Od samego początku firma Marvell koncentrowała się na infrastrukturze sieciowej, tworząc produkty spełniające wymagania różnych aplikacji i obciążeń. Architekci IT muszą poszukiwać inteligentnych technologii zapewniających elastyczność i skalowalność, aby obsługiwać dyski SSD, pamięć flash, duże bazy danych i wirtualizację. Firma Marvell jest głęboko przekonana, że Fibre Channel (FC) to technologia pierwszego wyboru w transporcie pamięci masowej, a strategia migracji Fibre Channel (FC) dla NVMe-oF poprzez FC (FC-NVMe) obejmuje również natywne wsparcie dla VMware vSphere i ESXi. Technologia ta jest obecnie dostępna, ale nie jest jeszcze widoczna dla wielu klientów.
Starter NVMe-oF
Firma Marvell wierzy, że technologia FC pozostanie złotym standardem dla sieci pamięci masowej, przede wszystkim ze względu na jej historię niezawodności i innowacyjności; firma zwiększa jej wartość, koncentrując się na wdrażaniu technologii NVMe-oF dla Fibre Channel, aby zapewnić przedsiębiorstwu dodatkową wartość. Firma Marvell stawia na innowacyjność w swoim bogatym portfolio produktów, które obsługuje EBOF, FC-NVMe, DPU, kontrolery SSD i NVMe-oF. Dzięki tak bogatej ofercie produktów i zainteresowaniu technologiami sieciowymi, firma Marvell zaprosiła nas do swojego laboratorium, aby przeprowadzić testy wydajnościowe skoncentrowane na FC-NVMe, NVMe/TCP i NVMe-RoCEv2 w środowisku VMware ESXi.
W miarę jak dostawcy wciąż wprowadzają pamięci masowe oparte na protokole NVMe, przedsiębiorstwa w pełni chłoną tę technologię. Macierze flash NVMe są wdrażane globalnie w wielu centrach danych, wykorzystując Fibre Channel jako preferowany środek transportu, ponieważ jest to sprawdzona technologia pod względem niezawodności, wydajności i bezpieczeństwa. Popularność standardu NVMe-oF wzrosła, a grupa robocza NVMe włączyła go do specyfikacji NVMe 2.0 ogłoszonej pod koniec 2021 roku.
Wraz z rozwojem standardów NVMe-oF, dostawcy wdrażają tę technologię w sprzęcie do przechowywania i transportu danych, łagodząc w ten sposób problemy związane z wdrożeniem. Protokoły NVMe-oF będą wykorzystywane w urządzeniach definiowanych programowo i HCI, ponieważ zazwyczaj łączą się one z sieciami Ethernet. W sieciach SAN organizacje korzystające obecnie z Fibre Channel przejdą na FC-NVMe, podczas gdy te korzystające z iSCSI prawdopodobnie przejdą na NVMe/TCP.
Od dziesięcioleci technologia FC jest wiodącą technologią w środowiskach o znaczeniu krytycznym dla misji i biznesu, ponieważ jej konstrukcja spełnia wymagania dotyczące wydajności i opóźnień obciążeń pamięci blokowej. FC wspiera dotrzymywanie rygorystycznych warunków umowy SLA dla obciążeń o znaczeniu krytycznym dla misji i biznesu, które są niezwykle wrażliwe na wydajność i dostępność bazowej infrastruktury pamięci masowej. Obciążenia wzrosły, co wpłynęło na skalowalność infrastruktury. Oczywiście jednym z głównych punktów nacisku w miarę wzrostu tych obciążeń jest dostęp do systemów pamięci masowej. Technologia NVMe over Fibre Channel zapewnia liczne korzyści w zakresie wydajności, opóźnień i niezawodności. Stała i przewidywalna wydajność pamięci masowej wymaga bezproblemowej integracji i kompatybilności z Fibre Channel.
Inne opcje budowy infrastruktury IT obejmują Ethernet i Infiniband. Jednak wbudowane możliwości Fibre Channel najlepiej spełniają wymagania dotyczące wydajności i skalowalności infrastruktury nowej generacji, aby spełnić parametry NVMe. Należy pamiętać, że struktury Fibre Channel są dobrze ugruntowane od czasu opublikowania standardu ANSI w 1994 roku i stale ewoluują, co dowodzi, że Fibre Channel nadal jest wiodącą technologią sieciową dla sieci pamięci masowej. Technologia NVMe over FC może jednocześnie obsługiwać zarówno NVMe, jak i SCSI w tej samej sieci.
W miarę jak organizacje przechodzą na bardziej wymagające obciążenia, takie jak AI/ML, technologia NVMe over FC zapewnia przewidywalność wydajności sieci i niskie opóźnienia. Dostawcy oferują technologię przełączników, która obsługuje jednocześnie FC-NVMe, SCSI/FC oraz natywne struktury SAN. Integracja komponentów sieciowych obsługujących FC-NVMe jest dość prosta i zazwyczaj nie wymaga dodatkowego sprzętu. Jeśli obecna implementacja to sieć SAN FC działająca z prędkością 16 GFC lub wyższą, polecenia NVMe są enkapsulowane w FC. Oprócz ewentualnej zmiany lub dodania dysków docelowych NVMe, może być konieczna aktualizacja oprogramowania układowego lub sterowników karty HBA lub systemu operacyjnego.
VMware i FC-NVMe
System VMware ESXi 7.0+ obsługuje protokoły NVMe over Fibre Channel (FC-NVMe) i NVMe over RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE). NVMe-RDMA i NVMe-RoCE to zasadniczo to samo, a czasami można je stosować zamiennie. Firma VMware niedawno wydała ESXi 7.0 U3 z obsługą NVMe/TCP. W przypadku obciążeń działających w środowisku VMware vSphere lub ESXi, integracja FC-NVMe jest prosta i przypomina tradycyjną implementację FC. Poniższe zrzuty ekranu ilustrują podobieństwa w konfiguracji kart HBA obsługujących FC i FC-NVMe.
Wykorzystując dwuportowe adaptery FC Marvell QLogic QLE2772 32 Gb oraz NetApp AFF A250 do prezentacji tradycyjnych jednostek LUN FC i przestrzeni nazw NVMe, możemy pokazać, jak płynne jest dla użytkownika końcowego udostępnianie każdego typu pamięci masowej. Po odpowiednim podziale pamięci masowej na strefy w strukturze Fibre Channel i hoście VMware, ten sam przepływ pracy tworzy magazyn danych.
W tle karta dwuportowa prezentuje się jako cztery urządzenia. Dwa z nich obsługują tradycyjne pamięci masowe Fibre Channel, a pozostałe NVMe. Na naszym zrzucie ekranu vmhba2/3 to standardowe urządzenia Fibre Channel, a vmhba67/68 to urządzenia NVMe. Należy zauważyć, że są one automatycznie wyświetlane w systemie VMware ESXi 7 z wbudowanymi sterownikami i aktualnym oprogramowaniem sprzętowym, nie wymagając specjalnej instalacji. Dokumentacja VMware zaleca zaakceptowanie ustawień domyślnych podczas instalacji. W pierwszym widoku wybrane jest tradycyjne urządzenie Fibre Channel, a dysk NetApp Fibre Channel o pojemności 1 TB jest „nieużywany”.
Przełączając widok na widok Marvell QLogic NVMe, widzimy kolejny dysk NVMe Fibre Channel o pojemności 1 TB, również niewykorzystany. Dane wyjściowe vSphere zawierają opcje dla przestrzeni nazw i kontrolerów, definiujące sposób, w jaki system uzyskuje dostęp do jednostki LUN.
Widok przestrzeni nazw NVMe zwykle zawiera wiele urządzeń, jednak w naszym teście wykorzystaliśmy pojedyncze urządzenie o pojemności 1 TB.
W widoku Kontrolery wyświetlane są kontrolery NetApp ONTAP NVMe, prezentując urządzenia mapowanym hostom. Opcja „Dodaj kontroler” umożliwia ręczne dodanie nowego kontrolera, chociaż VMware ESXi 7 automatycznie je wykrywa po odpowiednim przyporządkowaniu do danej sieci WWN FC.
Kolejny krok obejmuje konfigurację pamięci masowej. ESXi udostępnia narzędzie „Nowy magazyn danych”, które umożliwia łatwe dodanie go do systemu. W naszej konfiguracji hosta dostępne są zarówno pamięci FC, jak i FC-NVMe, co pokazuje, jak łatwy jest ten proces konfiguracji dla użytkownika końcowego. Najpierw wybieramy urządzenie NVMe do testu, aby utworzyć odpowiednio nazwany magazyn danych i przejść do następnego kroku.
Magazyn danych NVMe korzysta z takiego samego procesu wyboru systemu VMFS, w którym użytkownik może wybrać pomiędzy VMFS 6 a starszą wersją VMFS 5.
Następnie dysk jest partycjonowany pod magazyn danych, wykorzystując całą dostępną przestrzeń na urządzeniu.
Po tych kilku krokach nadszedł czas na utworzenie nowego magazynu danych FC-NVMe. W trakcie procesu ESXi wyświetla kluczowe informacje, które pomagają w prawidłowym przeprowadzeniu tego procesu.
Kroki tworzenia pamięci masowej FC są takie same, jak w przypadku FC-NVMe opisanego powyżej. Najpierw wybierz dostępne urządzenie FC.
Następnie wybierz wersję VMFS.
Po wybraniu wersji VMFS następnym krokiem jest partycjonowanie magazynu danych, ponownie wykorzystując całą dostępną przestrzeń na urządzeniu.
Dane wyjściowe na ekranie podsumowującym wyświetlają urządzenie NetApp Fibre Channel zamiast urządzenia NVMe Fibre Channel, ale przepływ pracy prowadzący do tego punktu jest taki sam dla obu urządzeń.
Nowo utworzone magazyny danych są wyświetlane na liście magazynów danych hosta i są gotowe do użycia jako pamięć masowa maszyn wirtualnych.
Wydajność FC-NVMe
Aby zilustrować ogólną wydajność między FC-NVMe, NVMe-RoCE i NVMe/TCP, firma Marvell zmierzyła wyniki dla obciążeń lekkich, średnich i dużych. Wyniki wydajności były dość spójne dla wszystkich trzech obciążeń, przy czym NVMe/TCP pozostawało w tyle za FC-NVMe i NVMe-RoCE. Układ testowy skonfigurowano tak, jak pokazano poniżej.
Analiza opóźnień przy niewielkich obciążeniach ujawniła opóźnienia typowe dla protokołu TCP. W pomiarze losowych rozmiarów bloków, NVMe-RoCE uzyskał lepsze wyniki, a FC-NVMe znalazł się tuż za nim. Podczas symulowanych odczytów 8K, NVMe/TCP charakteryzował się prawie dwukrotnie większym opóźnieniem niż FC-NVMe.
W środowisku o średnim obciążeniu, porównując FC-NVMe z NVMe/TCP, FC-NVMe okazał się najwydajniejszy. Wyniki były imponujące – FC-NVMe dostarczyło o około 127% więcej transakcji niż NVMe/TCP. Dane dotyczące opóźnień odzwierciedlały dominację FC-NVMe – opóźnienie było o 56% niższe niż w przypadku NVMe/TCP.
Pomiary poziomu obciążenia w symulacji dużego obciążenia wykazały, że FC-NVMe działało konsekwentnie lepiej niż struktury oparte na sieci Ethernet. FC-NVMe zapewniło o 50% większą przepustowość w porównaniu z NVMe/TCP, ale co ważniejsze, wymagało znacznie mniejszej liczby cykli procesora, zwalniając serwer VMware ESXi do obsługi większej liczby maszyn wirtualnych.
Uwagi końcowe
Prostota konfiguracji zarówno FC, jak i NVMe-oF w środowisku zwirtualizowanym została zilustrowana na powyższych zrzutach ekranu. Większość użytkowników nie jest w pełni świadoma łatwości implementacji zarówno FC, jak i FC-NVMe w systemach ESXi. VMware oferuje proste rozwiązanie do konfiguracji i administrowania zaufanymi korzyściami FC bez wprowadzania nowych komplikacji.
Chociaż w naszym laboratorium wykorzystaliśmy sprzęt NetApp, aby podkreślić łatwość łączności, istnieje szeroka gama innych dostawców obsługujących technologię FC NVMe-oF. Firma Marvell sporządziła listę dostawców i opublikowała ją na swojej stronie internetowej. Aby zobaczyć pełną listę, kliknij tutaj.
Aby uzyskać więcej informacji na temat adapterów Marvell FC-NVMe, odwiedź ich stronę internetową, klikając tutaj . Możesz również odwiedzić witrynę NVM Express, aby zapoznać się z najnowszą specyfikacją i dowiedzieć się, co nowego w NVMe, klikając tutaj.
Niniejszy raport jest sponsorowany przez firmę Marvell. Wszystkie poglądy i opinie wyrażone w niniejszym raporcie opierają się na naszej obiektywnej opinii na temat rozpatrywanego produktu/produktów.
Amazon