Kas yra NVMe per TCP (NVMe / TCP)

Sužinokite, kas yra NVMe per TCP ir kaip veikia NVMe per TCP paprasta kalba.

NVMe per TCP paaiškinta

Didėjant debesų kompiuterijos paklausai, reikia veiksmingos ir įperkamos saugojimo sistemos. Nors įprasti standieji diskai (HDD) yra pigūs, jie negali priglobti našumu pagrįstos programinės įrangos ar skaičiavimo procesų debesyje.

Taigi, norėdama išspręsti šią problemą, susijusią su kompiuterių įrenginių masine saugykla, NVM Express Inc. paskelbė NVMe SSD architektūrą – nepaprastai greitą vidinį atminties įrenginį, skirtą kompiuteriams per PCIe arba Peripheral Component Interconnect Express magistralę.

Tačiau PCIe skirtas tik tiesioginiam duomenų ryšiui tarp RAM ir NVMe SSD. Kaip tą patį būtų galima įdiegti debesų kompiuterijos aplinkoje, kurioje pagrindiniai ir klientų kompiuteriai yra atokiose vietose? Šie įrenginiai gali bendrauti tik internetu arba intranetu.

Siekiant išspręsti šį iššūkį, NVMe per Fabric arba NVMe-oF protokolas buvo sukurtas taip, kad būtų galima kurti NVMe tinklo saugojimo sprendimą. Jis naudoja NVMe loginio įrenginio specifikacijos sąsają, kad perduotų duomenis iš pagrindinio kompiuterio arba serverio į saugyklos tinklą (SAN) arba tiesiogiai prijungtą saugyklą (DAS).

Tačiau NVMe-oF diegimas yra labai brangus net didelėms įmonėms. Be to, kadangi NVMe-oF daugiausia reikalauja šviesolaidinio kabelio kaip duomenų perdavimo iš taško A į tašką B, NVMe-oF nėra įmanoma įdiegti tik viešiesiems debesims.

Siekdama išspręsti šią problemą, NVM Express Inc. sukūrė NVMe per TCP arba NVMe/TCP protokolą.

Kas yra NVMe per TCP (NVMe / TCP)?

NVMe/TCP yra išplėstinis NVMe pagrindu sukurtos saugyklos įvesties/išvesties komandų specifikacijos leidimas. Tai pažangi NVMe-oF versija ir apibrėžia NVMe duomenų perdavimo protokolo į žinutėmis pagrįstą ryšio protokolą TCP funkcijas.

Yra NVMe/TCP transportavimo specifikacija, kurioje aprašoma:

• Kaip susieti NVMe eiles pagal standartinį taisyklių rinkinį
• Kaip sukurti „NVMe over Fabric“ kapsules
• Kaip pristatyti NVMe-oF kapsules į šviesolaidžio, „InfiniBand“ ir ne pluošto tinklo transportavimo sistemas naudojant pažįstamą  Transport Control Protocol arba TCP

Trumpai tariant, NVMe ir TCP derinys, NVMe/TCP greičiau ir be klaidų perduoda duomenis ir komandas tarp NVMe-oF pagrindinių kompiuterių ir NVMe-oF valdiklio įrenginių.

Tokius įrenginius galima prijungti per internetą ir intranetą naudojant eterneto TCP/IP tinklą. Ryšio terpė gali būti optinio pluošto kabeliai arba įprasti Cat 5 ir Cat 6 kabeliai

Kodėl NVMe per TCP?

Originali NVMe transportavimo sistema buvo skirta SSD diskams, kurie pateks tiesiai į kompiuterio sistemą, daugiausia pagrindinėje plokštėje. Transportavimo protokolas iš pradžių buvo optimizuotas NVM PCIe SSD, kurie viduje jungiasi prie serverių ar darbo stočių.

Vėliau dėl sparčių ir didžiulių duomenų saugojimo debesyje reikalavimų NVMe transportavimo protokolas buvo sujungtas su transportavimo susiejimo specifikacijomis, kurias dažniausiai naudoja debesų duomenų centrai, pvz., „Fiber Channel“, „RDMA over Converged Ethernet“ (RoCE), „Internet Wide Area RDMA Protocol“ (iWARP). , ir Infiniband.

Nors aukščiau pateiktas NVMe modifikavimas veikia puikiai, jis netinka viešiesiems debesims, nes iš kliento reikia specializuotos aparatinės įrangos. Taigi buvo įtraukta TCP transporto susiejimo sistema, kuri yra lengvai prieinama visame pasaulyje ir patikima tolimojo susisiekimo tinkluose.

Pagrindiniai NVMe komponentai per TCP

NVMe/TCP transportavimo specifikacija, skirta NVMe-oF, apima šiuos tinklo komponentus:

• Nuotolinės prieigos prie duomenų sistema, naudojanti NVMe protokolą, atitinka atvirų sistemų sujungimo (OSI) modelį, skirtą kompiuterių tinklo sistemoms.
• NVMe/TCP naudoja Ethernet tinklo technologiją, kuri veikia OSI fiziniame ir OSI duomenų perdavimo lygmenyje.
• Ryšio protokolams ir paketinių duomenų mainų strategijoms NVMe/TCP remiasi TCP/IP protokolu.
• NVMe komandų rinkiniai konvertuoja visas vartotojo išleistas komandas ir programos I/O į konkrečią NVMe komandų lentelę, pvz., admin, I/O, fabric ir kt.
• Nuotolinis NVMe komandų perdavimas žinutėmis pagrįstame audinyje vyksta naudojant kapsules. Šios kapsulės gali būti atsako arba komandų kapsulės. NVMe komandų kapsulės yra NVMe duomenų mainų vienetas.
• Posistemis ir pagrindinio kompiuterio valdiklis bendrauja tarpusavyje keisdamiesi NVMe/TCP protokolo duomenų vienetais arba NVMe/TCP PDU.
• Yra trijų etapų prijungimo procesas tarp valdiklio posistemio ir pagrindinio kompiuterio. Šie žingsniai arba fazės yra NVMe-oF Connect, NVMe/TCP Connect ir Fabric Connect.
• NVMe / TCP transportavimo susiejimo sistemoje dinaminiai įvesties / išvesties valdikliai automatiškai sukuriami ir priskiriami pagrindiniam kompiuteriui, kai posistemis sėkmingai susijungia su pagrindiniu NVMe-OF.

NVMe pranašumai, palyginti su TCP

• TCP yra plačiausiai naudojamas interneto arba intraneto duomenų perdavimo protokolas, prieinamas kiekviename duomenų centre ir debesų kompiuterijos išteklių klientams.
• Duomenų centrams ir jų klientams nereikia keisti esamos tinklo aparatinės įrangos, pvz., maršrutizatorių, jungiklių ir NIC.
• TCP gali naudoti tiek šviesolaidinį, tiek Cat 5 arba Cat 6 kabelį, todėl priežiūra yra gana paprasta.
• TCP transportavimo susiejimas, skirtas NVMe-oF, siūlo didelį našumą ir mažą delsą. Taigi jis puikiai tinka svarbiems ir daug procesoriaus reikalaujantiems procesams pagrindiniame kompiuteryje ir lengvai pasiekiamas kelių nuotolinių klientų be jokių skaitymo / rašymo konfliktų.
• TCP siūlo dinaminį maršrutą. Taigi, lyginant su nuotoline tiesiogine prieiga prie atminties (RDMA), TCP yra geriausias didelio masto duomenų centrų ir debesų operacijų iš didesnių atstumų našumas.
• TCP turi didesnę kūrimo bendruomenę nei bet kuri kita NVMe transporto specifikacija.

NVMe iššūkiai per TCP

• Kai naudojate TCP krūvą, turite leisti CPU išspręsti daugumą TCP operacijų, pvz., skaičiuoti kontrolines sumas. Taigi, didesniu mastu, kai kelios klientų darbo stotys prašys įrašyti ir nuskaityti duomenis iš tinklo saugojimo įrenginių per pagrindinį kompiuterį, pagrindinio procesoriaus apkrova padidės.
• Hiperkonverguota infrastruktūra turi būti paprasta. Tačiau kai naudojate NVMe/TCP, tai darote sudėtingą.
• NVMe per TCP taip pat turi tam tikrų saugos trūkumų, kuriuos įsilaužėliai gali panaudoti norėdami įsiskverbti į jūsų debesies operacijas, pavogti duomenis ir padaryti konfidencialius duomenis prieinamus tamsiajame žiniatinklyje,  nebent  įdiegiate griežtą kibernetinio saugumo ir  antivirusinį sprendimą .

NVMe per TCP: galutiniai žodžiai

TCP yra pirmaujantis viešųjų ar privačių tinklo duomenų centrų protokolas. Taigi NVMe/TCP yra pirmasis pasirinkimas teikiant įperkamus saugojimo sprendimus internetu, intranete ir debesų infrastruktūroje.

Šis protokolas taip pat yra keičiamas ir patikimas naudojant tolimojo tinklo ryšius. Kadangi debesies saugyklos skaitymo / rašymo delsa yra lygiavertė daugeliui skaidulinių kanalų protokolų, NVMe per TCP yra tinkamiausias debesies saugyklos transportavimo sprendimas.

Toliau –  3 debesies saugyklos alternatyvos