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金融新核心信创改造,存储网络终到了和FC说88的时候

高端存储知识  · 公众号  ·  · 2024-07-25 09:53

正文

引言

上次西瓜哥写了一篇文章《 根据IDC,中国SDS/HCI份额首超传统存储,领先全球,凭什么? 》,讨论的软件定义存储(SDS)替换传统企业存储系统(TESS)的原因,今天,我们来聊一聊存储网络FC替换的事情。

随着数据存储和处理需求的快速增长,数据中心和企业存储网络面临着不断演变的挑战。传统的光纤通道(Fibre Channel, FC)存储网络曾经是许多企业的首选, 特别是金融核心,FC一直是神一般的存在,也是FC替换最难的一个场景。

但是,现在各行各业都要求信创化,很多银行的金融核心也在进行信创化改造。 FC网络是封闭的技术,FC交换机目前主要由博通和思科两个厂商垄断,没有国内厂商在这方面投入。

但随着技术的进步,NVMe over RoCE(NVMe/RoCE)正在成为一种更具吸引力的选择。而RoCE是基于无损以太网的,国内的大多数网络厂商,如华为,H3C,中兴,锐捷等等,都有支持RoCE的高速交换机。

本文将探讨为什么存储网络应该抛弃FC,转而选择RoCE,尤其是在中国信创背景下的优势。


SCSI时代,FC确实比iSCSI更适合核心业务

在抛弃FC之前,我们先来表扬一下FC(上次我写SDS超过传统存储一文,就没有说SDS的缺点,被网友喷了)。在SCSI时代,SCSI/FC相比iSCSI具备下面的优点:

  • 高性能 :光纤通道具有极低的延迟和高吞吐量,通常用于需要高性能的企业环境。

  • 高可靠性 :专为存储网络设计,具有高可靠性和稳定性,支持多路径冗余和故障转移机制。

  • 专用网络 :光纤通道网络是专用的,不与其他类型的数据流量竞争,减少了网络拥塞的可能性。


我们看一下具体性能的对比。ESG曾经公布过一组性能数据(测试报告链接:https://docs.broadcom.com/doc/12381743)。

从测试结果看,ESG测试了三个全闪阵列, FC的性能都大大优于iSCSI的性能,最低也有1.24倍,最高有4.90倍 。因此,在SCSI时代,一般场景采用iSCSI没有问题,但是正在在金融核心,从性能和可靠性考虑,大部分用户还是希望采用FC。



但同样是FC,NVMe/FC性能比SCSI/FC要好太多了

但是,NVMe的出现,带来了比SCSI非常多的好处,就算采用同样的FC网络承载。

NVMe/FC相较于SCSI/FC在性能、带宽、架构简化和扩展性方面有显著优势。它具有更低的延迟和更高的并发处理能力,充分利用了NVMe协议的高带宽,简化了命令集和协议设计,减少了处理开销。同时,NVMe/FC设计上具有强扩展性,支持NVMe over Fabrics(NVMe-oF),更适应未来高性能存储需求。因此,NVMe/FC更适合现代高性能存储环境,能够更有效地提升存储系统的整体效率。

根据Tolly的的一个测试报告(报告链接:https://reports.tolly.com/publications/detail/223121?fbclid=IwAR3LCenH-RD-rI_RCePAfP5v8lAkE2eyxJFpkHkRQvF54eHxZSwowTo10Ms,需要注册下载),同样跑数据库,同样采用FC网络, NVMe/FC的性能比SCSI/FC的性能可以多支持32-53%更多的交易。

因此,金融核心存储网络协议,采用NVMe是比SCSI更好的选择,就算存储网络继续采用FC也是如此。


NVMe时代,可以放心和FC网络说88了

如果金融核心全面转向NVMe,我们还有必要继续采用FC网络吗?是否信创更友好的NVMe/RoCE是更好的选择?

为了说清楚这个问题,我们再来回顾一下这两种存储网络的基本知识和各自的优缺点。


什么是NVMe/FC?

NVMe/FC(NVMe over Fibre Channel,也有写成FC-NVMe)是一种在光纤通道上运行的非易失性存储器快速接口(NVMe)协议。它结合了NVMe的高性能与FC的低延迟和高可靠性,广泛应用于高性能计算和企业级存储网络。

NVMe/FC的优点:

  1. 低延迟 :NVMe/FC利用FC的低延迟特性,提供高性能的数据传输。

  2. 高可靠性 :由于FC的成熟和稳定,NVMe/FC在可靠性方面表现出色。

  3. 成熟生态系统 :NVMe/FC有着成熟的硬件和软件支持,适用于现有的FC基础设施。


NVMe/FC的缺点:

  1. 成本高昂 :FC设备和维护费用较高,特别是在大规模部署时,成本会显著增加。

  2. 复杂性 :NVMe/FC网络的部署和管理需要专业知识,增加了运营复杂性。

  3. 中国厂商缺位 :在FC网络设备市场,主要厂商为国外企业,国内厂商参与较少,不利于中国信创的发展。



什么是NVMe/RoCE?

NVMe/RoCE(NVMe over RDMA over Converged Ethernet)是在标准以太网上运行的NVMe协议,结合了RDMA技术,实现低延迟和高吞吐量的数据传输。

NVMe/RoCE的优点:

  1. 高性能 :NVMe/RoCE利用RDMA技术,实现了低延迟和高吞吐量,适用于高性能计算和大数据处理。

  2. 成本效益 :与NVMe/FC相比,NVMe/RoCE可以在现有的以太网上运行,减少了专有硬件的需求,降低了成本。

  3. 简化管理 :NVMe/RoCE在以太网上运行,使得网络管理更加简化,能够与现有的网络基础设施无缝集成。

  4. 灵活性 :支持多种以太网速度,从10GbE到100GbE,具有良好的可扩展性。

  5. 中国信创支持 :中国本土厂商在以太网设备和技术方面有着广泛的参与和支持,有助于推动信创发展。


NVMe/RoCE的缺点:

  1. 网络拥塞管理 :NVMe/RoCE对网络拥塞较为敏感,需要良好的流量控制和管理机制。

  2. 兼容性问题 :尽管NVMe/RoCE在不断普及,但与现有的某些网络设备和软件可能存在兼容性问题。



对这两种存储网络的理论知识了解后,我们还需要看看实际的性能对比数据。多数人都认为FC的性能要好于以太网,就像在SCSI时代一样,但到了NVMe时代,情况发生了很多的改变,我们看看实测的结果。

根据SNIA官网提供的某次研讨会的材料(链接:https://www.snia.org/sites/default/files/ESF/NVMe-oF-Beyond-Hero-Performance-Numbers.pdf),我们看一下其性能的对比。

首先,先来对比一下IOPS的表现。

从结果我们可以看出, NVMe/RoCE(100GeE)的性能在任何并发下都是最好的,比NVMe/FC(32GFC)要好很多。 大家可能说,网络带宽高,因此IOPS肯定好。但是,我们看到,NVMe/RoCE(25GeE)虽然网络带宽比NVMe/FC(32GFC)差,但是在低并发情况下,其性能并不差。就算到高并发下,其性能相差也不多,基本在网络带宽的比例范围之内。 说明RoCE的协议没有问题,IOPS不输FC。

存储除了IOPS,时延这个指标可能更加重要。

从实际的测试数据看, 无论并发如何,NVMe/RoCE(100GbE)的时延也都在最低的。 和IOPS一样,在低并发情况下,NVMe/RoCE(25GbE)的时延比NVMe/FC(32GFC)好不少,就算到高并发阶段,其时延差距也不大。

因此,从协议性能的角度,我们认为,NVMe/RoCE的完全可以取代NVMe/FC,而且,如果你想任何情况下都要比32G FC更好的性能,100Gb RoCE就是你最佳的选择。


通过上面的各种性能对比,再考虑中国的国情,存储网络演变了在NVMe时代,我们给大家提供存储网络放弃FC,拥抱RoCE的5个理由:


为什么选择NVMe/RoCE而不是NVMe/FC?


  1. 成本效益

NVMe/RoCE利用现有的以太网基础设施,无需购买昂贵的专有FC设备,大大降低了初始投资和维护成本。这对于预算有限的中小型企业尤为重要。

  1. 性能优势

NVMe/RoCE提供了接近甚至超过NVMe/FC的低延迟和高吞吐量,能够满足高性能计算、大数据分析等应用的需求。此外,NVMe/RoCE通过RDMA技术,直接内存访问减少了CPU的负担,提高了整体系统性能。

  1. 兼容性和灵活性

NVMe/RoCE可以在标准以太网上运行,与现有的网络设备和协议兼容性更好。这意味着企业可以更灵活地扩展和升级其网络,而无需担心兼容性问题。

  1. 简化管理

由于NVMe/RoCE运行在以太网上,网络管理员可以利用现有的网络管理工具和技术,简化管理流程,提高运营效率。

  1. 中国信创支持

在中国信创的发展背景下,选择NVMe/RoCE具有重要意义。国内厂商在以太网设备和技术方面有着广泛的参与和支持,能够提供本土化的技术解决方案和服务,减少对国外技术的依赖,推动国产自主可控技术的发展。



结论

虽然光纤通道(FC)在过去的存储网络中发挥了重要作用,但随着技术的发展和需求的变化,NVMe over RoCE(NVMe/RoCE)正成为一种更具吸引力的选择。NVMe/RoCE结合了高性能、低成本和灵活性,适用于现代数据中心和企业存储网络,特别是在中国信创的背景下,具有更大的优势。

通过采用NVMe/RoCE,企业不仅能够提升存储网络的性能和可扩展性,还能够降低成本和管理复杂性,最终实现更高的投资回报和业务竞争力。同时,支持国产化的技术方案,有助于推动中国信创的发展,增强自主可控能力,提升国家信息技术产业的整体水平。

端到端NVMe时代,到了下决心放弃FC存储网络的时候了。要充分发挥NVMe的优势,需要存储支持端到端的NVMe,即盘必须全部是NVMe盘,并且 主机到存储设备整个路径都使用NVMe协议,以提供最大化的性能和最小化的延迟。

很多传统存储支持端到端的NVMe,比如华为的Dorado。因此,如果金融核心还是传统的IOE架构,我推荐Dorado。但是,很多客户 在金融核心改造场景,数据库一般采用国产的分布式数据库,既然应用已经是分布式了,而存储产品,我认为也选择分布式是比较合适的选择。而支持端到端NVMe的分布式全闪的产品就不是很多。如华为的Pacific,根据公开的资料,我们发现其虽然支持NVMe全闪配置,但主机到存储这层,并不支持NVMe-oF,因此应该是不支持端到端NVMe的。因此,如果用户选择分布式的端到端NVMe存储的话,







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