NVMe over FA网络介绍
  

旺旺薛饼 592

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随着存储介质从 HDD 发展到 SSD,存储高性能吞吐与 SCSI 协议传输较低性能吞吐之间的矛盾日益严重,从而出现了 NVMe 存储协议。NVMe 规范了 SSD 访问接口,简化了协议复杂性,充分利用 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)通道的低延时以及并行性,利用多核处理器,通过降低协议交互时延,增加协议并发能力,并且精简操作系统协议堆栈,显著提高了 SSD 的读写性能。


全场景闪存化推动了数据中心的网络改革,NVMe 最大化释放了 SSD 介质的能力。更快的存储呼吁更快的网络。NoF 存储网络应运而生,通过使用 IP 网络对专用网络的创新性革新,实现了更高的带宽和更低的时延,同时也兼具 IP 易管理的优势,是更好地实现端到端 NVMe 存储网络的最佳方案。
NoF 将 NVMe 协议应用到服务器主机前端,作为存储阵列与前端主机连接的通道,可端到端取代 SAN 网络中的 SCSI 协议,构建全以太的存储 SAN 网络。

NVMe over Fabric 中的“Fabric”,是 NVMe 的承载网络,这个网络可以是RoCE、FC 或 TCP。具体说明如下:
NVMe over FC 协议标准为 FC-NVMe,FC-NVMe 和 FC-SCSI 同样都基于 FCP,IO 交互基于 Exchange。FC-NVMe 基于传统的 FC 网络,通过升级主机驱动和交换机支持,FC-SCSI 和 FC-NVMe 能同时运行在同一个 FC 网络中。FC-NVMe 能最大化继承传统的 FC 网络,复用网络基础设施,基于 FC 物理网络发挥 NVMe新协议的优势。

NVMe over TCP 基于现有的 IP 网络,采用 TCP 协议传输 NVMe,在网络基础设施不变的情况下实现了端到端 NVMe。

NVMe over RoCE 是 NVMe over RDMA 的一种,RDMA 是承载 NoF 的原生网络协议,RDMA 协议除了 RoCE 外还包括 IB(InfiniBand)和 iWARP(Internet Wide Area RDMA Protocol)。

其中,基于以太网的 RoCE 目前已成为 RDMA 的主流网络承载方式。NVMe over RDMA 协议比较简单,直接把 NVMe 的 IO 队列映射到 RDMA QP(Queue Pair)连接,通过 RDMA SEND,RDMA WRITE,RDMA READ 三个语义实现 IO 交互。NVMe over RoCE 基于融合以太网的RDMA 技术承载 NVMe 协议。

三种方案相比较,基于以太网的 RoCE 比 FC 性能更高(更高的带宽、更低的时延),同时兼具 TCP 的优势(全以太化、全 IP 化),因此 NVMe over RoCE 是 NoF最优的承载网络方案,也已成为业界 NoF 的主流技术。

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