Mikä on NVMe over TCP (NVMe/TCP)

Opi helpolla kielellä, mikä on NVMe over TCP ja miten NVMe over TCP toimii.

Pilvipalveluiden kasvava kysyntä tarvitsee tehokkaan ja edullisen tallennusjärjestelmän. Vaikka perinteiset kiintolevyasemat (HDD) ovat lian halpoja, ne eivät pysty isännöimään suorituskykyyn perustuvia ohjelmistoja tai laskentaprosesseja pilvessä.

Siksi NVM Express Inc.:n ongelman ratkaisemiseksi tietokonelaitteiden massamuistissa. julkaisi arkkitehtuurin NVMe SSD: lle, loistavan nopealle sisäiselle tallennuslaitteelle tietokoneille PCIe- tai Peripheral Component Interconnect Express -väylän kautta.

PCIe on kuitenkin vain suoraa tiedonsiirtoa varten RAM: n ja NVMe SSD: n välillä. Kuinka toteuttaa sama pilvilaskentaympäristössä, jossa isäntä- ja asiakastietokoneet sijaitsevat syrjäisissä paikoissa? Nämä laitteet voivat viestiä vain Internetin tai intranetin kautta.

Tämän haasteen ratkaisemiseksi NVMe over Fabric tai NVMe-oF-protokolla on suunniteltu mahdollistamaan NVMe-verkkotallennusratkaisujen kehittäminen. Se käyttää NVMe: n loogisen laitteen määritysrajapintaa tiedon siirtämiseen isäntätietokoneen tai palvelimen ja tallennusalueverkon (SAN) tai suoraan liitetyn tallennustilan (DAS) välillä.

Mutta NVMe-oF: n käyttöönotto on erittäin kallista jopa suurille yrityksille. Lisäksi, koska NVMe-oF vaatii pääasiassa valokuitukaapelia tiedonsiirtovälineenä pisteestä A pisteeseen B, NVMe-oF: n käyttöönotto ei ole mahdollista vain julkisissa pilvissä.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi NVM Express Inc. on keksinyt NVMe over TCP- tai NVMe/TCP-protokollan.

Mikä on NVMe over TCP (NVMe/TCP)?

NVMe/TCP on laajennettu versio NVMe-pohjaisesta tallennus-I/O-komentomäärittelystä. Se on NVMe-oF: n edistynyt versio ja määrittelee NVMe-tiedonsiirtoprotokollan toiminnot viestipohjaiseen TCP: hen.

On olemassa NVMe/TCP-kuljetusmääritykset, jotka kuvaavat seuraavat:

• NVMe-jonojen kartoittaminen vakiosääntöjen mukaisesti
• Kapseleiden luominen NVMe over Fabricille
• Kuinka toimittaa NVMe-oF-kapseleita kuitu-, InfiniBand- ja ei-kuituverkkosiirtojärjestelmiin tuttujen Transport Control Protocol tai TCP

Lyhyesti sanottuna NVMe: n ja TCP: n, NVMe/TCP: n yhdistelmä siirtää dataa ja komentoja nopeammin ja virheettömästi NVMe-oF-isäntien ja NVMe-oF-ohjainlaitteiden välillä.

Tällaiset laitteet voidaan yhdistää Internetin ja intranetin kautta Ethernet-pohjaisen TCP/IP-verkon avulla. Yhteysmedia voi olla optisia kuitukaapeleita tai perinteisiä Cat 5- ja Cat 6 -kaapeleita

Alkuperäinen NVMe-siirtojärjestelmä oli tarkoitettu SSD-levyille, jotka menevät suoraan PC-järjestelmään, pääasiassa emolevylle. Siirtoprotokolla on alun perin optimoitu NVM PCIe SSD -levyille, jotka muodostavat yhteyden palvelimiin tai työasemiin sisäisesti.

Myöhemmin NVMe-siirtoprotokolla yhdistettynä kuljetussidontaan, koska pilvessä on äärimmäisen nopeita ja suuria tiedontallennusvaatimuksia. spesifikaatiot, joita pilvipalvelinkeskukset käyttävät enimmäkseen, kuten Fibre Channel, RDMA over Converged Ethernet (RoCE), Internet Wide Area RDMA Protocol (iWARP), ja Infiniband.

Vaikka yllä oleva NVMe-muokkaus toimii hienosti, se ei sovellu julkisille pilville, koska asiakaspäästä tarvitaan erikoislaitteita. Tästä syystä otettiin käyttöön TCP-kuljetussidontajärjestelmä, joka on helposti saatavilla maailmanlaajuisesti ja luotettava pitkän matkan verkoissa.

NVMe-oF: n NVMe/TCP-siirtospesifikaatio sisältää seuraavat verkkokomponentit:

• NVMe-protokollaa käyttävä etäkäyttöjärjestelmä noudattaa tietokoneverkkojärjestelmien Open Systems Interconnection (OSI) -mallia.
• NVMe/TCP hyödyntää Ethernet-verkkotekniikkaa, joka toimii OSI-fyysisessä ja OSI-datalinkkikerroksessa.
• Viestintäprotokollien ja pakettidatan vaihtokäytäntöjen osalta NVMe/TCP käyttää TCP/IP-protokollaa.
• NVMe-komentojoukot muuntaa kaikki käyttäjän antamat komennot ja sovelluksen I/O tietyksi NVMe-komentotaulukoksi, kuten admin, I/O, kangas jne.
• NVMe-komentojen etäsiirto viestipohjaisessa kankaassa tapahtuu kapseleiden avulla. Nämä kapselit voivat olla vastaus- tai komentokapseleita. NVMe-komentokapselit edustavat NVMe-tiedonvaihdon yksikköä.
• Alijärjestelmä ja isäntäohjain kommunikoivat keskenään vaihtamalla NVMe/TCP-protokolladatayksiköitä tai NVMe/TCP PDU: ita.
• Ohjainalijärjestelmän ja isännän välillä on kolmivaiheinen yhteysprosessi. Nämä vaiheet ovat NVMe-oF Connect, NVMe/TCP Connect ja Fabric Connect.
• NVMe/TCP-siirtosidosjärjestelmässä dynaamiset I/O-ohjaimet luodaan ja osoitetaan automaattisesti isäntätietokoneelle, kun alijärjestelmä muodostaa yhteyden onnistuneesti isäntä-NVMe-OF: ään.

• TCP on yleisimmin käytetty Internet- tai intranet-tiedonsiirtoprotokolla, ja se on saatavilla jokaisessa konesalissa ja pilvilaskentaresurssien asiakkaissa.
• Palvelinkeskusten ja niiden asiakkaiden ei tarvitse korvata olemassa olevia verkkolaitteita, kuten reitittimiä, kytkimiä ja verkkokortteja.
• TCP voi käyttää sekä kuitukaapelia että Cat 5- tai Cat 6 -kaapelia, joten ylläpito on melko helppoa.
• TCP-kuljetussidonta NVMe-oF: lle tarjoaa korkean suorituskyvyn ja alhaisen latenssin. Siksi se sopii täydellisesti isäntätietokoneen tehtäväkriittisiin ja prosessoriintensiivisiin prosesseihin, ja useiden etäasiakkaiden käytettävissä on helposti ilman luku-/kirjoitusristiriitoja.
• TCP tarjoaa dynaamisen reitityksen. Siten verrattuna etäsuoraan muistiin (RDMA) TCP on tehokkain suurissa datakeskusten ja pilvitoiminnoissa pitemmiltä etäisyyksiltä.
• TCP: llä on laajempi kehitysyhteisö kuin millään muulla NVMe-kuljetusspesifikaatiolla.

• Kun käytät TCP-pinoa, sinun on annettava CPU: n ratkaista useimmat TCP-toiminnot, kuten tarkistussummien laskeminen. Näin ollen suuremmassa mittakaavassa, kun useat asiakastyöasemat pyytävät kirjoittamaan ja lukemaan dataa verkkotallennuslaitteista isäntätietokoneen kautta, isäntäprosessorin kuormitus kasvaa.
• Hyperkonvergoidun infrastruktuurin on oltava yksinkertainen. Kuitenkin, kun käytät NVMe/TCP: tä, teet siitä monimutkaisen.
• NVMe over TCP: llä on myös joitain tietoturvaheikkouksia, joita hakkerit voivat hyödyntää tunkeutuakseen pilvitoimintoihisi, varastaakseen tietoja ja asettaakseen luottamuksellisia tietoja saataville tumma verkko ellet ota käyttöön tiukkaa kyberturvallisuutta ja virustorjuntaratkaisu.

TCP on johtava protokolla julkisissa tai yksityisissä verkotetuissa tietokeskuksissa. Tästä syystä NVMe/TCP on ensimmäinen valinta edullisien tallennusratkaisujen tarjoamiseen Internetissä, intranetissä ja pilviinfrastruktuurissa.

Tämä protokolla on myös skaalautuva ja luotettava pitkän matkan verkkoyhteyksissä. Koska pilvitallennusten luku-/kirjoitusviive vastaa useimpia kuitukanavaprotokollia, NVMe over TCP on ensisijainen pilvitallennussiirtoratkaisu.

Seuraava, 3 vaihtoehtoa pilvitallennustilalle