基于架构的NVMe将颠覆数据中心存储

　　通过在网络架构上提供高速和低延迟存储功能，基于架构的NVMe（NVMe over Fabric）有望进一步提升要求苛刻的应用程序的性能。本文介绍了一些你应该了解的相关内容。

　　令人非常吃惊的是，基于架构的快速非易失内存（NVMeoF）有可能成为固态硬盘（SSD）推出以来最具颠覆性的数据中心存储技术，有望进一步提高快速扩展的存储阵列的性能。

　　基于架构的NVMe设计用于通过网络架构实现高速和低延迟的NVMe SSD技术。目前可实现三种基本的NVMe架构：基于光纤通道的NVMe、基于远程直接内存访问的NVMe，以及基于TCP的NVMe。

　　自NVMe SSD出现以后，存储速度得到了极大的提升，但是这些器件仍然通过基于SCSI的主机连接与服务器进行通信，这是一种功能强大但过时的技术，最早可以追溯到20世纪80年代。技术研究公司IDC基础设施系统、平台和技术部的研究副总裁Eric Burgener解释说：“我们需要的是通过某种方法，使得从服务器上的CPU到网络，直至采用NVMe SSD构建的存储阵列都能够使用NVMe协议。NVMeoF就是在交换架构上运行NVMe协议的这样一种方法。”

　　与前代不同，NVMeoF是专门为固态介质开发的。Burgener指出：“它甚至不能与硬盘驱动器（HDD）一起工作，但是与SCSI相比，它可以让你更好地充分發挥固态介质的所有优势。”

　　惠普企业（Hewlett-Packard Enterprise）的存储首席技术官Jeff Kimmel认为，“各种NVMeoF版本提供的介质延迟和每千兆字节的IOPS比当前基于固态的存储系统高出几个数量级，更不用说HDD了。基于SCSI的SAN协议在固态存储方面性能非常好，但在延迟和资源效率方面仍有改进空间。”

　　更高的吞吐量、更低的延迟

　　联想数据中心集团存储主管Stuart McRae预测，随着服务器功能的增强和全闪存阵列存储速度的加快，存储架构将成为阻碍最佳端到端性能的瓶颈。他说：“NVMeoF将提高应用程序和网络的性能”，并指出转向采用NVMeoF的用户在吞吐量上将提高2倍，而延迟降低52%。

　　NVMeoF还为外部存储模块JBoFs （Just a Bunch of Flashes）中的NVMe SSD的汇集和共享开辟了道路。Kimmel介绍说：“把外部NVMe驱动器与低延迟、高效率的架构结合起来，然后访问它们，可以用共享资源替换服务器连接的内部SSD。这种模块存储分解技术发挥了仅限于通过光纤通道或者iSCSI SAN连接的共享存储阵列的优势。”

　　存储网络行业协会董事会成员J Metz认为，NVMeoF是一项许多IT领导都很难掌控的技术。他指出：“很长一段时间以来，数据中心存储确实在增长——学习新界面，学习新管理方法，或者学习一种新的盒子。”不过，NVMeoF是不同的。它改变了IT领导对计算功能和存储功能之间连接方式的看法。Metz说：“以前通常是一对一的关系，而现在这种关系可能是多对多的。”

　　基于架构的NVMe应用

　　毫不奇怪，对应用的性能和延迟非常敏感的企业将从NVMeoF中获益最多。McRae说，主要的用例包括数据库、分析应用程序、安全应用程序（例如，面部识别）和交易处理。他说：“例如，一个大型数据库对外部存储进行查询或者交易，其响应时间需求是即时的，那么这将受益于NVMeoF。”

　　依赖超高性能数据库的企业，如华尔街交易员，尤其期待NVMeoF。这些企业通常渴望采用性能最好的技术，而不考虑成本。Burgener说：“如果他们能使系统运行得更快，从每秒处理1000个交易增长到每秒5000个交易，那么他们就能赚更多的钱。”

　　然而，很多常规应用将很少甚至无法从NVMeoF中受益。McRae说：“并非所有的应用都需要低延迟、高吞吐量的性能。实例包括备份/存档、视频存储和传统的文件服务。”

　　另一方面，即使要求较低的应用也有可能在NVMeoF的支持下捆绑在一起，运行起来变得更快、响应更迅速。Burgener指出：“这就是我所说的‘通用混合工作负载整合。”

　　Metz预测：“有了基于架构的NVMe，未来几年会出现一些非常有创意的想法。”

　　消除对基于架构的NVMe的误解

　　与很多新兴技术一样，NVMeoF对很多企业来说还是个谜，特别是那些通常对现状感到满意的企业。例如，很多IT领导认为迁移到NVMeoF的成本将是非常昂贵的。McRae认为事实并非如此。他观察到：“最终，这项技术将成为所有企业购买产品的标准，每个人都能受益。今天，这种功能在很多交换机中都是标准的，因此部署它并不需要额外的成本。”

　　另一种误解是，NVMeoF可以作为神奇的子弹，几乎可以解决任何与速度有关的问题。Burgener指出：“如果您的应用程序运行缓慢，而您购买了性能更高的存储阵列，那么只有在存储成为问题的情况下才能使应用程序运行得更快。如果您已经在一个系统中运行了SSD，那么与使用HDD时相比，存储出问题的可能性要小得多。”

　　NVMeoF的确存在一个缺点，那就是NVMe巨大的功耗。

　　Burgener指出：“人们不得不考虑耗电问题。”NVMe设备比基于SCSI的SSD的功耗高得多。他指出：“如果企业的数据中心已经在接近其最大功率预算的情况下运行，那么，即使迁移到NVMe后占地空间会减小，但却可能会超出电力预算。”

　　基于架构的NVMe的规划和准备

　　随着NVMeoF注定成为主流技术，IT管理人员现在应该开始进行规划了。

　　Kimmel说：“成功地在产品中部署NVMeoF需要一个强大的生态系统来支持应用需求，而不仅仅是去实现一种协议。从机遇的角度来看，NVMeoF是数据中心体系结构发生重大变革的催化剂。”