ورود فناوری NVMe، چشم‌انداز سیستم‌های ذخیره‌سازی داده را به‌طور بنیادین متحول ساخته است. این رابط ارتباطی، به‌طور ویژه برای بهره‌برداری بهینه از SSDها طراحی شده و با تمرکز بر رسانه‌های پرسرعت توسعه یافته است. یکی از ویژگی‌های برجسته NVMe، پشتیبانی از Parallelism یا پردازش موازی در سطح بسیار بالا است؛ به‌طوری‌که امکان تعریف حداکثر ۶۴٬۰۰۰ صف وجود دارد و هر صف قادر است تا ۶۴٬۰۰۰ فرمان را مدیریت کند، آن‌هم با اجرای بهینه بر روی یک هسته پردازنده. این ساختار، گامی بلند به‌شمار می‌آید نسبت به معماری‌های قدیمی مانند SCSI که برای پاسخ‌گویی به سرعت‌های بالای ذخیره‌سازهای فلش امروزی طراحی نشده بودند.
راهنمای مطالعه
NVMe-oF؛ نسل جدید ارتباطات در سیستم‌های ذخیره‌سازی
حرکت روبه‌جلو در تحول ذخیره‌سازی: از NVMe به NVMe-oF
گذار از فناوری NVMe متصل به سرور (Direct-Attached) به NVMe-oF (مخفف NVMe Over Fabrics)، نقطه عطفی در توسعه فناوری‌های ارتباطی ذخیره‌سازی محسوب می‌شود. NVMe-oF یک پروتکل پیشرفته است که با هدف اتصال میزبان‌ها (Hosts) به سامانه‌های ذخیره‌سازی داده از طریق یک شبکه Fabric طراحی شده و از همان پروتکل پرقدرت NVMe بهره می‌برد.
برخلاف NVMe محلی که بر پایه نگاشت فرمان‌ها روی حافظه‌ی مشترک از طریق PCIe عمل می‌کند، در NVMe-oF ارتباط از طریق مدلی مبتنی بر پیام انجام می‌شود. این تحول در معماری، پاسخی مستقیم به نیاز روزافزون برای حذف گلوگاه‌های موجود در پروتکل‌های سنتی مبتنی بر SCSI مانند iSCSI و SAS است، پروتکل‌هایی که در زمان طراحی، قابلیت پاسخ‌گویی به سرعت‌های فوق‌العاده بالای SSDهای امروزی را نداشتند.
مزایای کلیدی استفاده از NVMe-oF در زیرساخت‌های ذخیره‌سازی
فناوری NVMe-oF این امکان را فراهم می‌سازد تا به آرایه‌های ذخیره‌سازی مبتنی بر NVMe از طریق پروتکل‌های TCP و RDMA متصل شده و دسترسی سریع و پایداری به آن‌ها برقرار گردد. این مزیت به‌ویژه هنگام بهره‌گیری از RDMA منجر به کاهش چشمگیر بار پردازشی (Overhead) و تأخیر (Latency) می‌شود.
RDMA یا Remote Direct Memory Access، امکان انتقال مستقیم داده‌ها بین حافظه‌ی دو سیستم مجزا را فراهم می‌کند، بدون آنکه نیاز به مداخله‌ی سیستم‌عامل یا پردازنده باشد. نتیجه‌ی این فرآیند، دستیابی به تأخیرهایی در سطح میکروثانیه است.
ترکیب NVMe-oF با RDMA این فرصت را فراهم می‌کند تا تمام توان عملیاتی NVMe SSDها در بستر شبکه قابل بهره‌برداری باشد. در نتیجه، شکاف میان ذخیره‌سازی‌های متصل مستقیم (Direct-Attached Storage) و راهکارهای مبتنی بر SAN به‌طور کامل از میان برداشته می‌شود و یک معماری ذخیره‌سازی سریع، مقیاس‌پذیر و مدرن شکل می‌گیرد.
افزایش عملکرد و دسترس‌پذیری در Open-E JovianDSS با بهره‌گیری از Multipathing (MPIO)
در نسخه Up32 از Open-E JovianDSS، قابلیت NVMe-oF Initiator معرفی شده که امکان اتصال مستقیم سیستم به NVMe-oF Targets را فراهم می‌سازد. یکی از مؤلفه‌های کلیدی در این یکپارچه‌سازی، پشتیبانی از قابلیت MPIO (Multipath I/O) است. فناوری Multipathing با ایجاد مسیرهای هم‌زمان و موازی بین NVMe Host Initiator (Open-E JovianDSS) و مقصد ذخیره‌سازی، مزایای ارزشمندی را به همراه دارد:
- افزایش چشمگیر عملکرد: با توزیع بار ورودی/خروجی (I/O) از طریق مسیرهای متعدد، MPIO پهنای باند کلی سیستم را به‌طور مؤثری افزایش داده و بهره‌برداری کامل از ظرفیت بالای NVMe-oF را ممکن می‌سازد.
- دسترس‌پذیری بالا و افزونگی (Redundancy): MPIO مکانیزم‌های قدرتمندی برای Failover ارائه می‌دهد. در صورت بروز اختلال در یکی از مسیرها، عملیات I/O به‌صورت خودکار به مسیر جایگزین منتقل می‌شود که این موضوع باعث افزایش پایداری، کاهش وقفه‌ها و حفظ تداوم عملکرد سیستم می‌گردد.
- قابلیت مقیاس‌پذیری پیشرفته: این ساختار به سیستم اجازه می‌دهد تا به‌طور هم‌زمان فرمان‌های متعددی را از چندین میزبان و زیرسیستم ذخیره‌سازی ارسال و دریافت کند؛ ویژگی‌ای که امکان گسترش انعطاف‌پذیر زیرساخت‌های ذخیره‌سازی را در محیط‌های سازمانی فراهم می‌سازد.
چگونه ترکیب NVMe-oF با Multipathing زیرساخت‌های مراکز داده را متحول می‌کند؟
ادغام فناوری NVMe-oF با قابلیت Multipathing در Open-E JovianDSS، گامی اساسی در راستای توسعه‌ی زیرساخت‌های اشتراکی ذخیره‌سازی با عملکرد بالا و تاب‌آوری سازمانی بسیار بالا محسوب می‌شود.
این نوع زیرساخت‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پاسخ‌گوی نیازهای سخت‌ترین و سنگین‌ترین بارهای کاری سازمانی باشند؛ از جمله پیاده‌سازی‌های گسترده‌ی مجازی‌سازی، مدیریت پایگاه‌داده‌های پیچیده و پلتفرم‌های تحلیل داده‌ی سنگین. استفاده از این معماری پیشرفته، شرایطی را فراهم می‌آورد که منابع زیرساختی در مراکز داده به‌شکل مؤثرتری تجمیع شده و جزایر جداگانه‌ی ذخیره‌سازی (Storage Silos) حذف شوند. نتیجه‌ی این امر، ایجاد زیرساختی یکپارچه، اشتراکی و بسیار کارآمد است که حداکثر بهره‌وری را تضمین می‌کند.
پذیرش NVMe-oF توسط Open-E، در عین حال نشانه‌ای از حرکت گسترده‌ی صنعت به سمت معماری‌های ذخیره‌سازی تفکیک‌شده (Disaggregated Storage) است؛ مدل‌هایی که در آن‌ها، منابع پردازشی (Compute) و منابع ذخیره‌سازی (Storage) می‌توانند به‌صورت مستقل از یکدیگر مقیاس‌پذیر باشند و از طریق شبکه‌های پرسرعت با هم در ارتباط قرار گیرند. این رویکرد، سطح بالایی از انعطاف‌پذیری و بهره‌برداری بهینه از منابع را برای مراکز داده فراهم می‌سازد.
در سطح کاربردی، مزایای این راهکار برای سازمان‌ها کاملاً ملموس است. Open-E JovianDSS با بهره‌گیری از NVMe-oF و Multipathing، بستر مناسب برای اجرای برنامه‌های حساس به تأخیر و نیازمند پهنای باند بالا را فراهم می‌کند. از سوی دیگر، با کاهش لایه‌های پردازشی ذخیره‌سازی در سیستم‌عامل سرور، سرعت پاسخ‌گویی کلی سیستم نیز به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد.
این فناوری همچنین مسیر مهاجرت از درایوهای سنتی SAS و SATA به NVMe SSDهای پرسرعت را هموار می‌سازد و راهکاری مدرن، سریع‌تر و به‌صرفه‌تر را برای محیط‌های ذخیره‌سازی سازمانی به ارمغان می‌آورد.
پیشنهاد مطالعه:
مقایسه NVMe-oF با پروتکل‌های سنتی ذخیره‌سازی
برای درک بهتر مزایای فناوری NVMe-oF، در ادامه یک جدول مقایسه‌ای میان این تکنولوژی نوین و پروتکل‌های ذخیره‌سازی سنتی ارائه شده است. این جدول به‌صورت واضح و شفاف، تفاوت‌های معماری و عملکردی NVMe-oF را با فناوری‌های قدیمی‌تر نمایش می‌دهد.
| ویژگی / پروتکل | SCSI سنتی | NVMe | NVMe over Fabrics |
|---|---|---|---|
| رابط (Interface) | فرمان‌های SCSI از طریق ترنسپورت‌های مختلف | PCIe | فرمان‌های NVMe از طریق بسترهای شبکه‌ای |
| تأخیر (Latency) | میلی‌ثانیه (ms) | میکروثانیه (µs) | میکروثانیه (µs) |
| توان عملیاتی (Throughput) | محدود به یک صف / کنترلر | بسیار بالا (از طریق PCIe مستقیم) | بالا (با استفاده از fabric شبکه‌ای و multipath) |
| عمق صف (Queue Depth) | معمولاً ۲۵۶ فرمان در هر صف | تا ۶۴٬۰۰۰ فرمان در هر صف | تا ۶۴٬۰۰۰ فرمان در هر صف |
| پردازش موازی (Parallelism) | محدود | بسیار بالا | بالا |
| پشتیبانی از شبکه (Network Support) | بله (مانند iSCSI، FC) | خیر (اتصال مستقیم) | بله (Ethernet، FC، RDMA، TCP) |
| مسیرهای چندگانه (Multipathing) | بله (مانند MPIO) | بله (مانند MPIO) | به‌صورت توکار (Built-in) |
مقایسه ارائه‌شده، نشان می‌دهد که چگونه NVMe-oF می‌تواند به نیازهای مهم و حیاتی در برنامه‌های سازمانی مدرن پاسخ دهد؛ نیازهایی نظیر تأخیر پایین (Low Latency)، پهنای باند بالا (High Throughput) و قابلیت پردازش موازی پیشرفته (Parallelism) که در محیط‌های پیچیده فناوری اطلاعات امروزی، اهمیت فزاینده‌ای دارند.
کشف قابلیت‌های پیشرفته‌تر در نسخه Up32 از Open-E JovianDSS
نسخه‌ی Up32 از Open-E JovianDSS فراتر از امکانات قدرتمند NVMe-oF و MPIO، یک جهش همه‌جانبه در دنیای فناوری‌های ذخیره‌سازی داده محسوب می‌شود. این نسخه جدید، با معرفی قابلیت‌هایی نظیر پشتیبانی از VMware VAAI برای NFS، عملکرد جدید Storage Pool Initialization و تنظیمات پیشرفته دکمه پاور، امکان ایجاد کلاسترهای ذخیره‌سازی با دسترس‌پذیری بالا (High Availability) و افزونگی واقعی (True Redundancy) را برای سازمان‌ها فراهم می‌کند.
این قابلیت‌ها در کنار مجموعه‌ای از راهکارهای پشتیبان‌گیری پیشرفته، نیازهای بارهای کاری مدرن و حساس سازمانی را به‌خوبی پوشش می‌دهند و زیرساختی مطمئن و پایدار برای ذخیره‌سازی فراهم می‌سازند.
از دیگر ارتقاءهای چشمگیر این نسخه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- به‌روزرسانی کامل کرنل لینوکس
- آپدیت‌های اساسی درایورهای کنترلرهای شبکه و ذخیره‌سازی
- افزایش عملکرد ZFS به همراه پشتیبانی بهینه‌تر از قابلیت TRIM
در صورتی که علاقه‌مند به بررسی جزئیات کامل این نسخه هستید، مطالعه‌ی مقاله‌ی اختصاصی مربوط به قابلیت‌های Open-E JovianDSS Up32 به شما پیشنهاد می‌شود.