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什么是 NVMe?

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NVMe、NVMe SSD、NVMe-oF、NVMe/FC 和 NVMe/TCP 的定义

NVMe(Nonvolatile Memory Express,非易失性内存标准)是一种闪存和下一代固态驱动器 (SSD) 的全新存储访问和传输协议,可为所有类型的企业工作负载提供最高的吞吐量和最快的响应速度。

如今,无论是消费者应用程序还是企业级应用的用户,均对响应速度寄予了前所未有的高期望,即便这些应用程序本身正经历着大幅复杂性增长,且日益依赖于各类资源。

为了打造高带宽低延迟用户体验,NVMe 协议利用 PCI Express (PCIe) 总线直接接入闪存存储;而此总线支持数以万计的并行命令队列,这一特性极大地加速了数据处理速度,远远超越了传统上受限于单一命令队列的硬盘及全闪存架构。

NVMe 规范可利用各种计算环境中的非易失性存储,而且适应未来需要,可扩展,并能够与未来可能诞生的先进持久性内存技术实现协同工作。

NVMe 在数据存储方面的优势

因为实现了时间的高效利用与节省,NVMe 存储已是企业级数据中心的瞩目焦点。

  • 与机械式硬盘驱动器时代设计的协议不同,NVMe 不仅利用了固态存储,还利用了当今的多核 CPU 和 GB 级内存。
  • NVMe 存储还通过采用简化的命令集,实现了对数据的高效解析与操控。

NVMe 用例

NVMe 存储已经应用于毫秒必争的企业场景中:

基于网络结构的 NVMe (NVMe over Fabrics, NVMe-oF)

NVMe 不仅代表着闪存存储速度的提升,它更是一项端到端标准,极大地促进了各个存储系统与服务器之间数据传输的高效性。

  • 基于网络结构的 NVMe 将 NVMe 的性能和延迟优势扩展到以太网、光纤通道和 InfiniBand 等各个网络结构。
  • 借助 Data Fabric,实现从主机软件堆栈到存储阵列的更高 IOPS 和更低延迟。

基于光纤通道的 NVMe (NVMe over Fibre Channel, NVMe/FC)

NetApp® ONTAP® 目前提供基于光纤通道的 NVMe 支持。

鉴于光纤通道在性能与可靠性方面展现出的卓越优势,以及其对于网络结构下分区与命名服务的强大支持能力,许多企业都以光纤通道为核心构建了其整个基础架构。

相较于采用 FCP(即基于底层光纤通道连接的 SCSI 协议),数据库等应用程序在使用 NVMe/FC 协议时,其运行速度实现了显著提升。ONTAP NVMe/FC 流量可以与 FCP 流量一起驻留在同一光纤通道网络结构中,使得用户能够轻松快捷地启动并运行 NVMe/FC。对于许多使用 ONTAP AFF 系统的客户而言,这纯粹就是一次无中断的软件升级。

傻瓜系列之基于光纤通道的 NVMe

基于 TCP 的 NVMe (NVMe/TCP)

与 NVMe/FC 相似,NVMe/TCP 同样为达成 NVMe-oF 提供了可行路径,但它通过以太网运行并将 NVMe 命令和数据封装在 TCP 数据包中。 

相较于 iSCSI,NVMe/TCP 在数据传输方面显著提升了队列与队列路径的数量,这一优势直接促进了吞吐量的大幅提升与延迟的显著缩短。 

NVMe/TCP 的优势在于它不需要部署任何特殊硬件。与 iSCSI 相同,NVMe/TCP 可以兼容所有类型的以太网 NIC 和交换机,这一特性不仅简化了其部署流程,还显著降低了部署与维护成本。由于它可以部署在任何 TCP 网络上,因此可以在内部环境或云中使用。对于寻求提供高效块存储解决方案的云服务提供商而言,NVMe/TCP 所展现出的极高灵活性尤其具有吸引力。随着性能、云环境下灵活性的提升、TCO 的降低以及部署流程的简化,未来将有越来越多的客户倾向于将 iSCSI 替换为 NVMe/TCP。

通过同时支持 NVMe/FC 和 NVMe/TCP,客户可以选择最适合其现代化 SAN 基础架构需求的协议进行部署,甚至可以在使用过程中自由地在这两种协议之间切换或同时使用它们。对于企业和云服务提供商来说,这将是一种有助于优化性能并降低业务成本的简单且灵活的方式。

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