Nimble公司人員談NVMe的下一波發展趨勢。

存儲領域正掀起新一波變革浪潮，特別是由NVMe驅動器與光纖連接衍生的新方案，已經成為對抗數據訪問延遲及進一步推進數據與服務器間應用運行速度層面的主力軍。

目前我們面對的變化在于由以往的光纖通道或iSCSI型SAS/SATA驅動器陣列到NVMe結構配合NVMe驅動器的新型訪問機制。另外亦有一種新的變革傾向，即依賴于超融合型基礎設施（簡稱HCI）系統配合虛擬——而非物理——SAN。盡管此類HCI系統將蠶食大部分物理SAN市場，但其仍不太可能將其徹底摧毀，意味著SAN還將在未來幾年內繼續保持活力，特別是考慮到其數據訪問延遲劣勢將很快得到解決。

NVMe存儲迎來了涅槃重生，即將NVMe訪問型驅動器與NVMe over Fabrics訪問型存儲陣列相結合——這絕不是一種簡單的即插即用型變革。我們需要采取一系列步驟以構建通往NVMe的階梯，并借此實現NVMe存儲機制的全面應用。就這一議題，我們與存儲從業者進行了探討，希望了解在他們眼中NVMe存儲的實現與部署將以怎樣的方式進行。

我們正在聯系的供應商包括戴爾-EMC、E8、HDS、HPE、華為、IBM、Kaminario、聯想、Mangstor、NetApp、Nimble、Pure、Tegile以及Tintri，它們全部屬于共享式存儲陣列供應商。

Dimitris Krekoukias.是Nimble Storage公司的全球技術與戰略架構師，以下為他對于 NVMe在采用方面的觀點。他專門強調稱，這些只是他的個人觀點，并不代表Nimble Storage公司在計劃或者意圖方面的立場。

記者 NVMe的優勢有哪些？

Dimitris Krekoukias NVMe是一種相對較新的標準，其專門面向經由PCI總線連接的設備所開發。其相較于SCSI擁有多種特定優勢，具體包括更低延遲水平與更強大的IOPS表現。連續數據通量可得到顯著提升。其具備更高的CPU資源利用效率，只需要更小且更為簡單的驅動程序即可支持——該標準只需要13條命令，亦可用于部分光纖通道或者以太網網絡（NVMe over Fabrics）。相較于DAS，采用這種結構只會給整體堆棧帶來較低的額外延遲。

記者 我們為何要使用NVMe驅動器，又該將其用于何處？

Dimitris Krekoukias NVMe驅動器屬于系統當中的簡單因素，類似于筆記本以及DASD/內部服務器。一般來講，此類因素之上只需要運行少量簡單（通常為單一設備）數據服務……利用更強大的介質+接口的方式取代單純介質是種理想的設計思路。

不過對于企業級陣列而言，相關考慮則有所不同。

記者 NVMe驅動器在共享式驅動器陣列當中為何會引發問題？

Dimitris Krekoukias NVMe性能測試結果顯示，單一NVMe設備的速度要高于單一SAS或者SATA SSD。不過存儲陣列通常并不會只采用單一設備，因此驅動器性能并非制約整體陣列的瓶頸所在。

陣列當中的主要性能瓶頸在于陣列控制器，而非SSD（這主要是因為數十塊現代SAS/SATA SSD已經足以為大多數系統提供充足的性能）。采用NVMe SSD將意味著這些控制器僅需要10塊NVMe SSD即可達到性能飽和。舉例來說，單一NVMe驅動器的連續讀取能力為3 GBps，而單一SATA驅動器則為500 MBps。將24塊NVMe驅動器納入控制器并不意味著該控制器的數據交付能力可瞬間提升至72 GBps。同樣的，單一SATA SSD的隨機小型塊讀取IOPS可能為10萬，而NVMe的同項指標則可達到40萬。然而，這亦不意味著同樣的控制器在配合24塊NVMe SSD的情況下能夠提供960萬IOPS！

記者 NVMe驅動器在陣列層面是否還存在其它問題？

Dimitris Krekoukias 目前的NVMeF陣列優先強調性能，而不太關注高可用性、強RAID、多層級校驗、加密、壓縮、數據削減、復制、快照、克隆、熱固件更新乃至動態實現系統擴展的能力。

雙端口SSD是實現理想高可用性水平的關鍵所在。不過目前雙端口NVMe SSD在每TB使用成本要遠高于現有SAS/SATA SSD。

記者 我們該如何解決這些問題？

Dimitris Krekoukias 考慮到NVMe接口所能提供的極高速度，即使是考慮到未來包含有FPGA的CPU產品，大多數CPU與PCI交換機都需要創建起一套更具可擴展性的系統方可充分利用此類SSD的性能優勢（并繼續維持原有企業級功能），這也進一步解決了為什么大多數NVMe解決方案在用途方面仍然比較有限。

另外，其在客戶端層面亦會帶來挑戰。

記者 客戶端層面存在哪些挑戰？

Dimitris Krekoukias 利用NVMe over Fabrics通常意味著購買新的HBA與交換機，同時亦需要處理各組件間的沖突。舉例來說，在需要使用RoCE DCB交換機的情況下，端到端擁塞管理就將成為一大挑戰，而且其路由能力也需要到v2版本時方可實現。

記者 那么我們該如何在保證企業關鍵性能力的同時，發揮NVMe的性能優勢？

Dimitris Krekoukias 大多數客戶還沒有準備好采用主機端NVMe連接——因此在控制器采用一套高速字節可尋址設備以增加內存緩沖區（例如3D XPoint之于DIMM）就非常必要，或者在無法實現這種能力時將下一代NVMe驅動器作為緩存。這將能夠幫助客戶端實現顯著的速度提升，且不需要在客戶端側進行任何修改。

變革的另一大選項在于變更一切指向NVMe的內部驅動器，但這項工作的實施當中要求具備大量極具成本效益的雙端口設備。需要注意的是，少量SSD（低于12塊）即可幫助客戶在無需于主機側部署NVMe接口的情況下提升速度表現，但隨著其規模的擴大，性能收益將快速遞減——除非相關控制器能夠得到顯著改進。

記者 那么客戶何時才會做好采用NVMe over Fabrics的準備或者說抱有這一意愿？

Dimitris Krekoukias 在這方面，首先需要調整的是將陣列連接指向外部世界。單憑這一點即可在不經大規模修改的前提下實現現代系統的速度提升。

變革的下一步則取決于雙端口NVMe設備的實際成本效益。不過為了能夠更為廣泛地實現性能提升，CPU與PCI交換機數量的增加同樣非常重要，這將給存儲系統帶來更為可觀的變化規模（并拉高實現成本）。

光纖通道SAN在過去十年當中已經為我們帶來無數助益，但其畢竟誕生于磁盤與前虛擬化服務器時代。面對如今的虛擬機與廣泛存在的容器化服務器世界，其中的多插槽、多核心CPU與閃存驅動器，光纖通道與磁盤驅動器接口已經無法適應時代的要求。

NVMe驅動器承諾取代SAS與SATA接口介質，而NVMe over Fabrics則承諾取代光纖通道甚至是iSCSI。目前我們正站在歷史的十字路口，如果NVMe能夠成功上位，那么未來的存儲世界將呈現出完全不同的新面貌。