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过渡到NVMe协议取决于性能和工作负载
NVMe flash存储直接连接到PCIe总线，以成倍提高存储基础设施的性能。了解NVMe产品和用例的详细信息。
NVMe而NVMe over fabric则有望通过提高应用密度和机器学习和高速分析等全新应用的使用，给数据中心存储基础设施带来巨大变化。升级到基于NVMe协议的存储需要仔细考虑和规划，以便组织能够最大化其功能，而不浪费资金。
当闪存首次进入市场时，制造商将ssd的外观和功能设计得像SAS和SATA驱动器。这意味着要对性能做出妥协，以确保兼容性和易于采用。随着限时市场的发展，一些小贩介绍了PCIe-based闪光使用围绕SCSI协议工作的专有驱动程序。问题在于，这些产品与其他类型的SSD不兼容，导致数据中心走向大规模碎片化的存储环境。
输入基于标准的NVMe协议专为基于内存的存储而设计．作为传统SCSI协议(如SAS和SATA)的替代品，最明显的区别在于基于nvme的驱动器如何连接到服务器或存储系统。NVMe不连接SCSI适配器，而是直接连接到PCIe总线，提供直接访问CPU的存储。NVMe提供了更高的队列深度，从SCSI中的一个队列增加到64000个，每个队列中有64000个命令，而SCSI的单个队列中只有32个命令。
NVMe-oF是什么?
NVMe协议解决了许多与flash I/O瓶颈相关的性能问题，但是通过光纤通道(FC)或IP共享基于NVMe的系统意味着在I/O路径中重新引入SCSI。NVMe- of通过允许存储网络以网络化的方式使用NVMe来解决这个问题。从理论上讲，一个存储环境就是端到端NVMe——意味着应用服务器中有NVMe网络适配器，存储系统中有NVMe网络适配器和NVMe驱动器——应该提供与直接连接的NVMe驱动器相同的性能和低延迟。随着NVMe-oF变得无处不在，DAS配置将变得几乎没有必要。
好消息是NVMe-oF的大部分工作就完成了。过去两年中发布的大多数网络交换机都应该是可升级到NVMe-oF的固件。同时支持FC和IP。目前，FC的优势在于它通过同一个网络交换机同时支持NVMe和传统的基于FC的SCSI。
NVMe今天是如何交付的？
最常见的NVMe形式是安装在服务器中的NVMe驱动器。大多数中高端服务器——甚至大多数高端笔记本电脑——都内置或可用于扩展的NVMe驱动器。NVMe还提供所有闪存存储系统。
目前，大多数闪存存储系统只支持到存储网络的传统FC或IP连接，而不支持的NVMe。它们仍能显著提高性能，但不如端到端产品那么理想。大多数系统都不会被宣传为可升级到NVMe，因此，一旦客户做出选择，他们应该知道他们将始终处于这种混合配置中。
市场上有一些端到端NVMe协议产品。其中大多数使用基于IP的NVMe配置，并且在支持方面的选项数量有限。一些端到端的NVM产品更加开放，但需要FC，如果组织没有FC，则需要额外投资。
什么时候转到NVMe?
根据性能要求来证明NVMe投资的合理性，通常需要组织在相对一致的基础上产生30万到70万IOPS。对传统工作量与虚拟环境和裸金属数据库应用程序一样，组织需要创建更密集的应用程序基础设施。对于虚拟机来说，这可能意味着每台物理服务器的vm数量增加一倍(如果不是三倍的话)。大多数服务器都有足够的CPU能力，但存储或RAM受到限制。NVMe不仅有助于存储I/O，但有助于缓解RAM约束，因为它在虚拟内存交换池上提供了接近RAM的性能。
一个超融合基础设施应该会受益在群集节点中使用NVMe存储更进一步，特别是如果HCI存储软件能够将每个VM的主数据存储定位在与VM相同的服务器中。尽管写I/O可能仍然会在网络上进行复制以保护数据，但VM在读I/O方面获得了完整的NVMe性能。
大多数组织目前不需要端到端NVMe。一些例外情况包括人工智能、机器学习、深度学习和高速分析工作负载，这些工作通常需要扫描数百万甚至数十亿个小文件，因此存储设备的速度和延迟很重要。这些工作负载的性能很重要，特别是当它们扩展并投入生产时。
企业何时采用该技术的部分决定将由供应商来决定。随着完整的基于NVMe的阵列和基于sas的阵列之间的价格增量不断缩小，人们自然会倾向于购买NVMe系统，即使目前还不需要性能。
解决NVMe性能瓶颈问题
大多数组织目前不需要端到端NVMe。一些例外是人工智能、机器学习、深度学习和高速分析工作负载，这些工作负载通常涉及扫描数百万甚至数十亿个小文件。
按照今天的标准，NVMe没有性能瓶颈。然而,它确实暴露的瓶颈因为媒体本身的延迟很低。NVMe协议公开了用于隐藏环境中媒体延迟的组件，特别是软件。存储供应商已采取三种方法来尝试提高存储软件性能：
- 保持软件基本不变，但将其与更强大的处理器相结合。问题在于，驱动这些软件产品的标准英特尔处理器通过增加内核数量而不是每个内核的性能来提高性能。除非软件能够有效地跨这些处理器执行多线程，否则随着内核数的增加，包含更多内核的回报将逐渐减少。
- 使用现场可编程门阵列（FPGA）将软件转换为硬件甚至定制硅。将软件转换为硬件使存储服务能够在专用硬件和处理上运行。与使用现成的Intel CPU相比，FPGA或硅方法增加了成本。这也使得软件升级更加困难，组织将需要定期对存储系统中的FPGA重新编程。
- 重新编写软件，以充分利用硬件中的各种变化。重写从创建真正的并行线程开始，这些线程可以横跨多个核心，而不是专用于一个核心。重写还应该进一步重写用于数据保护、数据放置、快照和卷管理的算法。虽然重写软件可能是最好的长期解决方案，但它也是最困难和最耗时的方法。
NVMe的成本更高吗？
NVMe驱动器很快就与SAS闪存驱动器价格持平。但要从这些驱动器中获得全面的性能优势，需要围绕NVMe的生态系统比围绕基于SAS的全闪存阵列的生态系统更强大，因此也更昂贵。通常，基于NVMe的存储系统将具有更强大的处理器和更复杂的主板，以及更多的PCIe通道和RAM。所有这些组件都会为NVMe投资增加大量成本。如果组织决定使用端到端NVMe协议体系结构，则可能还需要新的网络适配器。
市场向NVMe转型
在未来三年内，市场上的大多数系统都将基于NVMe协议，并在中档之间实现成本差异SAS全flash阵列和NVMe阵列将是微不足道的。转换将从将NVMe数组连接到现有的遗留网络开始。网络的更新速度往往比存储慢，因此将NVMe阵列连接到基于scsi的网络可以满足这种过渡网络速度。在接下来的5到6年里，这个网络将逐渐转变为NVMe协议，也就是在第二次存储刷新时，这意味着那时的阵列将在内部和外部都是NVMe。
两类组织需要过渡加快NVMe的发展：那些有合理的性能提升需求的公司，以及那些需要在未来两年内刷新存储的公司。如果现在需要完整的NVME性能，考虑协议的新颖性考虑端到端的产品。在这方面，加快实现结果的时间值得向初创存储供应商（请参阅“了解NVMe市场供应商的参与”）和新的网络基础架构寻求帮助。
了解NVMe市场供应商参与情况
供应商根据其能力在多个级别参与NVMe协议市场。
第一个层次是供应商，包括英特尔、金斯敦科技、美光科技、三星、希捷科技、东芝和西方数字公司，他们自己提供NVMe驱动器或媒体。这些供应商通过性能、负载下性能的一致性、特定工作负载的可编程性和密度（每个驱动器的TB数）来区分自己。
大多数企业不会直接处理驱动器级别的决策，因为下一类供应商NVMe阵列提供商将为他们做出这些选择。NVMe阵列提供程序分为以下两类：
- 现有存储阵列供应商。这些公司包括DataDirect Networks (Tintri)、Dell EMC、Hewlett Packard Enterprise、NetApp、Pure Storage、Western Digital (Tegile)和许多其他公司，它们都积极参与了全闪存阵列市场，当时全闪存仅建立在基于sas的闪存上。目前，大多数厂商已经发布了其产品的NVMe版本，并且，在大多数情况下，该单元是他们当前产品的更新，但带有pcie连接的NVMe驱动器。一些公司已经改变了它们的存储软件，以利用NVMe增强的命令计数和队列深度。Kaminario等其他公司使用NVMe-oF将后端存储节点与前端存储控制器连接起来。
- 创业公司。这些供应商包括Apeiron Data Systems、E8 Storage、Excelero、pavilion Data Systems和Vexata等提供端到端NVMe存储的供应商。这些产品大多数都是基于ip的NVMe-oF，但也有一些在Fibre Channel上支持NVMe-oF。
对于拥有SAS闪存阵列且需要升级的公司，应认真考虑能够提供具有标准网络连接能力的NVMe阵列的供应商。这些可从已建立的供应商处获得，无需更改网络。
NVMe和的NVMe代表了基于内存存储的重要一步，新的协议正在被业界迅速采用。许多组织并没有将他们的SAS全闪存阵列推到极限，所以时间是站在IT专业人员一边的。除非您的工作负载能够完全利用NVMe架构，否则您应该花时间理解协议并为您的组织创建路线图。
