Desde sus inicios, el enfoque de Marvell ha sido la creación de redes de infraestructura, mediante la creación de productos que cumplan con los niveles de servicio exigidos por una variedad de aplicaciones y diversas cargas de trabajo. Los arquitectos de TI deben buscar tecnología inteligente que proporcione flexibilidad y escalabilidad para admitir SSD, Flash, bases de datos de tamaño considerable y virtualización. Marvell cree firmemente que Fibre Channel (FC) es la tecnología de referencia para el transporte de almacenamiento, con una estrategia de migración de FC para NVMe-oF a través de FC (FC-NVMe) con soporte para VMware vSphere y ESXi nativos. Esta tecnología está disponible hoy pero no es evidente para muchos clientes.
Cartilla NVMe-oF
Marvell cree que FC seguirá siendo el estándar de oro para las redes de almacenamiento principalmente porque FC tiene un historial de confiabilidad e innovación; está mejorando el valor de FC al centrarse en incluir la tecnología NVMe-oF para Fibre Channel para ofrecer un valor adicional para la empresa. Marvell ha mantenido la innovación a la vanguardia por su amplia cartera de productos que admite EBOF, FC-NVMe, DPU, controladores SSD y NVMe-oF. Con una línea de productos tan completa y su interés en las tecnologías de red, Marvell nos invitó a su laboratorio para realizar algunas pruebas de rendimiento centradas en FC-NVMe, NVMe/TCP, NVMe-RoCEv2 dentro de un entorno VMware ESXi.
A medida que los proveedores continúan implementando almacenamiento basado en el protocolo NVMe, las empresas están adoptando completamente la tecnología. Los arreglos NVMe Flash se implementan globalmente en muchos centros de datos que utilizan Fibre Channel como el transporte preferido porque es una tecnología comprobada para la confiabilidad, el rendimiento y la seguridad. NVMe-oF ha crecido en popularidad, con el grupo de trabajo de NVMe implementando el estándar en la especificación NVMe 2.0 anunciada a fines de 2021.
A medida que los estándares NVMe-oF han madurado, los proveedores están incorporando la tecnología en el hardware de almacenamiento y transporte, lo que alivia las preocupaciones de implementación. Los protocolos NVMe over Ethernet se utilizarán en dispositivos HCI y definidos por software, ya que normalmente se conectan a redes Ethernet. En la SAN, las organizaciones que usan Fibre Channel hoy en día harán la transición a FC-NVMe, mientras que las que usan iSCSI probablemente harán la transición a NVMe/TCP.
Durante décadas, FC ha sido la tecnología de referencia para entornos críticos para la misión y el negocio, ya que su diseño satisface las exigencias de rendimiento y latencia de las cargas de trabajo de almacenamiento en bloques. FC permite cumplir con los estrictos acuerdos de nivel de servicio (SLA) para cargas de trabajo críticas, que son extremadamente sensibles al rendimiento y la disponibilidad de la infraestructura de almacenamiento subyacente. El tamaño de las cargas de trabajo ha aumentado, lo que ha afectado la escalabilidad de la infraestructura. Por supuesto, uno de los aspectos clave a medida que crecen estas cargas de trabajo es el acceso a los sistemas de almacenamiento. NVMe sobre Fibre Channel ofrece numerosas ventajas en cuanto a rendimiento, latencia y fiabilidad. Un rendimiento de almacenamiento sostenido y predecible requiere una integración y compatibilidad perfectas con Fibre Channel.
Otras opciones para construir una estructura de infraestructura de TI incluyen Ethernet e Infiniband. Sin embargo, las capacidades inherentes de Fibre Channel pueden abordar mejor el rendimiento de la infraestructura de próxima generación y las demandas de escalabilidad para cumplir con las métricas de NVMe. Recuerde que las estructuras de Fibre Channel han estado bien establecidas desde que se publicó el estándar ANSI en 1994 y han seguido evolucionando, lo que demuestra que Fibre Channel sigue siendo la principal tecnología de red para redes de almacenamiento. Y NVMe over FC puede admitir simultáneamente NVMe y SCSI en la misma red.
A medida que las organizaciones realizan la transición a cargas de trabajo más exigentes, como AI/ML, NVMe over FC brinda previsibilidad en el rendimiento de la red y baja latencia. Los proveedores han estado comercializando tecnología de conmutadores que admiten al mismo tiempo estructuras FC-NVMe, SCSI/FC y SAN nativas. La integración de componentes de red compatibles con FC-NVMe es bastante simple y, por lo general, no requiere hardware adicional. Si la implementación actual es una FC SAN que funciona a 16 GFC o más, los comandos NVMe se encapsulan en FC. Más allá de la posibilidad de cambiar o agregar discos de destino NVMe, podría ser una actualización de firmware o controlador para el HBA o el sistema operativo.
VMware y FC-NVMe
VMware ESXi 7.0+ es compatible con NVMe sobre Fibre Channel (FC-NVMe) y NVMe sobre RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE). NVMe-RDMA y NVMe-RoCE son esencialmente lo mismo y, a veces, son intercambiables. VMware lanzó recientemente ESXi 7.0 U3 con soporte para NVMe/TCP. Cargas de trabajo que se ejecutan en un entorno VMware vSphere o ESXi, la integración de FC-NVMe es sencilla y se parece a una implementación de FC tradicional. Las siguientes capturas de pantalla ilustran las similitudes en la configuración de HBA para admitir FC y FC-NVMe.
Mediante adaptadores FC de 32 Gb de doble puerto Marvell QLogic QLE2772 y NetApp AFF A250 para presentar LUN FC tradicionales y espacios de nombres NVMe, podemos demostrar lo sencillo que resulta para un usuario final aprovisionar cada tipo de almacenamiento. Con el almacenamiento zonificado adecuadamente en la estructura Fibre Channel a un host VMware, el mismo flujo de trabajo crea un almacén de datos.
Detrás de escena, la tarjeta de doble puerto se presenta como cuatro dispositivos. Dos son para almacenamiento FC tradicional, mientras que los otros son para NVMe. En nuestra captura de pantalla, vmhba2/3 son dispositivos FC estándar y vmhba67/68 son para NVMe. Cabe señalar que estos aparecen automáticamente en VMware ESXi 7 con los controladores integrados y el firmware actual, por lo que no requieren una instalación única. La documentación de VMware recomienda aceptar los valores predeterminados durante la instalación. En nuestra primera vista, se selecciona el dispositivo Fibre Channel tradicional, que muestra un disco Fibre Channel de NetApp de 1 TB que está "No consumido".
Al cambiar la vista a la vista Marvell QLogic NVMe, vemos otro disco de canal de fibra NVMe de 1 TB, que tampoco se consume. La salida de vSphere incluye opciones para espacios de nombres y controladores para definir cómo el sistema accede al LUN.
La vista del espacio de nombres de NVMe normalmente mostraría varios dispositivos; sin embargo, aprovisionamos un solo dispositivo de 1 TB en nuestra prueba.
En la vista Controladores, se muestran los controladores ONTAP NVMe de NetApp, que presentan los dispositivos a los hosts asignados. La opción "Agregar controlador" está disponible para agregar manualmente un nuevo controlador, aunque VMware ESXi 7 los descubre automáticamente cuando se dividen en zonas de manera adecuada para un FC WWN determinado.
El siguiente paso consiste en configurar el almacenamiento. ESXi proporciona una herramienta de "Nuevo almacén de datos" para agregar uno al sistema fácilmente. Tenemos tipos de almacenamiento FC y FC-NVMe disponibles como opciones en nuestra configuración de host, lo que ilustra cuán fácil es el proceso de configuración para un usuario final. Primero, seleccionamos el dispositivo NVMe para nuestra prueba para crear un almacén de datos con el nombre apropiado y pasar al siguiente paso.
El almacén de datos NVMe tiene el mismo proceso de selección de VMFS, donde el usuario puede elegir entre VMFS 6 o una versión heredada de VMFS 5.
A continuación, se particiona el disco para el almacén de datos, utilizando todo el espacio disponible en el dispositivo.
Después de esos pocos pasos, es hora de crear el nuevo almacén de datos FC-NVMe. A lo largo del proceso, ESXi muestra información clave para ayudar a que este proceso sea correcto.
Los pasos para crear un almacenamiento FC son los mismos que FC-NVMe descritos anteriormente. Primero, seleccione el dispositivo FC disponible.
Luego elija la versión de VMFS.
Con la versión de VMFS seleccionada, el siguiente paso es particionar el almacén de datos, nuevamente utilizando todo el espacio disponible en el dispositivo.
El resultado de la pantalla de resumen muestra el dispositivo de canal de fibra de NetApp en lugar del dispositivo de canal de fibra de NVMe, pero el flujo de trabajo para llegar a este punto es el mismo para ambos.
Los nuevos almacenes de datos que creamos se muestran en la lista de almacenes de datos del host y están listos para usar para el almacenamiento de máquinas virtuales.
Rendimiento FC-NVMe
Para ilustrar el rendimiento general entre FC-NVMe, NVMe-RoCE y NVMe/TCP, Marvell midió los resultados en función de cargas de trabajo ligeras, medias y pesadas. Los resultados de rendimiento fueron bastante consistentes en las tres cargas de trabajo, con NVMe/TCP por detrás de FC-NVMe y NVMe-RoCE. El diseño de prueba se configuró como se muestra a continuación.
El análisis de latencia cuando se ejecutan cargas de trabajo ligeras destacó la latencia inherente a TCP. Al medir tamaños de bloques aleatorios, NVMe-RoCE superó, con FC-NVMe en segundo lugar. Al ejecutar lecturas de 8K simuladas, NVMe/TCP tenía casi el doble de latencia de estructura que FC-NVMe.
En un entorno que ejecuta cargas de trabajo medianas que comparan FC-NVMe con NVMe/TCP, FC-NVMe fue el de mejor desempeño. Los resultados fueron impresionantes, con FC-NVMe generando alrededor de un 127 % más de transacciones que NVMe/TCP. Los números de latencia reflejaron el predominio de FC-NVMe con un 56 % menos de latencia que NVMe/TCP.
Al medir los niveles de estrés que se ejecutan en una simulación de carga de trabajo pesada, FC-NVMe se desempeñó consistentemente mejor que las estructuras basadas en Ethernet. FC-NVMe entregó un 50 % más de ancho de banda que NVMe/TCP pero, lo que es más importante, requirió ciclos de CPU significativamente más bajos, lo que liberó al servidor VMware ESXi para alojar más máquinas virtuales.
Conclusión
La simplicidad de configurar FC y NVMe-oF dentro de un entorno virtualizado se ha ilustrado en las capturas de pantalla anteriores. La mayoría de los usuarios no son plenamente conscientes de la facilidad de implementar FC y FC-NVMe en los sistemas ESXi. VMware proporciona una opción simple para configurar y administrar los beneficios de FC de confianza sin introducir nuevas complejidades.
Aunque en nuestro laboratorio utilizamos hardware de NetApp para destacar la facilidad de conectividad, existe una amplia gama de otros proveedores que ofrecen soporte para FC NVMe-oF. Marvell ha recopilado una lista de proveedores y la ha publicado en su sitio web. Si desea ver la lista completa, haga clic aquí.
Para obtener más información sobre los adaptadores Marvell FC-NVMe, visite su sitio web haciendo clic aquí . También puede visitar el sitio de NVM Express para consultar las especificaciones más recientes y ver las novedades de NVMe haciendo clic aquí.
Este informe está patrocinado por Marvell. Todos los puntos de vista y opiniones expresados en este informe se basan en nuestra visión imparcial de los productos bajo consideración.
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