資料中心如何一步一步接納NVMe?

　　 NVMe，全稱為非易失性記憶體主機控制器介面規範(Non-Volatile Memory express)，是專為基於記憶體的儲存而設計的儲存協議，能夠更加充分地發揮快閃記憶體的潛力。由於NVMe技術帶來的是對底層基礎設施的改變，資料中心需要時間去接納，因此它的充分普及可能需要幾年時間。但毫無疑問，它能夠為企業資料中心帶來的效能提升，將是非常顯著的。

　　NVMe是一種替代SCSI儲存協議的行業標準。它比SCSI多支援數千個同步命令，並且可以更深入地排列這些命令。NVMe技術的主要優點是響應更快，因為延遲更低。此外，它還使用高速序列計算機擴充套件匯流排標準(PCIe)作為主儲存互連。

　　藉助NVMe over Fabrics(NVMe-oF)，NVMe可用作驅動器互連和網路協議，該網路版本使乙太網和光纖通道(FC)網路能夠以類似於本地連線儲存的速度傳輸資料。

　　資料中心完全接受NVMe需要一個過程，而其中的每一步，都是由實際業務需求與NVMe技術的成熟速度所驅動的。

　　 基於NVMe的全快閃記憶體陣列

　　資料中心擁抱NVMe技術的第一步，就是使用全快閃記憶體陣列，其系統內的驅動器是透過NVMe連線的。但是在外部，系統並沒有重大變化。它與儲存網路和其他環境的連線仍然和以前一樣：傳統乙太網和/或FC。即便是使用了基於伺服器的NVMe驅動器的超融合系統，也仍然透過傳統乙太網連線其節點。這樣做，好的一點是，將基於NVMe的全快閃記憶體陣列接入儲存基礎架構的過程是無縫的;壞的一點是，它沒有充分發揮NVMe技術提供的所有功能。

　　如果資料必須使用傳統協議傳入/傳出儲存系統，那麼全快閃記憶體陣列中NVMe的收益是多少?實際情況是，儲存系統將成為一個效能瓶頸，特別是在共享儲存環境中。全快閃記憶體陣列的內部結構本身就是一個生態系統，儲存軟體使用儲存系統的CPU來接收、處理和儲存資料。快閃記憶體驅動器必須對資料進行處理，以確保正確有效地儲存資料。軟體必須再次使用CPU來查詢資料，並將資料傳送回提出請求的使用者或應用程式。

　　透過一個網路將軟體、CPU和儲存之間的通訊連線起來。所有資料傳送至該系統，或從該系統中傳送出去，資料越快地遍歷系統的內部，整體效能就會越好。

　　在NVMe出現之前，大多數全快閃記憶體陣列的內部網路都是SAS，如今NVMe正迅速佔據這個位置。SAS連線速度較慢，必須克服SCSI協議的低效問題。NVMe在連線速度更快，在任意給定時間點上可以處理的資料量方面也更高效。

　　 基於NVMe的橫向擴充套件儲存

　　NVMe-oF仍處於早期階段，雖然有效，但仍然存在不穩定性，而且互操作性還有很多不足之處。這種不穩定性促使資料中心在擁抱NVMe時，首先要使用那些基於NVMe內部儲存但外部採用傳統網路的全快閃記憶體陣列。NVMe-oF確實有效 ，只是供應商必須嚴格控制其元件以排除問題。這種部署一個可控網路的需求，使基於NVMe的橫向擴充套件儲存成為NVMe過渡的理想第二步。

　　橫向擴充套件儲存架構需要建立一個伺服器(節點)叢集——每臺伺服器都有自己的內部儲存。每個節點的儲存資源聚合到單個虛擬儲存資源池中，連線這些節點的網路，一般是使用IP的傳統乙太網。節點間的通訊是密集的，特別是隨著節點的增加。NVMe-oF由於其高效能和低延遲，是一種更理想的互連方式，它應該能夠擴充套件到具有更好總體效能的更多節點。

　　 端到端的NVMe

　　擁抱NVMe技術的下一步是端到端NVMe，其中儲存系統和伺服器都透過NVMe連線，這種設計需要為共享儲存帶來與伺服器內部儲存相當的效能。領先的交換機供應商思科和博科已經在他們的交換機中增加了NVMe支援，並且多個NVMe主機匯流排介面卡(Host Bus Adapter，HBA)卡可用。

　　不過，端到端NVMe仍有幾個挑戰:

　　·互操作性問題。在任何網路卡與其他網路卡和交換機能夠互相適配工作之前，部署會很費時。

　　·基礎設施升級緩慢。雖然不支援NVMe的交換機和HBA很可能會被淘汰，但這似乎也需要幾年時間。

　　·缺乏廣泛實施的需求。事實上，當前大部分企業資料中心的網路速度和儲存都已經能夠滿足實際業務需求，對NVMe並沒有特別迫切的渴望。

　　 如何開始

　　對於少數幾個當前的全快閃記憶體陣列和網路“難當重任”的資料中心來說，升級為NVMe可能會有所幫助，但同時也應該考慮網路的升級。業內有幾個NVMe全快閃記憶體提供商可以提供turnkey的端到端產品，或者擁有相應的合作伙伴。

　　然而，很大一部資料中心無需立即採用NVMe，因此在這種情況下，企業不需要使用基於NVMe的全快閃記憶體陣列將舊的全快閃記憶體陣列替換掉。當出現這種需求時，可以先部分替換，而且要確保對網路基礎設施(無論是交換機還是HBA)的任何投資都內建了NVMe相容性。

　　無論如何，將NVMe納入未來計劃是一個明智的選擇。隨著資料的爆發，業務系統的儲存需求將會越來越高，未來在資料中心基礎設施上的投資，應該為NVMe做好充分準備。

　　原文來源：TechTarget 作者：George Crump