TCP Üzerinden NVMe Nedir (NVMe/TCP)

NVMe over TCP'nin ne olduğunu ve NVMe over TCP'nin nasıl çalıştığını basit bir dilde öğrenin.

Bulut bilişime yönelik artan talep, verimli ve uygun fiyatlı bir depolama sistemine ihtiyaç duyuyor. Geleneksel sabit disk sürücüleri (HDD'ler) çok ucuz olmasına rağmen, bunlar bulutta performans odaklı yazılımları veya bilgi işlem süreçlerini barındıramaz.

Bu nedenle, bilgisayar cihazları için yığın depolamada bu sorunu çözmek için NVM Express Inc. PCIe veya Peripheral Component Interconnect Express veri yolu üzerinden bilgisayarlar için ışık hızında bir dahili depolama aygıtı olan NVMe SSD mimarisini yayınladı.

Ancak PCIe, yalnızca RAM ile NVMe SSD arasındaki doğrudan veri iletişimleri içindir. Ana bilgisayar ve istemci bilgisayarların uzak yerlerde bulunduğu bir bulut bilgi işlem ortamı için aynı şey nasıl uygulanır? Bu cihazlar sadece internet veya intranet üzerinden haberleşebilir.

Bu zorluğun üstesinden gelmek için NVMe over Fabric veya NVMe-oF protokolü, NVMe ağ depolama çözümü geliştirilmesine izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Ana bilgisayar veya sunucu ile bir depolama alanı ağı (SAN) veya doğrudan bağlı depolama (DAS) arasında veri aktarmak için NVMe mantıksal cihaz özelliği arabirimini kullanır.

Ancak NVMe-oF dağıtımı, büyük kuruluşlar için bile oldukça pahalıdır. Ayrıca, NVMe-oF, A noktasından B noktasına veri taşıma aracı olarak ağırlıklı olarak fiber optik kablo talep ettiğinden, NVMe-oF'yi genel bulutlar için dağıtmak sadece mümkün değildir.

Bu sorunu çözmek için NVM Express Inc. NVMe over TCP veya NVMe/TCP protokolünü bulmuştur.

TCP Üzerinden NVMe (NVMe/TCP) Nedir?

NVMe/TCP, NVMe tabanlı depolama G/Ç komut özelliğinin genişletilmiş bir sürümüdür. NVMe-oF'nin gelişmiş sürümüdür ve NVMe veri aktarım protokolünün işlevlerini mesaj tabanlı iletişim protokolü TCP'ye tanımlar.

Aşağıdakileri açıklayan bir NVMe/TCP Aktarım Spesifikasyonu vardır:

• NVMe sıraları standart bir kurallar dizisine göre nasıl eşlenir?
• NVMe over Fabric için kapsüller nasıl oluşturulur?
• Tanıdık kullanarak NVMe-oF kapsüllerini fiber, InfiniBand ve Fiber olmayan ağ taşıma sistemlerine nasıl iletebilirim? Aktarım Kontrol Protokolü veya TCP

Özetle, NVMe ve TCP kombinasyonu, NVMe/TCP, verileri ve komutları NVMe-oF ana bilgisayarları ve NVMe-oF denetleyici cihazları arasında daha hızlı ve hatasız bir şekilde aktarır.

Bu tür cihazlar, Ethernet tabanlı bir TCP/IP ağı kullanılarak İnternet ve İntranet üzerinden bağlanabilir. Bağlantı ortamı, fiber optik kablolar veya geleneksel Cat 5 ve Cat 6 kabloları olabilir

Orijinal NVMe taşıma sistemi, esas olarak ana kart olmak üzere doğrudan PC sistemine girecek olan SSD'ler için tasarlanmıştı. Aktarım protokolü başlangıçta sunuculara veya iş istasyonlarına dahili olarak bağlanan NVM PCIe SSD'ler için optimize edilmiştir.

Daha sonra, bulutta olağanüstü hızlı ve büyük veri depolama gereksinimleri için, aktarım bağlamayla birlikte çalışan NVMe aktarım protokolü Fiber Kanal, Yakınsanmış Ethernet üzerinden RDMA (RoCE), İnternet Geniş Alan RDMA Protokolü (iWARP) gibi bulut veri merkezlerinin en çok kullandığı özellikler, ve Sonsuz bant.

Yukarıdaki NVMe modifikasyonu gayet iyi çalışsa da, istemci tarafında özel donanım ekipmanı gerektiğinden genel bulutlar için uygun değildir. Bu nedenle, küresel olarak kolayca bulunabilen ve uzun mesafeli ağlar üzerinden güvenilir olan TCP aktarım bağlama sistemi dahil edildi.

NVMe-oF için bir NVMe/TCP taşıma özelliği aşağıdaki ağ bileşenlerini içerir:

• NVMe protokolünü kullanan uzaktan veri erişim sistemi, bilgisayar ağ sistemleri için Açık Sistemler Ara Bağlantı (OSI) Modelini izler.
• NVMe/TCP, OSI fiziksel ve OSI veri bağlantısı katmanında çalışan Ethernet ağ teknolojisini kullanır.
• NVMe/TCP, iletişim protokolleri ve paket veri alışverişi ilkeleri için TCP/IP protokolüne güvenir.
• NVMe komut setleri, kullanıcı tarafından verilen tüm komutları ve uygulama G/Ç'yi yönetici, G/Ç, yapı vb. gibi belirli bir NVMe komut tablosuna dönüştürmek için ayarlanır.
• Mesaj tabanlı bir yapıdaki NVMe komutlarının uzaktan aktarımı, kapsüller kullanılarak gerçekleşir. Bu kapsüller yanıt veya komut kapsülleri olabilir. NVMe komut kapsülleri, bir NVMe veri alışverişi birimini temsil eder.
• Bir alt sistem ve ana bilgisayar denetleyicisi, NVMe/TCP Protokol Veri Birimlerini veya NVMe/TCP PDU'ları değiştirerek kendi aralarında iletişim kurar.
• Denetleyici alt sistemi ile ana bilgisayar arasında üç aşamalı bir bağlantı süreci vardır. Bu adımlar veya fazlar NVMe-oF Connect, NVMe/TCP Connect ve Fabric Connect'tir.
• Bir NVMe/TCP aktarım bağlama sisteminde, bir alt sistem ana bilgisayar NVMe-OF ile başarılı bir şekilde bağlandığında, dinamik G/Ç denetleyicileri otomatik olarak oluşturulur ve ana bilgisayara atanır.

• TCP, en yaygın kullanılan İnternet veya İntranet veri aktarım protokolüdür ve her veri merkezinde ve bulut bilgi işlem kaynaklarının istemcilerinde mevcuttur.
• Veri merkezleri ve istemcilerinin yönlendiriciler, anahtarlar ve NIC'ler gibi mevcut ağ donanımlarını değiştirmesi gerekmez.
• TCP hem fiber kabloyu hem de Cat 5 veya Cat 6 kablosunu kullanabilir ve dolayısıyla bakımı oldukça kolaydır.
• NVMe-oF için TCP aktarım bağlaması, yüksek performans ve düşük gecikme sunar. Bu nedenle, ana bilgisayardaki görev açısından kritik ve yoğun CPU kullanan işlemler için mükemmel şekilde uygundur ve herhangi bir okuma/yazma çakışması olmadan birden çok uzak istemci tarafından kolayca erişilebilir.
• TCP, dinamik yönlendirme sunar. Bu nedenle, uzak doğrudan bellek erişimi (RDMA) ile karşılaştırıldığında, TCP, daha uzun mesafelerden büyük ölçekli veri merkezi ve bulut operasyonlarında en yüksek performanslıdır.
• TCP, diğer tüm NVMe aktarım özelliklerinden daha geniş bir geliştirme topluluğuna sahiptir.

• Bir TCP yığını kullanırken, sağlama toplamlarını hesaplamak gibi TCP işlemlerinin çoğunu CPU'nun çözmesine izin vermelisiniz. Bu nedenle, daha büyük bir ölçekte, birden çok istemci iş istasyonu, ana bilgisayar aracılığıyla ağa bağlı depolama aygıtlarından veri yazmak ve okumak istediğinde, ana bilgisayar CPU'su üzerindeki yük artacaktır.
• Hiper bütünleşik altyapı basit olmalıdır. Ancak, NVMe/TCP kullandığınızda, onu karmaşık hale getirirsiniz.
• TCP üzerinden NVMe ayrıca, bilgisayar korsanlarının bulut işlemlerinize sızmak, verileri çalmak ve gizli verileri İnternet'te kullanıma sunmak için kullanabileceği bazı güvenlik zayıflıklarına sahiptir. karanlık ağ katı bir siber güvenlik devreye almadığınız sürece ve antivirüs çözümü.

TCP, genel veya özel ağa bağlı veri merkezlerinde lider protokoldür. Bu nedenle NVMe/TCP, internet, intranet ve bulut altyapısı üzerinden uygun fiyatlı depolama çözümleri sağlamak için ilk tercihtir.

Bu protokol aynı zamanda ölçeklenebilir ve uzun mesafeli ağ bağlantıları üzerinden güvenilirdir. Bulut depolama okuma/yazma gecikmesi çoğu fiber kanal protokolüne eşdeğer olduğundan, TCP üzerinden NVMe tercih edilen bulut depolama taşıma çözümüdür.

Sıradaki, Bulut depolamaya 3 alternatif