NVMe fabrics為傳統陣列敲響喪鐘！

由於數據路徑中沒有了陣列控制器，誰還需要它？

天哪，瞧瞧時間！這是NVMeF時間。（圖片來源：YuriyZhuravov / Shutterstock）

NVMe-over-Fabrics（NVMeF）共享存儲訪問可能會終結傳統存儲陣列業務，除非廠商們有所創新、另闢蹊徑，除NVMeF數據訪問外，還設法繼續提供收費的數據管理服務。

我們是如何得出這個結論的？

NVMeF架構不僅適用於請求存儲IO的伺服器，還適用於這種伺服器和目標存儲系統：使用RDMA傳輸協議，傳輸直接進出伺服器內存和存儲驅動器（最終包括快速訪問的固態驅動器）的數據。

這種技術之所以值得關注，原因在於虛擬化的多核多線程伺服器發現，它們在等待IO完成，因為它們使用的網路SAN和文件管理器（filer）的響應速度不夠快。將這些存儲系統中的磁碟驅動器換成SATA和SAS快閃記憶體驅動器（SSD）有望加快速度，但涉及的兩個網路仍耗費太長的時間來傳輸IO請求數據，這兩個網路是陣列裡面的SATA或SAS網路，以及陣列與訪問伺服器之間的塊訪問光纖通道/iSCSI或文件協議網路。

內部陣列網路問題可以通過使用速度比SAS和SATA更快的NVMe驅動器和NVMeF網路來加以解決。然後，進出驅動器的數據由RDMA傳輸到存儲陣列控制器的內存。在內存中，數據通過控制器軟體堆棧加以處理，並且跨外部網路進出陣列。

NVMeF方案

這兩種操作都要耗費時間。NVMeF方案是將傳統的塊訪問網路換成類似擴展PCIe匯流排的機制，並使用一種端到端NVMe協議，較之SCSI大大提升了並行處理性能，在訪問伺服器與目標存儲陣列之間作為一種RDMA傳輸技術來運行。這縮短了物理網路傳輸時間，並且直接訪問驅動器，因而撇開了存儲陣列控制器的軟體堆棧。

OK，一些陣列控制器軟體堆棧是塊訪問協議中固有的，比如對於共享存儲的網路訪問處理邏輯單元號（LUN），將它們映射到驅動器。但是其他部分（比如RAID方案）則不然，這些在數據路徑中。不用陣列控制器意味著不用陣列控制器數據管理服務。

我們看到快閃記憶體驅動器的容量變得足夠大，以至於以聯網訪問共享存儲的方式訪問大於物理驅動器的數據集變得不那麼重要。希捷有一款64TB的SSD，三星在大力宣傳128TB的SSD。

NVMeF訪問和大幅增加的伺服器直接連接存儲（DAS）容量意味著不需要陣列控制器，這可能意味著我們現在看到的全快閃記憶體雙控制器和整體式陣列壽終正寢。相反，陣列實際上變成了一堆組成遠程DAS結構的快閃記憶體驅動器（JBOF），擁有NVMe前端，需要某種最基本的共享訪問，或者這種共享訪問在擁有龐大DAS容量的超融合系統中完全消失。

陣列供應商（即戴爾、HDS、HPS、IBM、NetApp、Tegile、Tintri及其他公司）該如何是好呢？

將控制器數據管理遷移到應用程序堆棧中

一種可能性是，將某種陣列控制器功能遷移到訪問伺服器中，並讓這項操作與NVMe數據訪問過程並行執行。如果這切實可行，那麼它們可以為此收取費用。

數據管理服務過去是在伺服器應用程序堆棧層面提供的。比如說：

·維爾卷管理器－VxVM和VxFS

·維爾卷複製器

·擁有內置邏輯卷管理器的操作系統

·Oracle DataGuard

不過那意味著，NVMe驅動器無法直接看到，不過可以通過其他機制（比如卷管理器）來訪問，而這種訪問要耗費時間。

其中一部分時間可以通過用硬體來進行數據管理來消除。與加密一樣，RAID已經實施在硬體中，糾刪碼是另一種級別比較低的活動，可能會進入到ASIC或FPGA。

但是級別較高的服務（比如重複數據消除）需要CPU周期和內存，它們無法用硬體來消除。

我們可以採用這種方法：使用內部NVME fabric的陣列控制器和驅動器可能在200微秒內響應數據請求，而NVMe訪問驅動器只要花10微秒。通過提高數據管理堆棧的效率，並用硬體來執行低級操作，那麼就可以將這200微秒縮減至100微秒，並為我們提供某種NVMeF加速機制，而不影響數據管理服務。

而那些數據管理服務可以在陣列控制器中或應用伺服器中來執行。

雙重訪問陣列

另一種方法可能是使用雙軌陣列，為此將面向主數據的JBOF添加到當前陣列的上面或旁邊，並以某種方式將進出JBOF的數據傳輸到面向輔助數據的數據管理的存儲域，數據在這裡加以保護、複製、重複數據刪除或其他操作。

由於NVMeF數據訪問和傳統塊數據訪問這兩路並行運行，這將幫助客戶轉而進入到即將到來的NVMeF時代。

在NVMeF時代提供數據管理服務

我們需要指出的是，數據管理服務根本不是可有可無。數據保護、複製和重複數據刪除等服務都是處理失效驅動器和伺服器系統以及昂貴存儲的好方法。某種數據管理功能需要在訪問伺服器中運行，防範（DAS）驅動器故障和伺服器故障。

誰會提供這個？首先伺服器供應商會提供（藉助操作系統擴展），其次陣列供應商可能會提供，陣列軟體組件轉變成伺服器插件。

這整個領域目前對於這類陣列供應商來說問題重重：不得不設法規劃一條通向NVMeF未來的道路，可能會讓它們當前的套件對於存儲主數據而言毫無用處，或者不得不找到一種與NVMeF相當或更好的數據訪問和存儲方法。這看起來是個過高的要求。

這對伺服器和伺服器系統軟體供應商來說是個潛在機會，而不是迫在眉睫的問題。維爾卷管理器和類似產品會獲得新的生機嗎？

伺服器系統軟體和陣列控制器軟體工程師都非常聰明。不妨看看他們拿出什麼產品來。

順便說一下，Pure Storage和思科在6月份已展示了一款全快閃記憶體NVMeF設備，該設備將Pure Storage FlashArray塊存儲與思科統一計算系統（UCS）伺服器集成起來。直接集成到FlashBlade的思科虛擬介面卡（VIC）提供了NVMe存儲fabric。

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