Desde a sua criação, o foco da Marvell tem sido a rede de infra-estrutura, criando produtos que atendem aos níveis de serviço exigidos por uma variedade de aplicativos e várias cargas de trabalho. Os arquitetos de TI precisam buscar tecnologia inteligente que forneça flexibilidade e escalabilidade para oferecer suporte a SSD, Flash, bancos de dados consideráveis e virtualização. A Marvell acredita firmemente que Fibre Channel (FC) é a tecnologia ideal para transporte de armazenamento, com uma estratégia de migração FC para NVMe-oF via FC (FC-NVMe) com suporte para VMware vSphere e ESXi nativos. Esta tecnologia está disponível hoje, mas não é aparente para muitos clientes.
Desde a sua criação, o foco da Marvell tem sido a rede de infra-estrutura, criando produtos que atendem aos níveis de serviço exigidos por uma variedade de aplicativos e várias cargas de trabalho. Os arquitetos de TI precisam buscar tecnologia inteligente que forneça flexibilidade e escalabilidade para oferecer suporte a SSD, Flash, bancos de dados consideráveis e virtualização. A Marvell acredita firmemente que Fibre Channel (FC) é a tecnologia ideal para transporte de armazenamento, com uma estratégia de migração FC para NVMe-oF via FC (FC-NVMe) com suporte para VMware vSphere e ESXi nativos. Esta tecnologia está disponível hoje, mas não é aparente para muitos clientes.
Primer NVMe-oF
A Marvell acredita que o FC continuará sendo o padrão ouro para redes de armazenamento principalmente porque o FC tem um histórico de confiabilidade e inovação; está aumentando o valor do FC ao se concentrar na inclusão da tecnologia NVMe-oF para Fibre Channel para agregar valor adicional à empresa. A Marvell manteve a inovação em primeiro plano para seu amplo portfólio de produtos que oferece suporte a controladores EBOF, FC-NVMe, DPU, SSD e NVMe-oF. Com uma linha de produtos tão profunda e seu interesse em tecnologias de rede, a Marvell nos convidou para seu laboratório para fazer alguns testes de desempenho focados em FC-NVMe, NVMe/TCP, NVMe-RoCEv2 em um ambiente VMware ESXi.
À medida que os fornecedores continuam implementando o armazenamento com base no protocolo NVMe, as empresas estão adotando totalmente a tecnologia. Os arrays NVMe Flash são implantados globalmente em muitos datacenters usando Fibre Channel como transporte preferencial porque é uma tecnologia comprovada para confiabilidade, desempenho e segurança. O NVMe-oF cresceu em popularidade, com o grupo de trabalho NVMe implementando o padrão na especificação NVMe 2.0 anunciada no final de 2021.
À medida que os padrões NVMe-oF amadureceram, os fornecedores estão incorporando a tecnologia ao hardware de armazenamento e transporte, facilitando assim as preocupações de implantação. Os protocolos NVMe over Ethernet serão usados em dispositivos HCI e definidos por software, pois eles normalmente se conectam a redes Ethernet. Na SAN, as organizações que usam Fibre Channel hoje farão a transição para FC-NVMe, enquanto aquelas que usam iSCSI provavelmente farão a transição para NVMe/TCP.
Por décadas, o FC tem sido a tecnologia ideal para ambientes de missão crítica e de negócios porque o design atende às demandas de desempenho e latência das cargas de trabalho de armazenamento em bloco. O FC apóia o cumprimento do apertado SLA para cargas de trabalho de missão e críticas aos negócios que são extremamente sensíveis ao desempenho e à disponibilidade da infraestrutura de armazenamento subjacente. As cargas de trabalho aumentaram de tamanho e isso afetou a escalabilidade da infraestrutura. Obviamente, um dos principais pontos focais à medida que essas cargas de trabalho aumentam é o acesso aos sistemas de armazenamento. O NVMe sobre Fibre Channel oferece vários benefícios de desempenho, latência e confiabilidade. O desempenho de armazenamento sustentado e previsível requer integração e compatibilidade perfeitas com Fibre Channel.
Outras opções para construir uma estrutura de infraestrutura de TI incluem Ethernet e Infiniband. No entanto, os recursos inerentes do Fibre Channel podem atender melhor ao desempenho da infraestrutura de última geração e às demandas de escalabilidade para atender às métricas de NVMe. Lembre-se de que as malhas Fibre Channel estão bem estabelecidas desde que o padrão ANSI foi publicado em 1994 e continuaram a evoluir, defendendo que o Fibre Channel ainda é a principal tecnologia de rede para redes de armazenamento. E NVMe sobre FC pode suportar simultaneamente NVMe e SCSI na mesma rede.
À medida que as organizações fazem a transição para cargas de trabalho mais exigentes, como IA/ML, o NVMe sobre FC oferece previsibilidade no desempenho da rede e baixa latência. Os fornecedores têm fornecido tecnologia de switch que suporta simultaneamente FC-NVMe, SCSI/FC e malhas SAN nativas. A integração de componentes de rede compatíveis com FC-NVMe é bastante simples e normalmente não requer hardware adicional. Se a implementação atual for um FC SAN operando em 16GFC ou superior, os comandos NVMe serão encapsulados em FC. Além de possivelmente alterar ou adicionar discos de destino NVMe, pode haver uma atualização de firmware ou driver para o HBA ou sistema operacional.
VMware e FC-NVMe
VMware ESXi 7.0+ suporta NVMe sobre Fibre Channel (FC-NVMe) e NVMe sobre RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE). NVMe-RDMA e NVMe-RoCE são essencialmente os mesmos e às vezes são intercambiáveis. A VMware lançou recentemente o ESXi 7.0 U3 com suporte para NVMe/TCP. Cargas de trabalho em execução em um ambiente VMware vSphere ou ESXi, a integração do FC-NVMe é direta e semelhante a uma implementação FC tradicional. As capturas de tela a seguir ilustram as semelhanças na configuração de HBAs para oferecer suporte a FC e FC-NVMe.
utilização Adaptadores FC Marvell QLogic QLE2772 de porta dupla de 32 Gb e NetApp AFF A250 para apresentar FC LUNs tradicionais e namespaces NVMe, podemos mostrar como é perfeito para um usuário final provisionar cada tipo de armazenamento. Com o armazenamento zoneado adequadamente na malha Fibre Channel para um host VMware, o mesmo fluxo de trabalho cria um armazenamento de dados.
Nos bastidores, a placa de porta dupla se apresenta como quatro dispositivos. Dois são para armazenamento FC tradicional, enquanto os outros são para NVMe. Em nossa captura de tela, vmhba2/3 são dispositivos FC padrão e vmhba67/68 são para NVMe. Deve-se observar que eles aparecem automaticamente no VMware ESXi 7 com os drivers integrados e o firmware atual, não exigindo nenhuma instalação exclusiva. A documentação do VMware recomenda aceitar os padrões durante a instalação. Em nossa primeira visualização, o dispositivo Fibre Channel tradicional é selecionado, mostrando um disco NetApp Fibre Channel de 1 TB que é “Não consumido”.
Mudando a exibição para a exibição Marvell QLogic NVMe, vemos outro disco Fibre Channel NVMe de 1 TB, também não consumido. A saída do vSphere inclui opções para Namespaces e Controladores para definir como o sistema acessa o LUN.
A visualização do Namespace NVMe normalmente teria vários dispositivos mostrados; no entanto, provisionamos um único dispositivo de 1 TB em nosso teste.
Na exibição Controladores, os controladores NetApp ONTAP NVMe são exibidos, apresentando os dispositivos aos hosts mapeados. A opção “Add Controller” está disponível para adicionar manualmente um novo controlador, embora o VMware ESXi 7 os descubra automaticamente quando devidamente zoneado para um determinado FC WWN.
A próxima etapa envolve a configuração do armazenamento. O ESXi fornece uma ferramenta “New Datastore” para adicionar um ao sistema facilmente. Temos os tipos de armazenamento FC e FC-NVMe disponíveis como opções em nossa configuração de host, ilustrando como o processo é indolor para um usuário final configurar. Primeiro, selecionamos o dispositivo NVMe para nosso teste para criar um armazenamento de dados nomeado apropriadamente e passamos para a próxima etapa.
O armazenamento de dados NVMe possui o mesmo processo de seleção VMFS, onde o usuário pode escolher entre VMFS 6 ou uma versão legada VMFS 5.
Em seguida, o disco é particionado para o armazenamento de dados, usando todo o espaço disponível no dispositivo.
Após essas poucas etapas, é hora de criar o novo armazenamento de dados FC-NVMe. Ao longo do processo, o ESXi exibe informações importantes para auxiliar na correção desse processo.
As etapas para criar o armazenamento FC são as mesmas do FC-NVMe descritas acima. Primeiro, selecione o dispositivo FC disponível.
Em seguida, escolha a versão VMFS.
Com a versão VMFS selecionada, o próximo passo é particionar o armazenamento de dados, novamente usando todo o espaço disponível no dispositivo.
A saída na tela de resumo exibe o dispositivo NetApp Fibre Channel em vez do dispositivo NVMe Fibre Channel, mas o fluxo de trabalho para chegar a esse ponto é o mesmo para ambos.
Os novos armazenamentos de dados que criamos são exibidos na lista Datastore para o host e estão prontos para uso no armazenamento de VM.
Desempenho FC-NVMe
Para ilustrar o desempenho geral entre FC-NVMe x NVMe-RoCE x NVMe/TCP, a Marvell mediu os resultados com base em cargas de trabalho leves, médias e pesadas. Os resultados de desempenho foram razoavelmente consistentes em todas as três cargas de trabalho, com NVMe/TCP ficando atrás de FC-NVMe e NVMe-RoCE. O layout de teste foi configurado conforme mostrado abaixo.
A análise de latência ao executar cargas de trabalho leves destacou a latência inerente ao TCP. Medindo tamanhos de blocos aleatórios, o NVMe-RoCE superou, com o FC-NVMe chegando em segundo lugar. Executando leituras simuladas de 8K, o NVMe/TCP teve quase o dobro da latência de malha do FC-NVMe.
Em um ambiente executando cargas de trabalho médias comparando FC-NVMe a NVMe/TCP, o FC-NVMe teve o melhor desempenho. Os resultados foram impressionantes, com o FC-NVMe entregando cerca de 127% mais transações do que o NVMe/TCP. Os números de latência refletiram o domínio do FC-NVMe com latência 56% menor do que o NVMe/TCP.
Medindo os níveis de estresse em execução em uma simulação de carga de trabalho pesada, o FC-NVMe teve um desempenho consistentemente melhor do que as malhas baseadas em Ethernet. O FC-NVMe forneceu largura de banda 50% maior em relação ao NVMe/TCP, mas, mais importante, exigiu ciclos de CPU significativamente mais baixos, liberando o servidor VMware ESXi para hospedar mais VMs.
Considerações Finais
A simplicidade de configurar o FC e o NVMe-oF em um ambiente virtualizado foi ilustrada nas capturas de tela acima. A maioria dos usuários não está totalmente ciente da facilidade de implementar FC e FC-NVMe em sistemas ESXi. A VMware oferece uma opção simples para configurar e administrar benefícios de FC confiáveis sem introduzir novas complexidades.
Embora tenhamos usado hardware NetApp em nosso laboratório para destacar a facilidade de conectividade, há uma ampla variedade de outros fornecedores que oferecem suporte a FC NVMe-oF. A Marvell compilou uma lista de fornecedores e a publicou em seu site. Se você quiser ver a lista completa, por favor clique aqui.
Para obter mais informações sobre os adaptadores Marvell FC-NVMe, visite o site clicando em aqui. Você também pode acessar o site do NVM Express para verificar as especificações mais recentes e ver o que vem a seguir para o NVMe acessando aqui.
Este relatório é patrocinado pela Marvell. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório são baseadas em nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.
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