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为业务系统提供更好支撑,NVMe存储阵列如何选型?

2019-01-11 17:35    it168网站 原创  作者: 编译 编辑: 谢涛

  【IT168 评论】大数据、人工智能、物联网等技术驱动下的数字经济时代已经到来,随着IT应用的增多,数据量的爆发式增长,对业务系统至关重要的存储基础设施常常会面临巨大的挑战。NVMe这种全新的接口规范的出现,更加充分地释放了闪存的潜力。

  基于NVMe的存储阵列可提供更高的数据传输性能,能够很好地满足当下企业密集型工作负载对存储设备的需求。目前,IT基础设施提供商在将NVMe技术应用存储系统时,有四个基本的实现办法,IT管理人员需要进行认真考量,以选择最符合企业性能需求和预算的系统。

  1. 直接替代SAS

  NVMe通过使用PCIe、增加命令数量和队列深度,可以闪存介质中获取更好的性能。将基于SAS的存储驱动器替换为基于NVMe的驱动器是最常见的实现方法,创建一个基于NVMe的系统非常简单,因为大多数全闪存阵列的软件运行在Linux内核之上,Linux本身支持NVMe。因此,迁移到NVMe对于软件来说是无缝的。

  但是,替换为NVMe会影响计算。选择以直接替换SAS这种方法提供NVMe的供应商,必须提高系统CPU的计算能力,才能充分发挥NVMe技术的优势。更强大的CPU显然会带来更高的成本,再加上NVMe驱动器本身价格较高,因此这使得NVMe全闪存阵列与基于SAS的系统相比具有更高的价格。

  此外,仅仅用NVMe闪存替换SAS闪存,也只局限在系统内的交互性能改进。外部连接通常仍然是光纤通道(FC)或传统以太网,因此一旦数据离开NVMe存储阵列,仍然会遇到一定程度上的延迟问题。

  不过,NVMe存储阵列带来的性能改进仍然是肉眼可见的。

  2. 混合集成

  混合存储阵列混合了闪存和硬盘。假设有足够大的闪存空间,而且将来自硬盘层的访问控制在最低限度,此类系统就可以在获得与全闪存阵列相当的性能,同时可以降低一定的成本。不过这种混合阵列的问题是,闪存和硬盘之间的性能差可能太大,当闪存发生故障或缺失时,可能会带来比较显著的性能降低。

  集成了NVMe闪存和高密度SAS闪存的混合阵列,通过限制NVMe层的大小来降低成本,只需要一定的容量用于存储最活跃的热数据。这样一来,存储系统对增加CPU计算力的需求也更少。而且使用两种闪存技术,意味着几乎没有特别明显的性能影响。

  虽然SAS闪存速度很快,但仍不及NVMe闪存。未来可能会有越来越多的企业必须继续扩大NVMe闪存层的规模,以跟上高端数据库和大数据分析处理等工作负载的速度。

  3.横向扩展系统

  横向扩展系统也可以从NVMe技术中受益。今天,很多数据中心通过传统IP协议建立节点间的互连,这种方法增加了延迟。NVMe-oF允许节点间以内部存储速度进行通信,好像集群节点在内部相互连接一样。延迟的减少,使扩展系统能够在不影响存储I/O的情况下进一步扩展。

  4. 端到端NVMe

  下一步是端到端NVMe互联,它使主机和裸机应用程序能够以类似DAS(直连式存储)的速度/延迟与存储进行通信。

  端到端NVMe不仅仅需要安装一个新的NVMe存储阵列,希望采用这种方法的企业还必须升级其网络。但是,不需将之前的网络完全替换掉,因为所有FC交换机和大多数存储类以太网同时支持NVMe和传统的基于SCSI的协议,网卡和主机总线适配器也是如此。

  早期,大多数提供端到端NVMe系统的提供商都是初创公司。这些供应商通过使用FPGA甚至专用集成电路来卸载存储软件处理,以确保他们的存储系统不会限制NVMe数据流。他们的目标是人工智能和机器学习工作负载,这些系统具有巨大的I/O潜力。

  选择最合适的NVMe存储阵列

  在选择NVMe存储阵列时,要考虑的关键问题是:您的业务系统需要多少性能?以上所有NVMe技术的应用,都可以通过减少延迟来提高闪存阵列的性能,问题是,性能改进可能超出许多组织的需求,而性能的提高是有代价的。

  今天,存储基础设施已经达到了可以提供比企业需求更多性能的程度,在IT预算范围内购买尽可能快的系统可能不再是一个合理的策略。了解上面几种类型的NVMe存储阵列之后,您还必须去预测,未来五年您企业的最大I/O需求会是多少,并选择最能满足该需求的阵列。您可能会发现,传统的基于SAS的系统也能提供所需的性能,而且SAS系统会更省钱。

  原文:Tech Target 作者:George Crump

关键字: NVMe , 闪存 , 全闪存阵列 , 存储
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