Warum All-Flash-Dateispeicher verwenden, wenn Sie gehen können All-NVMe-Dateispeicher? Sie fragen sich vielleicht, ist das nicht dasselbe? Obwohl beide Solid-State-Storage (SSDs) verwenden, sind sie in der Tat nicht dasselbe.
Gehen wir ein bisschen in der Zeit zurück.
Historisch gesehen war (und ist) die Speicherindustrie ziemlich begeistert von SSDs. SSDs haben die Branche und ihr nie endendes Verlangen nach Geschwindigkeit wirklich positiv beeinflusst. Schließlich sind schnellerer Speicher, geringere Latenz und höherer Durchsatz immer eine gute Sache, oder?. SSDs haben alles schneller gemacht. Sie waren haltbarer und zuverlässiger als rotierende Festplatten. Sie verbrauchten weniger Strom. Sie hatten einen kleineren Fußabdruck. Allerdings waren sie viel teurer.
All dies klang großartig für kritische Workloads, bei denen Sie die Kosten für SSDs rechtfertigen konnten, um die höhere Leistung zu erzielen. Das heißt, bis Sie feststellen, dass die Speicherindustrie durch die Verwendung von Technologien, die vor 20 bis 30 Jahren entwickelt wurden, die für Festplattenlaufwerke (HDDs) entwickelt wurden, die potenzielle Leistung einer SSD ernsthaft einschränkte. Mit einschränken meine ich wirklich, wirklich die Leistung von SSDs zu erwürgen. Die Industrie verwendete ein neues Speichermedium, jedoch mit Legacy-Protokollen.
Neues Speichermedium | Legacy-Protokolle
Die meisten SSDs wurden heute in Systeme nachgerüstet, die von HDDs verwendet wurden und weiterhin dieselben Legacy-Protokolle verwenden. Die Protokolle Serial Advanced Technology Attachment (SATA) und Serial Attached SCSI (SAS) wurden für Festplatten entwickelt, die eine einzelne (serielle) Warteschlange aufgrund der Tatsache, dass es eine rotierende Platte und einen beweglichen Kopf gab, erforderten. SATA konnte nur eine Befehlswarteschlange von 32 Befehlen und eine maximale Bandbreite von 600 MB/s haben, SAS erhöhte diese auf 254 Befehle pro Warteschlange für eine maximale Bandbreite von 1 GB/s. Diese Legacy-Protokolle stellten einen erheblichen Engpass für SSDs dar. Es ist, als ob ein Haufen Ferraris auf einer achtspurigen Autobahn voll durchfahren würde und plötzlich die Autobahn in eine einspurige Landstraße übergeht – die Dinge werden ziemlich schnell langsamer! All-Flash (alle SSDs) mag schneller sein, aber mit Legacy-Protokollen bekommen Sie sicherlich nicht das, wofür Sie bezahlt haben.
Legacy-Protokolle schränken die Leistung von SSDs erheblich ein.
Ein modernes Hochgeschwindigkeitsprotokoll
Non-Volatile Memory Express (NVMe) ist ein neues Protokoll, das entwickelt wurde, um die Engpässe der älteren SATA- und SAS-Protokolle zu beheben. NVMe basiert auf PCI Express (PCIe), einem seriellen Hochgeschwindigkeitsbus-Standard für Computererweiterungen, der direkt mit der CPU verbunden ist.
Jede NVMe-SSD benötigt acht PCIe-Lanes, um ihre volle Leistung zu erreichen – bis zu 6 GB/s. Denken Sie daran, dass die SATA-Schnittstelle 600 MB/s erreichte und die SAS-Schnittstelle diese auf 1 GB/s erhöhte. Darüber hinaus kann NVMe 64,000 (ja 64,000!) parallele Warteschlangen haben, wobei jede Warteschlange 64,000 Befehle enthält. Dies ermöglicht über 4 Milliarden Befehle! Die eine Warteschlange von SATA und SAS kann nur 32 bzw. 254 Befehle enthalten. Über 4 Milliarden Befehle – das ist eine ziemlich deutliche Steigerung.
NVMe mit PCIe und 100 Gb/E ermöglicht Speicher-Arrays, die schreiend schnell sind!
Denken Sie daran, dass es sich um dieselbe SSD hinter dem NVMe-Protokoll und den SATA- oder SAS-Protokollen handelt. NVMe bietet das volle Leistungspotenzial von Flash-speicher durch effiziente Unterstützung von mehr Prozessorkernen, Lanes pro Gerät, IO-Threads und IO-Warteschlangen – so erhalten Sie, wofür Sie bezahlt haben.
Warum hat nicht jeder All-NVMe?
Der kritische Technologieentwurf besteht darin, dass die SATA/SAS-Implementierung eine Controllerkarte hat, während die NVMe-Implementierung dies nicht hat. Dies liegt daran, dass sich der Controller im NVMe-SSD-Laufwerk befindet. Das bedeutet, dass zum Nachrüsten einer HDD-Plattform für All-NVMe erhebliche Änderungen des Betriebssystems erforderlich sind, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Controller beim Entfernen des Laufwerks entfernt wird. Dinge wie das Ein- und Ausschalten von LEDs, das Ermöglichen von Hot-Swapping und das Nichtabstürzen des Systems beim Entfernen des Laufwerks sind einige der Probleme, die angegangen werden müssen.
Es stellte sich heraus, dass dies keine einfachen Änderungen sind, und viele ältere Anbieter erstellen Patches, um diese Probleme zu lösen. Das Umschreiben des Betriebssystems wäre einfach zu zeitaufwendig und zu teuer. Die Verwendung eines Systems, das „gepatcht“ wurde, um neue NVMe-Laufwerke zu aktivieren, klingt nach einem riskanten Weg, die Dateidaten Ihres Unternehmens zu verwalten, und kann auch die Leistung einschränken.
Wie macht Qumulo das und das so schnell?
Qumulo entwarf ein modernes, Dateidatenplattform mit der Erwartung, dass in stetigem Rhythmus neue Protokolle und Laufwerke auf den Markt kommen. Scheint eine ziemlich offensichtliche Sache zu sein, die man planen sollte, oder? Alte Anbieter, da sie gut sind, Erbe, bedeutet, dass sie nicht die Möglichkeit haben, neue moderne zugrunde liegende Technologien einfach zu übernehmen. Um die Vorteile neuer Speicherplattformen, Protokolle und Geräte zu nutzen, sind lange Entwicklungszyklen und häufig eine Neuarchitektur von Software erforderlich.
Qumulo hat sich für Linux als zugrunde liegendes Betriebssystem entschieden. Durch die Entwicklung unseres Dateisystems als User-Space-Anwendung, die unter Linux ausgeführt wird, haben wir eine unglaubliche Flexibilität, um überall dort ausgeführt zu werden, wo Linux dies tut. Viele traditionelle NAS-Anbieter basieren auf FreeBSD, das weder innoviert noch neuere Hardware auch nur annähernd so unterstützt, wie es uns Linux bietet.
Qumulo läuft im User-Space und wir schreiben direkt auf die Medien, um die maximal mögliche Leistung zu erzielen. Und wir unterstützen All-NVMe, was die schreiende Leistung ermöglicht, für die SSDs entwickelt wurden.
Qumulo ist ein unternehmenserprobtes, skalierbares NAS-basiertes Dateisystem, das für eine Skalierung entwickelt wurde, die All-NVMe unterstützt. Echtzeit-Analyse sind auch ein integraler Bestandteil des Qumulo-Dateisystems, das Datenblindheit beseitigt. Qumulo bietet Echtzeit-Einblick in die Datei- und Verzeichnisnutzung in der gesamten Hybrid-Cloud-Speicherumgebung. Die integrierten Analysen geben Einblicke in die Bandbreiten- und Kapazitätsauslastung.
Qumulo mit seiner fortschrittlichen Dateisystemtechnologie bedeutet, dass 100 Prozent der bereitgestellten Kapazität verfügbar sind. Dies unterscheidet sich von anderen NAS- und Dateispeicheranbietern, die Sie darauf beschränken, nur etwa 80 Prozent Ihres verfügbaren Speichers zu verwenden, bevor Leistungs- oder Systemverwaltungsengpässe auftreten. Mit Qumulo erhalten Sie nicht nur eine reduzierte Latenz mit All-NVMe, sondern können auch 100 Prozent dieses unglaublich schnellen Speichers nutzen.
Da der Preis für NVMe rapide sinkt, ist es jetzt an der Zeit, das Scale-out-NAS-verteilte Dateisystem von Qumulo in Betracht zu ziehen All-NVMe-Dateispeicher.
Dieser Beitrag ist eine Aktualisierung des Artikels, der letztes Jahr veröffentlicht wurde.
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