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  • 網絡復興:從光纖通道到以太網存儲結構

    2018-03-07 09:21:05 網絡數(shù)通D1net  點擊量: 評論 (0)
    更高的性能是以太網取代光纖通道的關鍵原因。但是存儲網絡不僅僅是帶寬和延遲,還涉及存儲協(xié)議。光纖通道當時是一種創(chuàng)新技術,它采用并行SC...

    更高的性能是以太網取代光纖通道的關鍵原因。但是存儲網絡不僅僅是帶寬和延遲,還涉及存儲協(xié)議。光纖通道當時是一種創(chuàng)新技術,它采用并行SCSI總線并將其串行化。
    行業(yè)專家認為,以太網存儲結構(ESF)是下一代存儲網絡的理想選擇,因為其具有卓越的性能、智能和效率。
    這帶來了一個問題:那么為什么不是光纖通道呢?傳統(tǒng)上,高性能網絡存儲意味著采用塊存儲技術,并構建光纖通道存儲區(qū)域網絡(SAN)。實際上,當存儲和數(shù)據(jù)中心架構師開發(fā)分布式存儲,并評估可用網絡技術來釋放硬盤驅動器空間時,采用光纖通道是一個明智的選擇。它提供了性能、存儲感知智能效率和可靠性的最佳組合。然而,如果快速推進二十年,采用相同的指標評估網絡發(fā)展,就會產生一個截然不同的答案。事實上,以太網將最終獲得勝利。而根據(jù)性能、靈活性、可靠性、可擴展性,以及安全性等指標進行評估,如今的以太網在各個方面都超過了光纖通道。

    網絡復興:從光纖通道到以太網存儲結構

    以太網的性能優(yōu)勢
    更高的性能是以太網取代光纖通道的關鍵原因。但是存儲網絡不僅僅是帶寬和延遲,還涉及存儲協(xié)議。光纖通道當時是一種創(chuàng)新技術,它采用并行SCSI總線并將其串行化。這也意味著它可以被切換,并因此實現(xiàn)網絡化和可擴展。但從本質上來說,其存儲協(xié)議前端本身并沒有創(chuàng)新。基本的SCSI協(xié)議保持不變,只是簡單的序列化。因此,其傳統(tǒng)的命令、就緒、數(shù)據(jù)響應序列只是以串行方式復制。
    當所有存儲設備都是10毫秒量級的硬盤驅動器(HDD)介質時,這并不重要。由于旋轉的磁盤盤片的機械讀/寫磁頭的延遲時間很長,誰會在乎網絡延遲100微秒的時間,更何況還面臨有限的并行性、軟件鎖定和CPU中斷?但是,這一切都隨著閃存產品的出現(xiàn)而改變。如今,閃存固態(tài)硬盤(SSD)存儲的延遲不是以毫秒為單位,而是以幾十微秒來衡量。
    新的低延遲存儲介質的應用暴露了SCSI硬盤的性能瓶頸。由于SCSI協(xié)議固有的限制,基于光纖通道的介質不能充分利用閃存SSD硬盤的高速特性。意識到這一點,技術人員開發(fā)了NVMe協(xié)議,完全繞過了SCSI協(xié)議。
    NVMe協(xié)議直接通過PCI-Express接口簡化閃存訪問,以實現(xiàn)最佳性能、延遲和并行性,同時最大限度地減少中斷和軟件鎖定。如今,NVMe固態(tài)硬盤可以提供當前最高的性能,其技術已經成熟,價格逐漸下降,使閃存固態(tài)硬盤得到更廣泛的應用,但是,這種閃存性能僅限于單個服務器,限制了其可擴展性,降低了效率,并導致利用率低下。
    NVMe-oF協(xié)議
    采用NVMe-over-Fabrics(NVMe-oF)標準協(xié)議,即可獲得開箱即用的帶寬。NVMe-oF定義了一個可以盡可能有效地遠程訪問NVMe閃存協(xié)議。為此,NVMe-oF利用遠程直接內存訪問(RDMA)技術在應用程序之間訪問和移動數(shù)據(jù),而不涉及主機CPU。融合以太網或RoCE上的RDMA是使其成為普通以太網網絡的關鍵技術。
    NVMe-oF的標準化版本利用RDMA(InfiniBand或RoCE)作為實現(xiàn)低延遲,傳輸卸載,用戶空間數(shù)據(jù)傳輸和無CPU數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾侄巍0ü饫w通道在內的其他數(shù)據(jù)傳輸商已經意識到NVMe-oF構成的威脅,試圖開發(fā)類似于NVMe-oF的類似Rube Goldberg的裝置,但事實上,這些裝置只是在舊裝置上改裝的新技術。理論上,在未來的某個時候,用戶可能能夠通過光纖通道運行NVMe-over-Fabric,但為什么要這樣做?
    很明顯,光纖通道正在減少,NVMe-Over-Fabrics的出現(xiàn)將加速這一下滑。具有前瞻性的企業(yè)存儲架構師已經意識到這一點,并且正在接受云計算中斷帶來的變化。這些創(chuàng)新者正在放棄光纖通道,使用以太網存儲結構(ESF)滿足數(shù)據(jù)傳輸需求,以實現(xiàn)企業(yè)級安全性的云計算的可擴展性和高效性。
    超大規(guī)模廠商和公共云提供商是首先意識到這一點的組織,并且在其大型數(shù)據(jù)中心采用了融合以太網存儲結構。這有助于解釋光纖通道端口為什么以-6%的速度下滑,而以太網以復合年增長率為18%快速增長的原因。NVMe-Over-Fabrics協(xié)議和RoCE協(xié)議的問世只會加速這種下滑。
    總之,市場是技術競爭的最終仲裁者。在當今的市場,許多OEM廠商、閃存供應商和初創(chuàng)公司投資于NVMe-oF解決方案和強大的以太網交換機,以及RoCE NIC供應商生態(tài)系統(tǒng),投資技術并爭奪市場優(yōu)勢。相比之下,鑒于光纖通道領域的整合,目前還沒有哪一家公司為了這項技術向前推進而投資。

     

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    責任編輯:任我行

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