Sinds de oprichting ligt de focus van Marvell op infrastructuurnetwerken, door producten te bouwen die voldoen aan de serviceniveaus die worden vereist door een verscheidenheid aan applicaties en verschillende workloads. IT-architecten moeten op zoek naar intelligente technologie die flexibiliteit en schaalbaarheid biedt ter ondersteuning van SSD, Flash, omvangrijke databases en virtualisatie. Marvell is ervan overtuigd dat Fibre Channel (FC) de go-to-technologie is voor opslagtransport, met een FC-migratiestrategie voor NVMe-oF via FC (FC-NVMe) met ondersteuning voor native VMware vSphere en ESXi. Deze technologie is vandaag beschikbaar, maar niet zichtbaar voor veel klanten.
NVMe-oF-primer
Marvell gelooft dat FC de gouden standaard voor opslagnetwerken zal blijven, vooral omdat FC een geschiedenis van betrouwbaarheid en innovatie heeft; het vergroot de waarde van FC door zich te concentreren op het opnemen van NVMe-oF-technologie voor Fibre Channel om toegevoegde waarde voor de onderneming te leveren. Marvell heeft innovatie voorop gesteld voor zijn uitgebreide productportfolio dat EBOF, FC-NVMe, DPU, SSD-controllers en NVMe-oF ondersteunt. Met zo'n uitgebreide productreeks en hun interesse in netwerktechnologieën, heeft Marvell ons uitgenodigd in hun laboratorium om enkele prestatietests uit te voeren gericht op FC-NVMe, NVMe/TCP, NVMe-RoCEv2 binnen een VMware ESXi-omgeving.
Terwijl leveranciers doorgaan met het uitrollen van opslag op basis van het NVMe-protocol, omarmen bedrijven de technologie volledig. NVMe Flash-arrays worden wereldwijd in veel datacenters ingezet en gebruiken Fibre Channel als voorkeurstransport omdat het een bewezen technologie is voor betrouwbaarheid, prestaties en beveiliging. NVMe-oF is in populariteit gegroeid en de NVMe-werkgroep rolt de standaard in de NVMe 2.0-specificatie die eind 2021 is aangekondigd.
Naarmate de NVMe-oF-standaarden volwassener zijn geworden, nemen leveranciers de technologie op in opslag- en transporthardware, waardoor implementatieproblemen worden weggenomen. NVMe over Ethernet-protocollen zullen worden gebruikt in softwaregedefinieerde en HCI-appliances, omdat ze doorgaans verbinding maken met Ethernet-netwerken. In het SAN zullen organisaties die vandaag Fibre Channel gebruiken, overstappen op FC-NVMe, terwijl organisaties die iSCSI gebruiken waarschijnlijk zullen overstappen op NVMe/TCP.
Al tientallen jaren is FC de go-to-technologie voor missie- en bedrijfskritische omgevingen, omdat het ontwerp voldoet aan de prestatie- en latentie-eisen van werkbelastingen voor blokopslag. FC ondersteunt het ontmoeten van de strakke SLA voor missie- en bedrijfskritische workloads die extreem gevoelig zijn voor de prestaties en beschikbaarheid van de onderliggende storage-infrastructuur. De werkbelasting is groter geworden en dat heeft gevolgen voor de schaalbaarheid van de infrastructuur. Een van de belangrijkste aandachtspunten naarmate deze workloads groeien, is natuurlijk toegang tot opslagsystemen. NVMe over Fibre Channel biedt tal van voordelen op het gebied van prestaties, latentie en betrouwbaarheid. Duurzame en voorspelbare opslagprestaties vereisen naadloze integratie en compatibiliteit met Fibre Channel.
Andere opties voor het uitbouwen van een IT-infrastructuurstructuur zijn Ethernet en Infiniband. De inherente capaciteiten van Fibre Channel kunnen echter het beste tegemoetkomen aan de volgende generatie infrastructuurprestaties en schaalbaarheidseisen om te voldoen aan NVMe-statistieken. Vergeet niet dat Fibre Channel-fabrics goed ingeburgerd zijn sinds de ANSI-standaard in 1994 werd gepubliceerd en zijn blijven evolueren, wat erop wijst dat Fibre Channel nog steeds de belangrijkste netwerktechnologie voor opslagnetwerken is. En NVMe over FC kan tegelijkertijd zowel NVMe als SCSI op hetzelfde netwerk ondersteunen.
Naarmate organisaties overstappen op meer veeleisende workloads zoals AI/ML, biedt NVMe over FC voorspelbaarheid in netwerkprestaties en lage latentie. Leveranciers leveren switchtechnologie die tegelijkertijd FC-NVMe, SCSI/FC en native SAN-fabrics ondersteunt. Het integreren van netwerkcomponenten die FC-NVMe ondersteunen, is vrij eenvoudig en vereist meestal geen extra hardware. Als de huidige implementatie een FC SAN is die werkt op 16GFC of hoger, zijn NVMe-opdrachten ingekapseld in FC. Naast het mogelijk wijzigen of toevoegen van NVMe-doelschijven kan een firmware- of stuurprogramma-update voor de HBA of het systeembesturingssysteem zijn.
VMware en FC-NVMe
VMware ESXi 7.0+ ondersteunt NVMe over Fibre Channel (FC-NVMe) en NVMe over RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE). NVMe-RDMA en NVMe-RoCE zijn in wezen hetzelfde en zijn soms uitwisselbaar. VMware heeft onlangs ESXi 7.0 U3 uitgebracht met ondersteuning voor NVMe/TCP. Workloads die worden uitgevoerd in een VMware vSphere- of ESXi-omgeving, de integratie van FC-NVMe is eenvoudig en lijkt op een traditionele FC-implementatie. De volgende schermafbeeldingen illustreren de overeenkomsten bij het configureren van HBA's ter ondersteuning van FC en FC-NVMe.
gebruik Marvell QLogic QLE2772 dual-port 32Gb FC-adapters en NetApp AFF A250 om traditionele FC LUN's en NVMe-naamruimten te presenteren, kunnen we laten zien hoe naadloos het voor een eindgebruiker is om elk opslagtype in te richten. Met de juiste opslagzones op de Fibre Channel-fabric naar een VMware-host, maakt dezelfde workflow een datastore.
Achter de schermen presenteert de kaart met twee poorten zich als vier apparaten. Twee zijn voor traditionele FC-opslag, terwijl de andere voor NVMe zijn. In onze schermafbeelding zijn vmhba2/3 standaard FC-apparaten en vmhba67/68 zijn voor NVMe. Opgemerkt moet worden dat deze automatisch verschijnen in VMware ESXi 7 met de ingebouwde stuurprogramma's en huidige firmware, waardoor geen unieke installatie vereist is. De VMware-documentatie raadt aan om standaardinstellingen te accepteren tijdens de installatie. In onze eerste weergave is het traditionele Fibre Channel-apparaat geselecteerd, met een NetApp Fibre Channel-schijf van 1 TB die "Niet verbruikt" is.
Als we de weergave overschakelen naar de Marvell QLogic NVMe-weergave, zien we nog een 1 TB NVMe Fibre Channel-schijf, ook niet verbruikt. De vSphere-uitvoer bevat opties voor naamruimten en controllers om te definiëren hoe het systeem toegang krijgt tot de LUN.
In de NVMe-naamruimteweergave worden doorgaans meerdere apparaten weergegeven; we hebben in onze test echter één apparaat van 1 TB voorzien.
In de weergave Controllers worden de NetApp ONTAP NVMe-controllers weergegeven, waarbij de apparaten worden gepresenteerd aan de toegewezen hosts. De optie "Controller toevoegen" is beschikbaar om handmatig een nieuwe controller toe te voegen, hoewel VMware ESXi 7 deze automatisch ontdekt wanneer ze op de juiste manier zijn toegewezen aan een bepaalde FC WWN.
Deze volgende stap omvat het configureren van opslag. ESXi biedt een "New Datastore" -tool om er eenvoudig een aan het systeem toe te voegen. We hebben zowel FC- als FC-NVMe-opslagtypes beschikbaar als opties in onze hostconfiguratie, wat illustreert hoe eenvoudig het proces voor een eindgebruiker is om te configureren. Eerst selecteren we het NVMe-apparaat voor onze test om een datastore met de juiste naam te maken en gaan we naar de volgende stap.
De NVMe-datastore heeft hetzelfde VMFS-selectieproces, waarbij de gebruiker kan kiezen tussen VMFS 6 of een legacy VMFS 5-versie.
Vervolgens wordt de schijf gepartitioneerd voor de datastore, waarbij de volledige beschikbare ruimte op het apparaat wordt gebruikt.
Na die paar stappen is het tijd om de nieuwe FC-NVMe-datastore te maken. Gedurende het hele proces geeft ESXi belangrijke informatie weer om dit proces correct te laten verlopen.
De stappen om FC-opslag te maken zijn hetzelfde als hierboven beschreven voor FC-NVMe. Selecteer eerst het beschikbare FC-apparaat.
Kies dan voor de VMFS-versie.
Met de VMFS-versie geselecteerd, is de volgende stap het partitioneren van de datastore, waarbij opnieuw alle beschikbare ruimte op het apparaat wordt gebruikt.
De uitvoer op het overzichtsscherm geeft het NetApp Fibre Channel-apparaat weer in plaats van het NVMe Fibre Channel-apparaat, maar de workflow om tot dit punt te komen is voor beide hetzelfde.
De nieuwe datastores die we hebben gemaakt, worden weergegeven in de Datastore-lijst voor de host en zijn klaar voor gebruik voor VM-opslag.
FC-NVMe-prestaties
Om de algehele prestaties tussen FC-NVMe vs. NVMe-RoCE vs. NVMe/TCP te illustreren, heeft Marvell de resultaten gemeten op basis van lichte, middelzware en zware workloads. De prestatieresultaten waren redelijk consistent voor alle drie de workloads, waarbij NVMe/TCP achterbleef bij FC-NVMe en NVMe-RoCE. De testlay-out is geconfigureerd zoals hieronder weergegeven.
Latency-analyse bij het uitvoeren van lichte workloads benadrukte latentie die inherent is aan TCP. Bij het meten van willekeurige blokgroottes deed NVMe-RoCE het beter, met FC-NVMe op een goede tweede plaats. Met gesimuleerde 8K-lezingen had NVMe/TCP bijna tweemaal de fabric-latentie van FC-NVMe.
In een omgeving met gemiddelde workloads waarbij FC-NVMe werd vergeleken met NVMe/TCP, presteerde FC-NVMe het best. De resultaten waren indrukwekkend, waarbij FC-NVMe ongeveer 127 procent meer transacties leverde dan NVMe/TCP. Latencycijfers weerspiegelden FC-NVMe-dominantie met 56 procent lagere latency dan NVMe/TCP.
Bij het meten van stressniveaus tijdens een zware werklastsimulatie presteerde FC-NVMe consistent beter dan op Ethernet gebaseerde fabrics. FC-NVMe leverde 50 procent meer bandbreedte dan NVMe/TCP, maar wat nog belangrijker was, vereiste aanzienlijk lagere CPU-cycli, waardoor de VMware ESXi-server meer tijd vrijmaakte om meer VM's te hosten.
Conclusie
De eenvoud van het configureren van zowel FC als NVMe-oF binnen een gevirtualiseerde omgeving is geïllustreerd in de bovenstaande schermafbeeldingen. De meeste gebruikers zijn zich niet volledig bewust van het gemak van het implementeren van zowel FC als FC-NVMe op ESXi-systemen. VMware biedt een eenvoudige optie voor het configureren en beheren van vertrouwde FC-voordelen zonder nieuwe complexiteiten te introduceren.
Hoewel we in ons lab NetApp-hardware hebben gebruikt om het gemak van connectiviteit te benadrukken, is er een groot aantal andere leveranciers die FC NVMe-oF ondersteunen. Marvell heeft een lijst met leveranciers samengesteld en die op hun website geplaatst. Als u de volledige lijst wilt zien, klikt u op hier.
Ga voor meer informatie over de Marvell FC-NVMe-adapters naar hun website door te klikken hier. U kunt ook naar de NVM Express-site gaan om de nieuwste specificaties te bekijken en te zien wat de toekomst biedt voor NVMe door te gaan hier.
Dit rapport is gesponsord door Marvell. Alle standpunten en meningen in dit rapport zijn gebaseerd op onze onbevooroordeelde kijk op het (de) product(en) in kwestie.
Amazon