级、移除或更改装置数量,而无需在存储端进行任何更改。

这可以大幅提高计算和存储资源扩展的灵活性,且采用 NVMe-oF 亦不会牺牲存储性能

传统本地 NVMe 的存储访问

传统的 NVMe 存储设置,是在计算机上安装 PCIe 总线, 并搭配本地 NVMe 存储装置。虽然这样可以快速且直接地访问存储资源,但计算和存储是分不开的。 例如,扩展存储需要主机设备上有空闲的 PCIe 插槽,否则必须更换原始 NVMe 存储设备。

此外,在没有池化 NVMe 存储资源的情况下,计算机需要使用传统的网络协议来访问其他装置上的 NVMe 存储,这也在本质上限制了共享存储的管理

当然了,其他类型的共享存储更常被应用,但每一种的性能都远低于本地 NVMe 和池化 NVMe-oF 存储资源。

NVMe-oF 存储的基础架构

管理联网存储,您有更好的选择

深入检视 NVMe-oF 存储的基础架构,可以发现 NVMe-oF 技术让客户端或计算节点可以使用适配器——如兼容的 InfiniBand以太网适配器——来直接连接到 NVMe 存储池。

本质上,NVMe-oF 充当计算节点和存储节点之间的抽象层,允许远距离发送 NVMe 命令和响应,而不需要 CPU 在任一侧充当翻译,从而消除不必要的延迟成本

在主机端,存储控制器直接与连接了 PCIe 的 NVMe 存储设备互传命令和响应。

这一切的结果就是可以通过网络进行极快的存储访问,与本地 NVMe 存储相比,延迟小到几乎可以忽略不计。与本地 NVMe 装置一样,延迟主要来自 NVMe SSD 本身的 NAND 闪存。

 

NVMe-oF 使用的网络通道结构

适用于任何场合的网络结构

NVMe-oF 可在各种网络结构中完美运行,尤其是光纤通道、TCP 和 RDMA,常见的应用包括 InfiniBandiWARPRoCE 和 RDMA 专用之 iSCSI 扩展 (iSER) 等。这表示它几乎可以直接套入现有的网络或存储基础架构,而无需更换客户端和存储阵列之间的任何物件。虽然每种网络结构都有其优缺点,但 NVMe-oF 的运作无关网络结构,这让网络运营商可以在其首选网络环境中享受 NVMe 的强大性能。

极低的延迟成本

远程存储,而仅有本地的延迟

NVMe-oF 标准旨在为远程数据存储提供近似本地端 NVMe 性能,这当然包括了超低延迟——NVMe-oF 规格仅容许比本地 NVMe 10 µs 的延迟成本。

实际上,有 90% 的延迟都是来自 TLC NAND 闪存延迟,其余则是软件延迟。 NVMe SSD 中几乎不存在 NAND 主控造成的延迟,NVMe-oF 也是如此。相较之下,在传统硬盘 (HDD) 和 SAS TLC NAND 的固态硬盘中,仅控制器就贡献了大约 20–25 µs 的延迟。

NVMe-oF 的超低延迟成本在实务中的优势,便体现在存储网络能像本地 NVMe 存储一样,提供即时的响应速度。有了 NVMe-oF 的存储访问技术,相对 DAS 有明显劣势的慢速网络存储时代已经一去不复返了。

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接口

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持续读取速度

高达

2,200MB/s

持续写入速度

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PCIe 3.0

接口

企业级

设计

高达

7,680GB

存储容量

高达

3,100MB/s

持续读取速度

高达

2,000MB/s

持续写入速度

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