Společnost Marvell se od svého založení zaměřuje na síťovou infrastrukturu a vytváří produkty, které splňují úroveň služeb vyžadovanou různými aplikacemi a různými pracovními zátěžemi. IT architekti musí hledat inteligentní technologii, která poskytuje flexibilitu a škálovatelnost pro podporu SSD, flash disků, rozsáhlých databází a virtualizace. Marvell je pevně přesvědčen, že Fibre Channel (FC) je klíčovou technologií pro přenos úložišť, a proto nabízí strategii migrace FC pro NVMe-oF prostřednictvím FC (FC-NVMe) s podporou nativních systémů VMware vSphere a ESXi. Tato technologie je dnes dostupná, ale pro mnoho zákazníků není zřejmá.
Základní nácvik NVMe-oF
Společnost Marvell věří, že FC zůstane zlatým standardem pro úložné sítě, a to především proto, že FC má historii spolehlivosti a inovací. Zvyšuje hodnotu FC tím, že se zaměřuje na začlenění technologie NVMe-oF pro Fibre Channel, aby podniku přinesla další hodnotu. Marvell si udržuje inovace v popředí díky svému rozsáhlému produktovému portfoliu, které podporuje EBOF, FC-NVMe, DPU, řadiče SSD a NVMe-oF. Vzhledem k tak rozsáhlé produktové řadě a zájmu o síťové technologie nás Marvell pozval do své laboratoře, abychom provedli testování výkonu zaměřené na FC-NVMe, NVMe/TCP a NVMe-RoCEv2 v prostředí VMware ESXi.
Vzhledem k tomu, že dodavatelé nadále zavádějí úložiště založená na protokolu NVMe, podniky tuto technologii plně přijímají. Flash pole NVMe jsou nasazována po celém světě v mnoha datových centrech a používají Fibre Channel jako preferovaný transport, protože se jedná o osvědčenou technologii z hlediska spolehlivosti, výkonu a zabezpečení. NVMe-oF si získal na popularitě a pracovní skupina NVMe tento standard začlenila do specifikace NVMe 2.0, která byla oznámena na konci roku 2021.
S postupným vývojem standardů NVMe-oF dodavatelé začleňují tuto technologii do úložného a transportního hardwaru, čímž zmírňují obavy z nasazení. Protokoly NVMe over Ethernet budou používány v softwarově definovaných zařízeních a zařízeních HCI, protože se obvykle připojují k ethernetovým sítím. V síti SAN organizace, které dnes používají Fibre Channel, přejdou na FC-NVMe, zatímco ty, které používají iSCSI, pravděpodobně přejdou na NVMe/TCP.
Po celá desetiletí je FC volitelnou technologií pro kritická obchodní prostředí, protože její konstrukce splňuje požadavky na výkon a latenci blokových úložišť. FC podporuje splnění přísných SLA pro kritická obchodní prostředí, která jsou extrémně citlivá na výkon a dostupnost podkladové úložné infrastruktury. Úlohy se zvětšily, což ovlivnilo škálovatelnost infrastruktury. Jedním z hlavních bodů zájmu s růstem těchto úloh je samozřejmě přístup k úložným systémům. NVMe přes Fibre Channel poskytuje řadu výhod v oblasti výkonu, latence a spolehlivosti. Trvalý a předvídatelný výkon úložiště vyžaduje bezproblémovou integraci a kompatibilitu s Fibre Channel.
Mezi další možnosti budování IT infrastruktury patří Ethernet a Infiniband. Inherentní schopnosti Fibre Channel však nejlépe splňují požadavky na výkon a škálovatelnost infrastruktury nové generace, aby splňovaly metriky NVMe. Nezapomeňte, že Fibre Channel fabrics jsou od vydání standardu ANSI v roce 1994 dobře zavedené a neustále se vyvíjejí, což dokazuje, že Fibre Channel je stále přední síťovou technologií pro úložné sítě. A NVMe over FC může současně podporovat NVMe i SCSI ve stejné síti.
Vzhledem k tomu, že organizace přecházejí na náročnější úlohy, jako je AI/ML, poskytuje NVMe přes FC předvídatelnost výkonu sítě a nízkou latenci. Dodavatelé dodávají technologii přepínačů, která současně podporuje FC-NVMe, SCSI/FC a nativní SAN fabrics. Integrace síťových komponent podporujících FC-NVMe je poměrně jednoduchá a obvykle nevyžaduje žádný další hardware. Pokud je aktuální implementací FC SAN pracující na 16GFC nebo vyšší, jsou příkazy NVMe zapouzdřeny v FC. Kromě možné změny nebo přidání cílových disků NVMe může být nutná aktualizace firmwaru nebo ovladače HBA nebo systémového operačního systému.
VMware a FC-NVMe
VMware ESXi 7.0+ podporuje NVMe přes Fibre Channel (FC-NVMe) a NVMe přes RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE). NVMe-RDMA a NVMe-RoCE jsou v podstatě stejné a někdy zaměnitelné. Společnost VMware nedávno vydala ESXi 7.0 U3 s podporou NVMe/TCP. U úloh běžících v prostředí VMware vSphere nebo ESXi je integrace FC-NVMe přímočará a vypadá podobně jako tradiční implementace FC. Následující snímky obrazovky ilustrují podobnosti v konfiguraci HBA pro podporu FC a FC-NVMe.
Pomocí dvouportových 32Gb FC adaptérů Marvell QLogic QLE2772 a desky NetApp AFF A250 pro prezentaci tradičních FC LUN a jmenných prostorů NVMe jsme schopni ukázat, jak bezproblémové je pro koncového uživatele zřizovat jednotlivé typy úložišť. S úložištěm vhodně zónovaným v síti Fibre Channel pro hostitele VMware se stejným pracovním postupem vytvoří datové úložiště.
V zákulisí se karta se dvěma porty prezentuje jako čtyři zařízení. Dvě jsou určena pro tradiční úložiště FC, zatímco ostatní jsou určeny pro NVMe. Na našem snímku obrazovky jsou vmhba2/3 standardní FC zařízení a vmhba67/68 jsou určena pro NVMe. Je třeba poznamenat, že se tato zařízení automaticky zobrazují ve VMware ESXi 7 s vestavěnými ovladači a aktuálním firmwarem, takže nevyžadují žádnou samostatnou instalaci. Dokumentace VMware doporučuje během instalace akceptovat výchozí nastavení. V našem prvním zobrazení je vybráno tradiční zařízení Fibre Channel, které zobrazuje 1TB disk NetApp Fibre Channel, který je „Nespotřebován“.
Přepnutím zobrazení na zobrazení Marvell QLogic NVMe vidíme další 1TB NVMe Fibre Channel disk, který také není spotřebován. Výstup vSphere obsahuje možnosti pro jmenné prostory a řadiče, které definují, jak systém přistupuje k LUN.
V zobrazení jmenného prostoru NVMe se obvykle zobrazuje více zařízení, nicméně v našem testu jsme zřídili jedno 1TB zařízení.
V zobrazení Controllers (Řadiče) se zobrazují řadiče NetApp ONTAP NVMe, které prezentují zařízení namapovaným hostitelům. Možnost „Add Controller“ (Přidat řadič) je k dispozici pro ruční přidání nového řadiče, ačkoli VMware ESXi 7 je automaticky vyhledá, pokud jsou správně přiřazeny k dané FC WWN.
Dalším krokem je konfigurace úložiště. ESXi nabízí nástroj „Nové datové úložiště“ pro snadné přidání úložiště do systému. V našem hostitelském nastavení máme k dispozici úložiště typu FC i FC-NVMe, což ilustruje, jak snadný je proces konfigurace pro koncového uživatele. Nejprve vybereme zařízení NVMe pro náš test, vytvoříme vhodně pojmenované datové úložiště a přejdeme k dalšímu kroku.
Datové úložiště NVMe má stejný proces výběru VMFS, kde si uživatel může vybrat mezi VMFS 6 nebo starší verzí VMFS 5.
Dále je disk rozdělen pro datové úložiště, přičemž se využije veškerý dostupný prostor na zařízení.
Po těchto několika krocích je čas vytvořit nové datové úložiště FC-NVMe. V průběhu celého procesu ESXi zobrazuje klíčové informace, které pomáhají s jeho správným provedením.
Kroky pro vytvoření úložiště FC jsou stejné jako u FC-NVMe popsaných výše. Nejprve vyberte dostupné zařízení FC.
Pak vyberte verzi VMFS.
Po výběru verze VMFS je dalším krokem rozdělení datového úložiště, opět s využitím veškerého dostupného místa na zařízení.
Výstup na souhrnné obrazovce zobrazuje zařízení NetApp Fibre Channel místo zařízení NVMe Fibre Channel, ale postup k dosažení tohoto bodu je pro obě stejné.
Nově vytvořená datová úložiště se zobrazují v seznamu datových úložišť pro hostitele a jsou připravena k použití jako úložiště virtuálních počítačů.
Výkon FC-NVMe
Pro ilustraci celkového výkonu mezi FC-NVMe vs. NVMe-RoCE a NVMe/TCP měřila společnost Marvell výsledky na základě lehké, střední a těžké pracovní zátěže. Výsledky výkonu byly u všech tří pracovních zátěží poměrně konzistentní, přičemž NVMe/TCP zaostával za FC-NVMe a NVMe-RoCE. Testovací rozvržení bylo konfigurováno dle níže uvedeného příkladu.
Analýza latence při lehkých úlohách zdůraznila latenci, která je vlastní TCP. Při měření náhodných velikostí bloků NVMe-RoCE překonal očekávání, přičemž FC-NVMe se umístil těsně na druhém místě. Při simulovaném čtení 8K dat měl NVMe/TCP téměř dvojnásobnou latenci fabric než FC-NVMe.
V prostředí se středním zatížením, kde se porovnával FC-NVMe s NVMe/TCP, dosáhl FC-NVMe nejvyšších výsledků. Výsledky byly působivé, FC-NVMe zvládl přibližně o 127 procent více transakcí než NVMe/TCP. Čísla latence odrážela dominanci FC-NVMe s o 56 procent nižší latencí než NVMe/TCP.
Při měření úrovní zátěže v simulaci vysoké pracovní zátěže si FC-NVMe vedl konzistentně lépe než ethernetové fabric. FC-NVMe poskytoval o 50 procent vyšší šířku pásma než NVMe/TCP, ale co je důležitější, vyžadoval výrazně nižší cykly CPU, což uvolnilo server VMware ESXi pro hostování více virtuálních počítačů.
Závěrečné myšlenky
Jednoduchost konfigurace FC i NVMe-oF ve virtualizovaném prostředí je ilustrována na výše uvedených snímcích obrazovky. Většina uživatelů si není plně vědoma snadnosti implementace FC i FC-NVMe na systémech ESXi. VMware nabízí jednoduchou možnost konfigurace a správy důvěryhodných výhod FC bez zavádění nových složitostí.
Přestože jsme v naší laboratoři použili hardware NetApp, abychom zdůraznili snadnou konektivitu, existuje široká škála dalších dodavatelů, kteří podporují FC NVMe-oF. Společnost Marvell sestavila seznam dodavatelů a zveřejnila jej na svých webových stránkách. Pokud chcete zobrazit úplný seznam, klikněte sem.
Více informací o adaptérech Marvell FC-NVMe naleznete na jejich webových stránkách kliknutím sem . Můžete také navštívit stránky NVM Express, kde si můžete prohlédnout nejnovější specifikace a zjistit, co bude v oblasti NVMe následovat.
Tuto zprávu sponzoruje společnost Marvell. Veškeré názory a stanoviska vyjádřené v této zprávě vycházejí z našeho nezaujatého pohledu na posuzovaný produkt (produkty).
Amazon