![[QC] Tìm hiểu về giải pháp chia sẻ NVMe qua mạng, NVMe over Fabrics (NVMe-oF)](https://photo2.tinhte.vn/data/attachment-files/2019/12/4854826_Cover2048x1267px.jpg)
“NVMe over Fabrics” hoặc viết tắt “NVMe-oF” có thể chúng ta đã nhìn thấy hoặc nghe thấy cụm từ này rồi nhưng đa số trong chúng ta không rõ chính xác nó là gì và nó sẽ ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng Công Nghệ Thông Tin như thế nào. Sau đây là một số chia sẻ giúp cho chúng ta hình dung rõ ràng hơn về công nghệ mới này.
NVMe là gì?
Các ổ lưu trữ Flash trước đây thường được kết nối thông qua các cổng SATA hoặc SAS, các công nghệ đã được phát triển từ nhiều thập kỷ trước cho các ổ đĩa cứng HDD và vẫn được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở hạ tầng lưu trữ dữ liệu ngày nay. Các ổ lưu trữ Flash sử dụng cổng SATA, SAS đã mang lại hiệu suất rất cao so với ổ đĩa cứng HDD. Tuy nhiên, với đà phát triển rất nhanh của bộ xử lý CPU, RAM, băng thông mạng và công nghệ truyền tải tốc độ cao, các kết nối SATA và SAS bắt đầu trở thành nút thắt về hiệu suất trên các thiết bị lưu trữ Flash. Để tận dụng tối đa hiệu suất lưu trữ Flash, giao thức Non-Volatile-Memory-Express (NVMe) ra đời (phiên bản 1.0 vào đầu năm 2008).
Các ổ lưu trữ NVMe Flash sử dụng kết nối PCIe để giao tiếp với CPU và RAM, có nhiều kênh I/O hơn nên hiệu suất sẽ cao hơn rất nhiều so với SATA và SAS đặc biệt là về tốc độ và độ trễ.
Ngày nay, NVMe thường được sử dụng trong các ổ lưu trữ SSD Flash từ cá nhân cho đến doanh nghiệp thông qua các cổng PCIe kết nối trực tiếp trên bo mạch chủ, giúp các máy chủ khai thác tối đa hiệu suất xử lí dữ liệu với độ trễ thấp. Tuy nhiên, có một vấn đề là chúng ta chỉ sử dụng được ổ SSD Flash NVMe này trên một máy chủ đơn lẻ mà chúng ta không thể chia sẻ được qua một hoặc nhiều máy chủ khác.
Giải pháp chia sẻ NVMe qua mạng
Giao thức NVMe không chỉ áp dụng trên các máy tính đơn lẻ mà nó cũng có thể được sử dụng để làm giao thức mạng. NVMe over Fabrics (NVMe-oF) sẽ tạo ra một mạng lưu trữ hiệu suất rất cao với độ trễ gần tương đương với việc sử dụng ổ SSD NVMe gắn trực tiếp trên bo mạch máy chủ. Do đó phần dung lượng Flash hiệu suất cao này sẽ được chia sẻ khi cần giữa các máy chủ với nhau.
NVMe-oF: Fibre Channel vs Ethernet
NVMe-oF có thể chạy trên cả hai nền tảng cáp quang và IP. Hầu hết các thiết bị chuyển mạch cáp quang hiện nay đã có phần mềm cập nhật hỗ trợ giao thức NVMe. Ethernet cũng được hỗ trợ một số tiêu chuẩn để sử dụng công nghệ NVMe, cung cấp thêm các lựa chọn bổ sung cho cơ sở hạ tầng Công Nghệ Thông Tin.
NVMe-oF - Fibre Channel (FC) được sử dụng trực tiếp vào các cơ sở hạ tầng đã và đang sử dụng nền tảng cáp quang FC. FC được thiết kế để truyền tải các luồng dữ liệu hỗ trợ đồng thời cả lưu lượng SCSI và lưu lượng NVMe.
NVMe-oF trên nền tảng Ethernet thường dựa vào công nghệ Remote Direct Memory Access (RDMA), cho phép hai máy tính trong cùng một mạng có thể trao đổi dữ liệu mà không cần thông qua bộ xử lý. Mặc dù RDMA không phải là một giao thức về lưu trữ nhưng nó có thể được sử dụng như một giao thức lưu trữ qua mạng như RoCE (RDMA over Converged Ethernet) và iWARP (internet wide area RDMA). Một công nghệ mới hỗ trợ NVME trên nền tảng Ethernet đang được triển khai là NVMe/TCP, cho phép người dùng sử dụng NVMe-oF trên cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có.
NVMe-oF: Cần thiết và đúng thời điểm
Doanh nghiệp vận hành khối lượng công việc đòi hỏi hiệu suất cao và độ trễ thấp nên đánh giá các ưu điểm và nhược điểm của việc triển khai giải pháp NVMe-oF đầu cuối. Các nhà hoạch định Công Nghệ Thông Tin khuyến cáo nên cẩn thận trong việc lựa chọn tất cả các yêu tố về cơ sở hạ tầng (máy chủ, hệ thống mạng…), nhằm tránh xảy ra tình trạng tắt nghẽn hiệu suất.
Western Digital, dẫn đầu thế giới về các giải pháp và cơ sở hạ tầng dữ liệu, tạo ra môi trường giúp tối ưu giá trị của dữ liệu. Công ty đang thúc đẩy sự đổi mới để giúp khách hàng nắm bắt, lưu giữ, truy cập và sử dụng dữ liệu đang ngày càng gia tăng. Bất cứ nơi nào mà dữ liệu được sinh ra, từ trung tâm dữ liệu tiên tiến đến cảm biến di động đến thiết bị cá nhân, các giải pháp lưu trữ hàng đầu của chúng tôi đều giúp khách hàng tận dụng tối đa giá trị của dữ liệu. Các giải pháp lưu trữ dữ liệu của chúng tôi được bán trên thị trường bao gồm các thương hiệu: G-Technology®, SanDisk®, WD® và thương hiệu Western Digital®.
NVMe là gì?
Các ổ lưu trữ Flash trước đây thường được kết nối thông qua các cổng SATA hoặc SAS, các công nghệ đã được phát triển từ nhiều thập kỷ trước cho các ổ đĩa cứng HDD và vẫn được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở hạ tầng lưu trữ dữ liệu ngày nay. Các ổ lưu trữ Flash sử dụng cổng SATA, SAS đã mang lại hiệu suất rất cao so với ổ đĩa cứng HDD. Tuy nhiên, với đà phát triển rất nhanh của bộ xử lý CPU, RAM, băng thông mạng và công nghệ truyền tải tốc độ cao, các kết nối SATA và SAS bắt đầu trở thành nút thắt về hiệu suất trên các thiết bị lưu trữ Flash. Để tận dụng tối đa hiệu suất lưu trữ Flash, giao thức Non-Volatile-Memory-Express (NVMe) ra đời (phiên bản 1.0 vào đầu năm 2008).
Các ổ lưu trữ NVMe Flash sử dụng kết nối PCIe để giao tiếp với CPU và RAM, có nhiều kênh I/O hơn nên hiệu suất sẽ cao hơn rất nhiều so với SATA và SAS đặc biệt là về tốc độ và độ trễ.
Ngày nay, NVMe thường được sử dụng trong các ổ lưu trữ SSD Flash từ cá nhân cho đến doanh nghiệp thông qua các cổng PCIe kết nối trực tiếp trên bo mạch chủ, giúp các máy chủ khai thác tối đa hiệu suất xử lí dữ liệu với độ trễ thấp. Tuy nhiên, có một vấn đề là chúng ta chỉ sử dụng được ổ SSD Flash NVMe này trên một máy chủ đơn lẻ mà chúng ta không thể chia sẻ được qua một hoặc nhiều máy chủ khác.
Giải pháp chia sẻ NVMe qua mạng
Giao thức NVMe không chỉ áp dụng trên các máy tính đơn lẻ mà nó cũng có thể được sử dụng để làm giao thức mạng. NVMe over Fabrics (NVMe-oF) sẽ tạo ra một mạng lưu trữ hiệu suất rất cao với độ trễ gần tương đương với việc sử dụng ổ SSD NVMe gắn trực tiếp trên bo mạch máy chủ. Do đó phần dung lượng Flash hiệu suất cao này sẽ được chia sẻ khi cần giữa các máy chủ với nhau.
NVMe-oF: Fibre Channel vs Ethernet
NVMe-oF có thể chạy trên cả hai nền tảng cáp quang và IP. Hầu hết các thiết bị chuyển mạch cáp quang hiện nay đã có phần mềm cập nhật hỗ trợ giao thức NVMe. Ethernet cũng được hỗ trợ một số tiêu chuẩn để sử dụng công nghệ NVMe, cung cấp thêm các lựa chọn bổ sung cho cơ sở hạ tầng Công Nghệ Thông Tin.
NVMe-oF - Fibre Channel (FC) được sử dụng trực tiếp vào các cơ sở hạ tầng đã và đang sử dụng nền tảng cáp quang FC. FC được thiết kế để truyền tải các luồng dữ liệu hỗ trợ đồng thời cả lưu lượng SCSI và lưu lượng NVMe.
NVMe-oF trên nền tảng Ethernet thường dựa vào công nghệ Remote Direct Memory Access (RDMA), cho phép hai máy tính trong cùng một mạng có thể trao đổi dữ liệu mà không cần thông qua bộ xử lý. Mặc dù RDMA không phải là một giao thức về lưu trữ nhưng nó có thể được sử dụng như một giao thức lưu trữ qua mạng như RoCE (RDMA over Converged Ethernet) và iWARP (internet wide area RDMA). Một công nghệ mới hỗ trợ NVME trên nền tảng Ethernet đang được triển khai là NVMe/TCP, cho phép người dùng sử dụng NVMe-oF trên cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có.
NVMe-oF: Cần thiết và đúng thời điểm
Doanh nghiệp vận hành khối lượng công việc đòi hỏi hiệu suất cao và độ trễ thấp nên đánh giá các ưu điểm và nhược điểm của việc triển khai giải pháp NVMe-oF đầu cuối. Các nhà hoạch định Công Nghệ Thông Tin khuyến cáo nên cẩn thận trong việc lựa chọn tất cả các yêu tố về cơ sở hạ tầng (máy chủ, hệ thống mạng…), nhằm tránh xảy ra tình trạng tắt nghẽn hiệu suất.
Western Digital, dẫn đầu thế giới về các giải pháp và cơ sở hạ tầng dữ liệu, tạo ra môi trường giúp tối ưu giá trị của dữ liệu. Công ty đang thúc đẩy sự đổi mới để giúp khách hàng nắm bắt, lưu giữ, truy cập và sử dụng dữ liệu đang ngày càng gia tăng. Bất cứ nơi nào mà dữ liệu được sinh ra, từ trung tâm dữ liệu tiên tiến đến cảm biến di động đến thiết bị cá nhân, các giải pháp lưu trữ hàng đầu của chúng tôi đều giúp khách hàng tận dụng tối đa giá trị của dữ liệu. Các giải pháp lưu trữ dữ liệu của chúng tôi được bán trên thị trường bao gồm các thương hiệu: G-Technology®, SanDisk®, WD® và thương hiệu Western Digital®.
