Apa Itu NVMe Melalui TCP (NVMe/TCP)

Pelajari apa itu NVMe over TCP dan bagaimana cara kerja NVMe over TCP dalam bahasa yang mudah.

Meningkatnya permintaan komputasi awan membutuhkan sistem penyimpanan yang efisien dan terjangkau. Meskipun hard disk drive (HDD) konvensional sangat murah, ini tidak mampu menghosting perangkat lunak berbasis kinerja atau proses komputasi di cloud.

Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah ini dalam penyimpanan massal untuk perangkat komputer, NVM Express Inc. menerbitkan arsitektur untuk NVMe SSD, perangkat penyimpanan internal yang sangat cepat untuk komputer melalui bus PCIe atau Peripheral Component Interconnect Express.

Namun, PCIe hanya untuk komunikasi data langsung antara RAM dan NVMe SSD. Bagaimana seseorang menerapkan hal yang sama untuk lingkungan komputasi awan di mana komputer host dan klien berada di tempat yang jauh? Perangkat ini hanya dapat berkomunikasi melalui internet atau intranet.

Untuk mengatasi tantangan ini, protokol NVMe over Fabric atau NVMe-oF dirancang untuk memungkinkan pengembangan solusi penyimpanan jaringan NVMe. Ini menggunakan antarmuka spesifikasi perangkat logis NVMe untuk mentransfer data antara komputer host atau server dan jaringan area penyimpanan (SAN) atau penyimpanan terpasang langsung (DAS).

Namun, penyebaran NVMe-oF sangat mahal bahkan untuk perusahaan besar. Selain itu, karena NVMe-oF terutama menuntut kabel serat optik sebagai media transportasi data dari titik A ke titik B, penerapan NVMe-oF untuk cloud publik tidak hanya layak.

Untuk mengatasi masalah ini, NVM Express Inc. telah hadir dengan protokol NVMe melalui TCP atau NVMe/TCP.

Apa Itu NVMe Melalui TCP (NVMe/TCP)?

NVMe/TCP adalah edisi tambahan dari spesifikasi perintah I/O penyimpanan berbasis NVMe. Ini adalah versi lanjutan dari NVMe-oF dan mendefinisikan fungsionalitas protokol transfer data NVMe ke protokol komunikasi berbasis pesan, TCP.

Ada Spesifikasi Transportasi NVMe/TCP yang menjelaskan hal berikut:

• Cara memetakan antrean NVMe mengikuti seperangkat aturan standar
• Cara membuat kapsul untuk NVMe melalui Fabric
• Cara mengirimkan kapsul NVMe-oF ke sistem transportasi jaringan fiber, InfiniBand, dan non-Fiber menggunakan yang sudah dikenal Transport Control Protocol atau TCP

Singkatnya, kombinasi NVMe dan TCP, NVMe/TCP mentransfer data dan perintah lebih cepat dan dengan cara bebas kesalahan antara host NVMe-oF dan perangkat pengontrol NVMe-oF.

Perangkat tersebut dapat dihubungkan melalui Internet dan Intranet menggunakan jaringan TCP/IP berbasis Ethernet. Media konektivitas dapat berupa kabel serat optik atau kabel Cat 5 dan Cat 6 konvensional

Sistem transportasi NVMe asli ditujukan untuk SSD yang akan langsung masuk ke sistem PC, terutama di motherboard. Protokol transport awalnya dioptimalkan untuk NVM PCIe SSD yang terhubung ke server atau workstation secara internal.

Kemudian untuk kebutuhan penyimpanan data yang sangat cepat dan masif di cloud, protokol transport NVMe dilengkapi dengan pengikatan transport spesifikasi yang kebanyakan digunakan pusat data cloud, seperti Fibre Channel, RDMA over Converged Ethernet (RoCE), Internet Wide Area RDMA Protocol (iWARP), dan Infiniband.

Meskipun modifikasi NVMe di atas berfungsi dengan baik, itu tidak cocok untuk cloud publik karena peralatan perangkat keras khusus diperlukan dari ujung klien. Oleh karena itu, sistem pengikatan transportasi TCP digabungkan yang tersedia secara global dan dapat diandalkan melalui jaringan jarak jauh.

Spesifikasi transport NVMe/TCP untuk NVMe-oF mencakup komponen jaringan berikut:

• Sistem akses data jarak jauh menggunakan protokol NVMe mengikuti Model Open System Interconnection (OSI) untuk sistem jaringan komputer.
• NVMe/TCP menggunakan teknologi jaringan Ethernet yang beroperasi di lapisan fisik OSI dan datalink OSI.
• Untuk protokol komunikasi dan kebijakan pertukaran data paket, NVMe/TCP bergantung pada protokol TCP/IP.
• Set perintah NVMe untuk mengonversi semua perintah yang dikeluarkan pengguna dan I/O aplikasi menjadi tabel perintah NVMe tertentu seperti admin, I/O, fabric, dll.
• Transfer jarak jauh dari perintah NVMe, dalam struktur berbasis pesan, dilakukan menggunakan kapsul. Kapsul ini bisa berupa kapsul respons atau perintah. Kapsul perintah NVMe mewakili unit pertukaran data NVMe.
• Subsistem dan pengontrol host berkomunikasi satu sama lain dengan bertukar Unit Data Protokol NVMe/TCP atau PDU NVMe/TCP.
• Ada proses koneksi tiga langkah antara subsistem pengontrol dan host. Langkah atau fase ini adalah NVMe-oF Connect, NVMe/TCP Connect, dan Fabric Connect.
• Dalam sistem pengikatan transpor NVMe/TCP, pengontrol I/O dinamis secara otomatis dibuat dan ditetapkan ke komputer host saat subsistem berhasil terhubung dengan host NVMe-OF.

• TCP adalah protokol transfer data Internet atau Intranet yang paling banyak digunakan dan tersedia di setiap pusat data dan klien sumber daya komputasi awan.
• Pusat data dan kliennya tidak perlu mengganti perangkat keras jaringan yang ada seperti router, sakelar, dan NIC.
• TCP dapat menggunakan kabel serat dan kabel Cat 5 atau Cat 6 dan karenanya perawatannya cukup mudah.
• Pengikatan transport TCP untuk NVMe-oF menawarkan kinerja tinggi dan latensi rendah. Oleh karena itu sangat cocok untuk proses mission-critical dan CPU-intensive pada komputer host dan mudah diakses oleh banyak klien jarak jauh tanpa konflik baca/tulis.
• TCP menawarkan perutean dinamis. Jadi, jika dibandingkan dengan akses memori langsung jarak jauh (RDMA), TCP adalah yang berkinerja tertinggi di pusat data berskala besar dan operasi cloud dari jarak yang lebih jauh.
• TCP memiliki komunitas pengembangan yang lebih besar daripada spesifikasi transportasi NVMe lainnya.

• Saat menggunakan tumpukan TCP, Anda harus mengizinkan CPU menyelesaikan sebagian besar operasi TCP seperti menghitung checksum. Dengan demikian, pada skala yang lebih besar, ketika beberapa workstation klien akan meminta untuk menulis dan membaca data dari perangkat penyimpanan jaringan melalui PC host, beban pada CPU host akan meningkat.
• Infrastruktur hyperconverged harus sederhana. Namun, saat Anda menggunakan NVMe/TCP, Anda membuatnya rumit.
• NVMe over TCP juga memiliki beberapa kelemahan keamanan yang dapat dimanfaatkan peretas untuk menyusup ke operasi cloud Anda, mencuri data, dan membuat data rahasia tersedia di jaringan gelap kecuali jika Anda menerapkan keamanan siber yang ketat dan solusi antivirus.

TCP adalah protokol terkemuka di seluruh pusat data jaringan publik atau pribadi. Oleh karena itu, NVMe/TCP adalah pilihan pertama untuk menyediakan solusi penyimpanan yang terjangkau melalui infrastruktur internet, intranet, dan cloud.

Protokol ini juga dapat diskalakan dan dapat diandalkan melalui koneksi jaringan jarak jauh. Karena latensi baca/tulis penyimpanan cloud setara dengan sebagian besar protokol saluran serat, NVMe melalui TCP adalah solusi transportasi penyimpanan cloud pilihan.

Selanjutnya, 3 alternatif untuk penyimpanan cloud