NVMe能否發(fā)揮更大價(jià)值,全閃存陣列的架構(gòu)是關(guān)鍵

NVMe，可以說(shuō)是是全閃存陣列的下一個(gè)進(jìn)程，它可讓閃存釋放更高的性能。使用NVMe，全閃存陣列可以提供數(shù)十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)的IOPS，實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的響應(yīng)。

但NVMe及其“搭檔”——NVMe over Fabrics(NVMe-oF)都是較新的技術(shù)且相對(duì)不成熟，NVMe性能改進(jìn)取決于所選的全閃存陣列架構(gòu)。傳統(tǒng)的全閃存陣列通過(guò)提供NVMe只能帶來(lái)將近20%的性能提升，但新興的全閃存陣列提供商的一些NVMe產(chǎn)品預(yù)計(jì)可提供的性能可以達(dá)到當(dāng)前技術(shù)所能提供的10倍或更多倍。

20%的性能提升雖不高，但風(fēng)險(xiǎn)低

在2018年底，支持NVMe的企業(yè)級(jí)全閃存陣列數(shù)量仍然只占整個(gè)存儲(chǔ)市場(chǎng)的一小部分。研究公司DCIG在2018年評(píng)估了超過(guò)100個(gè)全閃存陣列，其中不到20%支持采用NVMe接口的SSD。

NVMe支持在全閃存陣列市場(chǎng)中仍處于初期階段，因?yàn)槭褂肗VMe存儲(chǔ)陣列的應(yīng)用程序智能獲得相對(duì)較小的性能提升。傳統(tǒng)的全閃存陣列使用兩個(gè)或更多控制器連接到后端使用NVMe的SSD。然后，控制器將這些SSD聚合、管理并以存儲(chǔ)卷的形式呈現(xiàn)給網(wǎng)絡(luò)連接主機(jī)。

使用在后端支持NVMe SSD的全閃存陣列，與使用SATA或SAS SSD的全閃存陣列相比，可以將應(yīng)用程序性能提高20%。主機(jī)仍然通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光纖通道(FC)或以太網(wǎng)連接到這些支持NVMe的全閃存陣列。這種方法使企業(yè)可以輕松獲得NVMe SSD帶來(lái)的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

20%的性能提升效果確實(shí)不錯(cuò)，但NVMe SSD全閃存陣列理論上可以提供更大的性能提升——比使用SAS和SATA SSD的全閃存陣列多10倍。

這種巨大的性能差異源于這樣一個(gè)事實(shí)，即現(xiàn)有的全閃存陣列控制器架構(gòu)無(wú)法釋放NVMe SSD提供的全部性能優(yōu)勢(shì)。陣列控制器的一個(gè)最初目標(biāo)是加速HDD的性能，而在使用NVMe SSD時(shí)，這種控制器會(huì)成為一種阻礙。為了更好地釋放NVMe SSD的性能，陣列控制器以及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須不斷發(fā)展。

All In!——NVMe

為了獲得NVMe SSD在全閃存陣列中提供的高性能提升，企業(yè)必須使用那些可提供端到端NVMe連接的產(chǎn)品。此類(lèi)全閃存陣列提供前端NVMe-oF，通過(guò)FC和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接到主機(jī)，并為NVMe SSD提供后端連接。此設(shè)計(jì)使主機(jī)可以使用本機(jī)NVMe協(xié)議直接與NVMe SSD通信，并借助全閃存陣列控制器發(fā)送本機(jī)NVMe命令通過(guò)以太網(wǎng)和FC存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

使用這種方法，有些全閃存陣列提供商報(bào)告說(shuō)，理論上應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn)低于200微秒的延遲，超過(guò)100 GB的吞吐量和數(shù)千萬(wàn)的IOPS。使用機(jī)器學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)分析和視頻處理的企業(yè)可能會(huì)需要這種級(jí)別的性能。

但要明白，這種方法可能存在風(fēng)險(xiǎn)和一定的局限。必要時(shí)，公司還必須限制其環(huán)境中NVMe部署的廣度。用于操作系統(tǒng)的NVMe-oF驅(qū)動(dòng)程序，僅適用于最新版本的Linux，例如Red Hat Enterprise Linux 7.4或更高版本，也可能來(lái)自全閃存陣列提供商。更值得注意的是，主要的操作系統(tǒng)提供商(如Microsoft和VMware)尚未提供NVMe-oF驅(qū)動(dòng)程序。

可組合基礎(chǔ)架構(gòu)

通過(guò)使用NVMe SSD全閃存陣列或端到端NVMe的方法提高性能，企業(yè)可以獲得比較明顯的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)一兩年后，大多數(shù)企業(yè)會(huì)發(fā)現(xiàn)，他們能夠獲得相對(duì)更高的靈活性、性能和價(jià)值。很快供應(yīng)商將提供一種新的全閃存陣列架構(gòu)，將全閃存陣列控制器與后端NVMe SSD分離，以創(chuàng)建可組合的基礎(chǔ)架構(gòu)。

使用此架構(gòu)，應(yīng)用程序可以在全閃存陣列的數(shù)據(jù)管理功能及其性能之間進(jìn)行選擇。如果應(yīng)用程序需要NVMe SSD帶來(lái)更高的性能提升，同時(shí)也需要陣列控制器中的數(shù)據(jù)管理功能，例如LUN管理、快照和復(fù)制等等，可以通過(guò)陣列控制器訪問(wèn)NVMe SSD并獲得數(shù)據(jù)管理和性能方面的提升。

但是，如果應(yīng)用程序需要更高的性能提升，可以繞過(guò)陣列控制器并通過(guò)NVMe-oF直接訪問(wèn)陣列中的NVMe SSD。