未來(lái)10年的存儲(chǔ)創(chuàng)新，就被這個(gè)技術(shù)承包了

2019年，隨著在NVMe技術(shù)方面的突破和演進(jìn)，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算用戶很快將從中受益。在后摩爾定律時(shí)期，在CPU性能增長(zhǎng)放緩的背景下，NVMe技術(shù)以及NVMe over fabric技術(shù)的發(fā)展，將成為推動(dòng)IT技術(shù)創(chuàng)新的新動(dòng)力。當(dāng)然，所有這一切背后都是有實(shí)際需求在推動(dòng)。

翻開(kāi)歷史來(lái)看，NVMe的發(fā)展可謂是非常迅速。2014年，第一批NVMe技術(shù)方案還只是服務(wù)器上的一個(gè)驅(qū)動(dòng)而已，這個(gè)驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)處理存儲(chǔ)訪問(wèn)操作。

如今，許多超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，做高性能計(jì)算解決方案的廠商都在節(jié)點(diǎn)上測(cè)試NVMe。由于NVMe的方案是針對(duì)節(jié)點(diǎn)規(guī)模擴(kuò)展的，這就帶來(lái)很高的靈活性，同時(shí)還有非常高的性能提升優(yōu)化空間。

雖然NVMe對(duì)于那些需要用到非易失性存儲(chǔ)的應(yīng)用帶來(lái)了很大幫助，但是，下一階段NVMe over fabric的帶來(lái)的影響將更為深遠(yuǎn)。

以太網(wǎng)的帶寬爆炸式增長(zhǎng)，100GB/s還有400GB/s之類(lèi)的似乎也都不遠(yuǎn)了。存儲(chǔ)如果能用上這樣的能力，在服務(wù)器看來(lái)，就像是在本地一樣了。

市場(chǎng)上Mellanox，Pure Storage，Excelero都有類(lèi)似的創(chuàng)新，以太網(wǎng)的方案整體來(lái)說(shuō)都比較簡(jiǎn)單，這些創(chuàng)新方案的思路就是用簡(jiǎn)潔的方式來(lái)匯集存儲(chǔ)資源，雖然是遠(yuǎn)程訪問(wèn)，但是看起來(lái)就像是訪問(wèn)本地存儲(chǔ)一樣。

降低存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度帶來(lái)的好處非常明顯，它有助于打造更大規(guī)模存儲(chǔ)集群，用更少的資源做更多的事兒。

未來(lái)，隨著NVMe over fabrics成本大幅降低，NVMe將在技術(shù)方案和市場(chǎng)上釋放更大的能量。

成本下降，這意味著就可以投入大規(guī)模使用了。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心由于采購(gòu)量大，可以用和SATA相同的價(jià)格用上NVMe，對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，多花點(diǎn)錢(qián)用3GB/s帶寬替代500MB/s的SATA也非常合適。

雖說(shuō)NVMe的成本會(huì)降低，前景一片大好，不過(guò)真正想把一個(gè)新技術(shù)推向市場(chǎng)，起碼市場(chǎng)上得有好幾個(gè)同類(lèi)方案。大家一起來(lái)教育市場(chǎng)，然后才有向傳統(tǒng)存儲(chǔ)體系架構(gòu)發(fā)起挑戰(zhàn)的資格。

NVMe化解傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)的新挑戰(zhàn)

在市場(chǎng)上可以看到，Excelero在研究NVMe over fabric方面的技術(shù)，Mellanox，Pure Storage還有NetApp也在研究，具體的做法都不太一樣。不過(guò)，面對(duì)實(shí)際用戶需求，要解決的問(wèn)題會(huì)有許多相似之處。

比如，Excelero有一家歐洲的大型銀行客戶，這家銀行需要跑SAS分析負(fù)載，依靠傳統(tǒng)方案做一些日常分析的話大概需要四十個(gè)小時(shí)，由于速度太慢，日常性的報(bào)告不能及時(shí)提供，以至于影響了歐盟的有關(guān)規(guī)定。

在這一場(chǎng)景下，單單說(shuō)不怕浪費(fèi)，多掛點(diǎn)NVMe盤(pán)已經(jīng)解決不了問(wèn)題了。

這家銀行的方案是，在GPFS上構(gòu)建SAS網(wǎng)絡(luò)集群，同一時(shí)間可能有八個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)數(shù)據(jù)集上工作，數(shù)據(jù)集是不能分割的，由于這是延遲和帶寬敏感型應(yīng)用，當(dāng)對(duì)一天的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索的時(shí)候，對(duì)存儲(chǔ)帶寬，隨機(jī)IO性能都提出了很高要求。

Excelero的方案提供的共享資源池正好解決了這一問(wèn)題，降低了小IO讀寫(xiě)的延遲，讀寫(xiě)帶寬的主要瓶頸也就是網(wǎng)絡(luò)了。不過(guò)，生成分析報(bào)告的時(shí)間縮短到了6個(gè)小時(shí)。

Excelero的方案非常有代表性，值得借鑒，足以說(shuō)明NVMe over fabric的價(jià)值點(diǎn)，使得用NVMe over fabric構(gòu)建的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)提供的共享資源池，能利用上像GPFS這樣的大規(guī)模并行系統(tǒng)。

集群存儲(chǔ)的另一種做法是，在每一個(gè)主機(jī)上都復(fù)制一份數(shù)據(jù)集。這種做法，首先資源開(kāi)銷(xiāo)非常巨大，為了讓每份數(shù)據(jù)都保持一致，所以主機(jī)互聯(lián)的技術(shù)經(jīng)常需要傳輸大量的指令，效率非常低下，集中共享的存儲(chǔ)非常有必要。

類(lèi)似的，一家名為CMA的公司正在研究用NVMe技術(shù)支持Oracle Exadata的集群方案。

NVIDIA的DGX系統(tǒng)能讓多個(gè)GDX-1同時(shí)工作，也是一個(gè)集群系統(tǒng)，也有人在思考如何讓GDX更好地用上NVMe的能力。

比如，金融領(lǐng)域有時(shí)候需要將一個(gè)工作負(fù)載分散到多臺(tái)DGX-1上，有的朋友可能會(huì)馬上想到DGX-1農(nóng)場(chǎng)，DGX-1農(nóng)場(chǎng)的問(wèn)題是只能用SATA盤(pán)，如果換成NVMe的話，帶寬和延遲將發(fā)生非常大的變化。

雖然DGX-2開(kāi)始支持NVMe了，但是數(shù)量非常有限，只能使用機(jī)箱里提供的那有限的幾塊NVMe SSD。

能不能讓所有的DGX-2都用到NVMe資源池，讓所有的機(jī)器都自由訪問(wèn)共享內(nèi)存呢？這也是個(gè)有趣的問(wèn)題?？赡懿痪煤螅琋VIDIA也會(huì)推出類(lèi)似的方案。

人工智能場(chǎng)景將成為推動(dòng)

NVMe存儲(chǔ)創(chuàng)新的一大動(dòng)力

人工智能將是推動(dòng)NVMe over fabric發(fā)展的又一大因素。人工智能技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于那些做算法回溯測(cè)試，還有做醫(yī)學(xué)成像、地理信息系統(tǒng)(GIS)的行業(yè)帶來(lái)了很大幫助。

但是由于訓(xùn)練時(shí)候需要處理大量圖像，這對(duì)于存儲(chǔ)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，人工智能的能力受到了限制。

雖然有ResNet這樣的基準(zhǔn)測(cè)試會(huì)使用許多小的圖片來(lái)做測(cè)試，讓人看到一些性能表現(xiàn)，但在很多時(shí)候，真正用的其實(shí)有很多大圖像。

比如，MRI還有衛(wèi)星圖像的分辨率非常大，圖像大小可能是好幾兆甚至幾十兆，拿這些數(shù)據(jù)來(lái)做訓(xùn)練的話，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的延遲和帶寬要求是非常高的。

在銀行的賬戶交易系統(tǒng)中，也需要擴(kuò)展集群來(lái)處理實(shí)時(shí)的請(qǐng)求，構(gòu)建一個(gè)集中的資源池來(lái)應(yīng)對(duì)隨機(jī)訪問(wèn)需求。如果是一個(gè)幾十TB的數(shù)據(jù)集，不可能在每個(gè)主機(jī)上復(fù)制一份數(shù)據(jù)并且及時(shí)同步數(shù)據(jù)，唯一合理的做法是搭建一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)資源池。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NVMe之所以將獲得飛速發(fā)展，核心原因還是需求推動(dòng)的，那些特定工作負(fù)載，還有業(yè)務(wù)量巨大的公司都必須重新構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)。

如今的IT領(lǐng)域，主流的創(chuàng)新主要來(lái)自云和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，新技術(shù)很多時(shí)候都會(huì)在這一領(lǐng)域出現(xiàn)或者發(fā)揚(yáng)光大，NVMe的發(fā)展也將隨之爆發(fā)。

但因?yàn)楝F(xiàn)有IT架構(gòu)的影響以及新的解決方案的成熟度，想真正在市場(chǎng)上看到NVMe的能力還得再等等。

可以肯定的是，NVMe將帶來(lái)許多新的突破，這個(gè)突破將對(duì)IT領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)，是否是影響未來(lái)十年的技術(shù)也未可知。

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