NVMe能否發(fā)揮更大價值,全閃存陣列的架構是關鍵

NVMe，可以說是是全閃存陣列的下一個進程，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)十萬甚至數(shù)百萬的IOPS，實現(xiàn)微秒級的響應。

但NVMe及其“搭檔”——NVMe over Fabrics(NVMe-oF)都是較新的技術且相對不成熟，NVMe性能改進取決于所選的全閃存陣列架構。傳統(tǒng)的全閃存陣列通過提供NVMe只能帶來將近20%的性能提升，但新興的全閃存陣列提供商的一些NVMe產(chǎn)品預計可提供的性能可以達到當前技術所能提供的10倍或更多倍。

20%的性能提升雖不高，但風險低

在2018年底，支持NVMe的企業(yè)級全閃存陣列數(shù)量仍然只占整個存儲市場的一小部分。研究公司DCIG在2018年評估了超過100個全閃存陣列，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中仍處于初期階段，因為使用NVMe存儲陣列的應用程序智能獲得相對較小的性能提升。傳統(tǒng)的全閃存陣列使用兩個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、管理并以存儲卷的形式呈現(xiàn)給網(wǎng)絡連接主機。

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，可以將應用程序性能提高20%。主機仍然通過標準光纖通道(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帶來的性能優(yōu)勢，同時將環(huán)境風險降至最低。

20%的性能提升效果確實不錯，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事實，即現(xiàn)有的全閃存陣列控制器架構無法釋放NVMe SSD提供的全部性能優(yōu)勢。陣列控制器的一個最初目標是加速HDD的性能，而在使用NVMe SSD時，這種控制器會成為一種阻礙。為了更好地釋放NVMe SSD的性能，陣列控制器以及存儲網(wǎng)絡協(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。此類全閃存陣列提供前端NVMe-oF，通過FC和以太網(wǎng)網(wǎng)絡連接到主機，并為NVMe SSD提供后端連接。此設計使主機可以使用本機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NVMe命令通過以太網(wǎng)和FC存儲網(wǎng)絡。

使用這種方法，有些全閃存陣列提供商報告說，理論上應用程序可以實現(xiàn)低于200微秒的延遲，超過100 GB的吞吐量和數(shù)千萬的IOPS。使用機器學習，預測分析和視頻處理的企業(yè)可能會需要這種級別的性能。

但要明白，這種方法可能存在風險和一定的局限。必要時，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)動程序。

可組合基礎架構

通過使用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。不過一兩年后，大多數(shù)企業(yè)會發(fā)現(xiàn)，他們能夠獲得相對更高的靈活性、性能和價值。很快供應商將提供一種新的全閃存陣列架構，將全閃存陣列控制器與后端NVMe SSD分離，以創(chuàng)建可組合的基礎架構。

使用此架構，應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行選擇。如果應用程序需要NVMe SSD帶來更高的性能提升，同時也需要陣列控制器中的數(shù)據(jù)管理功能，例如LUN管理、快照和復制等等，可以通過陣列控制器訪問NVMe SSD并獲得數(shù)據(jù)管理和性能方面的提升。

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