Çfarë është NVMe mbi TCP (NVMe/TCP)

Mësoni se çfarë është NVMe mbi TCP dhe si funksionon NVMe mbi TCP në një gjuhë të thjeshtë.

NVMe mbi TCP Shpjeguar

Kërkesa në rritje për kompjuterin cloud ka nevojë për një sistem magazinimi efikas dhe të përballueshëm. Megjithëse disqet konvencionale të diskut të ngurtë (HDD) janë të lira, ato nuk janë në gjendje të presin softuer të drejtuar nga performanca ose procese llogaritëse në cloud.

Prandaj, për të adresuar këtë çështje në ruajtjen masive për pajisjet kompjuterike, NVM Express Inc. publikoi arkitekturën për NVMe SSD, një pajisje ruajtëse e brendshme e shpejtë për kompjuterët mbi PCIe ose autobusin Peripheral Component Interconnect Express.

Sidoqoftë, PCIe është vetëm për komunikime të drejtpërdrejta të të dhënave midis RAM dhe NVMe SSD. Si do të zbatohej e njëjta gjë për një mjedis kompjuterik cloud ku kompjuterët pritës dhe klientë ndodhen në vende të largëta? Këto pajisje mund të komunikojnë vetëm nëpërmjet internetit ose intranetit.

Për të adresuar këtë sfidë, protokolli NVMe mbi Fabric ose NVMe-oF u krijua për të lejuar zhvillimin e zgjidhjeve të ruajtjes së rrjetit NVMe. Ai përdor ndërfaqen e specifikimit të pajisjes logjike NVMe për të transferuar të dhëna midis kompjuterit pritës ose serverit dhe një rrjeti të zonës së ruajtjes (SAN) ose ruajtjes së bashkangjitur direkt (DAS).

Por, vendosja e NVMe-oF është shumë e shtrenjtë edhe për ndërmarrjet e mëdha. Gjithashtu, meqenëse NVMe-oF kërkon kryesisht kabllo me fibra optike si mjet transporti të të dhënave nga pika A në pikën B, nuk është e mundur vetëm të vendoset NVMe-oF për retë publike.

Për të adresuar këtë çështje, NVM Express Inc. ka dalë me protokollin NVMe mbi TCP ose NVMe/TCP.

Çfarë është NVMe mbi TCP (NVMe/TCP)?

NVMe/TCP është një botim i zgjeruar i specifikimit të komandës I/O të ruajtjes së bazuar në NVMe. Është versioni i avancuar i NVMe-oF dhe përcakton funksionalitetet e protokollit të transferimit të të dhënave NVMe në protokollin e komunikimit të bazuar në mesazhe, TCP.

Ekziston një Specifikimi i Transportit NVMe/TCP që përshkruan sa vijon:

• Si të hartoni radhët NVMe duke ndjekur një grup standard rregullash
• Si të krijoni kapsula për NVMe mbi Fabric
• Si të dorëzoni kapsulat NVMe-oF në sistemet e transportit të rrjetit fibër, InfiniBand dhe jo-fibër duke përdorur  Protokollin e njohur të Kontrollit të Transportit ose TCP

Me pak fjalë, kombinimi i NVMe dhe TCP, NVMe/TCP transferon të dhënat dhe komandat më shpejt dhe në një mënyrë pa gabime midis hosteve NVMe-oF dhe pajisjeve kontrolluese NVMe-oF.

Pajisjet e tilla mund të lidhen përmes Internetit dhe Intranetit duke përdorur një rrjet TCP/IP të bazuar në Ethernet. Mjeti i lidhjes mund të jetë kabllo me fibër optike ose kabllo konvencionale Cat 5 dhe Cat 6

Pse NVMe mbi TCP?

Sistemi origjinal i transportit NVMe ishte menduar për SSD që do të hyjnë direkt në sistemin e PC, kryesisht në motherboard. Protokolli i transportit fillimisht është optimizuar për SSD-të NVM PCIe që lidhen me serverët ose stacionet e punës brenda.

Më vonë për kërkesat e zjarrta dhe masive të ruajtjes së të dhënave në cloud, protokolli i transportit NVMe i lidhur me specifikimet e lidhjes së transportit që përdorin kryesisht qendrat e të dhënave cloud, si Kanali Fiber, RDMA mbi Ethernetin e konverguar (RoCE), Protokolli RDMA me Zonë të Gjerë në Internet (iWARP) , dhe Infiniband.

Megjithëse modifikimi i mësipërm NVMe funksionon mirë, ai nuk është i përshtatshëm për retë publike pasi nevojiten pajisje të specializuara harduerike nga fundi i klientit. Prandaj, sistemi i lidhjes së transportit TCP u inkorporua i cili është lehtësisht i disponueshëm globalisht dhe i besueshëm në rrjetet në distanca të gjata.

Përbërësit kryesorë të NVMe mbi TCP

Një specifikim transporti NVMe/TCP për NVMe-oF përfshin komponentët e mëposhtëm të rrjetit:

• Sistemi i qasjes në distancë të të dhënave duke përdorur protokollin NVMe ndjek Modelin e Ndërlidhjes së Sistemeve të Hapura (OSI) për sistemet e rrjeteve kompjuterike.
• NVMe/TCP përdor teknologjinë e rrjetit Ethernet që funksionon në shtresën fizike dhe OSI të lidhjes së të dhënave OSI.
• Për protokollet e komunikimit dhe politikat e shkëmbimit të të dhënave të paketave, NVMe/TCP mbështetet në protokollin TCP/IP.
• Komandat NVMe vendosen për të kthyer të gjitha komandat e lëshuara nga përdoruesi dhe I/O e aplikacionit në një tabelë komanduese specifike NVMe si administratori, I/O, fabrika, etj.
• Transferimi në distancë i komandave NVMe, në një strukturë të bazuar në mesazhe, bëhet duke përdorur kapsula. Këto kapsula mund të jenë kapsula përgjigjeje ose komandimi. Kapsulat e komandës NVMe përfaqësojnë një njësi të shkëmbimit të të dhënave NVMe.
• Një nënsistem dhe një kontrollues pritës komunikojnë mes tyre duke shkëmbyer njësitë e të dhënave të protokollit NVMe/TCP ose PDU-të NVMe/TCP.
• Ekziston një proces lidhjeje me tre hapa midis nënsistemit të kontrolluesit dhe hostit. Këto hapa ose faza janë NVMe-oF Connect, NVMe/TCP Connect dhe Fabric Connect.
• Në një sistem lidhës transporti NVMe/TCP, kontrollorët dinamikë të hyrjes/daljes krijohen automatikisht dhe i caktohen kompjuterit pritës kur një nënsistem lidhet me sukses me hostin NVMe-OF.

Përfitimet e NVMe mbi TCP

• TCP është protokolli më i përdorur në internet ose i transferimit të të dhënave në Intranet dhe është i disponueshëm me çdo qendër të dhënash dhe klientët e burimeve të kompjuterit cloud.
• Qendrat e të dhënave dhe klientët e tyre nuk kanë nevojë të zëvendësojnë harduerin ekzistues të rrjetit si ruterat, çelsat dhe NIC.
• TCP mund të përdorë kabllo fibër dhe kabllo Cat 5 ose Cat 6 dhe për këtë arsye mirëmbajtja është mjaft e lehtë.
• Lidhja e transportit TCP për NVMe-oF ofron performancë të lartë dhe vonesë të ulët. Kështu, është i përshtatshëm për proceset kritike për misionin dhe proceset intensive të CPU-së në kompjuterin pritës dhe aksesohet lehtësisht nga shumë klientë të largët pa asnjë konflikt leximi/shkrimi.
• TCP ofron drejtim dinamik. Kështu, kur krahasohet me aksesin e memories direkte në distancë (RDMA), TCP është performuesi më i lartë në qendrat e të dhënave në shkallë të gjerë dhe operacionet cloud nga distanca më të gjata.
• TCP ka një komunitet më të madh zhvillimi se çdo specifikim tjetër i transportit NVMe.

Sfidat e NVMe mbi TCP

• Kur përdorni një pirg TCP, duhet të lejoni që CPU të zgjidhë shumicën e operacioneve TCP si llogaritja e shumave të kontrollit. Kështu, në një shkallë më të madhe, kur disa stacione pune të klientëve do të kërkojnë të shkruajnë dhe lexojnë të dhëna nga pajisjet e ruajtjes në rrjet përmes kompjuterit pritës, ngarkesa në CPU-në pritës do të rritet.
• Infrastruktura e hiperkonvergjuar duhet të jetë e thjeshtë. Sidoqoftë, kur përdorni NVMe/TCP, ju e bëni atë kompleks.
• NVMe mbi TCP gjithashtu ka disa dobësi sigurie që hakerët mund t'i përdorin për të depërtuar në operacionet tuaja cloud, për të vjedhur të dhënat dhe për të bërë të dhëna konfidenciale të disponueshme në ueb-in e errët,  përveç  nëse vendosni një  zgjidhje të rreptë të sigurisë kibernetike dhe antivirus .

NVMe mbi TCP: Fjalët e fundit

TCP është protokolli kryesor në qendrat e të dhënave publike ose private në rrjet. Prandaj, NVMe/TCP është zgjedhja e parë për ofrimin e zgjidhjeve të përballueshme të ruajtjes përmes internetit, intranetit dhe infrastrukturës cloud.

Ky protokoll është gjithashtu i shkallëzueshëm dhe i besueshëm për lidhjet e rrjetit në distanca të gjata. Meqenëse vonesa e leximit/shkrimit të ruajtjes së cloud është ekuivalente me shumicën e protokolleve të kanaleve me fibra, NVMe mbi TCP është zgjidhja e preferuar e transportit të ruajtjes së cloud.

Më tej,  3 alternativa për ruajtjen e cloud