基于FC的NVMe或FC-NVMe標(biāo)準(zhǔn)

1、 基于FC的NVMe或FC-NVMe標(biāo)準(zhǔn) 接著昨天分享的詳談NVMe over Fabric技術(shù)發(fā)展簡史，今天繼續(xù)聊聊FC-NVMe。光纖通道實(shí)現(xiàn)的NVMe(FC-NVMe標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn))是一項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，旨在實(shí)現(xiàn)在主機(jī)和光纖通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的目標(biāo)存儲(chǔ)子系統(tǒng)上傳輸NVMe的消息命令和信息。 光纖通道是面向NVMe over Fabrics(NVMe-oF)的Fabric傳輸選項(xiàng)，由NVM Express Inc.(一家擁有100多家成員技術(shù)公司的非營利組織)開發(fā)的規(guī)范。其他NVMe傳輸選項(xiàng)包括以太網(wǎng)和InfiniBand上的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(RDMA)。NVM Express Inc.于2016年6月5

2、日發(fā)布了1.0版NVMe-oF。 國際信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(INCITS)的T11委員會(huì)定義了一種幀格式和映射協(xié)議，將NVMe-oF應(yīng)用到光纖通道。T11委員會(huì)于2017年8月完成了FC-NVMe標(biāo)準(zhǔn)的第一版，并將其提交給INCITS出版。FC NVMe如何工作 FC協(xié)議(FCP)允許上層傳輸協(xié)議，如NVMe，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)和IBM專有光纖連接(FICON)的映射，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外圍目標(biāo)存儲(chǔ)設(shè)備或系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和命令傳輸。 與SCSI和FICON相比，NVMe具有簡化的寄存器接口和命令集，減少了輸入/輸出(I/O)堆棧的CPU開銷，降低了延遲并提高了性能。NVM Express I

3、nc.開發(fā)了適用于快速介質(zhì)的NVMe，包括固態(tài)硬盤(SSD)和其他基于內(nèi)存的技術(shù)。相比之下，SCSI命令集是在較慢的硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)和磁帶作為主要存儲(chǔ)介質(zhì)的時(shí)候設(shè)計(jì)的，而FICON則是為連接大型計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備而設(shè)計(jì)的。圖片來源: NVMe傳輸是一種抽象協(xié)議層，旨在提供可靠的NVMe命令和數(shù)據(jù)傳輸。FC-NVMe將NVMe命令集簡化為基本的FCP指令。由于光纖通道專為存儲(chǔ)流量而設(shè)計(jì)，因此系統(tǒng)中內(nèi)置了諸如發(fā)現(xiàn)，管理和設(shè)備端到端驗(yàn)證等功能。 NVMe-oF(包括通過光纖通道的NVMe)和NVMe之間的主要區(qū)別是傳輸命令的機(jī)制。NVMe通過外圍組件互連Express(PCIe)接口協(xié)議將請求和響

4、應(yīng)映射到主機(jī)中的共享內(nèi)存。NVMe-oF使用基于消息的模型通過網(wǎng)絡(luò)在主機(jī)和目標(biāo)存儲(chǔ)設(shè)備之間發(fā)送請求和響應(yīng)。 NVMe-oF替代PCIe來擴(kuò)展NVMe主機(jī)和NVMe存儲(chǔ)子系統(tǒng)進(jìn)行通信的距離。與使用本地主機(jī)的PCIe總線的NVMe存儲(chǔ)設(shè)備的延遲相比，NVMe-oF的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)是在通過合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接的NVMe主機(jī)和NVMe存儲(chǔ)目標(biāo)之間添加不超過10微秒的延遲。 在大規(guī)?；趬K閃存的存儲(chǔ)環(huán)境最有可能采用NVMe over FC。FC-NVMe光纖通道提供的NVMe-oF結(jié)構(gòu)、可預(yù)測性和可靠性特性等與給SCSI提供的相同，另外，NVMe-oF流量和傳統(tǒng)的基于SCSI的流量可以在同一FC結(jié)構(gòu)上同時(shí)運(yùn)

5、行。圖片來源: 基于FC標(biāo)準(zhǔn)的NVMe定義了FC-NVMe協(xié)議層。NVMe over Fabrics規(guī)范定義了NVMe-oF協(xié)議層。NVMe規(guī)范定義了NVMe主機(jī)軟件和NVM子系統(tǒng)協(xié)議層。 要求必須支持基于光纖通道的NVMe才能發(fā)揮潛在優(yōu)勢的基礎(chǔ)架構(gòu)組件，包括存儲(chǔ)操作系統(tǒng)(OS)和網(wǎng)絡(luò)適配器卡。FC存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)商必須讓其產(chǎn)品符合FC-NVMe的要求。目前支持FC-NVMe的主機(jī)總線適配器(HBA)的供應(yīng)商包括Broadcom和Cavium。Broadcom和思科是主要的FC交換機(jī)供應(yīng)商。FC-NVMe的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 與HDD或串行高級技術(shù)的SCSI命令集(SATA或串行SCSI SAS SSD)

6、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸相比，F(xiàn)C-NVMe具有更高的性能，更低的延遲。基于NVMe的SSD的一個(gè)缺點(diǎn)可能是成本較高，但NVMe SSD的價(jià)格有望與某些類型的傳統(tǒng)SSD達(dá)成平衡。 將FC-NVMe與基于以太網(wǎng)或InfiniBand的NVMe-oF替代方案進(jìn)行比較，如果考慮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，光纖通道結(jié)構(gòu)以其無損數(shù)據(jù)傳輸，可預(yù)測和一致的性能以及可靠性而聞名。大型企業(yè)傾向于將FC存儲(chǔ)用于關(guān)鍵任務(wù)工作負(fù)載。但光纖通道需要特殊的設(shè)備和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識(shí)才能運(yùn)行，并且可能比基于以太網(wǎng)的替代方案更昂貴。 基于以太網(wǎng)的NVMe存儲(chǔ)產(chǎn)品往往比基于FC-NVMe的選件更豐富。大多數(shù)存儲(chǔ)創(chuàng)業(yè)公司都專注于基于以太網(wǎng)的NVMe，并且

7、有時(shí)采用專有技術(shù)來更快地將其產(chǎn)品推向市場。 基于InfiniBand的NVMe傾向于吸引需要極高帶寬和低延遲的高性能計(jì)算工作負(fù)載。InfiniBand網(wǎng)絡(luò)通常用于后端存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的通信，而不是主機(jī)到存儲(chǔ)器的通信。與FC一樣，InfiniBand是一個(gè)需要特殊硬件的無損網(wǎng)絡(luò)，它具有諸如流量和擁塞控制以及服務(wù)質(zhì)量(QoS)等優(yōu)點(diǎn)。但與FC不同的是，InfiniBand和以太網(wǎng)缺少發(fā)現(xiàn)服務(wù)自動(dòng)將節(jié)點(diǎn)添加到結(jié)構(gòu)中。 NVMe-oF規(guī)范支持RDMA(但并非必需)，映射方式包括用于以太網(wǎng)和InfiniBand的融合以太網(wǎng)(RoCE)上的RDMA和用于互聯(lián)網(wǎng)的廣域RDMA協(xié)議(iWARP)。NVMe Express組織還計(jì)劃支持傳