NVMe 存储在未来的作用

Source: TechTarget , The role of NVMe network storage for the future, 14 Mar 2022

本文摘自“构建面向未来的云基础架构”，探讨了网络和存储协议（如 NVMe）在远程存储市场中可能发挥的作用。

COVID-19 疫情导致在家办公模式的迅速采用，进而给存储行业带来了挑战：在远程环境中在速度、性能和成本之间找到适当的平衡。

但是，性能和效率的成本也始终代价不菲。存储行业的许多人正在转向更高效但更昂贵的存储硬件，如 SSD，但由于成本较低，企业仍然广泛使用 HDD。

SATA 和 SAS 存储接口保持低成本，但随着对速度的需求增加，NVMe 有望成为存储领域的“重量角色”，Pearson 的《Building a Future-Proof Cloud Infrastructure》一书的作者 Silvano Gai 在接受 TechTarget 采访时表示。根据 ESG 的研究，各类正在迅速采用 NVMe，特别是 NVMe-oF。

“NVMe 是对 SCSI 的呼应，作为 SCSI 的替代方案而产生。这倒不是技术因素。更多的是一个市场和行业方面的决策，“ Gai 说。“与 SCSI 相比，NVMe 的优势在于，在NVMe 中，对并行操作和挂起队列有巨大的提升。所以，当您改用 SSD 时，这将大大提高吞吐量。“ 

云和远程存储功能也有助于推动 NVMe 网络存储的兴起。Facebook 和微软等大型企业已经开始采用 NVMe 云存储，因为它具有更高的 IOPS 和更低的延迟。该协议可能会在未来几年内扩展到整个行业。

Gai 在书中写道，存储“可能是解耦合的最自然的候选者”，因为企业希望降低延迟并更有效地分配存储资源。通过解耦将计算与存储分离，使企业能够在不损失性能的情况下扩展应用程序。

此外，随着数据量的持续增长，许多公司已经转向不同的 NVMe 协议规范，例如 NVMe-oF，因为他们努力消除低效率并满足其不断增长的存储需求，同时不牺牲性能。

以下是《构建面向未来的云基础架构》第 6 章“分布式存储和 RDMA 服务”的摘录。在本章中，Gai 讨论了远程存储，分布式存储以及 SSD 和 NVMe 网络存储的兴起。要查看第 6 章的全部内容，请见：（https://cdn.ttgtmedia.com/rms/pdf/bookshelf_chaptersix_future_proof_cloud.pdf）

6.2.4 远程存储与虚拟化

规模经济促使公有云运营商关注服务器解耦。在服务端的组件中，存储可能是最自然的解耦候选者，主要是因为存储介质访问的平均延迟可以容忍网络遍历。尽管新的流行SSD 介质大大减少了这些延迟，但网络性能的提高也有提升。因此，随着大容量云的日益普及，从光纤通道开始的存储解耦趋势急剧加快，因为这为整合和降低成本创造了一个理想的机会。

远程存储有时显式地呈现给客户端;请参见图 6-24。这要求部署新的存储管理方式，这些方式会影响向主机提供存储服务的方式，因为主机管理基础结构需要处理存储的远程方面（远程访问权限、装载特定的远程卷等）。

在某些情况下，向客户端公开存储的远程性质可能会带来一些挑战，尤其是在租户管理客机操作系统的虚拟化环境中，该操作系统假定存在本地磁盘。此问题的一个标准解决方案是虚拟机管理程序虚拟化远程存储并模拟本地磁盘以指向虚拟机;请参见图 6-25。此仿真从客机操作系统的角度抽象了模式调整。

但是，基于虚拟机管理程序的存储虚拟化并非在所有情况下都是合适的解决方案。例如，在裸机环境中，租户控制的 OS 镜像在实际的物理计算机上运行，无需虚拟机监控程序即可创建仿真。对于这种情况，硬件仿真模型正变得越来越普遍。请参见图 6-26。这种方法给物理服务器带来了本地硬盘的错觉。然后，仿真系统使用标准或专有的远程存储协议跨网络虚拟化访问。一种典型的方法是模拟本地 NVMe 磁盘并使用 NVMe-oF 访问远程存储。

实现磁盘仿真数据平面的一种建议方法是使用所谓的 “智能 NIC”。这些器件通常包括多个可编程内核和一个 NIC 数据平面。例如，Mellanox BlueField 和 Broadcom Stingray 产品就属于这一类。