NVMe 1.4規(guī)范于今年7月發(fā)布，包括用于隔離、可預(yù)測的延遲和寫入放大功能。但是，作為閃存驅(qū)動(dòng)器和陣列互連的NVMe更高的性能和更低的系統(tǒng)要求正在加速該規(guī)范在企業(yè)中的使用，預(yù)計(jì)今年NVMe的存儲(chǔ)產(chǎn)品出貨量(以GB為單位)預(yù)計(jì)將超過SAS硬盤和SATA硬盤的總和。
同樣在今年7月發(fā)布的NVMe-oF 1.1規(guī)范是針對NVMe over Fabric的最新規(guī)范(而不是直接附加在服務(wù)器中)，它在現(xiàn)有的光纖通道和RDMA選項(xiàng)中增加了對TCP/IP的支持，并包括針對企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)和管理功能。主流存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和管理提供商(如Cisco、Dell、Intel和Mellanox)已準(zhǔn)備好通過標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)程序甚至硬件加速來支持NVMe-oF，速度最高可達(dá)200??Gb/s，使其成為在現(xiàn)有TCP/IP環(huán)境中部署分散化軟件定義的擴(kuò)展存儲(chǔ)的成熟標(biāo)準(zhǔn)。
Virtana公司產(chǎn)品管理總監(jiān)Henry He表示，基于TCP的NVMe是NVMe-oF 1.1中最重要的功能。他說，“NVMe規(guī)范現(xiàn)在可以在整個(gè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)上進(jìn)行擴(kuò)展，以前它已被本地化到數(shù)據(jù)中心或所需的專用硬件。如果需要光纖通道，則可以使用它，但是如果只需要普通的TCP，那么也可以使用它。”
閃存的標(biāo)準(zhǔn)日益混亂
閃存對于工作負(fù)載具有主要優(yōu)勢，從虛擬機(jī)到數(shù)據(jù)庫再到大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，NVMe存儲(chǔ)產(chǎn)品的價(jià)格已開始與SATA SSD硬盤達(dá)到同等水平。與此同時(shí)，SCSI SSD硬盤無法滿足NVMe-oF的速度和延遲。
隨著SSD硬盤容量的持續(xù)增加(存儲(chǔ)容量大約每六個(gè)季度增加一倍)，出現(xiàn)了一系列具有不同特征的閃存技術(shù)：從價(jià)格較低的大容量但耐用性較低的QLC到持久性內(nèi)存(如英特爾Optane和三星Z- NAND)。
英特爾公司研究員、NVM Express標(biāo)準(zhǔn)組織總裁Amber Huffman表示，這增加了數(shù)據(jù)中心中閃存存儲(chǔ)管理的復(fù)雜性。
在NVMe 1.4規(guī)范中，即使設(shè)備包括多種類型的存儲(chǔ)，“NVMe設(shè)置”也會(huì)通過延遲和耐用性對閃存設(shè)備進(jìn)行分組。Huffman指出，“NVMe一直將閃存視為邏輯上的一個(gè)組塊，但不知道后端會(huì)附加什么。正在讀寫同一NAND位置并產(chǎn)生瓶頸嗎?人們正朝著以邏輯方式分解存儲(chǔ)設(shè)備的概念邁進(jìn)，但仍通過提供更細(xì)粒度的QoS功能而獲得抽象的好處。”
向主機(jī)公開不同的閃存特性意味著用戶可以智能地分配工作負(fù)載，通過標(biāo)記哪個(gè)IO需要更高的優(yōu)先級，為具有較高耐久性的閃存分配繁重的寫入活動(dòng)，同時(shí)使用具有較低耐久性的高容量閃存進(jìn)行繁重的讀取，從而使性能更可預(yù)測工作量。
“IO確定性”使性能和延遲在規(guī)模上更加可預(yù)測。閃存讀取時(shí)間可能會(huì)發(fā)生很大變化(在某些情況下從微秒到幾秒)，因此用戶現(xiàn)在可以詢問設(shè)備是否在特定的時(shí)間范圍內(nèi)交付，以及是否無法將請求發(fā)送到存儲(chǔ)架構(gòu)的另一設(shè)備。
自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，智能路由
該結(jié)構(gòu)還可以承擔(dān)更多的發(fā)現(xiàn)和智能路由工作，使用戶的基礎(chǔ)設(shè)施更智能，并添加更多動(dòng)態(tài)IO隊(duì)列資源管理，但不會(huì)增加直接通過PCIe連接存儲(chǔ)的用戶的開銷。
添加額外的端口和組件或斷開設(shè)備連接并不會(huì)徹底改變用戶存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施。以前，除非重新啟動(dòng)整個(gè)發(fā)現(xiàn)過程，否則存儲(chǔ)主機(jī)將不知道更改。現(xiàn)在可以自動(dòng)動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)。
Virtana公司Henry He表示，“在存儲(chǔ)方面，用戶需要的是減少中斷，并減少對應(yīng)用程序的影響，這使整個(gè)系統(tǒng)更易于管理和效率更高。”
Huffman指出，隨著NVMe存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模從數(shù)十臺擴(kuò)展到數(shù)千臺，這一點(diǎn)變得越來越重要。他說，“當(dāng)我們進(jìn)入數(shù)據(jù)池存儲(chǔ)方案時(shí)，開始有許多方法可以連接到設(shè)備，用戶需要了解哪種方法是連接到該設(shè)備的最佳路徑，因?yàn)樗鼈兊膭?chuàng)建方式可能不相同：可能會(huì)以更慢、更長的路徑進(jìn)行。”
彈性和恢復(fù)
當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，還有新的彈性功能和更多選項(xiàng)。
雖然閃存是可靠的，但有時(shí)數(shù)據(jù)在寫入過程中丟失。新的驗(yàn)證功能會(huì)在寫入數(shù)據(jù)后立即讀取數(shù)據(jù)，作為對數(shù)據(jù)完整性的額外檢查。
標(biāo)準(zhǔn)化的持久日志可提供有關(guān)內(nèi)部錯(cuò)誤狀態(tài)的更多信息，這些信息可以饋入監(jiān)視軟件以幫助區(qū)分關(guān)鍵和非關(guān)鍵錯(cuò)誤，或者使用戶能夠從寫入失敗但仍然可以讀取的硬盤驅(qū)動(dòng)器中恢復(fù)數(shù)據(jù)。它還將幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)是否需要在處理故障硬盤驅(qū)動(dòng)器之前對其進(jìn)行清理(以防仍然可以讀取它們的數(shù)據(jù))，并使供應(yīng)商更容易分辨出介質(zhì)故障和固件錯(cuò)誤之間的區(qū)別。
新的重建輔助選項(xiàng)應(yīng)該可以在部分故障的情況下減少數(shù)據(jù)丟失。硬盤驅(qū)動(dòng)器將檢測到媒質(zhì)故障，硬盤驅(qū)動(dòng)器控制器將通知主機(jī)，主機(jī)將嘗試從其他副本重建數(shù)據(jù)。用戶還可以使用此功能來更清楚地了解硬盤驅(qū)動(dòng)器的使用壽命，并在硬盤驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障之前提前更換。
他建議說，“如今，整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施變得更智能、更具彈性并且更能容忍潛在的故障。”
更好的安全性
其中許多功能在存儲(chǔ)管理軟件中可用，甚至在某些硬盤驅(qū)動(dòng)器上用作專有功能。將它們放在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)堆棧中并一起使用，不僅使它們無處不在，而且使它們具有基本的功能，而且有助于提高安全生命周期。
Huffman說，“我從數(shù)據(jù)中心客戶那里聽到的關(guān)鍵的一件事是他們真的想要標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)程序。例如，他們需要內(nèi)置Linux驅(qū)動(dòng)程序，也許添加了一些功能，但是當(dāng)有人發(fā)現(xiàn)安全漏洞時(shí)，他們需要標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)程序，以便可以快速更新。”
面向未來
綜上所述，NVMe使用戶能夠創(chuàng)建高容量的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過混合不同類型的閃存并將正確的工作負(fù)載分配給每種存儲(chǔ)產(chǎn)品，從而以具有競爭力的成本維持高吞吐量和IOPS。
Huffman建議，它還使用戶能夠構(gòu)建一種靈活的存儲(chǔ)架構(gòu)，可以為將來的更改和尚未計(jì)劃的設(shè)備做好準(zhǔn)備。
Huffman解釋說：“我們從企業(yè)客戶那里聽到，IO連接確實(shí)非常昂貴。當(dāng)他們考慮IO帶寬速度和他們需要提供的通道數(shù)量時(shí)，如果不采用光纖架構(gòu)，他們寧愿使用PCIe，也不愿與存儲(chǔ)設(shè)備建立連接。”
NVMe現(xiàn)在使他們可以靈活地連接加速器，以在需要時(shí)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型(例如計(jì)算存儲(chǔ))。Huffman說，“當(dāng)他們現(xiàn)在正在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，不知道世界會(huì)帶來多快的變化，也不知道兩年后需要什么。借助NVMe規(guī)范，他們將獲得所有的靈活性。”
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